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LiPo-Akku ist eine wiederaufladbare Art von Akku, die für Verbraucherprodukte verwendet wird, darunter Drohnen und Handys. Das Wissen über den Aspekt, der ihre Lebensdauer beeinträchtigt, kann jedoch für alle, die mit diesen Akkus arbeiten, von wesentlicher Bedeutung sein – nicht nur für Hersteller und Benutzer, die ihre Akkus optimal nutzen möchten, sondern auch, um deren Lebensdauer zu verlängern. Sogar die Anzahl an Akkus, die im Vergleich zu anderen Vorteile bieten, weist auch Schwächen auf, die sich auf ihre Lebensdauer auswirken. In diesem Text wird erklärt, dass Ladegerät, Entladezyklen, Entladetiefe, Temperatur und Lagerung die Leistung des LiPo-Akkus beeinflussen.
Die Auswirkung von Ladezyklen und Entladetiefe
Einige Hauptfaktoren, die die Lebensdauer einer LiPo-Batterie beeinflussen, beinhalten den Ladezyklus. Ein Ladezyklus bezieht sich auf das Entladen einer Batterie, die von der leeren (0) bis zur vollen Kapazität (100) wieder aufgeladen wird. In der Praxis hat die Anwendungsprogrammierung nur einen Fluss von PDC, da Teilentladungen stattfinden. Als Beispiel: Wenn ein Gerät 25 Prozent aus einem vierfach entladenen Zyklus verbraucht, bedeutet dies nicht, dass das Gerät einen vollen Zyklus genutzt hat. Eine LiPo-Batterie ist eine, die in der Regel eine Lebensdauer zwischen 300 und 500 Zyklen hat, bevor die Kapazität stark abnimmt.
Ein wesentlicher Faktor, der die Batterielebensdauer bestimmt, ist die Tiefe der Entladung (Depth of Discharge, DoD). Die DoD gibt an, welcher Bruchteil der Batteriekapazität vor dem Aufladen genutzt wird. Ein Beispiel wäre, wenn eine Batterie bis zu 50 % geladen und danach wieder bis zu 50 % entladen wird, was eine DoD von 50 ergibt. Versuche haben immer wieder gezeigt, dass die DoD reduziert werden kann, um der Batterie eine deutlich längere Lebensdauer zu ermöglichen. Eine Batterie mit 20-prozentiger DoD hat eine wesentlich höhere Zyklenfestigkeit, bevor ein Ausfall eintritt – möglicherweise mehr als doppelt so hoch wie bei einer Batterie mit höherer DoD, z. B. einer, die wiederholt bis auf 80 % entladen wird. Ein solcher Zusammenhang besteht, weil eine tiefere Entladung die Degradation beschleunigt, da sie die Materialien von Anode und Kathode stärker belastet.
Wie Temperatur und Speicherspannung die Degradation beeinflussen
Die Temperatur beeinflusst die Lebensdauer von LiPo-Batterien erheblich. Batterien funktionieren am besten im Bereich der Zimmertemperatur, die üblicherweise bei 20 °C (68 °F) liegt. Durch Erhitzung wird die chemische Reaktion innerhalb einer LiPo-Batterie beschleunigt, was kurzfristig eine Steigerung der Kapazität bewirken kann, jedoch langfristig zu einer Degradation führt. Extremes Erwärmen kann eine Zersetzung des Elektrolyten verursachen und somit einen höheren Innenwiderstand und letztendlich einen Ausfall der Batterie hervorrufen. Andererseits können extrem niedrige Temperaturen dazu führen, dass die Batterie keinen Strom liefern kann, da die Effizienz der chemischen Prozesse, die für die Funktion der Batterie erforderlich sind, durch einen erhöhten Widerstand beeinträchtigt wird.
Außerdem hat die Lagerungsspannung des LiPo-Akkus einen großen Einfluss auf seine Lebensdauer. LiPo-Akkus können langfristig mit einer Teilladung zwischen 3,7 und 3,8 Volt pro Zelle gelagert werden und sollten nicht vollständig geladen (4,2 Volt pro Zelle) oder entladen (unter 3,0 Volt pro Zelle) aufbewahrt werden. Wenn ein Akku vollständig geladen bleibt, kann sich eine kristalline Struktur (Lithium-Plattierung) bilden, wodurch die Kapazität irreversibel verringert wird. Andererseits kann eine Lagerung bei niedriger Spannung zu einer Überentladung führen, wodurch die Akkuspannung unter einen sicheren Punkt absinkt und möglicherweise dauerhafte Schäden entstehen.
Fazit
Zusammenfassend hängt die Lebensdauer von wiederaufladbaren Lithium-Polymer-Batterien von verschiedenen Faktoren ab. Die Ladezyklen und das Entladelevel können erhebliche Auswirkungen auf die Batteriekapazität haben, bevor diese deutlich abnimmt. Gleichzeitig ist auch die Aufrechterhaltung idealer Umweltbedingungen, nämlich Temperatur und Lagerspannung, entscheidend, um die Batteriegesundheit über einen längeren Zeitraum zu gewährleisten. Durch das Verständnis dieser Variablen und deren Kontrolle lässt sich die Nutzbarkeit und Lebensdauer von LiPo-Batterien erheblich verlängern, sodass sie weiterhin zuverlässig die Geräte mit Energie versorgen können, mit denen sie auf vielfältige Weise verbunden sind. Lithium-Polymer-Batterien werden durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung der Batteriechemie verbessert, was stabilere und langlebigere Lösungen verspricht.