title: Protein

text: Zum besseren Verständnis von Aufbau und Funktion ist es unerlässlich, die räumliche Gestalt von Proteinen mithilfe geeigneter Grafikprogramme darzustellen.


title: Protein

text: Das meistverbreitete Dateiformat für Atompositionsdaten von Proteinen ist das PDB-Format der freizugänglichen Protein Data Bank. Eine PDB-Datei enthält zeilenweise Einträge für jedes Atom im Protein, sortiert nach der Aminosäuresequenz; im einfachsten Fall sind das Atomart und kartesische Koordinaten. Es handelt sich also um ein systemunabhängiges Klartext-Format. Auf Basis dieser Datei kann dann z. B. in Jmol die 3D-Struktur dargestellt werden. Ist die natürliche 3D-Struktur noch nicht ermittelt, hilft nur noch die Proteinstrukturvorhersage.


title: Protein

text: Die Aufreinigung und Anreicherung von Proteinen aus biologischem Material ist ein wichtiger Schritt in der biochemischen Identifikation und Charakterisierung von neu entdeckten Proteinen.


title: Protein

text: In der Biotechnologie und dort besonders bei rekombinanten Proteinen ist die reproduzierbare, sorgfältige Proteinreinigung – meist in großem Maßstab – eine wichtige Voraussetzung zur Verwendung dieser Proteine in der Diagnostik oder Therapie.


title: Protein

text: Folgende Nachweise, die keine Absolutmessungen darstellen und alle ihre Limitationen haben (z. B. Fehlmessungen durch interferierende Substanzen; Bezug auf ein bestimmtes "Standardprotein" etc.), dienen zur Quantifizierung von Proteinen:


title: Protein

text: Der Nachweis der Identität eines Proteins kann über vielfältige Methoden erfolgen. Auch kann ein indirekter Nachweis über andere Eigenschaften als die Primärstruktur erfolgen, welche jedoch aus ihr folgen, z. B. über die Anwesenheit seiner Funktion (Enzymkinetik) im Probengefäß oder über immunologische Eigenschaften, die unter anderem in einem Western Blot verwendet werden.


title: Protein

text: Sowohl durch chemische Einflüsse, wie zum Beispiel Säuren, Salze oder organische Lösungsmittel, als auch durch physikalische Einwirkungen, wie hohe oder tiefe Temperaturen oder auch Druck, können sich die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern, ohne dass sich die Reihenfolge der Aminosäuren (Primärstruktur) ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung und ist in der Regel nicht umkehrbar, das heißt, der ursprüngliche dreidimensionale räumliche Aufbau kann ohne Hilfe nicht wiederhergestellt werden. Bekanntestes Beispiel dafür ist das Eiklar im Hühnerei, das beim Kochen fest wird, weil sich der räumliche Aufbau der Proteinmoleküle geändert hat. Der ursprüngliche flüssige Zustand kann nicht mehr hergestellt werden.


title: Protein

text: Mit der Kontrolle über das Feuer wurde Menschen auch das Kochen möglich, womit nicht zuletzt Speisen bekömmlicher und leicht verdaulich zubereitet werden können. Durch Denaturierung beim Erhitzen ändern sich die physikalischen und physiologischen Eigenschaften von Proteinen, etwa beim Spiegelei, das durch die Hitze in der Pfanne verändert wird.


title: Protein

text: Auch sehr hohes Fieber kann oberhalb einer gewissen Temperatur körpereigene Proteine denaturieren. Diese Proteine können ihre Aufgaben im Organismus dann nicht mehr erfüllen, was für den Menschen lebensgefährlich werden kann.


title: Protein

text: Einige Proteine der roten Blutkörperchen denaturieren beispielsweise bereits bei 42 °C. Der geregelte Fieberanstieg bleibt daher unterhalb solcher Temperaturen. Die Erhöhung der Körpertemperatur beim Fieber bedeutet eine Beschleunigung der Stoffwechselprozesse (siehe RGT-Regel) und erlaubt damit dem Abwehrsystem raschere Reaktionen. Dieses Fieber wird vom Körper selber erzeugt (siehe Pyrogen), um sich besser gegen eingedrungene Erreger oder Fremdkörper (siehe auch Antigen) wehren zu können. Viele der körperfremden Proteine denaturieren schon bei geringeren Temperaturen als die körpereigenen.


title: Protein

text: Die durch hydrolytische Spaltung der Proteinketten (Proteolyse) entstehenden Teilstücke sind ein Gemisch aus Peptiden und Aminosäuren; sind diese unter katalytischer Wirkung von Pepsin entstanden, nennt man sie Pepton, im Falle von Trypsin "Trypton".


title: Protein

text: Durch reaktive Sauerstoffspezies können Proteine oxidiert werden. Dieser Vorgang heißt Proteinoxidation und spielt bei der Alterung und einer Reihe von pathologischen Prozessen eine wichtige Rolle. Die Oxidation kann einen weitgehenden Funktionsverlust bedeuten und zur Ansammlung von degenerierten Proteinen in der Zelle führen.


title: Protein

text: Mutationen in einem bestimmten Gen können potentiell Veränderungen im Aufbau des entsprechenden Proteins verursachen, woraus sich folgende mögliche Auswirkungen auf die Funktion ergeben:


title: Protein

text: Proteine erfüllen im menschlichen Körper zahlreiche Aufgaben und sind für alle Organfunktionen von Bedeutung, insbesondere bei der Heilung von Wunden und Krankheiten. Zum Aufbau, zum Erhalt und zur Erneuerung der Körperzellen brauchen Menschen eine Nahrung, die Protein enthält. Bezogen auf das Körpergewicht (KG) ist der Bedarf in den Wachstumsphasen zu Lebensbeginn am höchsten.


