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[Tipps & Tricks] Lithium-Ionen-Akku Gefahren, Sicherheit und Pflege, was sollte man beachten...?  

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Ulrich B.
(@ulrich-b)
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Lithium-Ionen-Akkus.jpg

Hallo Community,

Seit den Akkubränden des Galaxy Note 7, ist die Öffentlichkeit ein wenig sensibler geworden was dieses Thema angeht. Daher haben wir uns entschlossen, wir geben euch einen Guide an die Hand, wie ihr versuchen könnt das Maximum aus euren Akkus heraus holen. Diese dabei aber sicher verwendet.

Fast allen akkubetriebenen elektronischen Geräte, die wir so im täglichen Gebrauch haben werden von Lithium-Ionen-Akkus (allgemein mit "Li-Ion" abgekürzt) angetrieben und mit Strom versorgt. Das fängt bei akkubetriebenen Haushaltsgeräten an und geht über akkubetriebene Arbeitsgeräte bis hin zu akkubetreibenen Sport- und Freigeräten. Besonderer Augenmerk war dabei das Smartphone von Samsung(Galaxy Note 7), wo die Akkus reihenweise in Rauch aufgegangen sind. Wegen ihrer Allgegenwart setzen die meisten von uns ihre Sicherheit - genau wie von AA-Batterien - als selbstverständlich voraus. Diese ist/kann aber auch ein Trugschluss sein, denn die Lithium-Ionen-Akkutechnologie selbst macht diese viel gefährlicher als man denkt. Eigentlich ist es jedoch beeindruckender, dass Brände und Explosionen nicht häufiger auftreten als sie es tatsächlich tun. Laut US Consumer Safety Commission gab es seit 2002 43 Rückrufe, die in Zusammenhang mit Lithium-Ionen-Akkus standen. Fange wir mit einem kurzen Überblick über den Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkus an und was ihn potentiell gefährlich macht.

 

Der Aufbau von Lithium-Ionen-Akkus:

Aufbau-Lithium-Ionen-Akkus-Schaubild-Bosch.jpg

 

Ein Lithium-Ionen-Akku besteht in den meisten Fällen aus einer Zelle. Bei Geräten welche eine höhere Stromaufnahme besitzen, können es auch mehrere Zellen sein. Notebook-Akkus bestehen eher aus zwei oder mehreren Zellen, was bei Tablets oder Netbooks, in einer Vielzahl auch der Fall ist. Jede Zelle eines Lithium-Ionen-Akkus arbeitet auf die gleiche Weise, um Strom zu erzeugen: Auf der einen Seite gibt es eine positive, auf der anderen Seite eine negative Elektrode und dazwischen befindet sich ein Elektrolyt(Isolator). Wenn der Akku geladen wird, gibt die positive Elektrode einige seiner Lithium-Ionen ab, die von der negativen Elektrode angezogen werden. Das Sammeln dieser Ionen ist das Speichern von Energie, die beim Entladevorgang durch den Fluss der Ionen in die andere Richtung wieder freigegeben wird. Die Elektrolytbarriere wird im Normalbetrieb nicht von Elektronen durchdrungen. Es gibt eine dünnes Blatt aus Polypropylen zwischen jeder Zelle, das verhindert, dass sich die Elektroden berühren, doch wenn diese Trennung aus irgendeinem Grund kaputtgeht, gibt es einen Kurzschluss. Dieser Kurzschluss lässt die Zelle sehr schnell sehr heiß werden - bis zu 1.000 °C - und verursacht in den meisten Fällen den Brand des betroffenen Akkus. Dieses war beim Galaxy Note 7 ebenfalls der Fall, wie die Test's im Nachgang aufgezeigt haben.

Was haben die Hersteller aus diesem Vorfall gelernt...?:

Da wir ja nicht jeden Tag von solchen Akkubränden lesen, können wir in den meisten Fällen davon ausgehen, das die Hersteller der Geräte hohe Standards an die Lieferanten der Akkus stellen. Samsung hat seinen Prozess, seit dem Galaxy Note 7 Debakel ebenfalls nochmals verbessert. Was das angehängte Schaubild verdeutlichen soll:

8-Punkte-Sicherheitscheck-von-Samsung.jpg

Das Problem liegt aber nicht nur im Aufbau, sondern auch im Design der Akkus. Die Hersteller bauen immer flachere Geräte und der Endkunde wünscht dazu hohe Akkukapazitäten. Hier müssen dann natürlich Kompromisse eingegangen werden. Einige Hersteller gehen dazu über, die Akkus durch das Gerät selber überwachen zu lassen. So wird die Temperatur des Akkus kontrolliert und das Gerät schaltet sich selbstständig aus, sollte die Temperatur über ein kritisches Maß hinaus ansteigen. Das Gerät lässt sich auch erst dann wieder starten, wenn der Akku bei einem normalen Temperaturniveau angekommen ist. Diese Sicherheitsmaßnahmen gibt es aber schon länger und auch bei einer Vielzahl von hochwertigeren Geräten. Bei günstigeren China-Geräte kann das unter Umständen anders aussehen.

