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Lithium-Ionen-Akku laden: Alles richtig machen und von langer Lebensdauer des Li-Ionen-Akkus profitieren

Die Art und Weise, wie Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku laden, beeinflusst dessen Lebensdauer. Die Menge an Energie, die ein Li-Ionen-Akku speichern kann, sinkt mit der Zeit. Damit Sie den in Ihrem Handy, Werkzeug oder in einem anderen Gerät verbauten Akku möglichst lange und sicher nutzen können, geben wir Ihnen in diesem Blog-Beitrag die wichtigsten Hinweise zum Ladevorgang an die Hand: Erfahren Sie alles rund um geeignete Ladegeräte, das richtige Ladeverhalten sowie wichtige Aspekte zum Gebrauch des Akkus!

 

Wie lädt man einen Lithium-Ionen-Akku richtig?

 

An erster Stelle steht der sachgemäße Ladevorgang, der mit dem Gebrauch des richtigen Ladegeräts beginnt. Es existieren auf dem Markt verschiedene Geräte zum Laden, die dem eigenen Ladegerät teilweise zum Verwechseln ähnlich sind. Nutzen Sie nur Ladegeräte, von denen Sie sicher sind, dass diese zu Ihrem Li-Ionen-Akku passen.

Tipp: Meistens finden Sie auf der Website der Händler Akkupacks, die sowohl den Akkumulatoren als auch ein dazu passendes Ladegerät umfassen. Solche Komplettsets sind vom Gehäuse und der Funktionalität her optimal auf Ihren Lithium-Ionen-Akku abgestimmt sind. So kaufen Sie mit dem passenden Akku zusammen direkt das passende Ladegerät.

Mit dem passenden Ladegerät als dem wichtigsten Equipment zum Laden Ihres Lithium-Akkus sollten Sie bis maximal 80 % laden. In Fachkreisen wird sogar das Laden bis 70 % empfohlen. Falls Sie diesen Wert überschreiten, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass der Akku sofort zu Schaden kommt. Die Überschreitung der 70-80 % Ladezustand wirkt sich lediglich negativ auf die zu erwartende Lebensdauer des Lithium-Akkus aus.

 

Sie dürfen sich merken: Je stärker und häufiger Sie die Kapazität von Akkus nach unten oder oben hin auslasten, indem Sie weit entladen oder aufladen, umso intensiver wirkt die Belastung auf die Elektroden des Akkus.

 

Das Beste, was Sie beim Laden von Lithium-Ionen-Akkus machen können, ist, das Ladegerät zwischen 70 und 80 % des Ladezustands auszuschalten oder die Lithium-Akkus zu entnehmen. So fördern Sie eine möglichst lange Lebensdauer der Lithium-Batterie, denn für die möglichen bis zu 1.000 Ladezyklen Lebensdauer sollten die Elektroden maximal geschont werden.

 

Ein anderes Thema, das im Zusammenhang mit der Ladezeit von Lithium-Ionen-Akkus häufig genannt wird, ist die Überladung: Bei anderen und vor allem älteren Akkus, wie z. B. dem Nickel-Cadmium-Akku (kurz: NiCd-Akku) kam es dazu, dass wenn Sie den Akku nach dem Erreichen der vollen Kapazität weiterhin im Ladegerät gelassen haben, eine Überladung eintreten konnte. Im Falle einer Überladung kam der Akku zu Schaden und es bestand Brandgefahr.

 

Bei einem Lithium-Ionen-Akku besteht keine Gefahr einer Überladung. Bei modernen Ladegeräten verhindern die Technologien und Funktionen zum Schutz des Akkus diese Gefahr. Nichtsdestotrotz gilt: Für die maximale Lebensdauer wird ab einem Ladezustand von 70 bis 80 % das Laden gestoppt!

Kann man Lithium-Ionen-Akku mit normalen Ladegerät laden?

Nein, ein Lithium-Ionen-Akku sollte nicht mit Ladegeräten geladen werden, die bei anderen Batterien wie den NiMH- oder NiCd-Akkus zum Einsatz kommen. Durch die abweichenden Ladespannungen zwischen Geräten für verschiedene Akkus würde der Lithium-Akku bei der Verwendung eines nicht für Lithium-Akkus vorgesehenen Ladegeräts einen Schaden davontragen.

