LiPo

Ein Lithium-Polymer-Akku, kurz LiPo, ist eine wiederaufladbare elektrochemische Zelle, die Lithium-Metalloxide als Kathodenmaterial nutzt und den Elektrolyt in einem Polymer-Gel statt in einer Flüssigkeit speichert. Der Polymer-Elektrolyt besteht typischerweise aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) gemischt mit Lithiumsalzen, was dem Akku ermöglicht, sicher bei Raumtemperatur zu funktionieren und dabei wesentlich leichter und flexibler in der Form zu sein als herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen mit flüssigem Elektrolyt.

Der entscheidende Vorteil von LiPo-Akkus in industriellen und handwerklichen Anwendungen ist ihre hohe Energiedichte im Verhältnis zum Gewicht, typischerweise 100 bis 150 Wattstunden pro Kilogramm. Sie sind in verschiedenen Bauformen erhältlich: Pouches (weiche rechteckige Pakete), Prismen (harte rechteckige Gehäuse) und zylindrische Zellen. Diese Flexibilität macht LiPo-Akkus zur Standard-Stromquelle in kabellosen Elektrowerkzeugen, Drohnen, tragbarer Beleuchtung und Akkupaketen für Baustellen, wo Gewicht und Platzbedarf zählen. Ein typisches 18V LiPo-Paket für einen Bohrer wiegt 1,5 bis 2 Kilogramm und liefert eine Kapazität von 2 bis 5 Amperestunden.

LiPo-Akkus erfordern sorgfältigen Umgang, weil der Polymer-Elektrolyt brennbar ist und die Zellen empfindlich gegenüber physischen Beschädigungen reagieren. Durchstoßen, Quetschen oder Temperaturbelastung über 80°C können zu Thermal Runaway führen: einer Kaskade interner chemischer Reaktionen, die Wärme erzeugt und den Elektrolyt entzünden kann. Daher verfügen LiPo-Pakete über Schutzschaltungen, die den Akku abschalten, wenn die Zellspannung unter 2,5V fällt (Zeichen tieferer Entladung) oder über 4,2V pro Zelle steigt. Auf Baustellen müssen beschädigte LiPo-Akkus in Metallbehältern oder feuerfesten Schränken getrennt von anderen Materialien gelagert werden, nicht in gewöhnliche Abfallbehälter.

LiPo-Zellen werden typischerweise in Serie (zur Erhöhung der Spannung) und parallel (zur Erhöhung der Kapazität) verschaltet. Ein 18V-Paket enthält fünf Zellen in Serie und liefert nominell 18 Volt bei voller Ladung (tatsächlich 21V bei vollständiger Ladung, 15V bei vollständiger Entladung). Ein Paket mit der Bezeichnung 18V 5Ah bedeutet fünf Zellen in Serie und genug parallele Zweige, um insgesamt fünf Amperestunden zu speichern. Ausgleichsschaltungen im Paket überwachen jede Zelle unabhängig, um zu verhindern, dass eine Zelle überlädt, während andere hinterherhinken.

Der Begriff Lithium-Polymer unterscheidet diese Chemie von früheren Lithium-Ionen-Akkus, die flüssige Elektrolyte in zylindrischen oder prismatischen Gehäusen nutzten. LiPos entstanden Ende der 1990er Jahre und wurden schnell dominant in tragbaren Elektrowerkzeugen, weil sie tiefere Entladungszyklen vertragen, sich besser von Teilentladungszuständen erholen und in dünne Pouches geformt werden können. Sie kosten allerdings pro Wattstunde etwas mehr als gleichwertige Lithium-Ionen-Zellen und haben eine kürzere Lagerfähigkeit bei vollständiger Ladung, daher kann die Gesamtkostenbilanz über mehrere Jahre bei stationären Anwendungen für Alternativen mit flüssigem Elektrolyt sprechen.

Im Handwerk bezeichnet LiPo speziell die Zellchemie und Konstruktionsmethode, unterschieden von "18V-Akkupaket" oder "Akku für kabelloses Werkzeug", die die fertigen Baugruppen sind. Eine einzelne LiPo-Zelle wird auf der Baustelle selten lose angetroffen; stattdessen kommen LiPo-Pakete vorinstalliert mit Steckern (XT60, Dean's T-Stecker oder werkzeugspezifische Stecker) und integrierter oder aufsteckbarer Managementielectronik. Zu wissen, ob das Baustellenlager LiPo oder ältere Nickel-Cadmium-Akkus nutzt, ist wichtig für Ladeinfrastruktur, Lagersicherheit und Entsorgungsprotokolle.