Die Lebensdauer bei einem Lithium-Ionen-Akku – so halten deine Akkus länger durch.

Die Lebensdauer bei einem Lithium-Ionen-Akku – so halten deine Akkus länger durch.

Icon eines Handy, das an einer Steckdose steckt. Auf dem Bildschirm ist ein Akkusymbol mit grüner Welle als Akkustand.

Wenn du selbst eine mobile Anwendung entwickelt, ist es dir bestimmt wichtig zu vermeiden, dass deine Kunden die Lebensdauer des Akkus in deiner Anwendung bemängeln. Es kommt schließlich viel zu oft vor, dass Akkus, die eigentlich jahrelang halten sollten, bereits nach kurzer Zeit kaputtgehen.

Und damit meine ich nicht nur den Worst Case eines explodieren oder brennenden Lithium-Ionen-Akkus, sondern auch heiß werdende Akkus und vor allem Akkus, die nicht mehr lange durchhalten oder langsamer aufladen.

Solche Probleme mit der Lebensdauer eines Akkus führt dazu, dass deine Kunden nicht so zufrieden mit deinem Produkt sind, wie sie es sein sollten. Langfristig wird dein Produkt nicht als das gesehen wird, was es sein soll – ein Qualitätsprodukt.

Aber auch ansonsten spielt die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus, die ja in fast aller unserer mobilen Elekronik steckt, eine wichtige Rolle. In den meisten Smartphones, aber auch bei Laptops und anderen mobilen Geräten lässt sich der Akku heutzutage nicht mehr einfach selbst wechseln. Wenn das Handy also schon mittags den Geist aufgibt, weil der Akku am Ende seiner Lebensdauer angekommen, kannst du dich also entscheiden: Entweder du lässt den Akku für ziemlich viel Geld beim Händler oder einem Reparaturshop tauschen, legst selbst Hand an und wagst dich an eine (je nach Modell) ziemlich fummelige DIY-Reparatur oder du holst dir direkt ein neues Gerät.

Der typische Lebensraum eines Smartphones am Ende der Batterie-Lebensdauer: In Steckdosen-Nähe.

Und weil das alles nicht so toll ist (für deinen Geldbeutel, deine Nerven und die Umwelt), schauen wir uns in diesem Beitrag an, wovon die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus abhängt und was du tun kannst, um die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus zu verlängern.

Zyklen und Zeit – Diese Faktoren bestimmen die Lebensdauer eines Akkus

Unter Lebensdauer versteht man den Zeitraum von der Auslieferung eines Akkus bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein bestimmter Wert, häufig ist es die Kapazität des Akkus, durch Alterung unterschritten wird. Ein Akku am Ende seiner Lebensdauer kann also durchaus noch funktionieren, er wird aber nur noch so wenig Energie speichern können, dass sich das jeweilige Gerät nicht mehr  wie gewohnt nutzen lässt.

Grundsätzlich hängt die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus von zwei Faktoren ab:

1. Der Häufigkeit der Lade- und Entladezyklen. Bei der Nutzung und dem Aufladen eines Akkus gibt es chemische Veränderungen innerhalb der Zellen, es kommt zu thermischen Ausdehnungen und zur Bildung von sogenannten Dendriten. Die Anzahl der Ladezyklen, die ein Akku übersteht wird Zyklenlebensdauer genannt.

2. Der verstrichenen Zeit seit der Herstellung. Ja, ein Akku wird auch so mit der Zeit älter und ein wenig schlapper, weil der Elektrolyt, die Anode und die Kathode chemischen Zersetzungsprozessen ausgesetzt sind. Dieser reine Alterungsprozess bestimmt die kalendarische Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus.

Ein Akku, der genutzt wird und regelmäßig aufgeladen und wieder entladen wird, erreicht in der Regel zuerst das Ende seiner Zyklenlebensdauer. Letztendlich sind es also vor allem die Ladezyklen, die die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus bestimmen. Wir schauen uns deswegen zuerst an, was wir tun können, um die zyklische Lebensdauer eines Akkus zu erhöhen und werfen dann einen Blick was wir tun können, um die kalendarische Lebensdauer zu verlängern.

So verlängerst du die (Zyklen-) Lebensdauer deines Akkus

Die ungefähre Zyklenlebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus ist häufig im Datenblatt angegeben. Ein typischer Richtwert für die Zyklenlebensdauer sind zum Beispiel 500–800 Ladezyklen. Allerdings hängt die tatsächliche Zyklenladedauer ziemlich stark vom Ladestrom und der Entladungstiefe ab, also davon wie der Akku tatsächlich aufgeladen und genutzt wurde.

Mal ganz langsam: Die große Bedeutung des Ladestroms für die Akku-Lebensdauer

Natürlich möchten wir, dass unser Gerät schnell wieder zur Verfügung steht, damit wir schnell die neue superspannende Serie auf dem Balkon weiterschauen können. Dafür ist ein besonders schnelles Aufladen des Akkus natürlich super. Doch genau hier liegt das Problem.

