Memory-Effekt in e-bike Akkus?

Die mit Abstand am häufigsten verwendeten Akkus für e-bikes sind Lithium-Ionen-Akkus, denn diese zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus. Sie machen erst die Zuverlässigkeit und die hohen Reichweiten von e-bikes möglich. Außerdem handelt es sich um eine vergleichsweise etablierte Technologie, weswegen Lithium-Ionen-Akkus im Bezug auf ihre Leistungsfähigkeit wesentlich preiswerter sind als Akku-Typen, die neuer auf dem Markt sind. Besteht das Problem des Memory-Effekts, dass Sie wahrscheinlich von Nickel-Cadmium und Nickel-Metallhydrid-Batterien kennen, aber auch für Lithium-Ionen-Akkus? Muss bei der Benutzung darauf geachtet werden, den Akku immer komplett zu laden und zu entladen?

Memory-Effekt e-bike

Was ist der Memory-Effekt?

Der Begriff beschreibt einen Kapazitätsverlust, der durch häufige Teilentladungen bestimmter Akku-Typen auftritt. Wird die Batterie immer nur zum Teil geladen und entladen, scheint sie sich dies zu merken und stellt auch nur noch einen Teil der eigentlich verfügbaren Energiemenge bereit. Die Ursachen hierfür liegen wahrscheinlich in folgenden Mechanismen begründet:

  1. Bei älteren Batterien besteht das Problem, dass diese den Akkufüllstand nicht erkennen. Wird also ein nur teilweise entladener Akku geladen, besteht die Gefahr einer Überladung. Dadurch kommt es zu einer Strukturveränderung an der Elektrode. Das so umkristallierte Material kann nur eine geringere Menge Ladung speichern, folglich sinkt die Kapazität der gesamten Zelle
  2. Beim Ladevorgang eines Nickel-Cadmium-Akkus bilden sich kleine Cadmiumkristalle. Wird die Zelle nur auf einen gewissen Ladestand entladen, können sich auch größere Kristalle in den nicht entladenen Bereichen bilden. Je größer die Kristalle sind, desto schlechter ist ihr Oberfläche-Volumen-Verhältnis und desto schlechter reagieren sie beim Entladen. So kommt es zum Spannungseinbruch der gesamten Zelle.

Der Effekt wurde bereits in den 1960er von der NASA beschrieben. Teilweise kann der Memory-Effekt rückgängig gemacht werden, wenn Akkus mehrmals vollständig geladen und entladen werden.

Memory-Effekt bei Lithium-Ionen-Akkus?

Bei Lithium-Ionen-Akkus tritt Lithium – wie der Name schon besagt – lediglich in seiner ionischen, aber nicht in seiner metallischen Form auf. Damit sind Probleme durch Kristallbildung nicht gegeben. Lithium ändert selbst nicht seinen Ladungszustand, sondern wandert nur von der einen Elektrode zur anderen. Die Lithium-Ionen werden in den Elektroden eingelagert, die eine „Gastgeberstruktur“ bilden. Eine Teilentladung ist für die Elektroden damit nicht schädlich – ganz im Gegenteil.

Die Elektroden können mechanischen Stress erleiden, da sich eine Volumendifferenz aus dem Zustand vollständiger Besetzung mit Ionen und vollständiger Abwesenheit von Ionen ergibt. Dieser Stress und der damit verbundene eventuelle Verlust von Aktivmaterial kann verhindert werden, wenn der Ladestand stets zwischen 30 und 70% gehalten wird. Es ist lediglich wichtig, dass der Akku in den ersten Zyklen vollständig aufgeladen wird, um eine korrekte Bildung der Schicht zwischen Elektrode und Elektrolyt sicher zu stellen. Dies wird aber im Normalfall schon im Werk gewährleistet. So können Sie ihren e-bike Akku unbeschwert und in Abhängigkeit von praktischen Belangen nutzen und müssen sich um keinen Memory-Effekt sorgen. Auch dies macht Lithium-Ionen-Akkus für e-bike zum perfekten Energiespeicher.

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