Lithiumbatterien verlieren Ladung, auch wenn sie nicht aktiv genutzt werden. Das Verständnis dieses Phänomens ist der Schlüssel zur Optimierung der Batteriespeicherung und Langlebigkeit. Die Lithium-Ionen-Technologie hat die Energiespeicherung revolutioniert und treibt alles an, von Smartphones bis hin zu Elektrofahrzeugen. Wenn Sie jedoch schon einmal bemerkt haben, dass Ihre Batterie ihre Ladung zu verlieren scheint, obwohl sie im Leerlauf ist, dann sind hier chemische Reaktionen und Lagerungsbedingungen im Spiel. In diesem Artikel gehen wir der Frage auf den Grund, warum Lithiumbatterien ihre Ladung verlieren, wenn sie nicht benutzt werden. Wir untersuchen die Auswirkungen der Lagerung von Batterien bei verschiedenen Ladestufen und bieten Ihnen bewährte Methoden, um die optimale Batterieleistung über einen längeren Zeitraum zu erhalten.

Chemische Reaktionen in Unbenutzt Lithium-Batterien 

Wenn eine Lithiumbatterie über einen längeren Zeitraum unbenutzt bleibt, treten mehrere langsame, aber anhaltende chemische Reaktionen auf:

• Selbstentladung und Zersetzung des Elektrolyten:
  Alle Batterien unterliegen der Selbstentladung - einem natürlichen Phänomen, bei dem die Ladung allmählich verloren geht. In Lithiumbatterien kann sich der Elektrolyt mit der Zeit zersetzen, was zu einer Verringerung der verfügbaren Ladung führt. Diese Zersetzung beschleunigt sich bei höheren Temperaturen, was zu einer geringeren Leistung führt.

• Bildung und Wachstum der SEI-Schicht:
  Die Festelektrolytschicht (Solid Electrolyte Interface, SEI) bildet sich auf der Anode während der ersten Benutzung der Batterie. Während eine stabile SEI vorteilhaft ist, kann eine instabile oder übermäßig dicke SEI - die oft aus langen Zeiten der Inaktivität resultiert - den Lithium-Ionen-Fluss behindern und so die Kapazität und Effizienz der Batterie weiter verringern.

• Lithium-Beschichtung:
  Unter bestimmten Bedingungen, insbesondere wenn eine Batterie mit hohem Ladezustand gelagert wird, kann sich Lithium auf den Elektrodenoberflächen ablagern oder "plattieren". Dieses Phänomen trägt nicht nur zum Kapazitätsverlust bei, sondern kann auch den Innenwiderstand erhöhen und in schweren Fällen zu Sicherheitsproblemen führen.

Auswirkungen von langfristiger Inaktivität auf die Gesundheit der Batterie

Wenn Sie Lithiumbatterien über einen längeren Zeitraum hinweg nicht benutzen, kann dies zu verschiedenen nachteiligen Auswirkungen führen:

• Kapazität verblassen:
  Im Laufe der Zeit verringern interne chemische Reaktionen die maximale Kapazität des Akkus. Auch wenn die Batterie nicht aktiv genutzt wird, verschlechtern diese Reaktionen langsam die Fähigkeit der Batterie, eine Ladung zu halten.

• Erhöhter Innenwiderstand:
  Wenn sich unerwünschte chemische Nebenprodukte ansammeln, kann der Innenwiderstand der Batterie steigen. Dadurch wird die Batterie weniger effizient, wenn sie schließlich wieder in Betrieb genommen wird.

• Sicherheitsprobleme:
  In extremen Fällen kann eine längere Inaktivität in Verbindung mit ungeeigneten Lagerungsbedingungen (z.B. hohe Temperaturen) das Risiko eines Anschwellens oder sogar eines thermischen Durchgehens erhöhen, obwohl solche Fälle bei korrekter Lagerung der Batterien selten sind.

Auswirkungen der Speicherladezustände: Geladen vs. Ungeladen

Die Art und Weise, wie eine Lithium-Batterie gelagert wird - ob vollständig geladen, teilweise geladen oder vollständig entladen - hat einen erheblichen Einfluss auf ihre Langlebigkeit:

• Vollständig geladene Batterien:
  Die Lagerung von Batterien mit einer Ladung von 100% kann die Degradation beschleunigen, da die höhere interne Spannung chemische Reaktionen wie die Oxidation des Elektrolyten fördert. Dies kann zu einer dickeren SEI-Schicht und einem schnelleren Kapazitätsabbau im Laufe der Zeit führen.

• Vollständig entladene Batterien:
  Umgekehrt kann eine tiefentladene Batterie zu einer so genannten "Überentladung" führen, bei der die Batteriespannung zu niedrig wird, um sich wieder zu erholen. Dies kann zu irreversiblen chemischen Veränderungen führen, die die Batterie unbrauchbar machen können.

• Optimales Lagerungsentgelt:
  Experten empfehlen im Allgemeinen, Lithiumbatterien bei etwa 40% bis 60% Gebühr. Dieser mittlere Zustand minimiert die Belastung der Akkuchemie und hilft, die Nutzungsdauer zu verlängern.

Erfahren Sie mehr über die optimale Batterieladung aus den vom U.S. Department of Energy bereitgestellten Ressourcen: DOE Richtlinien für Batteriespeicher.

Optimale Lagerbedingungen und Dauer

Wie lange können Lithiumbatterien gelagert werden?

Wenn sie richtig gelagert werden, können Lithiumbatterien eine akzeptable Leistung für 2-3 Jahre. Aber selbst unter idealen Bedingungen kommt es zu einer natürlichen Degradation durch Selbstentladung und chemische Alterung.

Schlüsselfaktoren, die die Batteriespeicherung beeinflussen:

• Temperatur:
  Niedrigere Temperaturen verlangsamen im Allgemeinen die chemischen Reaktionen. Die Lagerung von Batterien in einer kühlen, stabilen Umgebung ist wichtig, um die Geschwindigkeit des Abbaus zu verringern. Extreme Kälte kann jedoch die Leistung bei der Reaktivierung beeinträchtigen.

• Luftfeuchtigkeit:
  Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt kann zu Korrosion der internen Komponenten führen. Es ist am besten, Batterien in einer trockenen Umgebung mit kontrollierter Luftfeuchtigkeit zu lagern.

• Status der Anklage:
  Wie bereits erwähnt, ist ein Ladezustand von 40-60% optimal, um die chemische Belastung zu minimieren und die Lebensdauer des Akkus zu verlängern.

• Speicherumgebung:
  Vermeiden Sie direktes Sonnenlicht, schwankende Temperaturen und Bereiche, die anfällig für Kondensation sind. Ein klimatisierter Lagerraum ist ideal für die langfristige Lagerung.

Für zusätzliche technische Details zu den Faktoren der Batteriespeicherung bietet ScienceDirect einen umfassenden Überblick über die Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Batterien: ScienceDirect über Batteriealterung.

Bewährte Praktiken für die Aufbewahrung unbenutzter Lithiumbatterien

Um die Lebensdauer und Leistung von Lithiumbatterien zu maximieren, beachten Sie die folgenden Richtlinien:

• Optimale Ladung beibehalten:
  Laden Sie die Batterien vor der Lagerung auf einen Wert zwischen 40% und 60%. Dieses Gleichgewicht reduziert die Belastung des Akkus und mindert das Risiko einer Überladung und Überentladung.

• An einem kühlen, trockenen Ort aufbewahren:
  Die ideale Lagertemperatur liegt normalerweise zwischen 15°C und 25°C (59°F bis 77°F). Vermeiden Sie hohe Temperaturen, die den Abbau beschleunigen können, und extrem niedrige Temperaturen, die die Batteriechemie beeinträchtigen können.

• Regelmäßig überwachen und überholen:
  Wenn die Batterien mehrere Monate oder länger gelagert werden, sollten Sie ihre Spannung regelmäßig überprüfen. Das Aufladen auf den optimalen Wert kann eine Tiefentladung verhindern und die Lebensdauer der Batterie verlängern.

• Verwenden Sie eine schützende Verpackung:
  Bewahren Sie Batterien in antistatischen, feuchtigkeitsbeständigen Behältern auf. Dies schützt vor Umwelteinflüssen und verringert das Risiko einer versehentlichen Beschädigung.

• Beschriften und Organisieren:
  Für Unternehmen, die mit mehreren Batterien arbeiten, kann die Kennzeichnung jeder Batterie mit dem Einlagerungsdatum und dem Ladestand helfen, den Alterungsprozess effizient zu verfolgen und zu verwalten.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Q1: Warum verlieren Lithiumbatterien an Ladung, wenn sie nicht benutzt werden?
A1: Lithiumbatterien verlieren Ladung durch Selbstentladung und chemische Reaktionen wie die Zersetzung des Elektrolyts und die Bildung von SEI-Schichten. Diese Prozesse treten natürlich auch dann auf, wenn die Batterie nicht benutzt wird.

Q2: Wie hoch ist der empfohlene Ladezustand für die Lagerung von Lithiumbatterien?
A2: Es ist am besten, Lithiumbatterien an einem Ort aufzubewahren 40-60% Ladung. Dieser Wert minimiert die Belastung der Batteriechemie und trägt dazu bei, die Degradation im Laufe der Zeit zu verringern.

F3: Wie lange können Lithiumbatterien ohne nennenswerten Leistungsverlust gelagert werden?
A3: Unter optimalen Bedingungen - kühle und trockene Umgebungen mit korrektem Ladezustand - können Lithiumbatterien für mehrere Monate gelagert werden. 2-3 Jahre bevor ein spürbarer Kapazitätsverlust auftritt.

Q4: Wie wirkt sich die Temperatur auf die Speicherung von Lithiumbatterien aus?
A4: Höhere Temperaturen beschleunigen chemische Reaktionen, was zu einer schnelleren Degradation führt, während niedrigere Temperaturen diese Reaktionen verlangsamen. Allerdings können auch extrem niedrige Temperaturen die Leistung der Batterie beeinträchtigen, wenn sie reaktiviert wird.

F5: Sollte ich meine Lithiumbatterie vollständig aufgeladen oder vollständig entladen lagern?
A5: Keines von beiden ist ideal. Die Lagerung eines vollständig geladenen Akkus kann zu einer Überladung führen, während bei einem vollständig entladenen Akku die Gefahr einer Überentladung besteht. Eine Teilladung von etwa 40-60% ist für die Lagerung optimal.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Lithiumbatterien aufgrund der inhärenten Selbstentladung und laufender chemischer Reaktionen an Ladung verlieren, wenn sie nicht benutzt werden. Der Abbauprozess wird von Faktoren wie der Lagertemperatur, der Luftfeuchtigkeit und dem Ladezustand der Batterie beeinflusst. Wenn Sie die Batterien auf einem optimalen Ladezustand halten (40-60%) und sie in einer kontrollierten Umgebung lagern, können Sie ihre Lebensdauer erheblich verlängern und eine zuverlässige Leistung sicherstellen, wenn sie gebraucht wird.