Lithium-Polymer-Akku (LiPo)

Der flache silberne Akku im Fitness-Armband, im Bluetooth-Kopfhörer, im Smartphone und auf dem Mikrocontroller-Board mit dem kleinen weißen Stecker ist ein LiPo. Ebenso der schwarze Pack mit dicken roten Kabeln, der eine Drohne oder ein Modellflugzeug antreibt. Beide gehören zur selben Familie: Lithium-Ionen-Zellen in einer flexiblen Folienhülle. Sie lassen sich in fast jeder Form herstellen und sind leicht – brauchen aber im Gerät mehr Rücksicht als eine Rundzelle im Stahlbecher.

Aufbau und Funktionsweise

Chemisch arbeitet ein LiPo genau wie der Lithium-Ionen-Akku: Lithium-Ionen wandern zwischen einer Graphit-Anode und einer Metalloxid-Kathode, meist Lithium-Cobaltoxid oder NMC. Wie diese Einlagerung funktioniert, steht unter Sekundärelemente.

Der Name stammt aus der Entwicklung in den 1990er-Jahren, als man den flüssigen Elektrolyten durch einen festen Polymer-Elektrolyten ersetzen wollte. Durchgesetzt haben sich aber Zellen, in denen ein Polymer den flüssigen Elektrolyten als Gel bindet oder die schlicht flüssigen Elektrolyten in einer Folienhülle enthalten. Was heute als „LiPo“ verkauft wird, ist deshalb vor allem eine Bauform: die Pouch-Zelle.

Statt im Stahlbecher liegen die Elektroden als flacher Stapel oder flach gepresster Wickel in einem Beutel aus Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie, der an den Rändern verschweißt ist. Aus einer Schmalseite ragen zwei dünne Metallfahnen: Aluminium für Plus, vernickeltes Kupfer für Minus. Es gibt kein Sicherheitsventil und keinen Stromunterbrecher – der Beutel bläht sich bei Gasbildung einfach auf.

Schaltzeichen

Im Schaltplan zeichnest du den LiPo wie jede Zelle: langer dünner Strich für Plus, kurzer dicker für Minus, Referenz BT (siehe Schaltzeichen). Meist steht er aber gar nicht als Zelle im Plan, sondern als zweipoliger Steckverbinder, an den der Akku angesteckt wird.

Kennwerte

Kleine LiPos für Elektronik haben fast immer eine Schutzplatine unter dem gelben Klebeband an der Fahnenseite. Sie enthält denselben Schutz-IC mit zwei MOSFETs wie eine geschützte Rundzelle und trennt bei Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss. Modellbau-Packs haben keine Schutzschaltung – die Überwachung übernehmen Ladegerät und Fahrtregler.

Der Typcode

Kleine Pouch-Zellen tragen einen sechsstelligen Code für ihre Maße: Die ersten beiden Ziffern sind die Dicke in Zehntelmillimetern, die nächsten zwei die Breite und die letzten zwei die Länge in Millimetern. Eine 503562 ist also 5,0 mm dick, 35 mm breit und 62 mm lang und hat typisch 1200 mAh.

C-Rate im Modellbau

Modellbau-Packs werden über die C-Rate verkauft: der zulässige Entladestrom als Vielfaches der Kapazität. Ein Pack „3S 2200 mAh 25C“ hat drei Zellen in Reihe (11,1 V) und soll 25 · 2,2 A = 55 A liefern. Diese Werte sind Werbeangaben; seriöse Hersteller nennen Dauer- und Spitzenstrom getrennt. Verlass dich darauf nicht blind und miss bei Bedarf Spannungseinbruch und Erwärmung.

Bauformen und Anschlüsse

Die Bandbreite reicht von winzigen Zellen mit 40 mAh für Ohrhörer bis zu Packs mit mehreren Ampere-Stunden für Drohnen und Modellautos. Mehrzellige Packs bezeichnet man nach der Zellenzahl in Reihe: 1S (3,7 V), 2S (7,4 V), 3S (11,1 V), 4S (14,8 V), 6S (22,2 V).

Bei den Steckern gibt es zwei Welten:

• Elektronik: Einzelzellen mit zweipoligem Stecker im 2-mm-Raster (JST-PH und Nachbauten) oder im 1,25-mm-Raster. Achtung: Die Polarität ist nicht genormt. Hersteller von Boards und Akkus belegen die Pins teils unterschiedlich.
• Modellbau: Ein Hochstromstecker (z. B. XT60) für den Laststrom und ein separater Balancer-Stecker (JST-XH), an dem jede Zellverbindung herausgeführt ist. Darüber misst und gleicht das Ladegerät jede Zelle einzeln.

Typische Anwendungen

• Wearables, Ohrhörer, Smartphones: flache oder gebogene Zellen, die jeden Hohlraum nutzen.
• Mikrocontroller-Projekte: 1S-Zelle mit Schutzplatine an einem Board mit Lade-IC; ein LDO-Regler mit kleinem Spannungsabfall macht daraus 3,3 V.
• Modellbau und Drohnen: Packs mit hoher Strombelastbarkeit und geringem Gewicht.

Wie Lade-ICs für eine Zelle beschaltet werden, zeigt Akkus richtig laden.

Auswahl und Praxistipps

Für Elektronik nimmst du eine Zelle mit Schutzplatine und passendem Stecker, deren Maße mit Reserve ins Gehäuse passen. Prüfe die Polarität des Steckers mit dem Multimeter, bevor du ihn auf dein Board steckst.

Häufige Fehler:

• Zelle eingeklemmt: Ohne Dehnungsreserve drückt das Gehäuse auf die Zelle oder die Zelle sprengt das Gehäuse. Kein Druck, keine scharfen Kanten, keine Schrauben dahinter.
• Fahnen geknickt oder angelötet: Die Fahnen sind an der Siegelnaht empfindlich. Lass die werkseitige Schutzplatine dran und löte nur an deren Leitungen.
• Polarität vertauscht: Der Schutz-IC hilft dagegen nicht, und viele Lade-ICs gehen sofort kaputt. Vorsehen kannst du einen Verpolschutz mit einem MOSFET.
• Modellbau-Pack tiefentladen: Ohne Schutzplatine merkt die Zelle nichts. Stell im Fahrtregler die Unterspannungsabschaltung ein und lagere Packs bei 3,8 V pro Zelle.
• Aufgeblähte Zelle weiter benutzt: Das Gas ist ein Zeichen für zersetzten Elektrolyten. Die Zelle gehört nicht wieder geladen, sondern entsorgt.

Alte oder beschädigte LiPos gehören in die Batteriesammlung des Handels oder auf den Wertstoffhof, mit abgeklebten Polen und Steckern. Wo du Sicherheit und Zyklenzahl über Energiedichte stellst, ist der LiFePO4-Akku die Alternative.

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