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Wasserbatterien als Alternative zu Lithium-Ionen Akkus?

Autor: Twnty

Wasserbatterien: Eine vielversprechende Innovation für nachhaltige Energieversorgung

In einer Zeit, in der die Suche nach umweltfreundlichen und nachhaltigen Energiequellen immer dringlicher wird, sind langlebige und vor allem weniger umweltschädliche Batterien von entscheidender Bedeutung. Bisher basieren viele dieser Batterien auf Lithium, einem begrenzten Rohstoff, der oft unter fragwürdigen Bedingungen abgebaut wird und viele Umweltgefahren birgt. 

Eine vielversprechende Alternative zu Lithium-Ionen-Akkus könnten Wasserbatterien sein, an denen derzeit unter anderem ein internationales Forscherteam unter der Leitung der RMIT-Universität in Australien arbeitet. Ihnen gelang kürzlich ein entscheidender Durchbruch auf dem Weg zur Marktreife dieser neuen Technologie. 

Die Wasserbatterie im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien

Nachhaltiger

Die Wasserbatterie, auch als Wasserstoff-Brennstoffzelle bekannt, könnte bald eine sichere, kostengünstige und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Lithium-Batterien darstellen. Statt Lithium verwenden diese Batterien neben Wasser Materialien wie Zink oder Magnesium. Ressourcen, die in der Natur nicht nur reichlich vorhanden sind, sondern auch noch wesentlich weniger giftig sind. 

Recyclebar 

Zudem soll es sogar möglich sein, die Batterien sicher zu zerlegen, um die Materialien wiederzuverwenden bzw. zu recyceln. Dies senkt nicht nur die Herstellungskosten, sondern verringert insbesondere Gesundheitsrisiken und Umweltbelastungen erheblich und macht solch eine Batterie besonders nachhaltig. 

Ungefährlich

Forschern ist es gelungen, die Batterie so sicher zu machen, dass sie weder brennen noch explodieren kann. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien wären Batterien auf Wasserbasis demnach auch noch wesentlich sicherer in der Verwendung.

Funktionsweise der Wasserbatterie

In herkömmlichen Batterien erfolgt die Bewegung von Elektronen zwischen einer positiven Elektrode (Anode) und einer negativen Elektrode (Kathode) durch einen Elektrolyten. An der Anode findet eine Oxidationsreaktion statt, bei der Elektronen abgegeben werden, während an der Kathode eine Reduktionsreaktion auftritt, bei der Elektronen aufgenommen werden. Wenn Elektronen von der Kathode zur Anode fließen, speichert die Batterie Energie; in entgegengesetzter Richtung entlädt sie sich. 

Batterien auf Wasserbasis funktionieren im Prinzip genauso, nutzen als Komponenten jedoch anstatt organischer Elektrolyte einfaches Wasser, das mit Zusätzen wie anorganischen Salzen angereichert wird. Für den vergleichsweise einfachen Aufbau verwenden die Forscher zudem natürlich vorkommende und reichlich vorhandene Materialien wie Magnesium und Zink. 

Die Bildung von Dendriten, die bei Batterien häufiger vorkommt und zu Kurzschlüssen führen kann, wird mit einem cleveren Trick verhindert: Betroffene Komponenten werden mit Wismut beschichtet. Das Metall rostet und schafft so eine Schutzschicht, welche die Bildung von Dendriten zuverlässig verhindert. So kann die Wassertechnologie eine vergleichbare Lebensdauer wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien erreichen.

Herausforderungen in der Entwicklung

Noch sind Wasserbatterien nicht vollständig serienreif, doch nach heutigem Stand sind Forscher davon nur noch den einen oder anderen Durchbruch in der Entwicklung entfernt. Schon in wenigen Jahren könnten sie herkömmliche Batterien und Akkus ersetzen und insbesondere im Bereich der Solarenergie als umweltfreundliche Alternative eingesetzt werden. 

Optimierung der Produktionsverfahren

Um die Technologie möglichst wirtschaftlich zu machen, müssen serienreife Produktionsverfahren entwickelt werden. Das Potenzial ist hier jedoch hoch, denn laut Forschern könnten Wasserbatterien 20 bis 75 US-Dollar pro Kilowattstunde kosten. Lithium-Ionen-Batterien haben währenddessen einen Preis zwischen 150 und 300 Dollar pro Kilowattstunde.

