li-Ionen-Batterie vs. Lithium-Batterie

Lithiumbatterien und Lithium-Ionen-Batterien werden oft verwechselt, weil ihre Namen sich sehr ähnlich anhören. Doch sie sind nicht identisch.

Einfach ausgedrückt bezeichnet eine Lithiumbatterie in der Regel eine primäre, nicht wiederaufladbare Batterie, während eine Lithium-Ionen-Batterie wiederaufladbar ist und für wiederholte Lade- und Entladezyklen ausgelegt wurde.

Dieser Unterschied beeinflusst, wie die Batterie funktioniert, wie lange sie hält, wo sie eingesetzt wird und wie sie zu handhaben ist.

Beispielsweise ist eine CR2032-Batterie in einer Autoschlüssel normalerweise eine Einweg-Lithiumbatterie. Die Batterie in einem Smartphone, Laptop, Drohne oder Elektrowerkzeug ist dagegen meist eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie.

Welche Art sollten Sie also wählen? Das hängt davon ab, wie das Gerät genutzt wird.

Dieser Leitfaden erläutert die wichtigsten Unterschiede zwischen Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien – darunter Chemie, Wiederaufladbarkeit, Energiedichte, Lebensdauer, Anwendungsgebiete, Sicherheit und Umweltauswirkungen.

Was ist eine Lithium-Batterie?

Der Begriff „Lithiumbatterie“ bezieht sich üblicherweise auf eine primäre Lithiumbatterie.

Diese Batterien sind so konstruiert, dass sie Energie liefern, bis ihre gespeicherte Energie verbraucht ist. Danach werden sie ausgetauscht, anstatt aufgeladen zu werden.

Einer ihrer größten Vorteile ist die lange Lagerfähigkeit. Viele primäre Lithiumbatterien weisen eine geringe Selbstentladung auf, was bedeutet, dass sie längere Zeit unbenutzt gelagert werden können und dennoch zuverlässig Energie liefern, wenn sie benötigt wird.

Gängige Typen sind:

• Lithium-Mangandioxid-Batterien, wie z. B. CR2032
• Lithium-Eisendisulfid-Batterien
• Mit einem Gehalt an Kohlenwasserstoffen von mehr als 0,5%
• Andere spezielle primäre Lithiumzellen

Eine typische Lithium-Knopfzelle liefert etwa 3 V und eignet sich daher für kompakte Geräte wie Autoschlüssel, Taschenrechner, elektronische Waagen, Uhren, Messgeräte und Sensoren.

Tcbest liefert verschiedene Arten primärer Lithiumbatterien für Unterhaltungselektronik, intelligente Geräte, Messgeräte, Sicherheitsprodukte und industrielle Anwendungen.

Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?

Lithium-Ionen-Batterien funktionieren anders, da sie wiederaufladbar konzipiert sind.

Während des Ladens und Entladens bewegen sich Lithium-Ionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode. Dieser umkehrbare Prozess ermöglicht es der Batterie, immer wieder verwendet zu werden.

Eine typische Lithium-Ionen-Zelle umfasst:

• Eine positive Elektrode
• Eine negative Elektrode, oft aus Graphit
• Elektrolyt
• Trenner
• Stromabnehmer
• Schutzelemente

Viele Lithium-Ionen-Batteriepacks enthalten zudem ein Battery Management System (BMS), das Spannung, Strom, Temperatur und andere Betriebsbedingungen überwacht.

Li-Ionen-Batterien werden häufig eingesetzt in:

• Smartphones
• Laptops
• Bluetooth-Geräten
• Elektrowerkzeuge
• Drohnen
• Elektrische Fahrräder
• Trägliche Kraftwerke
• Energiespeichersysteme
• Elektrofahrzeuge

Tcbest bietet außerdem Lithium-Ionen-Zellen und kundenspezifische Batteriepacks für Anwendungen, die wiederaufladbare Energie und flexible Batteriekonfigurationen erfordern.

Lithium-Batterie vs. Lithium-Ionen-Batterie: Der wesentliche Unterschied

Die einfachste Möglichkeit, den Unterschied zu verstehen, ist:

Lithium-Batterie: normalerweise nicht wiederaufladbar

Lithium-Ionen-Batterie: wiederaufladbar

Eine Primär-Lithium-Batterie ist dafür ausgelegt, ihre gespeicherte Energie nur einmal abzugeben.