title: Protein

text: Im ersten Lebensmonat sollte der Säugling täglich eine Proteinmenge von etwa 2,5 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht (g/kg KG) aufnehmen, gegen Ende des ersten Lebensjahrs genügen etwa 1,3 g/kg KG. Ab dem zweiten Lebensjahr empfiehlt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung für die tägliche Aufnahme von Protein mit der Nahrung lebensaltersabhängige Referenzwerte zwischen 1,0 und 0,8 g/kg. Bei Kleinkindern (1,0) ist der Bedarf höher als bei älteren Kindern und Jugendlichen (0,9), bei jüngeren Erwachsene (0,8) niedriger als bei über 65 Jahre alten (geschätzt 1,0) – jeweils bezogen auf das Normalgewicht, nicht das tatsächliche Körpergewicht. Übergewichtige brauchen nicht mehr als normalgewichtige Menschen. Dagegen ist bei schwangeren Frauen der Bedarf um circa 20 % erhöht (1,0), bei stillenden liegt er noch höher (1,2). Es gibt jedoch eine Übersichtsarbeit von 2010, die auch in einem Bericht einer Expertenkommission der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (2013) Beachtung fand, welche den Tagesproteinbedarf für durchschnittliche Erwachsene mit (0,91–1,2) deutlich höher einschätzt. Bei körperlicher Aktivität steigt der Bedarf an Protein laut DGE nicht an. Eine Nierenschädigung aufgrund erhöhten Eiweißkonsums wurde mehrmals in Langzeitstudien widerlegt.


title: Protein

text: Das mit der Nahrung aufgenommene Protein wird in Magen und Darm verdaut, in kleinere Bestandteile zerlegt und in Bausteine aufgespalten. Zellen der Darmschleimhaut resorbieren diese und geben die einzelnen Aminosäuren in die (portale) Blutbahn ab, die zur Leber führt. Der menschliche Organismus kann einige der Aminosäuren nicht selber herstellen, braucht sie aber als Baustein seiner eigenen Proteine. Mit der Nahrung zugeführtes Protein muss also hinreichen, den Bedarf für jede dieser "unentbehrlichen" (essenziellen) Aminosäuren abzudecken.


title: Protein

text: Ein Mangel an Protein kann eine Reihe von Symptomen hervorrufen. Andauernder Eiweißmangel führt zu Marasmus, Kwashiorkor oder zu beidem und letzten Endes zum Tod.


title: Protein

text: Zu einem Eiweißmangel kommt es in den Industrieländern allerdings sehr selten und nur bei extrem proteinarmen Ernährungsformen. Die durchschnittliche deutsche Mischkost enthält mit 100 Gramm Eiweiß pro Tag mehr als genug Protein. Obgleich in der Werbung Eiweißpulver als für Breitensportler empfehlenswert angepriesen werden, deckt „unsere übliche Ernährung […] auch den Eiweißbedarf von Sportlern ab“, wie es dazu in einem Bericht des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württembergs heißt.


title: Protein

text: Eine weitere Proteinquelle ist die Quinoa-Pflanze, welche neben ihrem hohen Eiweiß-Gehalt (etwa 14 g auf 100 g) alle 9 essentiellen Aminosäuren enthält. Ihrer Bedeutung als Nahrungsquelle bewusst, erklärte der ehemalige UN-Generalsekretär Ban Ki-moon das Jahr 2013 zum "Jahr der Quinoa," da sie besonders in der Zeit des Klimawandels als wichtige Nahrungsquelle dienen und den Hunger in den Entwicklungsländern bekämpfen soll.


title: Protein

text: Stand bislang vor allem die Menge von Proteinen im Vordergrund, so rückt zunehmend die Quelle von Proteinen und deren gesundheitliche Wirkung in den Blick der Forschung. Heute wird aus gesundheitlicher Sicht zum vermehrten Konsum pflanzlicher Proteinquellen geraten.


title: Protein

text: So zeigt eine Studie aus dem Jahr 2016, dass der Konsum von pflanzlichen Proteinquellen zu einer geringeren Mortalität führte, während tierisches Eiweiß zu einer erhöhten Mortalität aufgrund von Herzkreislauferkrankungen führte.


title: Protein

text: Eine Studie aus dem Jahr 2021 bestätigt dieses Ergebnis. In ihr waren pflanzliche Eiweißquellen sowohl mit einer geringeren Gesamtmortalität verbunden als auch mit einer geringeren Mortalität aufgrund von Demenz und Herzkreislauferkrankungen. Tierisches Eiweiß wie verarbeitetes rotes Fleisch und Eier waren hingegen mit einer höheren Gesamtmortalität verbunden.


title: Protein

text: Der Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS) wird von der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO/WHO) und der US Food and Drug Administration als „die beste Methode“ zur Bestimmung der Proteinqualität angenommen. Die Kennzahl berücksichtigt sowohl die Aminosäurenzusammensetzung als auch die Verdaulichkeit dieser. Besondere Bedeutung kommt hierbei dem Gehalt an essentiellen Aminosäuren zu. Darüber hinaus gibt es das ältere und mittlerweile überholte Konzept der biologischen Wertigkeit. 2013 hat die FAO außerdem den Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) als Bewertungsmethode zur Bestimmung der Proteinqualität ins Spiel gebracht. Hauptunterschied ist, dass beim DIAAS die echte ileale Verdaulichkeit gemessen wird. Der DIAAS wird grundsätzlich nicht gekürzt und kann auch Werte über 100 % annehmen. Nur bei der Betrachtung der gesamten Proteinzufuhr, unabhängig davon, ob es sich um eine Mischkost oder um ein einzelnes Nahrungsmittel, wie beispielsweise Säuglingsnahrung, handelt, muss der DIAAS auf 100 % gekürzt werden.


title: Protein

text: Insgesamt bleibt eine Bewertung von verschiedenen Proteinquellen schwierig, wenn es um dem Erhalt normaler Körperfunktionen geht. So schreibt die Encyclopedia of Human Nutrition:


title: Protein

text: Die Gesamtmenge der als nachwachsende Rohstoffe in der stofflichen Nutzung verwendeten Proteine wird für Deutschland im Regelfall mit etwa 55.000 t pro Jahr angegeben. Genaue Angaben über die Herkunft dieser Proteine gibt es nicht, es ist jedoch anzunehmen, dass sie zu einem großen Teil tierischer Herkunft sind.