Probleme, welche den Akku betreffen können, kann nur vom Hersteller selber im Vorfeld erkannt werden. Diese Probleme müssen durch interne Test geprüft und offen gelegt werden. Aber in vielen Fällen werden die Geräte, aus Kostengründen zu früh auf den Markt geworfen. Dann gibt es das sogenannte Bananenprodukt, welches beim Kunden reift und noch etliche Probleme aufweisen kann. Der Endkunde kann so nur hoffen, dass sämtliche Hersteller aus dem Debakel rund um das Galaxy Note 7 ihre Rückschlüsse gezogen haben. Und das die Kontrollmechanismen verbessert oder sogar Upgradet wurden. Die Zukunft wird das aufzeigen.

Der Vorfall Galaxy Note 7, war für Samsung jedenfalls ein großes Debakel und mit einem schweren Imageschaden verbunden. Welcher sogar Hardcoreuser zum nachdenken gebracht hat. Solche Vorfälle stellen für die Hersteller immer "worst case" Szenarien dar, die eigentlich vermeiden werden müssen. Sich aber, wie man gesehen hat nicht ganz vermeiden lassen.

Wie lade/bzw. pflege ich meinen Akku richtig...?:

Hier müssen wir zwei Mechanismen berücksichtigen:

  1. Wenn ich den Akku/das Gerät nicht verwende: Wird der Akku oder das Gerät über einen längeren Zeitraum nicht mehr benötigt/betrieben, dann solltet ihr wie folgt vorgehen. Kann der Akku aus dem Gerät entnommen werden, dann entnehmt diesen. Ansonsten das Gerät ausschalten und komplett weglegen(vorzugsweise in der Originalverpackung). Ihr solltet dabei darauf achten, dass der Akku einen Ladestand zwischen40% - 80% aufweist. Dieses ist der optimalste Ladestand und lässt den Akku am wenigsten verschleißen/altern. Die Hersteller verwenden diesen Ladestand ebenfalls bei Neugeräten. Ihr solltet mal drauf achten, wie weit die Geräte vorgeladen sind wenn sie neu aus der Box, bei euch ankommen. Der Akku/das Gerät sollte nun kühl und trocken gelagert werden. Am besten an einem schönen trockenen und kühlen Ort im Keller, falls dieser bei euch vorhanden ist. Das wäre das Optimum was ihr herausholen könntet.
  2. Wenn ich den Akku/das Gerät verwende: Die Hersteller von Akkus geben ja an, dass die heutigen Lithium-Ionen-Akkus kontinuierlich(angeblich kein Memory Effekt mehr) geladen werden dürfen. Das soll bedeuten, ihr könnt/dürft die Akkus ständig oder von jedem beliebigen Akkustand aus voll laden. Dies ist aber als Trugschluss anzusehen. Der Akku verschleißt, bei einem solchen Verhalten am stärksten. Da verwundert es einen nicht, dass von den Herstellern die Akkus meistens eine eigenen Gwährleistungszeitraum zugedacht bekommen. Welcher in der Regel ja bei 6 Monaten liegt. Das richtige Ladeverhalten stellt sich so dar: Es ist immer ratsam, den Akku vollständig zu entleeren bevor er wieder geladen wird. Die meisten Geräte, geben bei einem Akkustand von unter 10% die Meldung aus das der Akku geladen werden soll. Das macht Sinn. Hier sollte der Akku nun komplett(auf 100%) vollgeladen werden. Nun sollte der Akku erst wieder geladen werden, wenn der Ladestand wieder unter 10% gesunken ist. So kann man die Lebensdauer seines Akkus verlängern. Das konnten wir auch schon selber positiv testen. Der Ladevorgang sollte dabei in einer kühlen Umgebung, nicht unter direkter Sonneneinstrahlung durchgeführt werden. Um eine unnötige Temperaturerhöhung, des zu ladenden Gerätes zu vermeiden.