Eine Lithium-Ionen-Batterie ist dafür ausgelegt, wiederholt aufgeladen und entladen zu werden.

Beispielsweise kann die CR2032-Batterie in einer Autoschlüsselanhänger mehrere Jahre halten, bevor ein Austausch nötig ist. Eine Smartphone-Batterie hingegen wird möglicherweise nahezu täglich aufgeladen.

Beide Batterietypen sind nützlich, doch sie sind für sehr unterschiedliche Anwendungen konzipiert.

Wie funktioniert eine Lithiumbatterie?

Wenn eine Primär-Lithium-Batterie ein Gerät versorgt, findet innerhalb der Zelle eine chemische Reaktion statt.

Elektronen fließen durch den externen Stromkreis und liefern elektrische Energie, während Ionen durch den Elektrolyten innerhalb der Batterie wandern.

Während die Batterie weiter entlädt, werden die aktiven Materialien nach und nach verbraucht.

Sobald die gespeicherte Energie erschöpft ist, kann die Batterie nicht sicher in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.

Deshalb sollten Primärlithiumbatterien nicht wiederaufgeladen werden.

Der Versuch, eine nicht wiederaufladbare Lithiumbatterie aufzuladen, kann zu Leckagen, Überhitzung, Druckaufbau im Inneren oder sogar zu Bränden führen.

Überprüfen Sie vor dem Aufladen stets die Batteriebeschriftung.

Wie funktioniert eine Lithium-Ionen-Batterie?

Lithium-Ionen-Batterien nutzen einen reversiblen Prozess.

Beim Laden der Batterie wandern Lithium-Ionen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode.

Wenn die Batterie ein Gerät mit Strom versorgt, wandern sie zurück zur positiven Elektrode.

Diese Bewegung kann vielfach wiederholt werden.

Lithium-Ionen-Batterien halten jedoch nicht ewig.

Bei jedem Lade- und Entladezyklus treten im Inneren der Zelle kleine physikalische und chemische Veränderungen auf. Mit der Zeit kann der Innenwiderstand steigen und die nutzbare Kapazität abnehmen.

Sie bemerken dies möglicherweise an einem älteren Handy-Akku. Als das Handy neu war, reichte eine Ladung möglicherweise den ganzen Tag. Nach mehreren Jahren muss es möglicherweise häufiger aufgeladen werden.

Der Akku funktioniert noch, speichert aber weniger Energie als zuvor.

Welcher weist eine höhere Energiedichte auf?

Sowohl Primär-Lithium- als auch Lithium-Ionen-Akkus können eine hohe Energiedichte bieten, doch ihre Stärken unterscheiden sich.

Primär-Lithium-Akkus zeichnen sich aus durch:

• Lange Haltbarkeit
• Niedrige Selbstentladung
• Hohe gespeicherte Energie für Einmalnutzung

Dadurch eignen sie sich für Geräte, die über lange Zeit ohne regelmäßigen Batteriewechsel funktionieren müssen.

Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich dadurch aus, dass sie hohe Energiedichte mit Wiederaufladbarkeit kombinieren.

Das macht sie ideal für tragbare Elektronik und Geräte mit hohem Nutzungsaufkommen.

Es ist daher nicht immer sinnvoll, danach zu fragen, welcher Typ „höhere Energiedichte“ aufweist.

Eine bessere Frage ist, ob das Gerät Langzeit-Standby-Strom oder wiederholtes Aufladen benötigt.

Akkulaufzeit und Zyklenlebensdauer

Bei Primärlithiumbatterien achten Nutzer normalerweise auf Betriebslebensdauer und Lagerlebensdauer.

Eine Lithiumbatterie in einem energiesparsamen Sensor kann je nach Gerät und Betriebsbedingungen mehrere Jahre lang funktionieren.

Bei Lithium-Ionen-Akkus ist die Zyklenlebensdauer wichtiger.

Ein Batteriezyklus stellt im Allgemeinen den Einsatz der gesamten Kapazität des Akkus dar.