title: Protein

text: Der Großteil pflanzlicher Proteine wird für die Futtermittelindustrie aufgewendet, so die als Nebenprodukte bei der Pflanzenölpressung und -extraktion anfallenden Pressrückstände (z. B. Raps- und Sojakuchen, Extraktionsschrot) und Nebenprodukte der Gewinnung von Stärke aus Getreide. Pflanzen, die zur Hauptnutzung als Proteinpflanzen angebaut werden, wie bspw. Lupine, Eiweißerbse und Ackerbohne, haben nur eine geringe Bedeutung – die Gesamtfläche für den Anbau dieser Pflanzen als nachwachsende Rohstoffe in Deutschland liegt bei etwa 30 ha pro Jahr. Etwa 1.000 t Weizenproteine werden jährlich in der chemischen Industrie eingesetzt.


title: Protein

text: Von zentraler Bedeutung für die chemisch-technische und biotechnologische Industrie sind dagegen tierische Proteine. Dabei spielt vor allem die Gelatine eine zentrale Rolle, die in Europa vor allem aus Rinderspalt, Schweineschwarten sowie Knochen von Rindern und Schweinen gewonnen wird. In Deutschland werden jährlich etwa 32.000 t Gelatine in Speisequalität hergestellt, die europäische Gesamtproduktion beträgt 120.000 t (70 % Schweineschwarten, 18 % Knochen, 10 % Rinderspalt, 2 % Sonstige). Verwendet werden in Deutschland etwa 90.000 t, wobei 2/3 im Ernährungsbereich und von dem Rest etwa die Hälfte für den Futtermittelbereich aufgewendet werden. Etwa 15.000 t werden in der chemischen und pharmazeutischen Industrie verwendet. Dabei finden sich die Haupteinsatzbereiche in der Pharmaindustrie, mit Umhüllungen von Tabletten und Vitaminpräparaten (Hart- und Weichkapseln) sowie Gelatinezäpfchen. Außerdem wird Gelatine für blutstillende Schwämmchen sowie als Blutplasmaersatz eingesetzt. In der analogen Fotografie stellt Gelatine die Basis für die fotoempfindlichen Schichten auf dem Film und dem Fotopapier dar. Auch moderne Druckerpapiere zum Ausdrucken von Farbbildern sind mit Gelatine beschichtet.


title: Protein

text: Neben Gelatine stellt Casein eine wichtige Proteinquelle für die chemische Industrie dar. Das aus Milcheiweiß gewonnene Protein wird vor allem als Beschichtungsmaterial für Glanzpapiere sowie als Zusatz für Streichfarben verwendet (ca. 1–2 % je nach Hersteller). Zudem findet es Verwendung als Etikettenkleber auf Glasflaschen. Jährlich werden in Deutschland etwa 8.000 bis 10.000 t Casein eingesetzt.


title: Protein

text: Die Nutzung von Proteinen aus Blutmehl zur Herstellung von bio-basierten Kunststoffen (z. B. Pflanztöpfe) befindet sich noch in der Entwicklung, ebenso ein Verfahren zur biotechnologischen Herstellung von Fasern aus Seidenproteinen zur Verarbeitung in Schäumen, Vliesstoffen oder Folien.


title: Protein

text: Etwa 6.000 bis 7.000 t Proteine sind Autolyseprodukte aus Hefen (Hefeextrakte). Diese finden Anwendung vor allem in der Pharmazeutischen Industrie und der Nahrungsmittelindustrie sowie in der Biotechnologischen Industrie als Nährlösung für Mikroorganismen.


title: Protein

text: Pflanzliche Proteine können aus Soja, Erbsen, Lupinen, Raps oder anderen proteinreichen Früchten wie z. B. Sonnenblumenkernen u. a. m. gewonnen werden. Die geernteten proteinhaltigen Früchte werden mechanisch zerkleinert und entfettet. Es entstehen Flocken oder ein proteinreiches Pulver.


title: Protein

text: Anschließend wird unter Verwendung von Lösungsmitteln ein Proteinkonzentrat gewonnen, das ggf. weiter zu Proteinisolat gereinigt und aufkonzentriert wird: Die Flocken oder Mehl werden mit Wasser versetzt und angemaischt. Die proteinarmen Fasern und Feststoffe werden im nächsten Schritt mit Hilfe von Industriezentrifugen von der proteinreichen Lösung abgetrennt. Dann folgt die sogenannte Ausfällung. Hier wird der pH-Wert der proteinreichen Lösung auf den isoelektrischen Punkt eingestellt. Dadurch setzen sich die Proteinpartikel ab. Diese werden dann wiederum mittels Zentrifugen von der Lauge abgetrennt. Um alle Bestandteile der Mutterlauge aus dem ausgefällten und abgetrennten Protein zu entfernen, wird das Protein erneut mit Wasser versetzt und wieder mit Hilfe der Zentrifugalkraft abgetrennt.


title: Protein

text: Bei einer Trockenextrusion wird unter Zuführung von Wärme, Druck und Hilfsstoffen ein Zwischenprodukt mit niedrigem Wassergehalt erzeugt. Es wird in der Fachsprache als TVP (Texturized Vegetable Protein) bezeichnet und hat eine trockene Konsistenz in Form von Körnern, Streifen oder Flocken. Dies kann durch Zugabe von Wasser zu einem schwammartigen Vorprodukt für Fleischersatzprodukte weiter verarbeitet werden.


title: Protein

text: Bei einer Nassextrusion wird alternativ mit einem höheren Wassergehalt operiert. Die Feuchtigkeit des Zwischenproduktes liegt daher näher am Wassergehalt des Endproduktes. Das Zwischenprodukt wird als HMMA (High Moistured Meat Analogues) bezeichnet.


