Die einzigartigen Eigenschaften der 12-V-Li-Ionen-Batterie in der Automobilindustrie

Wenn Sie sich Elektrofahrzeuge ansehen, ist Lithium-Ionen eine gängige Chemie, auf die Sie bei Hochspannungsbatterien stoßen werden. Aber es kommt immer häufiger vor, dass dieser Batterietyp für 12-Volt-Anwendungen verwendet wird, nicht nur für Safety Power Capacity-Systeme in Elektrofahrzeugen, sondern auch für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Warum gibt es angesichts der jahrzehntelangen Entwicklung von Autobatterien mit Blei-Säure-Technologie eine schnelle Verbreitung einer 12-V-Lithium-Ionen-Batterie?

Lassen Sie uns die Gründe untersuchen, warum Li-Ionen zu einem immer häufigeren Batterieprodukt geworden sind, die Unterschiede zwischen Blei-Säure und Li-Ionen, die Einsatzmöglichkeiten und die besonderen Anforderungen an die Wartung.

So sind 12-V-Li-Ionen-Batterien konzipiert

Würde man eine Handvoll 12-Volt-Li-Ionen-Akkus verschiedener Hersteller aufschneiden, sähe man überraschend viele Unterschiede im Design feststellen. Sie weisen jedoch alle einige gemeinsame Merkmale auf.

Einzelne Zellen enthalten die Komponenten, über die jeder Li-Ionen-Akku verfügt. Es gibt jeweils eine Anode, eine Kathode, einen Separator, einen Elektrolyten sowie einen positiven und einen negativen Anschluss. Beim Entladen der Batterie fließen die Ionen von der Anode zur Kathode, beim erneuten Laden geschieht das Gegenteil. Dies ist der verständlichste Teil des Designs, da er auch das Design jeder anderen Batterie nachahmt.

Allerdings enthalten die Zellen von Hersteller zu Hersteller nicht immer die gleiche Energiemenge. Daher werden mehrere davon gestapelt und ihre Anschlüsse in Reihe geschaltet, um die etwa 12 Volt zu erzeugen, die das Fahrzeug zum Betrieb benötigt.

Zu einer Li-Ionen-Batterie gehört auch ein Batteriemanagementsystem (BMS), das ihren Betrieb überwacht und regelt. Anschließend werden die positiven und negativen Stromkreise mit den Anschlüssen am Gehäuse verbunden. Es ist alles in dem gleichen Polypropylen-Gehäusematerial versiegelt, das Sie kennen, und innen an allen Seiten gepolstert, um den Akku sicher und geschützt aufzubewahren.

Natürlich ist die Chemie ein Hauptunterschied zwischen Blei-Säure- und Li-Ionen-Batterien. Die Bleidioxid- und Bleischwammmaterialien, die eine Blei-Säure-Batterie verwendet, fehlen, und es werden Verbindungen auf Lithiumbasis wie Lithiumkobaltoxid und Lithiumeisenphosphat verwendet. Der andere große Unterschied ist jedoch die Anzahl der Zellen. Blei-Säure-Batterien enthalten immer sechs Zellen mit jeweils etwa 2.1 Volt. Die Anzahl der Zellen kann bei Li-Ionen-Akkus variieren, solange die Gesamtspannung 12.6 Volt beträgt.

Warum wird Li-Ion verwendet?

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Blei-Säure-Batterien, die seit Jahrzehnten der Industriestandard sind, bieten Li-Ionen-Batterien eine neue Perspektive für die Energiespeicherung im Automobil.

Einer der größten Vorteile von Lithium-Ionen-Akkus ist ihre kompakte und leichte Bauweise. Dadurch eignen sie sich hervorragend für moderne Fahrzeuge, bei denen Platz und Gewicht entscheidende Faktoren sind. Man denke beispielsweise an Hochleistungs- und Luxuswagen. Im Vergleich zu Blei-Säure-Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus deutlich kleiner und leichter, ohne dabei an Leistung einzubüßen.

Li-Ionen-Batterien haben außerdem eine viel höhere Energiedichte als Blei-Säure-Batterien, sodass sie mehr Energie auf kleinerem Raum speichern können, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen die Größe ein limitierender Faktor ist. Die erhöhte Energiedichte führt auch zu einer länger anhaltenden Leistung, ein wertvolles Merkmal für verschiedene Automobilanwendungen.

Wenn Sie eine viel schnellere Lade- und Entladerate benötigen, ist Li-Ion im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien weit überlegen. Diese schnelle Reaktionszeit ist besonders wichtig bei Fahrzeugen, bei denen schnelle Leistungsstöße erforderlich sind, beispielsweise bei Start-Stopp-Systemen und regenerativem Bremsen.

Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien, die regelmäßig überprüft und gewartet werden müssen, können Li-Ionen-Batterien jahrelang ohne Wartung betrieben werden. Diese Funktion trägt zum Komfort und zur Kosteneffizienz der Li-Ionen-Technologie bei, auch wenn sie bei gleicher Kapazität ein Vielfaches kostet.

Sie werden außerdem feststellen, dass 12-V-Lithium-Ionen-Batterien auf eine längere Lebensdauer als herkömmliche Blei-Säure-Batterien ausgelegt sind. Sie sind so konstruiert, dass sie den Strapazen der Automobilumgebung standhalten und über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zuverlässige Leistung bieten.

Anwendungen für die Li-Ionen-Technologie

Wo findet man 12-V-Lithium-Ionen-Akkus in der realen Welt? Es kommt häufiger vor, als Sie vielleicht denken:

• Start-Stopp-Systeme – Li-Ionen-Batterien werden üblicherweise in Start-Stopp-Systemen verwendet, wo sie die schnellen Energiestöße liefern, die für einen effizienten Neustart des Motors erforderlich sind.
• Extreme Beleuchtung und Zubehör – Li-Ionen-Batterien können Fahrzeuge mit Beleuchtungssystemen, Infotainmentsystemen und verschiedenen Zubehörteilen antreiben, die über die Norm hinausgehen, und so eine zuverlässige Leistung gewährleisten.
• Regeneratives Bremsen – In Hybrid- und Elektrofahrzeugen können Li-Ionen-Batterien die beim regenerativen Bremsen gewonnene Energie besser speichern und so die Gesamteffizienz verbessern.
• Sicherheitsleistungskapazität – Lithium-Ionen-Batterien sind für Sicherheitsstromversorgungssysteme in Elektrofahrzeugen unerlässlich und liefern die Energie, die für den Betrieb wichtiger Sicherheitsfunktionen im Falle eines Unfalls oder einer Fehlfunktion erforderlich ist.

Auch diese Merkmale sind häufiger in Premiummodellen von Luxusautoherstellern sowie in Hybrid- und vollelektrischen Modellen zu finden. Aber das ist nicht unbedingt eine Ausnahme, und es ist möglich, dass Li-Ionen in der Industrie noch häufiger eingesetzt werden.

Servicebedarf für Li-Ionen-Batterien

Die Wartung von 12-V-Lithium-Ionen-Batterien in der Automobilindustrie erfordert spezifisches Wissen und Werkzeug, um deren langfristige Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten. Für eine optimale Batterieleistung ist es unerlässlich, die Lade- und Entladerichtlinien zu beachten. Überladung und Tiefentladung sollten vermieden werden, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern.

Und aufgrund der mit Li-Ionen-Batterien verbundenen Umweltbedenken sind ordnungsgemäße Recycling- und Entsorgungsverfahren von entscheidender Bedeutung. Um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, sollten Techniker im Umgang mit diesen Prozessen geschult werden.

Auch ein Batterietester reicht nicht aus, um den Zustand einer Li-Ionen-Batterie zu überprüfen. Damit Techniker den Zustand des Li-Ionen-Akkus beurteilen, potenzielle Probleme identifizieren und geeignete Maßnahmen zur Vermeidung von Ausfällen ergreifen können, sind spezielle Diagnosegeräte erforderlich.

Das Aufkommen von 12-V-Lithium-Ionen-Batterien in der Automobilindustrie wird durch ihre überlegene Leistung, Effizienz und Umweltvorteile vorangetrieben. Diese Batterien revolutionieren die Fahrzeugsicherheit und -zuverlässigkeit und tragen sicherlich dazu bei, die häufigste Panne, nämlich eine leere Batterie, zu reduzieren.

Werkstätten sollten jedoch über das nötige Wissen verfügen, um Modelle mit Lithium-Ionen-Batterien zu identifizieren, damit die korrekte Testprozedur mit Geräten durchgeführt werden kann, die für eine präzise und umfassende Überprüfung des Batteriezustands ausgelegt sind. Dies kann die Anschaffung von Diagnoselösungen wie MDX-AI erfordern , die für eine breite Palette von Fahrzeugen geeignet sind.

Häufig gestellte Fragen

Warum wechseln einige Fahrzeuge von Blei-Säure- zu Lithiumbatterien für die 12-V-Zusatzbatterie?

Lithium-Ionen-Batterien mit 12 V bieten erhebliche Gewichtseinsparungen (oft 3–5 kg), schnellere Ladeaufnahme, längere Lebensdauer und bessere Leistung im Teilladezustand – allesamt attraktive Vorteile für Elektrofahrzeuge und Hybride, bei denen Gewicht und elektrische Effizienz entscheidend sind. Auch einige Premium-Verbrenner nutzen sie zur Verbesserung der Start-Stopp-Funktion.

Wie erkennt man, ob es sich bei einer 12-V-Batterie um eine Blei-Säure- oder eine Lithium-Ionen-Batterie handelt?

Die wichtigsten Informationen finden Sie auf der Batteriekennzeichnung, in der Bedienungsanleitung Ihres Fahrzeugs und in den Serviceinformationen des Fahrzeugherstellers. Manche 12-V-Lithiumbatterien sehen äußerlich AGM-Batterien ähnlich. Im Zweifelsfall achten Sie auf die Kennzeichnung der Batteriechemie auf dem Gehäuse oder konsultieren Sie die fahrzeugspezifischen Daten des Fahrzeugherstellers. Das Testen oder Laden ohne Kenntnis der Batteriechemie kann eine Lithiumbatterie beschädigen.

Kann ein Standard-Leitfähigkeitsmessgerät an einer 12-V-Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden?

Die meisten Leitfähigkeitsmessgeräte, die für Bleiakkumulatoren kalibriert sind, liefern bei Lithium-Ionen-Akkus keine genauen Ergebnisse. Die chemischen Unterschiede beeinflussen die Messung des Innenwiderstands so, dass die für Bleiakkumulatoren geltenden Algorithmen ungültig werden. Werkstätten, die mit 12-V-Lithiumakkumulatoren arbeiten, benötigen daher spezielle Testmöglichkeiten. Informationen zu unterstützten Akkutypen finden Sie in der aktuellen Dokumentation von Midtronics.

Welche Vorsichtsmaßnahmen beim Laden von 12-V-Lithium-Autobatterien sind zu beachten?

12-V-Lithiumbatterien benötigen Ladegeräte mit lithiumspezifischen Ladekurven. Standard-Ladegeräte für Bleiakkumulatoren können Lithiumzellen überladen und beschädigen. Die meisten Original-Ladesysteme sind auf die verbaute Batterietechnologie abgestimmt, jedoch müssen im Betrieb verwendete Ladegeräte von Drittanbietern kompatibel sein. Überprüfen Sie daher vor dem Anschließen stets die Kompatibilität des Ladegeräts.

Welche Ausfallursachen können bei 12-V-Lithium-Autobatterien auftreten?

Im Gegensatz zu Bleiakkumulatoren sulfatieren Lithiumakkumulatoren nicht. Sie können jedoch Zellungleichgewichte, BMS-Fehler, thermische Schäden und Kapazitätsverluste durch Tiefentladung aufweisen. Defekte 12-V-Lithiumakkumulatoren erholen sich oft nicht von einer vollständigen Entladung wie Bleiakkumulatoren durch langsames Laden – eine Tiefentladung kann zu dauerhaften Schäden führen.

Wie sollten sich Geschäfte auf die zunehmende Verbreitung von 12-V-Lithiumbatterien vorbereiten?

Halten Sie sich über die Fahrzeuge, die 12V-Lithium-Batterien verwenden (derzeit eine kleine, aber wachsende Untergruppe), auf dem Laufenden, stellen Sie sicher, dass der Zugriff auf Serviceinformationen auch Daten zur Batteriechemie enthält, vergewissern Sie sich, dass jedes während des Service verwendete Ladegerät über geeignete Lithium-Profile verfügt, und verfolgen Sie die Aktualisierungen von Midtronics zur erweiterten Unterstützung der Batteriechemie im Zuge der Weiterentwicklung der Produktlinie.