Beispielsweise entspricht die Nutzung von 50 % der Akkukapazität heute und weiterer 50 % morgen ungefähr einem vollen Zyklus.

Die tatsächliche Zyklenlebensdauer hängt ab von:

• Batteriemischung
• Temperatur
• Ladespannung
• Ladestrom
• Abfluss
• Entladetiefe
• Lagerung
• Batteriequalität

Hohe Temperaturen gehören zu den Hauptursachen für eine beschleunigte Alterung von Batterien.

Häufige Tiefentladungen, übermäßige Ladespannung und hohe Lasten können ebenfalls die Lebensdauer der Batterie verkürzen.

Bei maßgeschneiderten Akkupacks sind zudem Zellenqualität, Schutzkonstruktion und eine ordnungsgemäße Zellabstimmung wichtig.

Tcbest kann Lithium-Akkupacks nach Spannung, Kapazität, Abmessungen, Stromstärke, Steckerart und Schutzanforderungen anpassen.

Wo werden Lithium-Batterien eingesetzt?

Primäre Lithium-Batterien eignen sich für Geräte mit langen Standby-Zeiten, die keine regelmäßige Aufladung benötigen.

Zu den üblichen Anwendungen gehören:

• Autoschlüssel
• Uhren
• Elektronische Waagen
• Taschenrechnern
• Intelligente Zähler
• Sicherheitssensoren
• Fernüberwachungsgeräte
• Kamera
• Medizinische Ausrüstung
• Sicherungsspeichersysteme

Ein Autoschlüssel ist ein gutes Beispiel.

Der Stromverbrauch ist sehr gering; daher würde das Hinzufügen eines Ladeanschlusses das Design unnötig komplizierter machen.

Eine kleine Lithium-Knopfzelle ist eine wesentlich einfachere Lösung.

Gleiches gilt für Fernsensoren, die möglicherweise jahrelang ohne regelmäßige Wartung betrieben werden.

Wo werden Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt?

Lithium-Ionen-Akkus eignen sich besser für Produkte, die häufig genutzt werden.

Zu den gängigen Beispielen zählen:

• Smartphones
• Laptops
• Drahtlose Elektronik
• Elektrische Fahrräder
• Elektrowerkzeuge
• Drohnen
• Beförderbare Energiespeicher
• Industrielle Ausrüstung

Ein Smartphone ist ein gutes Beispiel.

Ein Einwegakku müsste jedes Mal ausgetauscht werden, wenn das Telefon keinen Strom mehr hat – das wäre umständlich und teuer.

Ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku ist weitaus praktischer.

Drohnen sind eine weitere verbreitete Anwendung.

Drohnenakkus müssen relativ leicht sein und dennoch hohe Ströme liefern. Je nach Konstruktion können Drohnen Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkus verwenden.

Tcbest kann maßgeschneiderte wiederaufladbare Batterielösungen bereitstellen, basierend auf Spannung, Kapazität, Entladestrom, Abmessungen, Steckertyp und Aufbau des Batteriepacks.

Vorteile von Lithiumbatterien

Primäre Lithiumbatterien bieten mehrere nützliche Vorteile.

Lange Haltbarkeit

Sie können Energie über lange Zeit speichern, wenn sie korrekt gelagert werden.

Niedrige Selbstentladung

Sie verlieren relativ wenig Ladung, wenn sie nicht in Gebrauch sind.

Kompakte Größe

Lithiumbatterien können nützliche Energie in einem kleinen Gehäuse bereitstellen.

Gut für Niedrigstromgeräte

Sie eignen sich besonders für Geräte, die nur geringe Leistungsmengen über lange Zeiträume benötigen.

Der Hauptnachteil ist, dass sie normalerweise nicht wiederaufladbar sind.

Sobald sie erschöpft sind, müssen sie ersetzt werden.

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien sind vor allem deshalb beliebt, weil sie wiederaufladbar sind.

Aufladbare

Sie können wiederholt verwendet werden, anstatt nach einer Entladung entsorgt zu werden.

Hohe Energiedichte

Sie speichern eine nützliche Energiemenge, ohne zu schwer oder zu voluminös zu werden.