Das schnelle Laden mit einem hohen Ladestrom stresst einen Lithium-Ionen-Akku auf Dauer. So wird die Zyklenlebensdauer drastisch verkürzt. Ich erkläre das gerne, indem ich den Ladestrom eines Akkus mit dem „Bierstrom“ bei einem Barbesuch vergleiche. Wo da jetzt genau der Zusammenhang ist? Das zeige ich dir gerne in einem Video 😉

Um deinen Kunden ein Gerät mit einer möglichst langen Lebensdauer des Akkus anbieten zu können, solltest du daher diesen Zusammenhang genau beachten. Eine Möglichkeit ist es, einfach mit einem geringeren Ladestrom zu laden und eine längere Ladezeit in Kauf zu nehmen. Eine weitere Option könnte es sein, einen zweiten (Ersatz)-Akku in ein Projekt einzukalkulieren. Da nun zwei Akkus für die nötige Stromversorgung deiner Anwendung sorgen, ist die Lebensdauer – verglichen mit der Verwendung eines ständig unter Volllast stehenden Akkus – natürlich länger.

Die Entladungstiefe und die Lebensdauer

Wird ein Akku sehr tief entladen, bedeutet das einen großen Stress für die Materialien im Inneren. Die Zyklen-Lebensdauer des Akkus sinkt bei einer Nutzung mit vielen tiefen Entladungen deutlich schneller. Besonders hoch ist die Abnutzung des Akkus bei Entladungstiefen zwischen 90 % und 100 %.

Normalerweise werden Akkus elektronisch so gesteuert, dass die Entladungstiefe von vorne herein begrenzt ist. Zeigt dein Handy also einen Ladezustand von 100 % an, ist der Akku eigentlich nicht komplett vollgeladen und auch bei 0 % ist er nicht völlig leer. Eine solches Batterie-Management-System verlängert also die Lebensdauer des Akkus. Wenn du bei deinem Handy-Akku noch einen draufsetzen möchtest, lade es einfach nicht komplett voll und nutze es nicht bis es ausgeht. So bewegst du den Akku in einem Bereich mit einer (noch) geringeren Entladungstiefe und erhöhst die Lebensdauer.

Die kalendarische Lebensdauer –Anti-Aging für deinen Akku

Wie stark ein Akku im auch ohne Nutzung im Zeitverlauf abbaut hängt vor allem vom Ladezustand und der Umgebungstemperatur ab.

Ein vollgeladener Akku baut im Verlauf der Zeit deutlich schneller ab als ein Akku mit einem geringeren Ladezustand. Wenn du einen Lithium-Ionen-Akku für einen längeren Zeitraum nicht mehr verwenden möchtest, lade ihn also am besten bis zu einem Ladestand von um die 50 % auf, bevor du ihn einlagerst. So erhöhst du die kalendarische Lebensdauer deutlich.

Bei hohen Umgebungstemperaturen laufen die Verfallsprozesse im Akku schneller ab. Als Faustregel können wir davon ausgehen, dass eine Erhöhung der Temperatur um 10 Grad die Geschwindigkeit von chemischen Reaktionen verdoppelt oder sogar verdreifacht. Damit ein Akku möglichst wenig altert, sollte er also kühl gelagert werden, am besten unter 18 Grad und frostfrei. Perfekt ist ein Kellerraum oder eine Garage.

Umgekehrt sollten Geräte mit Lithium-Ionen-Akkus möglichst nicht in der prallen Sonne oder einem heißen Auto herumliegen. Lithium-Ionen-Akkus für Anwendungen unter extremen Bedingungen können mit einer aktiven Kühlung kalt gehalten werden, um die Lebensdauert zu erhöhen.

So kommst du an einen langlebigen Akku für deine Anwendung

Natürlich gibt es noch weitere Möglichkeiten, wie sich die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus verlängern lässt. In meinem Blogbeitrag zum Thema Schnelladen bei Smartphone-Akkus findest du noch den ein oder anderen Tipp zum Thema.

Als Akku-Entwickler und Anbieter ist uns mehr als nur ein großes Produktportfolio wichtig. Wir sind ein Full-Service-Anbieter, arbeiten uns in jedes Projekt von Anfang an mit ein und achten auf Qualitätsaspekte wie Sicherheit und natürlich eine lange Lebensdauer.

So wollen wir dir zu zufriedenen Kunden verhelfen, denn nur dann bist auch du mit uns zufrieden. Daher optimieren wir den Akku für deine Anwendung, damit deine Kunden ein Qualitätsprodukt von dir erhalten. Und sollte doch mal etwas sein, können unsere Kunden dies leicht beanstanden, denn wir sind eine Firma mit Sitz in Deutschland und natürlich für dich da.

Wenn dich das interessiert, dann ruf mich doch einfach mal an und wir besprechen, wie wir für deine Anwendung einen langlebigen Akku entwickeln und deine Kunden auf Dauer mit deinem Produkt begeistern.

PS: Wenn du erfahren willst, wenn ich beispielsweise weitere Möglichkeiten zur Verlängerung der Lebensdauer eines Akkus in meinem Blog erkläre, tragt dich einfach unten in meinen Newsletter ein und schicke dir eine E-Mail, wenn es etwas Neues gibt.

Quellen zum Weiterlesen: