Akku

Um dein Smartphone oder Tablet mit Energie zu versorgen, ohne dass es ständig an einem Stromkabel hängen muss, verfügt es über einen Akku. Dabei steht Akku kurz für Akkumulator (vom lateinischen accumulare „anhäufen, also zu Deustch etwa „der Sammler“).

Akkus können zumeist direkt über USB - Kabel, aber auch drahtlos mittels QI - Technik geladen werden. Nicht nur Handys, auch Kopfhörer oder Smartwatches können derart mit Energie versorgt werden.

Technik eines Akkus

Er ist ein wiederaufladbares galvanisches Element, das elektrische Energie auf elektrochemischer Basis speichern kann. Beim Laden wandern die positiven Lithium-Ionen durch den Separator zur negativen Elektrode, wo sie im Kohlenstoff gespeichert werden. Beim Entladen kehren sie zur positiven Elektrode zurück.

Meist ist damit ein Lithium-Ionen-Akku gemeint. Dieser Typ Akku ist schon seit über 30 Jahren im Einsatz und wurde in Milliarden Handys, Notebooks, Tablets und Elektroautos verbaut.

Die Erfindung des Akkus

Erforscht wurde der heutige Lithium-Ionen-Akku bereits in den 1970ern durch Jürgen Otto Besenhard, Michael Stanley Whittingham und John B. Goodenough. Erst 1985 gelang Akira Yoshino die technische Umsetzung. 1991 gelang der kommerzielle Durchbruch mit der Verwendung in der Sony-Kamera “CCD TR1”.

Schon bedeutend früher gab es Forschung zu mobiler Stromversorgung. So wurde die erste funktionierende Batterie von Alessandro Volta um 1800 erfunden. Eine Vorform eines Akkus, also einer wiederaufladbaren Batterie, wurde 1803 von Johann Wilhelm Ritter konstruiert.

Die Zukunft des Akkus

Die Forschungen laufen auf Hochtouren, doch Lithium-Ionen-Akkus sind noch immer im Einsatz. Es gibt mehrere Visionen, woraus der Akku der Zukunft bestehen könnte:

  • Feststoff-Akkus: Diese basieren auf Lithium-Ionen-Technologie, doch der notwendige Elektrolyt ist aber nicht mehr flüssig, sondern aus festen Materialien wie Polymeren oder Keramik.
  • Sauerstoff-Akkus: Am österreichischen AIT werden Lithium-Luft-Akkus erforscht. Diese könnten nicht nur die Kapazität verzehnfachen, sondern als Aktivmaterial Sauerstoff aus der Luft verwenden, die daher nicht im Akku gespeichert werden muss. Dadurch verringert sich das Gesamtgewicht deutlich.
  • Magnesium-Ionen-Akkus: Da Magnesium doppelt so viele Elektronen wie Lithium abgibt, könnte damit auch die Ladekapazität verdoppelt werden. Die Herausforderung steckt in der Einlagerung und der Materialstabilität.
  • Lithium-Schwefel-Akkus: Am deutschen IWS wird am Lithium-Schwefel-Akku geforscht. Diese Akkus sind zwar leichter und günstiger, aber leider auch wesentlich größer. Sie könnten aber für Flugzeuge interessant werden.

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Häufige Fragen zum Thema Akku

Beim Laden wandern die positiven Lithium-Ionen durch den Separator zur negativen Elektrode, wo sie im Kohlenstoff gespeichert werden. Beim Entladen kehren sie zur positiven Elektrode zurück. Damit wird Energie gespeichert und kann abgegeben werden.

Die ersten Forschungen zu einer Vorform des Akkus, als einer wiederaufladbaren Batterie, stammte 1803 von Johann Wilhelm Ritter. Der heutige Lithium-Ionen-Akku wurde bereits in den 1970ern durch Jürgen Otto Besenhard, Michael Stanley Whittingham und John B. Goodenough erforscht. Die technische Umsetzung gelangt 1985 Akira Yoshino.

1991 gelang der kommerzielle Durchbruch mit der Verwendung in der Sony-Kamera “CCD TR1”. Seit über 30 Jahren wird der Lithium-Ionen-Akku also bereits genutzt. Zuvor gab es aber auch schon andere Formen von Akkus.