Verbesserung der Energiedichte

Ein weiterer wichtiger Punkt in der Weiterentwicklung von Magnesium-Ionen-Batterien ist die Verbesserung der Energiedichte. Die von Forschern entwickelte Knopfzelle hat derzeit eine Energiedichte von 75 Wh pro Kilogramm. Die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus für E-Autos liegt derzeit bei 100 – 150 Wh/kg. 

Fazit

Die Wasserbatterie bzw. Magnesium-Ionen-Batterien haben großes Potenzial, einen Durchbruch bei der Energiewende darzustellen. Laut Forschern könnten sie bereits in ein bis drei Jahren Blei-Säure-Batterien ersetzen, innerhalb von fünf bis zehn Jahren dann sogar Li-Ionen-Akkus verdrängen. Eine ideale Lösung wäre die Technologie in naher Zukunft dann insbesondere im Einsatz für große Batteriespeicher, die erforderlich sind, um Wind- und Solarenergie zu speichern. 

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Wasser-Batterie?

Wasserbatterien bestehen aus einer Kathode, einer Anode und einem Elektrolyt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien werden bei ihr jedoch keine Metalle, sondern Polymere verwendet. Als Elektrolyt dient dabei Wasser, das mit organischen Salzen angereichert wird. Auf Kobalt und Lithium wird bei der Herstellung gänzlich verzichtet.

Was ist das Problem mit Lithium?

Das Alkalimetall hat eine sehr begrenzte Verfügbarkeit, negative Folgen für die Umwelt beim Abbau und der Entsorgung, Sicherheitsrisiken durch thermische Instabilität, Gewicht- und Volumenbeschränkungen sowie eine begrenzte Zyklenfestigkeit.

Quellen:
https://www.n-tv.de/wissen/Wasserbatterien-sind-sicher-sauber-und-guenstig-article24789178.html
https://futurezone.at/science/wasserbatterie-energiedichte-lebensdauer-lithium-ionen-magnesium/402807409

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Neuer Akku statt neuen Fenstersauger! Mit diesen Li- ION Ersatzakku können Sie ihren Kärcher Fenster-Sauger wieder das Saugen bei bringen. Der neue Akku hat eine höherer Kapazität als der verbaute original Akkumulator, der Vorteil ist eine längere Arbeitszeit als zuvor. Passend für Kärcher WV1 / WV2 / WV75 Fenstersauger und allen anderen Geräten mit einem 18650 Akkus zum einlöten. Bitte prüfen Sie vor dem Kauf, ob so ei Lithium-Ion Akku mit den Abmessungen 18 mm Durchmesser und einer Länge von 65 mm verbaut ist. Es müssen Lötarbeiten durchgeführt werden. Wichtiger Hinweis!Beachten Sie beim einlöten darauf, dass die Lötfahnen nicht zu heiß werden, das kann passieren durch zu dicker Lötspitze, zu hoher Temperatur oder zu langen Kontakt (mehr als 3 Sekunden) der Lötspitze mit den Lötfahnen. Die Folge davon ist, dass die innere Dichtung im Akku Schaden nimmt und der Akku nur sehr kurz hält, die Lebensdauer sehr kurz ist oder das er gleich kaputt geht. Akku für Fensterreiniger Kärcher WV 1, WV 2, WV 2 Plus, WV 2 Premium, WV 50 Plus, WV 70 Plus, 3,7V, Li-Ion

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EVE INR18650-33V Li-Ion Zelle 3,6V 3,2Ah 10A
Hinweise zu Li-Ion Akkus:Li-Ion-Akkus können bei unsachgemäßer Verwendung, Feuer oder Explosionen verursachen.Verbinden Sie daher den + und - immer richtig, verursachen Sie keinen Kurzschluß!Zerlegen oder deformieren Sie die Zelle nicht. Bei Verformungen den Akku nicht mehr verwenden.Nicht direkt aif den Plus oder Minus Pol löten. Lithium-Ionen Zellen dürfen nur mit Schutzelektronik betrieben werden!  