 

Es gibt spezielle Produkte zum Laden von Lithium-Ionen-Akkus, die die idealen Ladespannungen während des Ladevorgangs einhalten und den Akku somit nicht beschädigen. Entsprechende Ladegeräte sind auf die Größe der jeweiligen Lithium-Zellen (z. B. 18650-Zellen, 21700-Zellen) oder auf mehrere Zellen ausgerichtet.

 

Hinweis: Neben einer großen Auswahl an Lithium-Ionen-Akkus führen wir auch die passenden Geräte, mit denen Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku gemäß Herstellerempfehlung laden. Schauen Sie sich gern in unserem Shop um und finden Sie direkt das passende Produkt, wie z. B. unser Gerät DC18RC von Makita. Das Gerät lässt sich durch das Schiebesystem für mehrere verschiedene Größen von Zellen anwenden und die idealen Spannungsbereiche für Ihren Lithium-Akku sind individuell einstellbar!

Wie weit darf man Lithium-Akkus entladen?

Während der Anwendung in Ihrem Gerät ist darauf zu achten, dass bei den Lithium-Ionen-Akkumulatoren der Akkustand auf maximal 20 % sinkt. Noch besser sind Werte von 30 %. Unterhalb dieser Grenze wird - wie bereits als negative Auswirkung beim Laden über 70-80 % - die Lebensdauer der Batterie verkürzt.

 

Der Grund für die kürzere Lebensdauer ist wie bereits bei der Überladung die zu hohe Belastung auf den Elektroden der Batterie. Während eine Überladung beim Lithium-Ionen-Akku aufgrund moderner Technologien nicht möglich ist, gestaltet es sich mit einer möglichen Tiefentladung anders…

 

Insbesondere, wenn Ihr Lithium-Akku bereits mehrere Jahre alt sein oder zwischen 700 und 1.000 Ladezyklen hinter sich haben sollte, steigt das Risiko einer Tiefentladung. Eine Tiefentladung tritt dann ein, wenn die Entladeschlussspannung unterschritten wird. Ein Lithium-Akku hat eine Entladeschlussspannung zwischen 2,5 Volt und 3,3 Volt - es variiert mit dem jeweiligen Akkutypen.

 

Wird bei dem Gebrauch des Akkus dessen Entladeschlussspannung unterschritten, so kommt es schlimmstenfalls zur Schädigung der Batterie. Damit dies nicht passiert, schalten sich einige Geräte automatisch ab. Beispiel hierfür ist das automatische Abschalten des Smartphones bei einem Prozent restlicher Energie: Nachdem das Smartphone sich abschaltet, ist es zwar möglich, es wieder anzuschalten, aber:

 

Die durch durch das neuerliche Anschalten gewonnene Kapazität ist stark begrenzt, die Risiken im Gegenzug groß. Ein Kurzschluss sowie die Entstehung von Bränden beim Ladevorgang tiefentladener Lithium-Ionen-Batterien sind die hauptsächlichen Gefahren. Zur Vorbeugung dieses Risikos sollten Sie Lithium-Ionen-Akkus immer nur mit den richtigen und funktionierenden Ladegeräten aufzuladen. Alte Akkumulatoren sind möglichst früh auszutauschen.

 

Also: Am sichersten laden Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku, wenn Sie diesen nicht komplett entladen, sondern 20 bis 30 % der restlichen Energie im Li-Ionen-Akku beibehalten. Dadurch begrenzen Sie die Nutzungsdauer Ihres Geräts, aber profitieren von weniger Sicherheitsrisiken und einer viel längeren Lebensdauer des Akkus.

Was schadet einem Lithium-Ionen-Akku?

Die in Geräten des täglichen Gebrauchs verbauten Lithium-Ionen-Akkus sind von Werk aus ungefährliche Akkutypen. Jede Form unsachgemäßer Behandlung stellt jedoch ein Sicherheitsrisiko dar - unsachgemäße Behandlung kann entweder zu Schäden des Akkus führen oder Ihre Sicherheit als Anwender beeinträchtigen.