Starke Leistungsausgabe

Viele Lithium-Ionen-Akkus können ausreichend Strom für anspruchsvolle Geräte liefern.

Flexible Designs

Sie können als zylindrische Zellen, Beutelzellen, prismatische Zellen oder kundenspezifische Akkupacks hergestellt werden.

Dadurch eignen sich Lithium-Ionen-Akkus für OEM-Produkte mit unterschiedlichen Formen und Leistungsanforderungen.

Tcbest kann Zellen zudem gemäß den Projektanforderungen mit Kabeln, Steckverbindern, Schutzelektroniken und Gehäusen integrieren.

Welche Nachteile gibt es?

Beide Batterietypen weisen jedoch auch Einschränkungen auf.

Primäre Lithiumbatterien sind Einwegprodukte. Bei Geräten mit häufigem Batterieverbrauch können die Austauschkosten relativ hoch werden.

Lithium-Ionen-Akkus sind wiederverwendbar, verlieren aber im Laufe der Zeit allmählich an Kapazität.

Sie sind zudem empfindlicher gegenüber:

• Hohe Temperaturen
• Überladung
• Tiefentladung
• Kurzschlüsse
• Physischer Schaden
• Falschen Ladegeräten

Größere Lithium-Ionen-Akkupacks erfordern möglicherweise auch fortschrittlichere Schutzsysteme.

Dies bedeutet, dass das Design des Akkupacks genauso wichtig ist wie die Auswahl der richtigen Zelle.

Sind Lithium-Batterien sicher?

Primäre Lithiumbatterien sind im Allgemeinen sicher, wenn sie korrekt verwendet werden.

Die wichtigste Regel lautet: Laden Sie niemals Batterien wieder auf, die als nicht wiederaufladbar gekennzeichnet sind.

Das Aufladen einer primären Lithiumbatterie kann Folgendes verursachen:

• Leckage
• Überhitzung
• Innendruck
• Rissbildung
• Feuer

Knopfzellen erfordern aufgrund ihrer geringen Größe ebenfalls besondere Vorsicht.

Bewahren Sie sie außer Reichweite von Kindern auf und stellen Sie sicher, dass die Batteriefächer ordnungsgemäß gesichert sind.

Losen Batterien sollten ebenfalls von metallischen Gegenständen wie Schlüsseln, Münzen, Schrauben oder Werkzeugen ferngehalten werden, da diese einen Kurzschluss verursachen können.

Sind Lithium-Ionen-Batterien sicher?

Lithium-Ionen-Batterien sind im Allgemeinen ebenfalls sicher, wenn sie ordnungsgemäß verwendet werden.

Jedoch können schwere Schäden oder unsachgemäße Verwendung zu thermischem Durchgehen führen.

Thermisches Durchgehen ist eine schnelle Selbstheizungsreaktion, die Gas, Rauch oder Feuer erzeugen kann.

Risikofaktoren umfassen:

• Überhitzung
• Überladung
• Kurzschluss
• Vernichtung
• Bohren
• Falsches Laden
• Schwere Zelldefekte

Um das Risiko zu verringern:

• Verwenden Sie das richtige Ladegerät
• Laden Sie aufgeblähte oder beschädigte Batterien nicht.
• Vermeiden Sie hohe Temperaturen
• Stechen oder zerdrücken Sie die Batterie nicht.
• Verwenden Sie Batterien, die ungewöhnlich heiß werden, nicht mehr.
• Schützen Sie die Anschlüsse von Ersatzbatterien.
• Herstellerhinweise befolgen

Für Batteriepacks kann ein geeignetes BMS oder ein Schutzschaltkreis helfen, Überladung, Tiefentladung, Überstrom und andere abnormale Zustände zu überwachen.

Welche Batterie ist besser für die Umwelt?

Beide Batterietypen haben eine Umweltbelastung.

Die Gewinnung von Rohstoffen, die Herstellung, der Transport, die Nutzung und die Entsorgung verbrauchen alle Ressourcen.

Primäre Lithiumbatterien halten bei Anwendungen mit geringem Stromverbrauch möglicherweise sehr lange, sind aber dennoch Einwegprodukte.