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Eve NR18650/25P Li-Ion Zelle 3,6V 2,5Ah
Die ideale High-Power Zelle für alle Hochstrom-Anwendungen, wie zum Beispiel: Werkzeugakkus, E-Zigaretten oder Modellbau mit einer Nennkapazität von 2.5Ah und bis zu 30 Ampere konstant belastbar. Sicherheitshinweise:Lithium Zellen dürfen nur mit einer Schutzelektronik betrieben werden!Bitte beachten Sie, dass Lithium-Ionen Zellen und Akkupacks nur durch autorisiertes Fachpersonal verbaut oder repariert werden dürfen.Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann dies zur Brandentwicklung oder Explosion führen. Lieferumfang:1x EVE INR18650/25P-S47-LF - 2500mAh, Lithium-Ion-Akku, Version C

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Fenix ARB-L18-2600 18650 Li-ion Akku geschützt 2600mAh Dieser 18650er Akku ist idealerweise für die Fenix Taschenlampen die natürlich mit einem 18650er LiIon Akku betrieben werden. Wie zum Beispiel die Fenix PD31 LED Taschenlampe oder PD32 LED Leuchte sowie weitere Modelle (TK11, TK12*, TK15, TK21, TK30, TK35, TA20* und TA21). Egal wo sie den Akku einsetzen, bitte überprüfen Sie den Innendurchmesser Ihrer Lampe oder e-Zigarette, dieser sollte mindestens bei 18,6 mm liegen. Als Ladegerät empfehlen wir ebenfalls die Fenix Li-Ion Ladegeräte. Der Akku selbst verfügt über eine ausgereifte Schutzelektronik, die am Boden der Zelle untergebracht ist. Die Elektronik schützt vor: Kurzschluß Überladung Tiefentladung In unserem Test haben wir die Fenix ARB-L2600 auch auf Unterspannung getestet, der Tiefentladeschutz hat bei 2,3 Volt gegriffen. Im Allgemeinen, hat sich der Akku im Test gut geschlagen.

14,90 €*
Keeppower 18650 - 3800mAh 3,6V - 3,7V Li-Ion-Akku geschützt (Pluspol erhöht) P1838C
Leistungsstarke und sichere Energieversorgung Die Keeppower 18650 Batterie besticht durch ihre hohe Kapazität von 3800mAh, was eine langanhaltende und zuverlässige Stromversorgung gewährleistet. Mit einer Nennspannung von 3,6V - 3,7V und einer Ladeschlussspannung von 4,2V ± 0,05V ist sie ideal für zahlreiche Geräte wie Taschenlampen, LEDs, Wildkameras und Überwachungskameras geeignet. Dank der hochwertigen Seiko Schutzschaltung (PCB), die Kurzschluss-, Überladungs- und Tiefentladungsschutz bietet, ist die Batterie äußerst sicher und langlebig. Vielseitige Einsatzmöglichkeiten Die Keeppower 18650 - 3800mAh ist besonders bei Taschenlampen, Modellbau, Taucherlampen und externen Stromversorgungen beliebt. Ihre thermische Stabilität und der Verzicht auf den Memory-Effekt machen sie zur idealen Wahl für anspruchsvolle Anwendungen. Beachten Sie jedoch die Maße der Zelle: Mit einem Durchmesser von 18,7 mm und einer Höhe von 69,2 mm ist sie größer als Standard-18650-Zellen ohne PCB und somit nicht für jede Anwendung geeignet. Hervorragende technische Daten Typische Kapazität: 3800mAh Minimale Kapazität: 3700mAh Ladestrom: 1900mA / 3,0h Maximaler Entladestrom: 7,6A Chemie: LiCoNiAlO2 (ICR) Gewicht: 48 g ± 1 g Optimale Ladeverfahren für längere Lebensdauer Für das Laden der Keeppower 18650 Batterien wird ein spezielles Ladegerät benötigt, das das CC-CV (constant current, constant voltage) Verfahren unterstützt. Um die Lebensdauer der Akkus zu maximieren, wird empfohlen, sie nur bis ca. 4,1 Volt zu laden, wodurch die Anzahl der Ladezyklen deutlich erhöht werden kann. Lieferumfang und Extras Beim Kauf erhalten Sie einen Keeppower 18650 - P1838C Akku. Bei Bestellung von zwei Akkus wird zusätzlich eine praktische Akkuschutzbox gratis mitgeliefert.