title: Protein

text: Als vollwertigen Ersatz des proteinreichen Fischmehls durch Protein aus Fliegenlarvenmehl züchtet ein Unternehmen auf dem agrarwissenschaftlichen Gelände der Universität Stellenbosch in Elsenburg (Südafrika) millionenfach Stubenfliegen ("Musca domestica") heran. Aus einem Kilogramm Fliegeneier können in nur 72 Stunden ungefähr 380 bis 420 Kilogramm Protein entstehen.


title: Protein

text: Bei entsprechender Großproduktion könnte ein großer Teil der weltweiten Fischmehlproduktion eingespart und die Weltmeere vom industriellen Fischfang entlastet werden. Noch 2012 will das Unternehmen „Agriprotein“ in die Massenherstellung gehen. Täglich werden 65 t Blut aus herkömmlichen Schlachtereien benötigt, um 100 t Fliegenlarven innerhalb eines Zeitraumes von ca. 3 Tagen auf eine Länge von jeweils rund 12 mm heranzuziehen. Im Wege der Trocknung, Vermahlung zu Madenmehl und anschließenden Pelletierung können so täglich 20 t des Proteinprodukts gewonnen werden. Eine weitere Pilotanlage in Deutschland wird von der deutschen Regierung mit 50 % gefördert. Das Unternehmen hat 2012 den People and Environment Achievement Award erhalten.


title: Protein

text: Die Herstellung rekombinanter Proteine mit genau festgelegter Aminosäuresequenz und möglicherweise weiteren Veränderungen (z. B. eine Glykosylierung) geschieht sowohl im Labor als auch großtechnisch entweder durch Peptidsynthese oder biotechnologisch durch Überexpression in verschiedenen Organismen und folgender Proteinreinigung.


title: Protein

text: Im Zuge des "Protein-Engineerings" können Eigenschaften des gewünschten Proteins gezielt (über das Proteindesign) oder zufällig (über eine gerichtete Evolution) verändert werden. Prinzipiell können industriell dieselben Verfahren angewandt werden wie im Labor, jedoch ist die Verwendung von Nutzpflanzen durch Pharming am besten für die großtechnische Nutzung geeignet, bei der mit Bioreaktoren in Reinräumen gearbeitet wird. Um die geeigneten Organismen zu erhalten, werden gentechnische Methoden eingesetzt.


title: Protein

text: Die technische Produktion nativer Proteine findet weltweit hauptsächlich in der Pharmazie (Biopharmazeutika) und zur industriellen Verwendung von Enzymen als Waschmittelzusätze (Proteasen, Lipasen, Amylasen und Cellulasen) oder in der Milchverarbeitung (Lactasen) statt. Proteine für die Nahrungsmittelindustrie müssen nicht notwendigerweise in nativer Form hergestellt werden, da eine biologische Aktivität nicht immer erforderlich ist, z. B. bei Käse oder Tofu.


title: Protein

text: Insbesondere mit Hilfe verbesserter Methoden der Massenspektrometrie ist es heute möglich, Proteine oder Teile von Proteinen aus archäologischen und paläontologischen Funden zu analysieren. Aus der Rekonstruktion „fossiler“ Proteine kann zudem auf die sie codierenden Gene und damit auf den Bau der aDNA zurückgeschlossen werden.


title: Protein

text: „Seidenglanz-Proteine“, die als Zusatz für Haarwaschmittel für Menschen und zur Fellpflege für Tiere beworben werden (um vorgeblich Glanz zu erzeugen), werden aus den Resten von Puppen der Seidenraupen, nach Ablösung der diese umhüllenden Seidenfäden, hergestellt.


title: Protein

text: Im Februar 2020 berichteten Wissenschaftler den Fund eines Protein „Hemolithin“ im Inneren des 1990 gefundenen Meteoriten „Acfer 086“. Proteine sind essentielle Bauteile für die Entstehung von Leben. Falls ihre kontroverse Studie im Peer-Review bestätigt wird, könnte dies die Panspermie-Hypothese stützen. Das Protein könnte in protoplanetarem oder interstellarem Gas entstanden sein.


title: Baikalsee

text: Der Baikalsee ( "osero Baikal", burjatisch "Bajgal"; im Deutschen wie im Russischen oft nur (der) Baikal genannt) ist ein See in Sibirien, im asiatischen Teil Russlands. Er ist mit 1642 Metern (an der von Leonid Kolotilo 1983 entdeckten tiefsten Stelle) der tiefste, mit mehr als 25 Millionen Jahren der älteste und zudem auch der wasserreichste Süßwassersee der Erde. Sein Abfluss, die Angara, fließt über den Jenissei in die Karasee des Polarmeeres. 1996 wurde die Baikal-Region von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt.


title: Baikalsee

text: Der Baikalsee befindet sich in den Südsibirischen Gebirgen auf der Grenze zwischen der Oblast Irkutsk am westlichen und nördlichen Ufer und der Republik Burjatien am östlichen und südlichen Ufer. Zu den Hochgebirgen, die den See umrahmen, zählen das Baikalgebirge am West- und Nordwestufer, das Stanowoihochland im Nordosten, das Bargusingebirge und das Ulan-Burgassy-Gebirge am Ostufer, das Chamar-Daban-Gebirge im Süden sowie der Ostsajan, der sich südwestlich des Sees erhebt.


title: Baikalsee

text: Der Baikalsee ist mit 1642 m der tiefste See der Erde. Seine auf 455,5 m Höhe über dem Meeresspiegel gelegene Wasseroberfläche ist 31.722 km² (anderen Angaben zufolge 31.500 km²) groß. Der See besitzt eine Uferlänge von rund 2125 km, ist vom Südwesten zum Nordosten 673 km lang (Mittellinie des Baikals) und maximal 82 km breit. Seine durchschnittliche Breite beträgt 48 km.


title: Baikalsee

text: Rund um den Baikalsee herrscht ein relativ mildes, kontinentales Nadelwaldklima. Es gibt jährlich etwa 2000 Sonnenstunden, wobei der Dezember mit 77 der sonnenärmste und der Juni mit 275 Sonnenstunden der sonnenreichste Monat ist. Es gibt jährlich etwa 450 mm Niederschlag, wobei im Februar 9 mm Niederschlag fallen und im Juli 120 mm.