Halten Sie sich an die Angaben des Herstellers zum Umgang mit dem jeweiligen Li-Ion-Akku, dann bestehen bei den handelsüblich erhältlichen Produkten keine Sicherheitsbedenken. Wir haben im Folgenden die wichtigsten Hinweise für Nutzer*innen zusammengestellt.

Mechanische Schäden des Lithium-Ionen-Akkus

Wenn ein Akkumulator fällt, angeschnitten, zerlegt oder anderweitig deformiert wird, ist er mechanisch geschädigt. Schlimmstenfalls kommt es direkt zum unkontrollierten Austritt von Schadstoffen.

 

Einzige Ausnahme in Bezug auf das Risiko durch mechanische Schäden ist der Lithiumtitanat-Akkumulator: Aufgrund des Titanats ist der Akkumulator selbst bei mechanischen Schäden sicher. Das Titanat bindet das Lithium, sodass keine schädigende Oberflächenschicht entstehen kann. Die Hauptgründe, weswegen Li-Ion-Akkus mit Titanat kaum eingesetzt werden, bestehen in der verringerten Energiedichte sowie den hohen Kosten fürs Material.

 

Während Sie als Verbraucher durch einen sorgsamen Umgang (Verhindern von Stürzen, Hinlegen statt Werfen u. Ä.) bei allen anderen Akkutypen bereits alles Notwendige für die Schonung des Lithium-Ionen-Akkus tun, sind aktuell Forscher des Fraunhofer Instituts damit beschäftigt, andere Schadensmechanismen aufzuklären. Abgesehen von den mechanischen Einwirkungen durch unsachgemäße Behandlung sind Li-Ionen-Akkumulatoren nämlich folgenden weiteren unvermeidbaren mechanischen Einflüssen ausgesetzt:

 

  • Vibrationen beim Transport zum Händler und Verbraucher
  • Volumenveränderungen der Elektroden beim Laden und Entladen
  • Stöße, Schockimpulse und Vibrationen bei der Produktion

 

Hersteller stellen zwar sicher, dass sich diese Einflüsse nicht akut schädigend auf die Li-Akkus und Akku-Packs auswirken, aber über die Dauer der Nutzung verteilt, scheinen diese Aspekte ebenfalls eine Rolle zu spielen: Die Konsequenzen der aufgezählten natürlichen mechanischen Einflüsse für die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Akkus sind ungeklärt, das Risiko zum Glück schwindend gering. Zudem haben Sie als Verbraucher kaum Einfluss darauf. Lediglich die Volumenänderungen beim Lade- und Entladevorgang können Sie beeinflussen, womit wir beim zweiten Risikoaspekt angelangt sind.

Unsachgemäße Ladevorgänge beeinflussen den Li-Ionen-Akku negativ

Ein unsachgemäßer Ladevorgang kann zu unumkehrbaren Akkuschäden, Bränden, Kurzschlüssen und einem Austritt von Gefahrenstoffen führen. Die Einhaltung der von Herstellern in Produktblättern gegebenen Hinweise ist die beste Sicherheitsmaßnahme. Nur bei grober Missachtung der Empfehlungen von Herstellern kann es zu einem Defekt und zu sonstigen Gefahren kommen.

 

Wie Sie Ihre Li-Ionen-Akkus richtig laden, haben wir Ihnen bereits weiter oben hinreichend erläutert, sodass es bei Ihnen durch das Laden von Lithium-Ionen-Akkus zu keinen Schäden kommen dürfte.

Abnehmende Lebensdauer des Li-Ionen-Akkus

Während die Anforderungen an Lithium-Ionen-Akkus bei der Anwendung im jeweiligen Gerät gleich bleiben, verschlechtern sich mit fortlaufender Lebensdauer die Eigenschaften einer Batterie. Beim Prozess der Alterung nimmt die Kapazität ab; das bemerken Sie als Verbraucher zügig, weil es direkt mit den Nutzungseigenschaften verbunden ist: Sie können den Akku nicht mehr so lange nutzen wie früher, ehe Sie ihn wieder aufladen müssen.

 

Einem schnellen Kapazitätsverlust können Sie durch einen sachgemäßen Ladevorgang, wie in diesem Artikel bisher beschrieben, entgegenwirken. Durch eine geringere Belastung auf die Elektroden steigt dann die Langlebigkeit.

