Lithium-Polymer vs Lithium-Ionen-Akku

Lithium-Polymer vs Lithium-Ionen-Akku

Eine zylindrische Lithium-Ionen Zelle und eine Lithium-Polymer-Pouchzelle vor einem grün-/blauen Hintergrund mit VS in der Mitte

Man findet sie heutzutage eigentlich überall, diese Lithium-Ionen-Akkus.

Egal ob Smartphone, Tablet, Fitness-Tracker oder Elektroauto, ein Großteil unserer mobilen Anwendungen wird von Energiespeichern mit der Lithium-Ionen-Technologie unter Spannung gesetzt.

In den meisten Smartphones stecken heute allerdings sogenannte Lithium-Polymer-Akkus (manchmal auch LiPo-Akku genannt). Doch wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen diesen beiden Akkutypen?

Schau doch mal in mein neues Video rein, in dem ich kurz & knapp die Eckdaten von Lithium-Polymer-Akkus darstelle. Darin erfährst du gleich am Anfang, was der Unterschied zwischen Lithium-Ionen und Lithium-Polymer ist und was die beiden Akkuformen gemeinsam haben. Oder scrolle einfach weiter und du findest alles auch in Textform.

Lithium-Ionen vs Lithium-Polymer: Die Unterschiede

Auch wenn es im ersten Moment so klingt, ist ein Lithium-Polymer-Akku nichts völlig anderes als ein Lithium-Ionen-Akku, sondern eigentlich nur eine besondere Akku-Bauform auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie.

Grundsätzlich setzen Lithium-Ionen-Akkus auf Lithium-Verbindungen im Elektrolyt und in den Elektroden. Daher kommt auch der Name dieser Akku-Technologie.

Den Unterschied zwischen einem Lithium-Ionen-Akku und einem Lithium-Polymer-Akku macht – wie beim Steak – die Konsistenz. Und zwar die des Elektrolyts.

Der Elektrolyt ist übrigens der Bestandteil eines Akkus, der zwischen den beiden Elektroden liegt und durch den sich die elektrisch geladenen Lithium-Ionen zwischen den Polen bewegen.

Ein klassischer Lithium-Ionen-Akku, den du dir zum Beispiel im Form einer zylindrischen 18650er-Zelle bestellen kannst, besitzt einen flüssigen Elektrolyten.

18650er Lithium-Ionen-Zelle
Eine Lithium-Ionen Zelle ist außen hart und innen flüssig. Ungefähr wie eine Schnapspraline.

In einem Lithium-Polymer-Akku steckt dagegen ein fester oder gelartiger Elektrolyt auf Polymerbasis.

Flache Lithium-Polymer-Batterie mit zwei Anschlusskabeln
Hat einen ganz festen Kern: der Lithium-Polymer-Akku

Sowohl Lithium-Polymer-Akkus als auch Lithium-Ionen-Akkus lassen sich mit den verschiedenen verfügbaren Zelltechnologien umsetzen, also zum Beispiel als Cobalt-Dioxid-Akku, als Mangan-Dioxid-Akku, als Mischoxid-Akku, als Lithiumtitanat oder als Lithium-Eisenphosphat-Akku.

Die Vorteile von Lithium-Polymer

Der große Vorteil eines Lithium-Polymer-Akkus im Vergleich zu einer Lithium-Ionen-Zelle ist die Flexibilität bei Gestaltung seiner Form. Das Elektrolyt eines LiPo-Akkus lässt sich in so gut wie jeder Form bringen.

Du kannst dir sicherlich gut vorstellen, dass ein Akku mit der Dicke einer Kreditkarte auch in einem extrem flachen Produkt noch einen Platz findet.

