Projects by Klaus Löwenhagen

🔬 Wie ist ein LiPo-Akku aufgebaut?

Ein LiPo (Lithium-Polymer)-Akku ist ein wiederaufladbarer Akku, der sich durch seinen flachen Aufbau und das feuerfeste Polymer-Elektrolyt von anderen Lithium-Ionen-Akkus unterscheidet.

1. Zellaufbau (Einzelzelle)

Ein LiPo besteht aus mehreren identisch aufgebauten Einzelzellen, die je nach Konfiguration in Serie (S) oder parallel (P) verschaltet sind.

Jede Zelle besteht aus:

• Anode (Minuspol): meist Kohlenstoff (Graphit)
• Kathode (Pluspol): meist Lithium-Cobaltoxid (LiCoO₂) oder andere Lithium-Metall-Oxide
• Elektrolyt: Polymer-basiert, enthält Lithiumsalze (z. B. LiPF₆)
• Separator: Dünne Kunststoffmembran, trennt Anode und Kathode, lässt aber Ionen durch

Diese Schichten sind in dünnen Lagen aufgerollt oder gefaltet („Pouch-Zelle“) und in einem Aluminium-Polymer-Beutel luftdicht verschweißt.

⚙️ Wie funktioniert ein LiPo beim Laden & Entladen?

Die Chemie eines LiPo basiert – wie bei allen Lithium-Ionen-Akkus – auf dem Hin- und Herwandern von Lithium-Ionen (Li⁺) zwischen Anode und Kathode.

▶️ Beim Laden:

1. Am Ladegerät wird Spannung angelegt.
2. Lithium-Ionen wandern von der Kathode zur Anode durch das Elektrolyt.
3. Die Anode speichert die Lithium-Ionen zwischen den Kohlenstoffschichten (Interkalation).
4. Gleichzeitig fließen Elektronen über den externen Stromkreis zur Anode.

Ergebnis: Die Anode ist mit Lithium angereichert – die Zelle ist „voll“.

🔄 Beim Entladen (z. B. beim Fliegen mit einem Copter):

1. Lithium-Ionen verlassen die Anode und wandern zurück zur Kathode.
2. Dabei geben sie ihre Elektronen ab.
3. Die Elektronen fließen über den Verbraucher (z. B. Motor) zur Kathode → elektrische Energie!

Ergebnis: Die Kathode nimmt wieder Lithium-Ionen auf – die Zelle ist „leer“.

🧪 Die Rolle des Elektrolyten

Der Elektrolyt ist ein leitfähiges Polymergel (früher flüssig, heute gelartig), das:

• Ionenleitend ist (für Li⁺)
• Elektrisch isolierend ist (verhindert Kurzschluss)
• Die Bewegung der Lithium-Ionen ermöglicht
• Temperatur- und Alterungsempfindlich ist

🧯 Was passiert bei Fehlern?

• Kurzschluss (z. B. durch beschädigten Separator):
  → Es können Lithiumdendrite wachsen, die zur Explosion führen können
• Tiefentladung (< 3,0 V):
  → Zersetzung der Elektrolytbestandteile → Gasbildung, Blähung
• Überladung (> 4,2 V):
  → Zerstörung der Kathodenstruktur, Gasbildung, Brandgefahr

✅ Zusammenfassung