 

Abwenden können Sie es leider nicht: Spätestens nach mehreren Hundert Ladezyklen trifft ein deutlicher Schwund der Kapazität ein. Bereits an dieser Stelle - wenn Sie merken, dass Ihr Lithium-Ionen-Akku nicht mehr Ihren Nutzungsanforderungen entspricht, weil er schneller entlädt - empfiehlt sich der Kauf eines neuen Produkts.

 

Sollten Sie die restlichen Potenziale der Speicherfähigkeit ausnutzen und den Akkumulator auch bei Kapazitätsverlust nach wie vor nutzen wollen, dann ist das nächste Zeichen im Alterungsprozess ein plötzliches Sinken des Ladestands: Wenn der Ladestand bei 90 % angezeigt wird, Sie dann den Akkumulator von dem Ladegerät nehmen und der Ladestand urplötzlich um zehn oder 20 % sinkt, ist der späteste Zeitpunkt für einen Akkuwechsel gekommen. Denn die weiteren Entwicklungen können mit einer Wölbung des Akkumulatoren oder einem totalen Defekt nur schlimmere Folgen mit sich bringen. Speziell bei einer Wölbung der Batterie ist sofort von der weiteren Nutzung abzusehen.

 

Wer nach einigen Hundert Ladezyklen und den ersten Kapazitätsverlusten, die die Qualität der Akkunutzung erheblich mindern, einen Akkuwechsel durchführt, trifft die richtige Entscheidung zum richtigen Zeitpunkt. So bleiben Gefahren infolge veralteter Akkumulatoren erspart.

Falsche Temperatur und Bedingungen bei der Lagerung des Lithium-Ionen-Akkus

Falsche Lagerbedingungen sind aus zwei Gründen riskant: Zum einen weisen Lithium-Ionen-Akkus eine Temperaturempfindlichkeit auf - weder Hitze noch Kälte sind gut. Zum anderen sind sie empfindlich gegen Nässe. Einen Memory-Effekt - also einen dauerhaften Verlust der Energiekapazität - gibt es bei einem Lithium-Ionen-Akku im Gegensatz zu einem NiCd-Akku übrigens nicht.

 

Als idealer Temperaturbereich gelten zwischen 5 und 10 °C. In diesem Temperaturbereich sollten Li-Ion-Akkus, sofern Sie längere Zeit ohne Verwendung gelagert werden, bei 40 bis 50 % ihrer eigentlichen Energiekapazität abgelegt werden. Ist ein Li-Ion-Akku im einem Gerät verbaut, muss das Gerät selbstverständlich abgeschaltet werden. Die Mindesttemperatur von 0 °C sollte beim Lagern nie unterschritten werden, weil sich bei der Kälte schädliches Kondenswasser bilden kann.

 

Hinweis: Auch bei der Verwendung in Geräten ist die Berücksichtigung der Temperatur für die Pflege eines Akkumulators ausschlaggebend. Im Betrieb darf der Akku zwischen -10 und +55 °C genutzt werden; vor allem bei Hitze kann es im schlimmsten Fall zu einem Brand kommen. Das Aufladen führen Sie am besten bei Temperaturen zwischen 5 und 45 °C durch. Der beste Temperaturbereich bei der Anwendung ist die Raumtemperatur. Temperatursensoren stellen sicher, dass bei deutlichen Temperaturabweichungen keine Schnellladung stattfindet.

 

Eine weitere Gefahr geht von Wasser-Einfluss aus. Ein Kontakt der Lithium-Ionen-Batterien mit Wasser kann zur Entstehung ätzender Lihitumlauge (LiOH) und leicht brennbaren Wasserstoffs (H2) führen. Die Empfindlichkeit gegenüber Wasser war bei anderen Batterien, wie z. B. den Nickel-Cadmium-Batterien, nicht gegeben. Aus diesem Grund verwenden Hersteller bei Lithium-Ionen-Akkus keinen wässrigen Elektrolyten. Stattdessen wird von wasserfreien Lösungsmitteln, die in ihrer Gesamtheit als Elektrolytlösung bezeichnet werden, Gebrauch gemacht. Im Elektrolyten sind Lösungsmittel sowie Salze zur Leitung enthalten.

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