title: Baikalsee

text: Die Winter (November bis März) sind mit Durchschnittstemperaturen um −20 °C trocken-kalt, es herrscht von Anfang November bis Ende März Dauerfrost. In den Bergen rund um den See liegt von Mitte September bis Ende Juni Schnee, in den Tälern von Mitte November bis Anfang April. Die Temperaturen können bis auf etwa −50 °C fallen.


title: Baikalsee

text: Der Frühling (April/Mai) und der Herbst (September/Oktober) sind mit jeweils nur zwei Monaten kurz. Nachtfrost kann es bis in den Juni hinein geben und dann bereits wieder ab Ende August.


title: Baikalsee

text: Die Sommer (Juni bis August) sind mit Durchschnittswerten um 15 °C und Tagestemperaturen häufig über 20 °C relativ warm. In dieser Zeit fällt auch der meiste Regen.


title: Baikalsee

text: Wegen der enormen Wassermenge des Sees steigt die Wassertemperatur selbst im Juli und August kaum über 10 °C. Etwa von Mitte November bis Anfang Mai ist die Oberfläche meist komplett zugefroren.


title: Baikalsee

text: Der Baikal bildet das größte Reservoir flüssigen Süßwassers der Erde mit etwa einem Fünftel der flüssigen Süßwasserreserven. Der See hat ein Volumen von 23.615,39 km³, welches damit größer ist als das der Ostsee und etwa dem 480-fachen Wasserinhalt des Bodensees entspricht. Das Einzugsgebiet des Sees umfasst mit seinen Zuflüssen etwa 571.000 km².


title: Baikalsee

text: Gespeist wird der Baikalsee von 336 Flüssen und unzähligen Bächen. Die größten Zuflüsse sind die Obere Angara, die Selenga und der Bargusin. Die Angara ist der Abfluss des Sees und einer der großen Flüsse Sibiriens.


title: Baikalsee

text: Erdgeschichtlich hatte der See seinen Abfluss früher an zwei anderen Stellen: Zunächst befand er sich etwas nördlich der heutigen Angara und hatte Anschluss an das Bett der heutigen Lena. Durch Gebirgsbildung (Baikalgebirge) wurde dieser Abfluss versperrt. Der zweite Abfluss lag weiter südlich. Durch ein Erdbeben vor etwa 16.000 Jahren wurde auch dieser verschlossen.


title: Baikalsee

text: Im April 2015 lag die Wasseroberfläche des Sees mit 455,89 m über dem Meeresspiegel nur geringfügig höher als beim bisher festgestellten Rekordtief von 455,30 m, gemessen im April 1982; erwartet wird für das Frühjahr eine weitere Absenkung um 5 cm. Nach Angaben des russischen Ministeriums für Zivilverteidigung lag das Niveau des Wasserzustroms im Sommer und Herbst 2014 bei nur 67 % des Normwertes.


title: Baikalsee

text: Die Großen Seen Nordamerikas (Eriesee, Huronsee, Michigansee, Oberer See und Ontariosee) erreichen zusammen ein Wasservolumen von etwa 22.680 km³, was knapp dem des Baikalsees entspricht, und enthalten somit das zweite Fünftel aller flüssigen Süßwasserreserven der Erde. Hingegen ist die Oberfläche der Großen Seen mit insgesamt etwa 244.300 km² über siebeneinhalbmal so groß wie die des Baikalsees.


title: Baikalsee

text: Das Kaspische Meer, das mit 386.400 km² Wasserfläche und 78.700 km³ Volumen als größter See der Erde gilt, ist in diesen beiden Dimensionen jeweils mehrfach größer als der Baikalsee. Jedoch ist das Wasser des Kaspischen Meeres gegenüber jenem des Baikalsees kein reines Süßwasser, auch wenn der Salzgehalt geringer ist als in den Ozeanen.


title: Baikalsee

text: Der Baikalsee ist Teil eines kontinentalen Grabenbruchs. Der sogenannte Baikal-Graben, der sich seit Jahrmillionen von einer Schwächungszone zu einem Grabenbruch entwickelt hat, erweitert und vertieft sich nach wie vor um jeweils etwa 2 cm pro Jahr.


title: Baikalsee

text: Weil hier die Eurasische und die Amurplatte auseinanderdriften, entstehen Risse in der Erdkruste. Bedingt wird dies durch die Kollision der weit südlich vorgelagerten Indischen Platte, die wie ein Keil die beiden vorgenannten Platten auseinanderdrückt. Die Zone des Baikal-Grabens mit der größten Schwächung liegt im Bereich des Baikalsees.


title: Baikalsee

text: Der Riss, in dem der See liegt, ist etwa 1600 km lang, fast 6 km tief und mit Sedimenten aufgefüllt. Daher reicht der Baikalsee „nur“ bis in 1642 m Tiefe. Damit befindet sich im tiefsten See der Erde auch deren tiefste Kryptodepression.


title: Baikalsee

text: Eine Vielzahl von Thermalquellen und gesteigerte seismische Aktivität deuten darauf hin, dass die Erdkruste in dieser Region sehr aktiv ist.


title: Baikalsee

text: Im Baikalsee befinden sich 22 größere Inseln und an seinem Ufer zahlreiche Eilande und aus dem Wasser ragende Felsen. Seine größte Insel ist Olchon ("Ol'chon"; nahe dem Westufer; 730 km² groß und 72 km lang), deren Berge bis hoch sind (821 m über dem Spiegel des Sees). Die größte Halbinsel des Sees ist Swjatoi Nos am Ostufer (wörtlich „Heilige Nase“, wobei "Nos" im Russischen häufig für Landspitzen oder Kaps steht), deren Berge bis hoch aufragen (1181 m über den Spiegel des Sees) und der etwa in der Seemitte die Uschkanji-Inseln vorgelagert sind. Die aus Schwemmsand bestehende und von Zerstörung bedrohte Insel Jarki am Nordende des Gewässers trennt das Delta der Flüsse Kitschera und Obere Angara vom Rest des Sees ab.


