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LITHIUM-IONEN-SYSTEME

Um den wachsenden Anforderungen der Stromversorgung mobiler Anwendungen gerecht zu werden, kommen zunehmend aufladbare Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Systeme zum Einsatz. Sie bieten dem Anwender derzeit die höchste Energiedichte bei geringstem Gewicht und kleinstem Volumen. So kann aufgrund der nominalen Spannungslage von 3,6 bis 3,8 Volt eine Li-Ion-Zelle drei NiMH- oder NiCd-Zellen ersetzen.

Einsatzmöglichkeiten

Die Einsatzmöglichkeiten sind zu vielfältig, um sie hier alle aufzulisten. Wir nennen nur einige typische Anwendungsgebiete:

• Medizintechnik    
• E-Mobilität
• Powertools
• Industrietechnik    
• Grüner Strom und Umwelt
• Freizeit und Lifestyle         
• Haustechnik    
• Audio und Video
• Licht- und Tontechnik
• Computer
• Digitalkameras und Camcorder
• Telekommunikation
• Wehrtechnik

Vorteile

Lithium-Ionen-Systeme zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• hohe Spannungslage von 3,6 bis 3,8 Volt (modifikationsabhängig)
• hohe Energiedichte
• kleines Volumen
• geringes Gewicht
• hohe Zuverlässigkeit
• hoher Formfaktor
• Hochstromfähigkeit (Li-Ion-Mangan-Systeme)

In der Lithium-Ionen-Technologie gibt es diverse Varianten und Modifikationen. Primäre Anforderungen – hohe Energiedichte, dauerhafte Hochstrombelastung oder hohe Pulsstrombelastung – werden durch gezielte Auswahl aus dem breiten Angebot erfüllt.

System Varianten

Generell unterscheiden wir bei den Lithium-Systemen drei Varianten:

• Lithium-Ionen: Flüssiger Elektrolyt, solider Metallmantel

• Lithium-Polymer: Gelatierter Elektrolyt, Folientasche

• Lithium-Laminat: Flüssiger Elektrolyt, Folientasche




Innerhalb dieser Varianten findet man heute die folgenden chemischen Modifikationen:

Lithium-Titanat-Syteme

Lithium-Cobalt-Nickel-System
Hohe Kapazitäten, hohe Energiedichten, nicht hochstromfähig

Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-System (NMC)
Mittlere Kapazitäten, mittlere Energiedichten, geeignet für mittlere Dauerbelastungen  

Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Spinel-System
Geringere Kapazitäten, geringere Energiedichten, hochstromfähig

Lithium-Mangan-Spinel-System
Höchste Spannungslage, geringere Kapazitäten, geringere Energiedichten, hochstromfähig, höchste Eigensicherheit aller Systeme

Lithium-Eisen-Phosphat-System
Niedere Spannungslage, schnell ladefähig, hochstromfähig, hohe Eigensicherheit

Ladetechnik

Voraussetzung für sicheren, zuverlässigen Betrieb und lange Einsatzdauer des Akkupacks ist eine Ladetechnik, die sowohl auf die Anwendung wie auch auf die spezifische Lithium-Ionen-Technologie abgestimmt ist.

Lithium-Ionen-Systeme werden gewöhnlich nach dem Ladeverfahren CCCV (Constant Current, Constant Voltage) geladen. Neben standardmäßig vorhandenen Lösungen für Akkupacks mit bis zu vier Zellen in Serie können auch Lösungen für Akkupacks angeboten werden, die eine höhere Spannungslage aufweisen.

Generell besteht hier die Wahl zwischen externem Ladegerät und der Implementierung der Ladeelektronik im Akkupack oder in der Applikation. 

Sicherheit und Überwachung

Der sichere Betrieb von wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Akkus setzt in fast allen Fällen eine elektronische Überwachung der Zellen voraus. Die kundenspezifische Auslegung, Entwicklung und Implementierung einer elektronischen Überwachung und deren reproduzierbare Fertigung wird von BE-Power durchgeführt und überprüft.

Akkupacks werden auf Wunsch mit einer Elektronik für die Kapazitätsanzeige bzw. geräteseitige Kommunikation ausgestattet. Diese intelligenten Packs stellen dem Anwender eine Vielzahl von individuellen Daten zur Verfügung, deren Auswertung zum optimalen Einsatz der Geräte beiträgt.