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Wie ist ein e-Mountainbike Akku aufgebaut?
Die Anforderungen an e-Mountainbikes wachsen stetig. Immer leichter sollen sie sein und im Verhältnis dazu möglichst die richtige und durchaus verlässliche Unterstützung bieten. Damit die Bikes Anforderungen wie diesen gerecht werden, fahren e-MTBs bereits mit einer Vielzahl an Akkutypen. Heutzutage werden millionenfach sogenannte Lithium-Ionen-Akkus genutzt.
Ein Akku besteht aus vielen Li-Ionen Zellen. Diese besitzen eine besonders hohe Energiedichte, die auf kleinstem Raum gespeichert werden kann. Deshalb haben sie sich unter anderem gegen Akkus auf Bleigel,- oder Nickelbasis durchsetzen können. Um zu verstehen, wie es zu Gefahrensituationen mit e-Bike Akkus kommen kann, ist ein kleiner Ausflug in die Naturwissenschaften nützlich.
Bricht man die Funktionsweise auf das Gröbste herab, passiert in einem Lithium-Ionen Akku folgendes:
Jede Li-Ionen Zelle besteht aus einer positiven und negativen Elektrode. Beim Ladevorgang des Akkus werden Lithium-Ionen und Elektronen voneinander getrennt. Die Ionen wandern dann einzeln von der Kathode zum negativ geladenen Pol, der Anode, herüber. Dies geschieht umgeben von einer brennbaren Elektrolytlösung. Elektrische Energie wird durch diesen Fluss in chemische Energie umgewandelt. Eine Art halbdurchlässige Trennwand (der Separator) lässt nur die Lithium-Ionen hinüberwandern, nicht jedoch die abgegebenen Elektronen. Die Elektronen verlaufen stattdessen außen über den Stromkreis. Dieser Vorgang geschieht kontrolliert und beugt einem Kurzschluss vor. Beim Entladen des Akkus wandern Li-Ionen und Elektronen wieder zurück, sodass chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die euer Bike antreibt.
Wieso explodiert ein Akku in seltenen Fällen?
Die positive Nachricht zuerst: Die Nachfrage nach e-Bikes steigt stetig. Trotzdem ist die Anzahl der Zwischenfälle mit Akkubränden im Vergleich zur Geräteanzahl sehr gering. Wie kommt es aber in diesen Einzelfällen zu einem Akkubrand?
Dem zuvor genannten Separator, welcher die negativen und positiven Elektroden voneinander trennt, wird hier eine enorm wichtige Rolle zuteil. Ist dieser beschädigt, können sich die Elektroden unkontrolliert berühren. Das führt dazu, dass enorm viel Wärme freigesetzt wird. Der Prozess wird auch “thermal runway” genannt. Kritisch ist es insofern, als dass die in der Batterie vorhandene Elektrolytlösung brennbar ist. Ein Kurzschluss ist die Reaktion darauf. Auf der positiv geladenen Seite wird zusätzlich dazu Sauerstoff freigesetzt – eine explosive Mischung.
Ein Grund für Beschädigungen an der Membran kann ein vorausgegangener Sturz des e-Mountainbike Akkus sein. Nutzt defekte Akkus daher in keinem Fall weiter. Ein schneller Temperaturanstieg des Geräts oder ein stockender Ladevorgang kann auf einen Defekt hinweisen. Auch extreme Außentemperaturen in Form von Kälte oder Hitze können den Akku belasten und zu einer Überreaktion führen. Zuletzt können auch Tiefentladungen des Akkus Auslöser für Probleme sein. Sie bringen Zellschäden hervor und können unter Umständen für eine Selbstentzündung sorgen.
Wie gehe ich richtig mit meinem e-Mountainbike Akku um?
Mit ein paar einfachen Kniffen lässt sich viel bewirken. Um die häufigste Ursache eines Brandes, nämlich eine Beschädigung, zu vermeiden, solltet ihr stets auf eine richtige Handhabung des Akkus Wert legen.
Insbesondere im Winter, falls das e-MTB für eine gewisse Zeit in der Garage verschwindet, solltet ihr es mit einem halb voll geladenen Akku lagern. Dadurch verhindert ihr eine Tiefentladung.
Holt ihr euer Bike dann aus der Winterpause, solltet ihr den e-Mountainbike Akku vor der nächsten Ladung erstmal wieder auf Raumtemperatur bringen. Bei sommerlich heißen Temperaturen das e-MTB immer im Schatten abstellen, niemals in der prallen Sonne.
Haltet schon beim Kauf eures e-MTBs die Augen offen halten, denn die Qualität ist entscheidend. Markenprodukte haben in der Regel ein Batterie-Management-System, auch BMS genannt. In diesem Kontrollzentrum wird die Temperatur und der Ladezustand überwacht. Der Ladevorgang kann dadurch rechtzeitig abgebrochen oder gar nicht erst zugelassen werden. Das verhindert somit auch Tiefentladungen.
Weitere Sicherheitstechnologien, wie die mechanische, elektrische und thermische Trennung, führen, in Ergänzung zum BMS, zu einer erhöhten Akkusicherheit. Während die mechanische Trennung einzelne Zellen in Form von schwer entflammbaren Kunststoffmänteln umgibt und diese vor äußeren Einflüssen sowie Kurzschlüssen schützt, sorgt die elektrische Trennung für eine elektrische Unterbrechung bei Stromüberfluss. Die thermische Trennung hingegen verringert das Risiko einer thermischen Kettenreaktion zwischen einzelner Zellen und Überhitzung. Im Falle dessen, dass im Inneren eines Akkus eine Gasentwicklung entsteht, kann das Gas über eine Sollbruchstelle kontrolliert entweichen. Dadurch bleibt der Schutz der einzelnen Zellen gewährleistet.
Des Weiteren ist es ratsam, den Akku ausschließlich mit dem Originalzubehör aufzuladen. Ist der Akku voll geladen, entfernt ihn direkt vom Stromnetz.
Beachtet man alle diese Kniffe im Umgang mit seinem e-Mountainbike Akku, sind diese genauso ungefährlich wie andere technische Geräte auch.
Optimierte Sicherheitstests
Unternehmen setzen auf unzählige Prüfverfahren und Sicherheitstests, die stetig optimiert und erweitert werden, um somit für ein hohes Maß an Sicherheit zu sorgen. Dabei werden Eigenschaften wie Kurzschlusssicherheit, Robustheit und Schutz vor Überladung und Überhitzung geprüft. Bei den Akkus für das smarte System, die neueste Systemgeneration, wurde zudem der Automatisierungsgrad in der Fertigung gesteigert. Dadurch wird die Präzision im Produktionsprozess zusätzlich erhöht.