SPORTaktiv Juni 2020

verwendeten Li-Ionen-Akku mit rund
1% je Monat fast keine Rolle mehr. Das
in jedem Li-Ionen-Akku-Pack enthaltene
„Batterie Management System“ – kurz
BMS – benötigt zwar nur wenig Energie,
kann aber in einer mehrmonatigen Winterpause
zu einem durchaus messbaren
Ladungsverlust beitragen. Daher empfiehlt
es sich, Akkus über eine längere
Zeit geladen (zwischen 30–60 %) bei
einer Temperatur zwischen 0 und 20° C
zu lagern.
Nächste Lektion: Physik & Chemie
In der Verlustenergie-Bilanz am schwersten
wiegen jedoch die durch den Innenwiderstand
des Akkus verursachten
Spannungsverluste. Sie steigen proportional
mit dem Entladestrom und dem
Zellenwiderstand. Dieser wird durch den
natürlichen Alterungsprozess der Zelle
erhöht, der wiederum durch ungünstige
externe Faktoren wie Fehlbehandlung
oder eine mangelhafte Fertigung beschleunigt
wird.
Die Physik lässt sich hier nicht austricksen:
Die Energieerzeugung von Akkus
beruht auf elektrochemischen Reaktionen
und hier unterscheidet man zwischen
gewollten Hauptreaktionen und
ungewollten Nebenreaktionen.
Ungewollte Reaktionen haben ihre Ursache
oft auch in kleinen Verunreinigungen,
weshalb während der Zellenherstellung
im gesamten Produktionsprozess
auf ein Höchstmaß an Reinheit geachtet
wird. Große Hersteller wie LG, Panasonic,
Samsung, Sanyo oder Sony, deren
Zellen in den Akku-Packs der bekannten
Motorenhersteller verwendet werden,
können dies weitestgehend garantieren.
Billige No-Name-Nachrüstakkus sind
hier kritisch zu betrachten, wer weiß
schon, ob der Hersteller aufgrund von
Schleuderpreisen eine durchgehende
Qualitätskontrolle in der Fertigung garantieren
kann.
Beispiele für menschliche Fehlbehandlung
und daraus resultierende ungewollte
Nebenreaktionen: Der Innenwiderstand
bei allen elektrochemischen Stromquellen
wie einer Akkuzelle steigt kurzfristig
bei Kälte an. Bei Wärme fällt er ein wenig,
allerdings begünstigen hohe Temperaturen
wiederum schädliche Nebenreaktionen
in Zellen. Die optimale Arbeitstemperatur
liegt bei Li-Ionen-Akkus
im Bereich zwischen 15–40° C, weshalb
das Batteriemanagement zusammen mit
der Motorsteuerung bei hohen Temperaturen
die Leistung des Motors und die
Stromentnahme reduziert.
Zu den Akku-Todsünden gehört es daher,
ein Rad länger in der prallen Sonne
stehen zu lassen oder Akkus im Sommer
im heißen Innenraum eines Autos zu lagern.
Genauso, wie im tiefsten Winter
bei Temperaturen unter null Grad mit
kaltem Akku loszuballern, ohne den
Akku vorher auf Zimmertemperatur akklimatisiert
zu haben. Das schadet Akkus
immens. Es spricht übrigens bei einer
Hitzewelle nichts gegen eine gute Tourenplanung,
bei der der Aufstieg entweder
im Schatten oder frühmorgens erfolgt.
Und es spricht auch nichts gegen
einen Fahrradhersteller, der den Akkus in
seinen Bikes durch besondere Rahmenkonstruktionen
eine optimierte Kühlung
bietet (Airflow etc).
Nun altern Akkus durch die Chemie,
aber auch auf natürliche Art und Weise.
Wann ist diese Altersgrenze erreicht? Davon
spricht man bei Lithium-Ionen-Akkus,
wenn sie nur noch über 70–80 %
ihrer ursprünglichen Kapazität verfügen,
was in etwa 1000 vollen Ladezyklen entspricht.
Ein voller Ladezyklus ist erreicht,
wenn der Akku von unter 50 % geladen
wurde, ein halber Ladezyklus bei einer
Ladung über 50 % Ladezustand.
Allerdings gibt es auch die sogenannte
„kalendarische Alterung“, bei der nach
ca. 6–7 Jahren erkennbare Degenerationserscheinungen
auftreten können. Degenerative
Veränderungen innerhalb einer
Batteriezelle sind der Eigenart des Ionenstroms
geschuldet: Lade- und Entladevorgänge
basieren auf dem Ionenfluss
zwischen den Polelektroden und dem
Anlagern von Ionen an der aktiven Elektrodensubstanz.
Hierbei treten am sogenannten
Separator, einer Trennschicht
zwischen Akku-Anode und -Kathode,
über längere Zeit unregelmäßige Ablagerungen
an der Anode auf.
Bemerkbar machen sich dauerhaft erhöhte
Innenwiderstände der Akkuzellen
bei erreichen der Altersgrenze durch eine
verringerte Reichweite, deutlich frühere
Abschaltung und deutlich erhöhte Ladezeiten
des Akkus. Bei einer Kapazität von
60 % dauert die Ladezeit dann schon
eine gefühlte Ewigkeit, wobei der Akku
dann auf Tour ohnehin mit einem frühen
Abschalten nervt. Zeit für Recycling.
Last but not least verliert der Akku mit
jedem Lade-/Entladevorgang einen kleinen
Teil seiner Kapazität. Entscheidend
ist dabei der Energiedurchsatz, also die
gesamt abgegebene Energie während der
täglichen Nutzung. Noch entscheidender
für die Lebensdauer bei Li-Ionen-Akkus
sind allerdings extreme Ladezustände,
die die Alterung beschleunigen: extrem
leere oder volle Akkus. Es ist besser einen
Akku nie ganz leer zu fahren, sondern
maximal auf 15–20% (in etwa ein „Balken“).
Genauso wie es die Lebenserwartung
erhöht, den Akku immer nur bis zu
80–85% vollzuladen. Klingt blöd, denn
auf einer Tour will man ja möglichst viel
Reichweite haben, aber es gibt auch kurze
Touren, wo man eigentlich keinen vollen
Akku braucht und mit 80 % Ladung
sein Auslangen findet. Oder man fährt
ohnehin auf größeren Touren mit zweitem
Akku und tauscht früher. Besonders
clever ist hier das Bosch-Dual-Battery
System, bei dem zwei Akkus jeweils
scheibchenweise immer für kurze Zeit
entladen und so im Betrieb deutlich weniger
belastet werden.
Was tut dem Akku also wirklich gut,
sodass er lange seine Kapazität behält?
Wie ihr seht, ist eine Menge Physik und
Chemie im Spiel, aber wenn man ein
paar Regeln beachtet, halten eure Akkus
definitiv länger. Im Kasten im Anschluss
(bitte umblättern) haben wir für euch die
Basics zusammengefasst! Gute Fahrt!
Tipps vom
Experten für
mehr Fahrspaß
und Reichweite:
z.B. den
Akku nie ganz
voll (!) laden.
SPORTaktiv
93