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Warum NiMH noch nicht zum »alten Eisen« zählt

Empfehlungen zur richtigen Auswahl von Lithium-Ionen-Akkus

10. Oktober 2011, 16:41 Uhr | Engelbert Hopf

Dr. Hans-Walter Praas, Texsys: »Es gibt heute weltweit über 1000 Hersteller von Li-Ionen Batterien. Zuletzt hat die Zahl in China stark zugenommen, demnächst werden Indien und Vietnam folgen. Als TIR-1-Hersteller gelten weltweit nur etwa 15 Firmen, großteils aus Japan und Korea, aber auch Lishen, ATL und BYD aus China gehören dazu.«

Auch wenn derzeit keine Laptop-Akkus spektakulär in den Nachrichtensendungen abbrennen: Lithium-Ionen-Akkus sind kompakte Energiepakete, die eine sorgfältige Auswahl und Verarbeitung erfordern. Auf welche Details sollte man konkret bei der Auswahl des Lieferanten der Akkus und Lithium-Packs achten?

Der Batteriespezialist Dr. Hans-Walter Praas, Managing Director von Texsys, erläutert dies im Interview.

Energie & Technik: Vor drei Jahren mussten im großen Stil Lithium-Ionen-Akkus für Laptops zurückgerufen werden. Als Fehlerursache wurde mangelnde Sorgfalt im Produktionsprozess ausgemacht. Ist die Herstellung und der Gebrauch von Lithium-Ionen-Akkus seither sicherer geworden?

Dr. Hans-Walter Praas: Es ist im Produktionsprozess vieles verbessert und seit den damaligen Fehlern eingeführt worden. Allerdings ist auch das Ausstoßvolumen um 15 Prozent gestiegen. Zudem sind viele chinesische Produzenten hinzugekommen, die aus den damaligen Fehlern nur bedingt gelernt haben. Dabei gibt es eine klare geographische Aufteilung. Low bis Mid Capacity kommt ausnahmslos aus China (Zellentyp 18650: 2 bis 2,4 Ah), Mid Capacity aus Korea (2,6 bis 2,8 Ah) und High Capacity aus Japan (2,9 bis 3,1 Ah). Zusätzlich haben sich viele Hersteller der IEEE1625-Regelung unterworfen, meistens auf freiwilliger Basis. Es gibt immer wieder Pack-Fehler, die allerdings mehr Batch-weise vorkommen und nur zwischen 25.000 und 50.000 Packs betreffen. Fazit: Es ist schon sicherer geworden, nun ist aber mit zunehmendem Preiskampf ein Nachlassen der Sensibilität zu beobachten.

Wie viele Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus gibt es heute, und welches sind nach Ihrer Erfahrung inzwischen die am häufigsten auftretenden Fehler/Schäden bei Lithium-Ionen-Pack-Anwendungen? Können Sie dafür ein paar Beispiele geben?

Man geht von mehreren 1000 Herstellern von Li-Ionen Batterien aus, mit starker Zunahme in China, demnächst auch Indien und Vietnam. Unter den TIR-1-Herstellern sind 15 Firmen größtenteils aus Japan und Korea zu nennen, sowie Lishen, ATL, BYD aus China. Die häufigsten Fehler sind eine sehr schnell einbrechende Kapazität, meistens durch Ausfall einer parallel geschalteten Zelle, Zellen-Matching (Imbalance im Pack), deutliches Zellenlecken, das zum Teil die Steuerelektronik zerstört (Pouch und Zylindrisch), bei Pouch Packs zudem deutliches Zellendickenwachstum, und Low-Voltage-Zellen infolge eines inneren Kurzschlusses. Allesamt liegen die Fehler aktuell bei 0,1-0.3ppm.

Die Performance einzelner Lithium-Ionen-Zellen nimmt nach wie vor zu. Auf welche Kriterien sollte der Anwender bei der Auswahl von Lithium-Ionen-Akkus achten, wenn er Qualitäts- und Sicherheitsprobleme in seiner Applikation ausschließen will?

Er sollte grundsätzlich hochkapazitive Zellen von Japanern oder Koreanern kaufen (nur TIR 1), bei Hochleistungszellen ausnahmslos von den beiden koreanischen Herstellern und den zwei japanischen. Dabei ist vor allem ein Koreaner sehr aggressiv mit dem Preis auf dem Weltmarkt unterwegs. Weiterhin müssen bei allen Zellen nochmals vor dem Packbau der OCV- und DC-Innenwiderstand gemessen und in einzelne Untergrades geteilt werden. Dabei reicht die herstellerseitige Klassifikation nicht aus. Weiterhin sollte sich der Anwender bei Rundzellen die Sicherheitsdaten der Zelle zeigen lassen bzw. bei großen Volumen auch selber nachmessen, etwa in Form einer eingeschränkten IEEE-Messung oder einer erweiterten Sicherheitsuntersuchung.