title: Baikalsee

text: Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Industrialisierung in der Umgebung des Sees vorangetrieben, was vor allem durch die Transsibirische Eisenbahn und die Baikal-Amur-Magistrale ermöglicht wurde. Dazu baute man Papier- und Zellstofffabriken bei Baikalsk (1966) und Selenginsk. Man begann zudem damit, den See exzessiv zu befischen. Durch die zunehmende Industrialisierung wuchsen auch die Städte am Seeufer, insbesondere Baikalsk. Die Abwässer der Stadt und der Industrie werden ungereinigt in den Baikalsee geleitet. Beides trägt erheblich zu einer Belastung der dortigen Umwelt bei, also des Seewassers wie auch der Böden und der Luft.


title: Baikalsee

text: Die Papier- und Zellstofffabrik bei Baikalsk erhielt 2003 einen Kredit der Weltbank, Angaben von Greenpeace zufolge in Höhe von 22,4 Millionen US-Dollar, um die damals mit 33,5 Millionen US-Dollar veranschlagte Modernisierung des Werkes mitzufinanzieren. Da die Umsetzung des Umbauplanes mangelhaft geblieben war, zog die Weltbank 2005 den Kredit wieder zurück. Der Gouverneur des Gebiets Irkutsk versprach 2009 die Schließung des Werkes. Diese Entscheidung wurde jedoch von Ministerpräsident Putin revidiert, was zum Protest durch Umweltexperten führte. Die Schließung der Fabrik erfolgte 2012. Ein kleiner Teil der Anlage wird noch zur Erzeugung von Warmwasser und Fernwärme für die Ortschaft Baikalsk genutzt. Die Anzahl der Einwohner in Baikalsk geht aufgrund der Schließung zurück.


title: Baikalsee

text: Das Landschaftsbild am Baikalsee wird bedroht durch die Nutzung von Wäldern in Form von Kahlhieben, die das Erscheinungsbild in der Nähe des Sees stark verändern. Das Ufer wird zunehmend mit Datschas reicher Russen bebaut, oft unter der Umgehung von nationalen oder regionalen Gesetzen zum Natur- und Landschaftsschutz.


title: Baikalsee

text: Um der Zerstörung der Landschaft und der Natur der Baikalregion entgegenzuwirken, wurden vielerorts Naturschutzgebiete und teils auch Nationalparks eingerichtet. Am mittleren Westufer des Baikalsees befindet sich das "Baikal-Lena-Naturreservat", am gegenüber liegenden breitet sich das "Bargusin-Naturreservat" aus, an welches sich südlich der Transbaikal-Nationalpark anschließt. Am Südende des Sees wurde das "Baikal-Naturreservat" eingerichtet. Von der am Westufer gelegenen Insel Olchon bis wenige Kilometer vor das Südende des Sees breitet sich der Cisbaikal-Nationalpark aus. Außerdem ist der Baikalsee gänzlich von einer Küstenschutzzone umgeben.


title: Baikalsee

text: Im Jahr 1996 wurde die Baikalregion von der UNESCO in die Liste des Welterbes als Weltnaturerbe aufgenommen. An 23 von 24 seither vergangenen Sitzungen war der See und dessen Gefährdung, respektive die Gefahr dessen allfälliger Löschung aus dem Welterbe ein Thema.


title: Baikalsee

text: Auf der 730 Quadratkilometer großen Insel Olchon beaufsichtigte im Jahr 2017 ein einziger Nationalparkranger die Einhaltung der Nationalparkregeln, trotz einer Vervielfachung der Besucher seit 2006.


title: Baikalsee

text: Die unter anderen mit den oben genannten Ortschaften in der Regel noch verhältnismäßig dünn besiedelte Baikalregion, insbesondere die Gegend am Baikalsee, ist meist nur mit wenigen Straßen in Ufernähe erschlossen. Am Nordende wird der See von der Trasse der Baikal-Amur-Magistrale tangiert und im Süden von jener der Transsibirischen Eisenbahn. In Irkutsk und Ulan-Ude befinden sich wichtige Flugplätze.


title: Baikalsee

text: Wenn der Baikalsee in der kalten Jahreszeit zugefroren ist, werden auf der Eisoberfläche „Zimnik“ genannte Eisstraßen angelegt. Einige Ortschaften am Baikal sowie die Inseln sind dann nur über diese Eispisten zu erreichen, auf denen oft meist junge Russen mit Autos „driften“ (schlittern), oder sie lassen sich auf einem Schlitten von einem Auto über die Eisfläche ziehen.


title: Baikalsee

text: Im Baikalsee befindet sich in rund 1100 Metern Wassertiefe das Neutrinoteleskop Baikaler Unterwasserneutrinoteleskop (, ). Die Anlage besteht aus 192 Lichtsensoren, welche zylinderförmig angeordnet sind (Höhe der Anlage 80 Meter, Durchmesser 50 Meter). Das Teleskop dient der Erforschung von Neutrinos. Ein Betrieb wird nur durch die große Menge reinen Wassers mit ausreichender Tiefe ermöglicht, wie sie auf der Welt nur hier zu finden ist.


title: Baikalsee

text: Das zum Irkutsker Wissenschaftszentrum gehörende Limnologische Institut der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie betreibt in Listwjanka ein Museum zur Flora und Fauna des Baikalsees.


title: Baikalsee

text: Der Baikalsee und seine Umwelt weisen eine einzigartige Flora und Fauna auf: Etwa zwei Drittel der rund 1500 Tier- und 1000 Pflanzenarten sind endemisch, kommen also ausschließlich hier vor. Da der See stetig tiefer wird, hatten die Tiere viel Zeit zur Anpassung, wodurch auch in 1,6 km Tiefe ein hoher Artenreichtum anzutreffen ist.


title: Baikalsee

text: Im umliegenden 20.000 km² großen Nationalpark findet man unter anderem Luchse, Bären, Hirsche und Wölfe.