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12,30 €*
Molicel INR18650-P26A, 2600mAh 35A Li-Ionen-Akku, 3,6V - 3,7V
Technische Daten der Molicel INR18650P26A Zelle:Nenn-Kpazität: 2600mAhKapazität mindestens: 2500mAhNennspannung: 3,6V - 3,7VLadeschlussspannung: 4,2V ± 0,05Entladeschlussspannung: 2,5Vmax. Entladestrom (konstant): 35A mit Temperatur Abschaltung bei 80°max. Entladestrom (konstant): 25A ohne Temperatur Abschaltungmax. Entladestrom (Puls): ca. 70A 1 SekundeSchutzelektronik BMS: keine / ungeschützte ZellePluspol: flach (Flat Top)Durchmesser: 18,45 mm ± 0,15 mmHöhe: 65,0 mm ± 0,2 mmGewicht: 48g ± 1 gLadeverfahren: CC-CVLadestrom Normal: 0,1 - 2,6Amax. Ladestrom: 6ABetriebstemperatur Laden: 0 °C - 60 °CBetriebstemperatur Entladen: -40 °C - 60 °CHinweise:Für das Laden von Lithium Ionen Akkus bedarf es eines speziellen Ladegerät, das die Akkus nach einem speziellen Ladeverfahren lädt. (CCCV = constant current, constant voltage.) Die Akkus dürfen nicht über eine Spannung von 4,2 Volt geladen werden, da sonst die Gefahr von Brand und Explosion besteht. Vorteilhaft ist es, die Akkus nur bis ca. 4,1 Volt zu laden, da dies die Lebensdauer bzw. Zahl der Ladezyklen deutlich erhöht (ggf. bis zu einer Verdoppelung). Für das Laden dürfen nur Lithium Ionen Ladegeräte verwendet werden. Allerdings haben die billigen Ladegeräte mitunter den Nachteil, das sie nach Ende des Ladevorgangs nicht sicher abschalten, sondern die Akkus mit einem kleinen Ladestrom weiterladen, was gefährlich sein kann.Ferner gehören Akkus und Batterien nicht in den Hausmüll! Bitte entsorgen Sie diese wie vom Gesetzgeber vorgeschrieben in den kommunalen Sammelstellen oder in den dafür vorgesehenen Behältnissen des Handels.Wichtige Sicherheitshinweise:Lithium Zellen dürfen nur mit einer dafür vorgesehner Schutzelektronik betrieben werden!Bitte beachten Sie, dass Lithium Zellen aussschließlich nur durch autorisiertes Fachpersonal verarbeitet werden darf.Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann eine Li-Ion Zelle zur Brandentwicklung oder Explosion führen.

10,95 €*
Panasonic Li-Ion NCR-18650GA 3,6V/3,45Ah Li-Ion (10A)
Panasonic NCR 18650 GA Li-Ion Akku Als erstes, diese NCR18650GA-er Li-Ion Zelle hat keine eingebaute PCB Protection, daher bitte nicht kurz schließen, überladen oder tiefentladen! Der maximale Entladestrom von 10A bei einer 1P-Schaltung darf nicht überschritten werden, ein höherer Entladestrom zerstört den Akku vorzeitig. Bei einer Parallel-Schaltung erhöht sich der Entladestrom und auch Ladestrom um die Anzahl der Parallel-Schaltungen. Dieser Akku eigenet sich Grund der hohen Nennkapazität von 3450mAh hervoragend für die E-Bikes und vielen LED-Taschenlampen sowie Akkuwekzeuge mit einem geringeren Strombedarf die mit einer 18650er Zelle betrieben werden. Die Kennung für diese Zelle ist der blaue Ring am Flattop Plus-Pol. Vor & Nachteile vom Produkt Die Vorteile auf einen Blick: Hohe Nennkapazität gutes Preis-Leistungs Verhältnis rundum gut abgestimmte Zelle in Bezug auf Lebensdauer und Kapazität mage in Japan Die Nachteile auf einen Blick: maximaler Entladestrom von 10A   ACHTUNG: Li-Ion Zellen dürfen nur mit Schutzschaltung betrieben werden und nur mit zugelassene #18650-er Ladegeräte geladen werden!   Akkus: nicht Kurzschließen oder Tiefentladen!   ***Sicherheitshinweis*** Bitte beachten Sie, dass Lithium Zellen nur durch autorisiertes Fachpersonal verarbeitet werden dürfen. Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann dies zu Brandentwicklung oder Explosion führen. Mit dem Kauf bestätigen, dass Sie unsere Zellen ausschließlich fachgerecht benutzen. Hierzu zählt eine fachgerechte Be- und Verarbeitung der Zellen, sowie eine ordnungsgemäße Einlagerung. Wir übernehmen keine Haftung für Schäden an Personen oder Sachgegenständen die durch den unsachgemäßen Gebrauch oder durch nicht autorisierte Nutzung der Zelle entstehen.  

