Lithium-Polymer-Batterie

Eine Lithium-Polymer-Batterie ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher und eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkus.

Lithium-Polymer Batterien sind wie folgt aufgebaut:

Als Anode dient eine Lithium-Folie. Der Separator besteht aus Elektrolyt in einer Polymermatrix. Die Kathode besteht aus Metalloxid in einer Polymermatrix. Als Leitermaterial dient Metallfolie.

Metallisches Lithium hat mit 2.96 V den niedrigsten Wert in der Volta'schen Spannungsreihe, wodurch das höchste Potenzial zu jedem Kathodenmaterial gewährleistet ist.

Die tatsächliche Spannung wird vom aktiven Anteil der Kathode bestimmt und kann zwischen 0.5 und 4 V liegen; die Nennspannung einer solchen Batterie liegt meist bei 3 V.

Die feste Polymermatrix sorgt im Gegensatz zu Flüssigsystemen bei herkömmlichen Batterien für eine deutliche höhere Sicherheit.

Die verschiedenen Schichten eines Akkumulators müssen nicht mehr zu Zylindern gerollt oder zu quaderförmigen Paketen gestapelt werden. Stattdessen kann man den Akku wie eine flache Matte beliebiger Form ausbreiten. Auch mehrere Lagen sind möglich. Die Dicke einer solchen Zelle ist wie die Dickenverhältnisse der einzelnen Folien von der Anwendung abhängig. Die Schichten sind im Mittel etwa 100 µm dick. Das gestattet eine optimale Raumausnutzung in den Akkumulatoren von Notebooks, Mobiltelefonen und anderen Geräten.

Das feste Elektrolyt weist jedoch einen gravierenden Nachteil auf: Es liefert erst ab einer Betriebstemperatur von rund 60°C seine maximale Energie. In modernen Lithium-Polymer-Akkus kommt deshalb als Elektrolyt ein Gel zum Einsatz, das bereits bei Raumtemperatur seine volle Leistungsfähigkeit erreicht.

Durch seine besonderen chemischen Eigenschaften erreicht der feste Lithium-Polymer-Batterien höhere Energiedichten als ein Li-Ion-Akku.

Werte:

• spezifische Energie: ca. 140 Wh/kg
• elektrische Leistung: ca. 300 W/kg.

Mit diesen Werten sind Lithium-Polymer-Batterien allen anderen Batterien weit überlegen. Wegen der hohen Herstellungskosten sind die Batterien jedoch bisher nicht weit verbreitet.