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Der Memory-Effekt von Lithium-Ionen-Akkus

26.04.2013

Wissenschaftler des Paul Scherer Instituts haben zusammen mit Kollegen der Toyota Research Laboratories in Japan herausgefunden, dass ein weit verbreiteter Typ von Lithium-Ionen-Batterien einen Memory-Effekt hat. Auf diese Weise können Sie die Mechanismen der Batterien verstehen und einige Probleme mit ihrer Kapazität und Haltbarkeit lösen.

Der Memory-Effekt ist normalerweise mit einer Verletzung des Batterie-Entlade- / Lademodus verbunden: Die Batterie wird mit dem Laden begonnen, bevor sie vollständig entladen ist, was dazu führt, dass ein Teil der Batteriekapazität nicht verfügbar ist. Es wurde angenommen, dass nur NiCd- und NiMH-Akkus von dieser „Krankheit“ betroffen sind, die in schweren Fällen bis zu 50 % ihrer Kapazität verlieren. Es stellt sich heraus, dass Lithium-Ionen-Akkus auch einen Memory-Effekt haben können, der mit dem gleichen unvollständigen Laden oder Entladen verbunden ist. Bei Lithium-Ionen-Batterien führt dies dazu, dass der Ladezustand nicht genau bestimmt werden kann und ein Teil seiner Kapazität nicht verfügbar ist.

Der Memory-Effekt und die damit verbundenen Schwankungen der Batteriebetriebsspannung wurden bereits bei Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4)-Batterien bestätigt. Typischerweise bleibt die Spannung dieser Batterien über einen weiten Ladebereich nahezu konstant. Es scheint gut zu sein, aber andererseits wird selbst eine kleine Anomalie in der Betriebsspannung von der Automatisierung falsch interpretiert, zum Beispiel beginnt sie zu "denken", dass die Batterie zu 90% voll ist, obwohl sie es nur ist 50% berechnet.

Dieser Memory-Effekt macht sich besonders bei Elektrofahrzeugen und Hybriden bemerkbar. Beim Bremsen solcher Maschinen wird die Batterie aufgeladen und bei starken Beschleunigungen schnell entladen. Infolge zahlreicher aufeinanderfolgender Zyklen teilweisen Ladens und Entladens „dreht“ die Elektronik durch und akkumuliert allmählich einen Memory-Effekt. Dadurch wird der Ladezustand des Akkus falsch eingeschätzt, was die Bedienung der Maschine erschwert und die Lebensdauer des Akkus verkürzt.

Dieses Phänomen beruht auf einem chemischen Prozess, der zur Vergrößerung von Ladungsteilchen an den Elektroden und zu Spannungsschwankungen führt. Es sind diese Schwankungen, die Fehler bei der Steuerung des Ladepegels erzeugen. Es stellt sich heraus, dass moderne Ladezustandssensoren, die die Spannung messen, oft falsch liegen und durch eine „intelligentere“ Technologie ersetzt werden müssen.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

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Forscher untersuchen die Flugtechniken von Wellensittichen und Bienen und wenden ihre Erkenntnisse auf Drohnenkontrollprogramme an.

„Wir untersuchen, wie diese kleinen Flugwesen – Bienen und Vögel – ihr Sehvermögen nutzen, um Zusammenstöße zu vermeiden, sicher durch enge Passagen zu fliegen, ihre Höhe über dem Boden zu kontrollieren und so weiter“, sagt Prof. Mandiyam Srinivashan über die Größe und Architektur der Gehirne von Insekten und Vögeln sind sehr unterschiedlich, aber wenn es um die Flugsteuerung geht, arbeitet ihr Navigationsapparat sehr effizient. Das Gehirn einer Biene wiegt ein Zehntel Milligramm, und die Anzahl der Neuronen darin ist unvergleichlich kleiner als bei uns .Auf der Suche nach Nahrung finden Insekten jedoch leicht seinen Weg 10 km von seinem Bienenstock entfernt.

Das Studium ihres Verhaltens kann uns einige der Grundprinzipien der visuellen Navigation offenbaren, die nicht nur ihnen, sondern auch Menschen innewohnen. Solche Drohnen könnten für Anwendungen in der Vermessung, bei Rettungseinsätzen, im Sicherheitsbereich und so weiter unglaublich nützlich sein."

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