Lithium-Ionen-Batterien können vielfach aufgeladen werden, wodurch die Anzahl der für häufig genutzte Produkte verbrauchten Batterien reduziert wird.

Wiederaufladbare Batterien müssen jedoch am Ende ihrer Lebensdauer ordnungsgemäß recycelt werden.

Die bessere Wahl hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Ein Sensor, der jahrelang funktionieren muss, eignet sich möglicherweise besser für eine primäre Lithiumbatterie.

Ein Gerät, das täglich genutzt wird, eignet sich in der Regel besser für Lithium-Ionen.

In beiden Fällen sollten gebrauchte Batterien an geeignete Sammel- oder Recyclingstellen gegeben und nicht einfach weggeworfen werden.

Lithium oder Lithium-Ionen: Welche Technologie ist die richtige Wahl?

Beginnen Sie damit, zu prüfen, wie Ihr Gerät eingesetzt wird.

Wählen Sie eine primäre Lithiumbatterie, wenn Sie Folgendes benötigen:

• Lange Standby-Zeit
• Niedrige Selbstentladung
• Kompakte Größe
• Wenig oder keine Wartung
• Kein regelmäßiges Aufladen

Wählen Sie Lithium-Ionen, wenn Sie Folgendes benötigen:

• Wiederaufladbarkeit
• Bei häufigem Gebrauch
• Höhere Leistung
• Leichte Energiespeicherung
• Individuelle Akkupack-Optionen

Bevor Sie eine Batterie auswählen, berücksichtigen Sie Spannung, Kapazität, Entladestrom, Abmessungen, Betriebstemperatur, Ladeverfahren und erwartete Lebensdauer.

Bei OEM-Produkten umfasst die Batterieauswahl mehr als nur die Wahl eines Kapazitätswerts.

Der Akku muss zudem zum Produkt passen, ausreichend Leistung liefern, zum Ladegerät kompatibel sein, den richtigen Stecker verwenden und über einen geeigneten Schutz verfügen.

Tcbest bietet Standard-Akkus sowie kundenspezifische Lithium-Ionen-Akku-Packs für Unterhaltungselektronik, Drohnen, intelligente Geräte, Industrieausrüstung und Energiespeicheranwendungen.

Fazit

Lithium-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien klingen zwar ähnlich, sind jedoch für unterschiedliche Zwecke konzipiert.

Primäre Lithium-Batterien sind in der Regel nicht wiederaufladbar. Sie eignen sich gut für geräte mit geringem Stromverbrauch, die eine lange Lagerfähigkeit und eine niedrige Selbstentladung benötigen.

Lithium-Ionen-Batterien sind wiederaufladbar und eignen sich besser für Geräte, die häufig genutzt werden, wie Smartphones, Laptops, Drohnen, Elektrowerkzeuge und Energiespeichersysteme.

Der beste Akku ist nicht einfach der mit der höchsten Kapazität oder Energiedichte.

Er ist derjenige, der genau zur jeweiligen Anwendung passt.

Bei der Auswahl einer Batterie sind Spannung, Kapazität, Stromstärke, Abmessungen, Ladeverfahren, Einsatzumgebung und erwartete Lebensdauer zu berücksichtigen.

Für Standardbatterien oder maßgeschneiderte wiederaufladbare Batterielösungen bietet Tcbest Batterieauswahl und Anpassung von Batteriepacks entsprechend unterschiedlicher Anwendungsanforderungen an.

Befolgen Sie stets die Anweisungen des Herstellers, laden Sie niemals eine als nicht wiederaufladbar gekennzeichnete Batterie auf und entsorgen Sie gebrauchte Batterien umweltgerecht.

Lithium- und Lithium-Ionen-Batterien haben ähnliche Namen, weisen jedoch wesentliche Unterschiede auf. Lithium-Batterien sind Einwegbatterien und nicht wiederaufladbar; sie eignen sich ideal für geräte mit geringem Leistungsbedarf. Lithium-Ionen-Batterien sind wiederaufladbar und für häufig genutzte Anwendungen wie Smartphones und Elektrofahrzeuge (EV) geeignet. Die Wahl richtet sich nach dem jeweiligen Nutzungsszenario und dem Leistungsbedarf.