Klar, irgendwann stößt man an die Grenzen der Physik. Es ist aber durchaus möglich, so winzige LiPo-Akkus herzustellen, dass sie in kleine Rucksäcke für Amseln passen und ein Tracking-System für Vögel mit Energie versorgen – und ja, die Amseln konnten mit dem Akku im Gepäck natürlich auch noch fliegen 😉

Ich erinnere mich auch gut an eine andere Lithium-Polymer-Zelle, die ich für einen Kunden entwickelt habe und bei der ich Möglichkeiten voll ausgenutzt habe. Der Akku war am Ende gerade einmal 2 Millimeter dick, dafür aber so groß wie ein DIN A4-Blatt.

Daneben gibt es noch ein paar weitere Vorteile von Lithium-Polymer-Akkus, die du dir ganz bequem in einem Video anschauen kannst. Drücke also einfach auf Play und lehne dich gemütlich zurück.

Lithium-Ionen-Akkus sind also nicht nur besonders flach, sondern auch leicht und können je nach Bedarf und verfügbarem Platz flexibel in unterschiedliche Formen gebracht werden.

Daneben sind ihre Preise stabil. Natürlich hängt auch der Endpreis eines Lithium-Polymer-Akkus von den Rohstoffpreisen ab, er wird aber nicht von den marktpolitischen Entscheidungen der großen Player oder der Knappheit bestimmter Zellen beeinflusst.

Das war vor ein paar Jahren ein RIESENPROBLEM. Damals haben sich alle auf eine bestimmte Lithium-Ionen-Zelle gestürzt und sie in einfach alles eingebaut.

Kurz danach war dieser Akku aber monatelang nicht verfügbar und alle, die sich auf diese Zelle verlassen haben standen dumm da.

Was war passiert? Der komplette Fertigungsbestand wurde in ein amerikanisches Elektro-Auto verbaut (ihr wisst schon, welches ich meine), dessen Hersteller (ihr wisst schon, wen ich meine) mit dem japanischen Zellenhersteller kooperiert hatte. In Europa gingen dagegen alle leer aus und mussten lange warten, bis in Japan wieder nachproduziert wurde.

Auf einen Lithium-Polymer-Akku ist Verlass

Den letzten Punkt halte ich für besonders wichtig: Ein für dich individuell hergestellter Lithium-Polymer-Akku wird nicht einfach abgekündigt, wie es immer wieder bei Lithium-Ionen-Zellen der Fall ist.

Stell dir vor, wir entwickeln für dich einen super Akkupack mit 18650er-Zellen, machen die Bemusterung, die Null-Serie, die Kalkulation passt und deine Kunden sind schon total begeistert von deinem coolen Produkt. Damit du das Ganze dann auch vermarkten kannst, müssen wir noch alle nötigen Zertifizierungen durchführen, wofür du weitere 10-tausende Euro investieren würdest.

Nach ein paar Jahren, in denen du dein Produkt natürlich erfolgreich vertrieben hast, kommt der Hersteller deiner 18650er-Zelle aber auf die Idee, genau diese Zelle abzukündigen. Das heißt, sie wird einfach nicht mehr produziert, weil die Fertigungslinie für die einer anderen Zelle Platz macht oder einfach, weil deine Zelle nicht mehr millionenfach am Weltmarkt benötigt wird.

Du hättest für deine Anwendung auf einmal keine Energiequelle mehr und müsstest zumindest all deine Zertifizierungen neu machen. Im schlimmsten Fall müsstest du sogar die Elektronik deines Produkts ändern und einen komplett neuen Akkupack entwickeln.

Genau das kann dir bei einem Lithium-Polymer-Akku nicht passieren. Denn hier werden deine Zellen für dich gefertigt, wenn du sie brauchst und nicht in Abhängigkeit von anderen Faktoren.

Haben Lithium-Polymer-Akkus auch Nachteile?

Die Flexibilität von Lithium-Polymer-Akkus ist sehr cool und auch ansonsten haben Sie den ein oder anderen Vorteil gegenüber Lithium-Ionen-Rundzellen. Aber natürlich gibt es auch Nachteile. Da ist zum einen der Preis der Zellen: der schwankt zwar bei Lithium-Polymer nicht so stark, ist aber grundsätzlich ein wenig höher als bei zylindrischen Lithium-Ionen-Zellen. Das ist ja auch logisch, immerhin werden von den individuellen Li-Po-Akkus meist keine Stückzahlen von mehreren Millionen Stück produziert.

