Zum Inhalt springen
L

Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).

Wie der Lithium-Ionen-Akku funktioniert | Terra X plus

Terra X plus6:17 170.678 Aufrufe veröffentlicht Auf YouTube

Das Wichtigste aus dem Video

Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.

Transkriptautomatisch erstellt · 25 Zeilen
Herunterladen
  1. Na, schon mal gesehen? So sah Telefonieren früher aus. Mit Wählscheibe und am Kabel. Telefonieren unterwegs war unvorstellbar. Dass ihr eure Smartphones, Tablets und andere Gadgets nutzen könnt, wo und so lange ihr wollt, verdankt ihr einem Erfinder aus Japan:
  2. Akira Yoshino. Er hat den, wie es wissenschaftlich korrekt heißt, Lithium-Ionen-Akku mitentwickelt, der heute in unzähligen Geräten steckt, von der Smartwatch bis zum Elektroauto.
  3. In diesem Video erfahrt ihr, was die Akkus so besonders macht – und warum sie in einigen Teilen der Welt für Probleme sorgen. Aber der Reihe nach: Grundsätzlich funktionieren Lithium-Ionen-Akkus ähnlich wie klassische Batterien.
  4. Das entscheidende Prinzip: Aus chemischer Energie, im Inneren der Batterien, wird elektrische Energie, in Form von Strom. Batterien bestehen vor allem aus vier Teilen: Die so genannte Kathode, das ist der Pluspol und die Anode, das ist der Minuspol.
  5. Dazwischen gibt es eine Art Trennschicht, den sogenannten Separator. Der verhindert, dass sich Kathode und Anode berühren. Das Ganze ist getränkt mit einer Flüssigkeit, dem Elektrolyten – darin können geladene Teilchen wandern.
  6. Und das passiert, wenn du die Batterie nutzt, sie sich also entlädt: An der Anode werden negativ geladene Teilchen, so genannte Elektronen, frei. Die strömen dann zur Kathode – und zwar nicht durch die Batterie, sondern außen herum.
  7. Diese Wanderung erzeugt den Strom, der zum Beispiel eine Lampe zum Leuchten bringt. In einer klassischen Batterie ist dieser Prozess aber unumkehrbar.
  8. Das heißt, sind die Elektronen einmal von der einen auf die andere Seite geströmt, war‘s das – das Licht geht aus, die Batterie ist leer und muss gewechselt werden. Jetzt wäre es aber etwas unpraktisch und umweltschädlich, wenn wir ständig eine Packung Batterien mit uns rumschleppen müssten,
  9. um zum Beispiel unterwegs stundenlang chatten zu können. Es brauchte also eine Weiterentwicklung. Eine kleinere, leichtere und vor allem wiederaufladbare Batterie.
  10. Was heute selbstverständlich ist, war Anfang der 80er Jahre kaum vorstellbar. Als einer der ersten beginnt damals der Chemiker Akira Yoshino nach passenden Materialien zu suchen.
  11. Wichtige Voraussetzung: Das Material muss gut Elektronen abgeben und aufnehmen können – die erzeugen ja letztlich den Strom. Ein Stoff, der das gut kann, ist Lithium-cobalt-oxid.
  12. So sieht das Pulver stark vereinfacht im Inneren aus: Das Cobalt-Oxid bildet Schichten, dazwischen sitzen Lithium-Ionen – die Namensgeber der Akkus. Das ist schon mal der erste Schritt. Wie in der klassischen Batterie auch, müssen die Elektronen aber wandern, um Strom zu erzeugen.
  13. Das heißt, sie brauchen auch ein Ziel. Yoshino findet ein weiteres Material, das Elektronen gut aufnehmen und abgeben kann: Graphit – dieses Pulver hier. Genau wie bei der klassischen Batterie braucht er dann noch einen Separator und den Elektrolyten.
  14. Und so funktionieren die Akkus: Links ist die Lithium-Verbindung, rechts das Graphit. Das Ganze schwimmt im Elektrolyten. Schauen wir uns erstmal an, was passiert, wenn wir den Akku an ein Ladegerät hängen, also eine Spannung anlegen.
  15. Wie eine Art Pumpe saugt das Ladegerät die Elektronen hier in rot an und leitet sie, außenherum, zur Graphitschicht auf der rechten Seite. Dadurch entsteht aber ein Ungleichgewicht.
  16. Um das auszugleichen, wandern nun auch die Lithium-Ionen zur Graphit-Schicht, sie können die Abkürzung durch den Elektrolyten nehmen. Die Batterie ist geladen!
  17. Und was passiert beim Entladen – also, wenn ihr zum Beispiel telefoniert oder surft? Dann läuft der gleiche Prozess, aber in umgekehrter Richtung. Dabei erzeugen die Elektronen den Strom, der eure mobilen Geräte antreibt.
  18. Der Clou: Die Wanderung der Elektronen und Ionen beim Laden und Entladen ist sehr oft wiederholbar, ohne dass der Akku schwächer wird. Forscher*innen sprechen vom „Schaukelstuhlprinzip“.
  19. Chatten und surfen, Drohnen, Elektroautos – all das wäre ohne diese Erfindung nicht möglich. Dass die Lithium-Akkus heute so verbreitet sind, sorgt aber auch für Probleme.
  20. Zum Beispiel in Südamerika. Hier kommt ein großer Teil des Lithiums für die Batterien her. Er wird aus Salzseen gewonnen. Ausgangsstoff für unsere Akkus ist dieses weiße Lithiumsalz.
  21. Weil es so wertvoll ist, nennt man es auch weißes Gold. Das Problem: Um es aus den Seen zu bekommen und zu reinigen braucht man viel Wasser. Die Region ist aber sehr trocken. Kritiker sagen, dass das Wasser den Menschen in der Umgebung der Anlagen fehlt.
  22. Noch schwieriger ist die Situation dort, wo das Cobalt für die Akkus herkommt. Viel von dem Cobalt in euren Smartphone-Batterien kommt aus dem Kongo in Afrika. Die Bedingungen für die Menschen, die es abbauen sind sehr hart und gefährlich. Oft müssen das hier sogar Kinder und Jugendliche machen.
  23. Also, wir fassen zusammen: Batterien verwandeln chemische Energie in elektrische Energie. Dafür wandern geladene Teilchen von einem Teil der Batterie in den anderen.
  24. In Lithium-Ionen-Akkus können sie beliebig oft hin und her wandern, darum könnt ihr die Akkus immer wieder aufladen. Aber: Dass ihr stundenlang chatten und surfen könnt, führt in anderen Ländern u.a. auch zu gravierenden Umweltproblemen.
  25. Wusstest ihr von den schwierigen Abbaubedingungen für Lithium Kobalt? Was denkt ihr darüber? Schreibt es uns in die Kommentare. Verpasst kein Video und abonniert unseren Kanal.

Zum Nachlesen

Lithium-Ionen-AkkumulatorDie meisten Lithium-Ionen-Akkumulatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine höhere spezifische Energie (Energie pro Eigenmasse) als andere Akkumulatortypen … AkkumulatorEin Akkumulator (kurz Akku), auch Sekundärbatterie genannt, ist ein wiederaufladbares galvanisches Element, bestehend aus zwei Elektroden und einem … Natrium-Ionen-AkkumulatorDer Natrium-Ionen-Akkumulator, englisch sodium-ion battery (abgekürzt SIB), dient der Speicherung elektrischer Energie und nutzt dabei Ionen des Alkalimetalls … Batterie (Elektrotechnik)Eine Batterie ist ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Ein Akkumulator ist eine wiederaufladbare Batterie.