title: Baikalsee

text: Im Baikalsee lebt die einzige nur im Süßwasser vorkommende Robbenart, die Nerpa oder Baikalrobbe ("Pusa sibirica"). Seit der Entdeckung der Baikalrobbe ist es rätselhaft, wie diese Art den Baikalsee kolonisiert haben kann. Es besteht eine enge Verwandtschaft mit der Eismeer-Ringelrobbe ("Pusa hispida hispida").


title: Baikalsee

text: Das Wasser des Baikalsees wird ständig auf natürliche Weise geklärt, so dass es sehr sauber ist. Für seine Sauberhaltung sorgen winzige Flohkrebse (230 Arten, die 90 % der Biomasse des Sees ausmachen). Besonders hervorzuheben ist ein winziger Krebs, der Baikal-Epischura ("Epischura baikalensis"), der die kleinsten Algen und Bakterien vertilgt. Dieser Krebs ist nur eineinhalb Millimeter lang. Ein anderer, etwas größerer Flohkrebs, der von den ansässigen Einwohnern "Jur" genannt wird "(Macrohectopus branickii)," kann tote Fische, ertrunkene Insekten und sogar Landwirbeltiere vertilgen.


title: Baikalsee

text: Der Omul, eine Maränenart, und die "Golomjanki", die am tiefsten vorkommenden Süßwasserfische der Erde, kommen ebenfalls hier vor. Möglich wird dies unter anderem auch durch die niedrige Wassertemperatur des Sees, die an der Oberfläche im Jahresmittel nur etwa 7 °C beträgt. In kaltem Wasser kann mehr Sauerstoff gelöst werden. Die Temperatur des Wassers erhöhte sich allerdings zwischen 1977 und 2017 um 2 Grad. Wegen der Halbierung des Bestandes des Omul wurde dessen Fang im Oktober 2017 verboten. Insgesamt gibt es im Baikalsee mindestens 64 Fischarten, vor allem aus der Familie der Groppen, aber auch Karpfenfische, Lachsartige und andere. Die meisten Groppenarten sind endemisch. Die Datenbank FishBase verzeichnet in einer unvollständigen Liste die folgenden Fischarten:


title: Baikalsee

text: Das Dorf Listwjanka ist für den Tourismus mit Restaurants, Hotels sowie Verkehrswegen erschlossen. Aufgrund der hohen Belastung durch Besucher der nahen Großstadt Irkutsk gilt der See in der Uferzone um Listwjanka als ökologisch tot.


title: Baikalsee

text: Ein um den Baikalsee führender Fernwanderweg, der Great Baikal Trail, entsteht seit 2003 durch Einsatz von Freiwilligen aus der ganzen Welt; auch im Sommer 2018 werden weitere Bauetappen verwirklicht. 2009 wurde der Fernwanderweg Frolikha Adventure Coastline Track (F.A.C.T.) am Nordostufer des Sees ausgewiesen.


title: Baikalsee

text: Auf der Grundlage des Gesetzes aus dem Jahre 2005 zur Errichtung von Sonderwirtschaftszonen in Russland sind auch touristische Sonderwirtschaftszonen im Aufbau, von denen zwei am Baikalsee entstehen: Die eine Zone entsteht im Irkutsker Gebiet am Westufer beim Dorf Bolschoje Goloustnoje, nördlich von Listwjanka. Die Konzeption wurde im April 2009 bestätigt. Die zweite Zone ist seit 2007 in Burjatien am Ostufer in der Region zwischen den Dörfern Turka und Peski unmittelbar gegenüber der Insel Olchon im Aufbau.


title: Baikalsee

text: Jedes Jahr im März findet der Baikal-Marathon statt, bei dem über den zugefrorenen See gelaufen wird.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Benjamin von Stuckrad-Barre (* 27. Januar 1975 in Bremen) ist ein deutscher Schriftsteller, Journalist und Moderator. Seine literarischen Werke werden zumeist der Popliteratur zugerechnet.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Stuckrad-Barre wurde als jüngstes von vier Kindern des Pastors Jobst von Stuckrad-Barre und dessen Frau Elisabeth in Bremen geboren, wo er die ersten drei Lebensjahre verbrachte. Anschließend wuchs er in Rotenburg an der Wümme und Göttingen auf. Er entstammt der althessischen, ursprünglich in Rotenburg an der Fulda beheimateten adeligen Beamtenfamilie von Stuckrad (seit 1932 führte sein Großvater durch Übertragung des Geburtsnamens seiner Mutter den Doppelnamen „v. Stuckrad-Barre“). Von 1987 bis 1990 besuchte Stuckrad-Barre das Ratsgymnasium in Rotenburg/Wümme. 1990 zog die Familie nach Göttingen, wo der Vater eine Stelle als Pastor an der evangelisch-lutherischenPfarrkirche St. Albani antrat. Seit 1993 ist Stuckrad-Barre schriftstellerisch tätig. Nach seinem Abitur 1994 am Max-Planck-Gymnasium in Göttingen zog er nach Hamburg und begann ein Studium der Germanistik, das er jedoch bald abbrach. Nach verschiedenen Praktika, u. a. beim Norddeutschen Rundfunk und der "taz", folgten Anstellungen als Redakteur bei der deutschen Lizenzausgabe der Zeitschrift "Rolling Stone", als Produktmanager beim Plattenlabel "Motor Music" und als Autor der "Harald Schmidt Show". Nebenbei schrieb er als freier Mitarbeiter für Zeitungen und Magazine wie "FAZ", "Die Woche" und "Stern".