Nun noch zum Thema Quick-Charge/Fast Charge. Viele Hersteller brüsten sich heute mit dieser Technik und verbauen diese auch in ihren Geräten. Für die Akkus in den Geräten ist das eigentlich Gift. Akkus sollten langsam geladen werden. Schnellladen verschleißt die Akkus nochmal zusätzlich, das bedingt sich auch daraus dass die Akku's bei diesen Ladevorgängen, die komplette Ladezeit über sehr sehr warm wenn nicht sogar heiß werden/sind. Was nicht wirklich förderlich für einen Akku ist. Daher ist normales laden besser als das sogenannte schnellladen.

Welchen Ladeadapter verwende ich dazu...?:

Ladeadapter-und-Powerbank.jpg

Erste Wahl sollte der originale, mitgelieferte Ladeadapter sein. Dieser wurde auf das jeweilige Gerät angepasst und optimiert. Steht dieser nicht zur Verfügung, sollten nur Ladeadapter von renommierten Herstellern verwendet werden. Gleiches bezieht sich auch auf evtl. verwendete Powerbanks. Hier sollte zusätzlich auf die vom Hersteller vorgegebene Stromaufnahme geachtet werden. Bei vielen Geräten wird diese auf der Unterseite bzw. Rückseite ausgewiesen(z.b. 5V/2A). Unter Umständen kann ansonsten der Akku oder im schlimmstenfall auch die Ladeelektronik, durch günstige No-Name-Ladeadapter oder No-Name-Powerbanks geschädigt werden. Daher sollte man für solche Geräte immer lieber etwas mehr Geld in die Hand nehmen. Durch billige China-Importe sind auch schon Brände entstanden. In vielen Fällen besitzen die China-Importe auch keine automatische Ladeabschaltung, womit erkannt wird wenn der Akku komplett voll-/aufgeladen ist. Dann laden diese China-Importe lustig weiter und überladen den Akku im schlimmsten Fall. Das ist auch nicht sehr förderlich für die Lebensdauer des Akkus. Das sollte jeder im Hinterkopf haben.

 

Fazit:

Lithium-Ionen-Akkus sind wichtige, empfindliche Komponenten in unseren Geräten. Obwohl sie allgegenwärtig sind, fordert die explosive Natur von soviel Energie in einem kleinen Paket Respekt von Herstellern und Endverbrauchern. Daher sollten Sie ihre Akkus richtig pflegen: Vermeiden sie Überladung und Lagerung in heißen oder feuchten Umgebungen, Versuchen Sie die Ladung soweit möglich im Bereich zwischen 40% bis 80% zu halten, wenn Sie den Akku oder das Gerät längere Zeit nicht mehr benutzen möchten. Der Akku sollte vor dem Vollladen auf mindestens 10% heruntergefahren werden und anschließend dann auf 100% vollgeladen werden. Misshandeln Sie den Akku nicht physikalisch.

Allerdings brauchen Sie auch nicht neurotisch versuchen, den Akku Ihres Smartphones und Laptops immer in idealem Zustand zu halten. Diese Geräte sind dazu gedacht ihr Leben zu verbessern und zu vereinfachen. Jeder Akku ist auf Dauer ein Verbrauchsartikel, der für eine gewisse Anzahl an Ladezyklen ausgelegt ist und auch nicht ewig hält — auch dann nicht, wenn jede Vorsichtsmaßnahme getroffen wird. Daher braucht man seinen Akku oder auch das Gerät nicht in Watte packen.

Dieser Artikel soll als kleiner Ratgeber und zur Anregung verstanden werden. Vielleicht hat der Eine oder Andere ähnliche Erfahrungen mit seinen Akkus gemacht. Gerne könnt ihr eure Erfahrungen oder Anregungen hier posten. Diese sind bestimmt für alle User interessant. Wir hoffen auf einen regen Austausch.

Euer WindowsUnited-Team

AntwortZitat
Veröffentlicht : 6. Juli 2017 9:41
kalauer
(@kalauer)
Aktives Mitglied

Ich muss ehrlich sagen, dass ich noch nie darauf geachtet habe, wann ich das Smartphone an das Ladegerät stecke. Und gefühlt halten meine Akkus das auch ohne Probleme aus. Und nach zwei Jahren hat man ja in der Regel sowieso ein neues Handy. Wobei meine alten auch noch funktionieren und die Akkus laufen.

AntwortZitat
Veröffentlicht : 12. Oktober 2017 10:18
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