7,50 €*
Panasonic NCR-18650PF Li-Ion Zelle 3,6V 2,9Ah
Panasonic NCR 18650 PF Li-Ion Akku Als erstes, dieser 18650-er Akku hat keine eingebaute PCB Protection, daher bitte nicht kurz schließen, überladen oder tiefentladen! Der maximale Entladestrom von 10A bei einer 1P-Schaltung darf nicht überschritten werden, ein höherer Entladestrom zerstört den Akku vorzeitig. Bei einer Parallel-Schaltung erhöht sich der Entladestrom und auch Ladestrom um die Anzahl der Parallel-Schaltungen. Dieser Akku eigenet sich Grund der hohen Nennkapazität von 2900mAh hervoragend für viele LED-Taschenlampen und Elektrowekzeuge mit einem geringeren Strombedarf die mit einer 18650er Zelle betrieben werden. ACHTUNG: Li-Ion Zellen dürfen nur mit Schutzschaltung betrieben werden und nur mit einem zugelassenen Li-Ion Ladegerät geladen werden!   Akkus: nicht Kurzschließen oder Tiefentladen!   ***Sicherheitshinweis*** Bitte beachten Sie, dass Lithium Zellen nur durch autorisiertes Fachpersonal verarbeitet werden dürfen. Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann dies zu Brandentwicklung oder Explosion führen. Mit dem Kauf bestätigen, dass Sie unsere Zellen ausschließlich fachgerecht benutzen. Hierzu zählt eine fachgerechte Be- und Verarbeitung der Zellen, sowie eine ordnungsgemäße Einlagerung. Wir übernehmen keine Haftung für Schäden an Personen oder Sachgegenständen die durch den unsachgemäßen Gebrauch oder durch nicht autorisierte Nutzung der Zelle entstehen.

10,30 €*
Panasonic NCR18650B 3,6V / 3400mAh ungeschützt, Flat-Top
Diese Panasonic NCR-18650B Zelle ist für Anwendungen mit geringer Stromaufnahme geeignet, zB. LED LampenTeschnische DatenZellengröße: 18650System: NCASpannung: 3,6 VoltmAh: 3350 mAhVPE: TrayPappmantel Ummantelung: SchrumpfschlauchHöhe (netto): 65,3 mmDurchmesser (netto): 18,5 mmNettogewicht: 47,5 gBruttogewicht: 45 gmax. Ladestrom: 1,62 Amax. Entladestrom: 6,5 ALötfahnen: ohneSicherheitshinweis: Lithium-Rohzellen dürfen nur in Geräten mit eingebauter Schutzelektronik betrieben werden! Falsche Handhabung kann eine Destabilisierung der Zelle bewirken, was einen Brand oder eine Explosion zur Folge haben kann.Achtung! Bei diesen Zellen handelt es sich um Industriezellen. Die Nutzung, Ladung und Verarbeitung sollte nur vom Fachpersonal durchgeführt werden!Schäden durch unsachgemäße Nutzung und Behandlung dieser Zellen werden nicht übernommen. Prüfen Sie vor dem gebrauch das Datenblatt, keine Haftung für Schreibfehler, Druckfehler und Irrtümer.

11,50 €*
Samsung INR18650-20R 2000mAh 3,6V 22A
Die Samsung Lithium-Ionen Zelle der Größe 18650, Modell INR18650-20R ist eine speziell für den Powertool Bereich entwickelte Zelle die mit 22 Ampere Dauerstrom belastet werden kann.

4,50 €*
Samsung Li-Ion INR-18650 30Q 3,6V/3,0Ah Akku
Sehr gute Allround-Zelle für verschiedene Anwendungen, hauptsächlich für E-Bikes und Taschenlampen. Nicht geeignet für E-Zigaretten oder als Ersatz für Werkzeugakkus. Sie sollten immer zuvor den Dauerstrom und Spitzenstrom ihrer Anwendung kennen, dieser sollte auch die 15A nicht überschreiten. Sicherheitshinweise für diesen Samsung INR18650-30Q Akku: Lithium Zellen dürfen nur mit Schutz-Elektronik betrieben werden!Bitte beachten Sie, dass Lithium Zellen nur durch fachkundige Personen verwendet werden dürfen.Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann dies zur Brandentwicklung oder Explosion führen. Für das Laden von Lithium-Ionen Akkumulatoren bedarf es eines speziellen Ladegerät, welches die Akkus mit dem CCCV (constant current, constant voltage) Ladeverfahren lädt. Die Akkus dürfen nicht über eine Spannung von 4,25 Volt geladen werden, da sonst die Gefahr von Brand und Explosion besteht. Vorteilhaft ist es, die Akkus nur bis ca. 4,15 Volt zu laden, da dies die Lebensdauer bzw. Zahl der Ladezyklen deutlich erhöht (ggf. bis zu einer Verdoppelung). Für das Laden dürfen nur Lithium Ionen Ladegeräte verwendet werden. Allerdings haben die billigen Ladegeräte mitunter den Nachteil, das sie nach Ende des Ladevorgangs nicht sicher abschalten, sondern die Akkus mit einem kleinen Ladestrom weiterladen, was gefährlich sein kann. Ferner gehören Akkus und Batterien nicht in den Hausmüll! Bitte entsorgen Sie diese wie vom Gesetzgeber vorgeschrieben in den kommunalen Sammelstellen oder in den dafür vorgesehenen [meist grünen] Behältnissen des Handels.  

9,90 €*
Samsung SDI ICR18650-22P Li-Ion Zelle 3,6V 2,2Ah, lila
Li-Ion Zelle von Samsung ICR18650-22P mit 3,6-3,7V und einer Nennkapazität von 2150mAh. ACHTUNG: Li-Ion Zellen dürfen nur mit Schutzschaltung betrieben werden und nur mit einem zugelassenen Li-Ion Ladegerät geladen werden! Akkus: nicht Kurzschließen oder Tiefentladen! ***Sicherheitshinweis*** Bitte beachten Sie, dass Lithium Zellen nur durch autorisiertes Fachpersonal verarbeitet werden dürfen. Bei falscher Handhabung bzw. Kurzschluss kann dies zu Brandentwicklung oder Explosion führen. Mit dem Kauf bestätigen, dass Sie unsere Zellen ausschließlich fachgerecht benutzen. Hierzu zählt eine fachgerechte Be- und Verarbeitung der Zellen, sowie eine ordnungsgemäße Einlagerung. Wir übernehmen keine Haftung für Schäden an Personen oder Sachgegenständen die durch den unsachgemäßen Gebrauch oder durch nicht autorisierte Nutzung der Zelle entstehen.Technische Angaben:- System: Li-Ion- Durchmesser: 18,4 mm- Höhe: 65 mm- Gewicht: 45g- Spannung: 3,6 Volt- Nenn-Kapazität: 2150mAh- max. Charge Voltage: 4,2V- Discharge Voltage: 2,5V- Maximaler Entladestrom:= bei 1P: 10A= bei 2P: 20A- Ladeverfahren: CC-CV- Farbe: lila- ungeschützt, ohne Lötfahne

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8,95 €*

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