Dünner und stärker

Akkumulatoren sind die Kraftquelle aller mobilen Geräte. Das Problem ist, daß man sie meistens als zu schwer für die vorhandene Leistung betrachtet. Deshalb wird weltweit an leichteren und stärkeren Akkumulatoren gearbeitet.

Das Ericsson T28 war das erste Handy, das statt einem NiCd, NiMH oder LiIon-Akku einen Lithium-Polymer-Akku sein eigen nannte. Dadurch konnte es viel dünner sein als jedes Handy zuvor.

Wie aber funktioniert Lithium-Polymer?

Jeder Akku besteht aus drei Teilen: Den beiden Polen, die Anode und Kathode genannt werden, und dem Elektrolyten dazwischen. Zwischen dem Elektrolyten und den Polen laufen die chemischen Reaktionen ab, die die elektrische Energie freisetzen, beziehungsweise beim Aufladen wieder speichern. Der Trick warum Lithium-Polymer-Akkus so dünn sein können ist, daß der Elektrolyt im Unterschied zu anderen Akkumulatoren nicht flüssig oder pastös ist, sondern fest. Man fragt sich natürlich, wie denn dann die geladenen Teilchen von einem Pol zum anderen gelangen können, wenn sie nicht frei in einem Elektrolyt herumschwimmen. Die Antwort ist, daß die Kunststoff-Polymere, die bei Polymerakkus verwendet werden, das Diffundieren geladener Teilchen in beiden Richtungen erlauben.

Es sind nicht alle gleich

Es gibt bei Lithium-Polymerakkus zwei grundsätzlich unterschiedliche Ansätze. Der eine von beiden ist eine Weiterentwicklung des LiIon-Akkus. Wie bei diesem ist die Anode Kohlenstoff in der Form von Graphit, während der andere Pol ein Lithiumsalz ist. Der Hauptunterschied zu LiIon ist, daß der Elektrolyt eine Polymermatrix ist. Auch hier gibt es noch Unterschiede: Während die Firma Telecordia - besser bekannt unter dem Markennamen Bellcore - auf Metallgitter als Strukturelemente setzt, und den Polymerelektrolyten als extrudierten Dünnfilm herstellt, setzt die Lithium Technology Corporation (LTC) auf Kunststoffgewebe, in die dann die aktiven Substanzen eingebettet werden.

Gewebe limitiert Korngröße

Der Vorteil ist, daß die maximalen Korngrößen durch die einzelnen Fäden des Gewebes limitiert werden. Nun ist aber die nutzbare Oberfläche um so größer ist, je kleiner die Körnchen sind, und da die Leistung einer Batterie von dem Verhältnis Oberfläche zu Volumen abhängig ist, bringt dieses System einen kleinen Vorteil, wie man auf Bild 3 sieht.

In beiden Fällen aber kann man mit LiIon-Polymer viel dünnere Akkus realisieren als mit herkömmlicher LiIon-Technologie, wie man beim Ericsson T28 ja schon gesehen hat. Die eigentliche Zelle hat eine Dicke von nur mehr 0,46 mm, und der Rest besteht nur noch aus der Schutzhülle und den Kontakte.

Zurück zu Metall

Von LTC gibt es auch noch ein gänzlich anderes System für Lithium-Polymerakkus, das eine noch größere Leistungsfähigkeit für ein gegebenes Gewicht verspricht. Hier wird eine Lithiumlegierung als Anode verwendet - ein Vorgang der bisher aus Sicherheitsgründen undenkbar war. Denn Lithium brennt, wenn es mit Luft in Berührung kommt, weshalb man bisher nur Lithiumsalze eingesetzt hat, obwohl man mit Metall weitaus bessere Energiedichten realisieren könnte. Nun ist es LTC gelungen eine Lithiumlegierung zu entwickeln, die bei Berührung mit Luft oder Wasser nicht brennt, wodurch man nun den Vorteil von Metall gegenüber Salz nutzen kann, und Lithium seinen Konkurrenten Nickel und Cadmium noch einen Schritt weiter davonzieht.

Michael Köttl