Ein weiterer (potentieller) Nachteil sind die Qualitätsschwankungen. Bei der Qualität von Lithium-Polymer-Zellen gibt es tatsächlich ziemlich große Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Herstellern.

Ich habe selbst viel Zeit in China verbracht – hier sitzen die meisten Produzenten von Lithium-Polymer-Akkus –, um verschiedene Hersteller von Lithium-Polymer-Akkus zu besichtigen, zu testen und auch zu auditieren. Dort habe ich gelernt, was der Unterschied zwischen den günstigen und teureren Lithium-Polymer-Akkus ausmacht und wie sich das auf die Qualität auswirkt.

Als erstes spielt es eine Rolle, ob das Unternehmen, das die Zellen liefert sie auch tatsächlich selbst produziert oder nur eine Trading-Company ist. Der Einkauf bei einem Händler ist ziemlich intransparent. Wir Kunden in Europa haben dann sehr wenig Einfluss auf die Qualität und wissen eigentlich gar nicht, wer die Zellen tatsächlich fertig – und vor allem, wie sie gefertigt werden.

Der Fertigungsprozess ist für die Qualität von Lithium-Polymer-Zellen nämlich enorm wichtig. Viele Hersteller produzieren die Zellen nämlich noch in Handarbeit. Die mit den Aktivmaterialien beschichteten Folien werden also tatsächlich von Mitarbeitern mit der Hand aufgerollt und in einer Alu-Hülle verpackt.

Für eine gleichbleibende, zuverlässige Qualität sollte die Fertigung allerdings mindestens halbautomatisiert sein. Ein Roboter wird nicht müde und macht alleine deswegen weniger Fehler.

Geöffneter Lithium-Polymer-Akku, bei dem die Elektroden aufgewickelt sind
Die Elektroden eines geöffneten Lithium-Polymer-Akkus. Faustregel: Automatisierte Fertigung = konstante die (Wickel-)Qualität
Bild: Anton / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Die Folien mit dem Elektroden-Material werden meistens direkt beim Hersteller beschichtet. Das ist auch vollkommen okay. Der Separator, der in der Zelle die Anode und Kathode trennt und einen Kurzschluss verhindert, sollte aber lieber nicht vom Zellenhersteller selbst produziert werden. In dem Bereich haben die Fertiger aus Japan das größte Know-how und liefern die besten Komponenten.

Ein Hersteller von hochwertigen Lithium-Polymer-Akkus produziert also zumindest halbautomatisch in Reinräumen, kauft sich gute Seperatoren-Technik aus Japan ein und produzieren nach europäischen Standards mit entsprechenden Kontrollen und Prozess-Überwachungen.

Nur so erhält man einen Akku, der lange hält, eine konstante Qualität hat und – was mir sehr wichtig ist – bei dessen Herstellung keine Arbeitskräfte ausgebeutet werden.

Lithium-Polymer für deine Anwendung

Du siehst, es gibt gute Gründe, warum ein Lithium-Polymer-Akku für dich und deine Anwendung unschlagbar sein kann. Den richtigen Akku mit einer hohen Qualität zu finden, damit dein Produkt am Ende zuverlässig funktioniert, ist aber schwierig.

Falls du noch die passende Energieversorgung für deine Anwendung suchst, ruf mich einfach an (07151 959 30 22) oder schreibe mir in WhatsApp. Wir besprechen gemeinsam deine Anforderungen und finden die optimale Lösung für dein Produkt.

Wenn du zuerst erfahren möchtest, wenn es einen neuen Blogbeitrag oder ein neues Video von mir gibt, abonniere doch einfach meinen Newsletter.