Vor zwei Jahren haben wir uns ja bereits einmal mit dem Thema Akkus befasst und die fundamentale Bedeutung von Li-Ion-Akkus für den heutigen Stand der Technik bei den digitalen Geräten für jedermann hingewiesen. Nicht nur dass: Durch das rasante Wachstum bei den e-Autos werden Stromspeicher dieser Bauart immer wichtiger. Entsprechend schreitet einerseits die Entwicklung der zugehörigen Technik voran und wird andererseits die Entwicklung anderer Akku-Technologie betrieben. Denn dass in den Dinger das Leichtmetall Lithium steckt, dessen Gewinnung aus humanitärer und ökologischer Sicht fragwürdig ist, entwickelt sich zum Problem. Ein Teilproblem wird dabei gern übersehen: die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkumulatoren.
Studien verschiedener NGOS gehen davon aus, dass Massen an Li-Ion-Akkus viel zu früh ausgesondert und weggeworfen werden. Zumal das Recycling samt Rückgewinnung des entscheidenden Rohstoffs noch in den Kinderschuhen steckt. Verstärkt wird dieses Problem dadurch, dass immer noch Akkus dieser Art produziert werden, deren Lebensdauer durch interne Schaltungen künstlich begrenzt wird. Im Klartext: Hat der Zähler der Ladezyklen einen bestimmten Wert erreicht, lässt sich das Ding nicht mehr laden. In den Frühzeiten der Li-Ion-Technik wollten die Hersteller so Defekte an den Geräten verhindern.
Dabei handelt es sich bei den beiden gängigen Werten zur Lebensdauer von Akkus um reine Spezifikationsdaten. Diese Spezifikationen legen fest, auf wie viel Prozent seiner maximalen Kapazität ein Li-Ion-Akku noch geladen werden kann, damit er als weiter nutzbar gilt. Natürlich wird kein Konsument begeistert aufjaulen, wenn der Stromspeicher in seinem Handy nur noch auf 70 Prozent Maximalladung kommt und bei altersbedingter schnellerer Entladung nur noch die halbe Dienstzeit bietet. Erfahrene Fotografen mit Li-Ion-Akkus in den Kameras (die vom Hersteller nicht künstlich begrenzt sind) nehmen solche Einbußen allein schon aus Kostengründen in Kauf und verwenden Stromlieferanten, die das Beste hinter sich haben, gern als Reserveakkus.
Für einen vergleichbaren Weg hat sich übrigens die Autoindustrie weitestgehend entschieden. Ergibt die Inspektion, dass Akkus im Wagen ihre nominelle Lebensdauer erreicht oder überschritten haben, werden sie ausgetauscht. Die ausgebauten Akkus werden aber – und das vermutlich über Jahre, wenn nicht Jahrzehnte – als Zwischenspeicher in Photovoltaik- und Windkraftanlagen Dienst tun. Erste Start-ups bieten PVA-Besitzern bereits vorkonfigurierte Pakete aus gebrauchten e-Auto-Akkus an.
Warum altern Li-Ion-Akkus überhaupt? Ganz einfach: Bei jedem Lade- und Entladevorgang verlaufen neben den gewünschten (reversiblen) auch unerwünschte irreversible chemische Prozesse zwischen den enthaltenen Elementen. Irgendwann ist so viel Material umgewandelt, dass eine Zelle nicht mehr geladen werden kann. Diese Alterung ergibt die zyklische Lebensdauer, die als Zahl der möglichen Ladezyklen definiert ist. Auch hier gilt: Es handelt sich nicht um einen empirischen Wert, sondern um einen durch Spezifikationen festgelegten. Dabei wird eine Entladung auf beispielsweise 20 Prozent angenommen, die unter festgelegten Umweltbedingungen (vor allem Temperatur) auf eine Kapazität von 80 Prozent aufgeladen wird. In der Frühzeit der Li-Ion-Akkus wurden 1000 Ladezyklen als magische Zahl gehandelt – allein, weil man damit um ein Vielfaches der Ladezyklen anderer Akkutypen lag.
Inzwischen weiß man, dass Li-Ion-Akkus auch altern, wenn sie weder geladen noch entladen werden – man spricht von der kalendarischen Lebensdauer. Durch Langzeitforschungen hat man herausgefunden, dass ungünstige Bedingungen – vor allem hohe Umgebungstemperaturen – die Maximalkapazität der Akkus deutlich verringern und die mögliche Anzahl an Ladezyklen stark reduzieren. So konnte man Vergleiche bei frühen Apple-Li-Ion-Akkus für Notebooks feststellen, dass nie benutzte, aber kühl gelagerte Akkus eine ungefähr doppelte kalendarische Lebensdauer hatten wie Stromspeicher, die wechselnden Temperaturen ausgesetzt waren.
Gute Ratschläge
Wer umweltbewusst denkt und handelt, nutzt seine Li-Ion-Akkus wirklich so lange bis es nicht mehr geht. Das Device, in dem der Akku verwendet wird, leidet darunter nicht. Auch wenn Stromspeicher dieser Art durch Schutzschaltungen vor völliger Entladung und Überladung geschützt sind, empfiehlt es sich, Li-Ion-Akkus (zum Beispiel in die digitalen Kameras), die selten genutzt werden, immer mal ans Ladegerät zu hängen – das erhöht die zyklische Lebensdauer. Unbenutzte Akkus sollten eher kühl gelagert werden, das steigert ihre kalendarische Lebensdauer.