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Bekanntheit erreichte er vor allem mit seinem 1998 erschienenen Debütroman "Soloalbum" sowie dem 2003 entstandenen gleichnamigen Film. Durch den Erfolg dieses Romans und seiner folgenden Werke entwickelte sich Stuckrad-Barre zu einem der neuen deutschen Popliteraten der 1990er Jahre. Unterstützt wurde dieses Image von medienwirksamen Auftritten, u. a. zusammen mit Christoph Schlingensief, und einer eigenen Literatursendung bei "MTV Central" mit dem Titel "Lesezirkel". Am 13. Juni 2001 wurde Stuckrad-Barres in der "FAZ" erschienenes Interview "Claus Peymann kauft sich keine Hose, geht aber mit essen" als Dramolett in der Harald Schmidt Show aufgeführt.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: In dieser Zeit konsumierte Stuckrad-Barre in großem Umfang Rauschmittel; er bekannte sich einige Jahre später öffentlich zu seiner Alkohol- und Kokainsucht und war Protagonist der 2004 gesendeten Dokumentation "Rausch und Ruhm" von Herlinde Koelbl. Hier ließ er sich von Koelbl dabei filmen, wie er in seiner völlig heruntergekommenen Wohnung versuchte, mit Depressionen und den körperlichen Folgen des Entzugs fertigzuwerden. Dies galt auch für den Aufenthalt in einer Spezialklinik und die ersten Wochen in einer Wohngemeinschaft für Suchtkranke. Koelbl erhielt von ihm die Erlaubnis, seinen körperlichen und seelischen Verfall mit der Kamera detailliert zu dokumentieren und auch privateste und intime Momente dieses Lebensabschnitts zu filmen. Nach eigenen Angaben lebt er seit 2006 abstinent von Alkohol: „Alkohol war bei mir nie so das Problem, es waren die Substanzen, die als harte Drogen bezeichnet werden, und in meinem Hirn ist das offenbar miteinander verknüpft; der eine Rausch würde, einmal hereingebeten, dem anderen mitteilen, wo der Schlüssel ist, und flugs würden die mir gemeinsam die Bude auf links drehen.“


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Aufmerksamkeit fanden seine Klagen gegen das Internetportal "Thema1" (2000) und das Satiremagazin "Titanic" (2001). Das Internetportal hatte einen Toilettenwitz über Stuckrad-Barre verbreitet; die Zeitschrift "Titanic" hatte Werbung mit seinem Konterfei satirisch verfremdet. 2012 reagierte er auf einen Artikel des "Berliner Kuriers", in dem die als „lausig“ bezeichnete Qualität des von ihm als Co-Autor mitverantworteten Drehbuchs zu Helmut Dietls Film "Zettl" auf Spätfolgen von Stuckrad-Barres Kokaingebrauch („Hirnschäden“) zurückgeführt wurde, mit einer Abmahnung des Boulevardblattes.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Nach Stationen in Hamburg, Köln und Zürich (2003) lebt Stuckrad-Barre seit 2006 wieder in Berlin. Im Frühjahr 2005 moderierte er für das Schweizer Fernsehen die Sendung "Stuckrad bei den Schweizern", in der er sich satirisch und humoristisch mit Themen befasste, die ihn als Deutschen in der Schweiz beschäftigten. Dabei traf er auch einige Schweizer Prominente, die ihm bei einer Einbürgerung helfen sollten.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: 2006 moderierte er jeden Dienstag beim Jugendsender des Hessischen Rundfunks "You FM", wo er bereits 2004 tätig war, die Sendung "Enzyklopädings". Ziel der Sendung war es, mit den Zuhörern eine eigene „Enzyklopädie“ zu erstellen, die Wissen enthalten sollte, das „wirklich wichtig ist“.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: 2010 bis 2013 moderierte Stuckrad-Barre die politische Unterhaltungssendung "Stuckrad Late Night". Die Show wurde von Christian Ulmen produziert und lief zunächst auf "ZDFneo", die zweite und dritte Staffel mit je zehn Folgen wurden, unter dem Titel "Stuckrad-Barre", bei "Tele 5" und danach weiterhin über "ulmen.tv" als Stream ausgestrahlt.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: 2012 beauftragte ihn die Axel Springer AG damit, anlässlich des 100. Geburtstags von Axel Springer ein Jubiläums-Theaterstück über den Verlagsgründer zu schreiben, das Springers Eigenschaften als "Visionär, Lebemann und Tycoon" herausstellen sollte, mit besonderem Schwerpunkt auf die Liebesgeschichte zwischen Springer und seiner letzten Ehefrau, der Mehrheitsaktionärin Friede Springer, ihrer aufopferungsvollen Pflege in den Krankheitsjahren und dem „Glück“, das sie ihm gebracht habe. Springer-Vorstandsvorsitzender Mathias Döpfner machte bei dem Festakt der Springer-Witwe, die in der ersten Reihe saß, das Theaterstück zum Geschenk.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: 2013 wurde Benjamin von Stuckrad-Barre gemeinsam mit Hajo Schumacher vom Journalistenverbund "Reporter-Forum" mit dem „Deutschen Reporterpreis 2013“ für das „Beste Interview“ ausgezeichnet für ein gemeinsames Interview mit Jürgen Flimm und Jörg Schönbohm unter dem Titel "„Ohne unsere Frauen wären wir jetzt tot“".


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Ab 16. Oktober 2014 liefen sechs Folgen der Talkshow "Stuckrads Homestory" beim RBB, in der er Prominente besuchte, ohne vorher zu wissen, wen. Gäste waren Udo Lindenberg, Bettina Böttinger, Lars Eidinger, Katja Ebstein, Jimi Blue Ochsenknecht und Westbam.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: 2019 entstanden zwölf Folgen des Podcasts "Ja ja, nee nee", in dem Stuckrad-Barre sich mit der Schauspielerin Jasna Fritzi Bauer über Themen wie Unterhosen, Abstinenz und Wählen unterhielt.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Im April 2021 wurde das Musikvideo zu dem von Thees Uhlmann gesungenen "Song Club 27" veröffentlicht, dessen Text er geschrieben hatte und in dem er eine Nebenrolle spielt.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Im März 2021 beschwerte sich Stuckrad-Barre laut dem Magazin "Medieninsider" bei der Konzernleitung des Axel-Springer-Verlags über Fehlverhalten des damaligen "Bild-"Chefredakteurs Julian Reichelt gegenüber Mitarbeiterinnen. In einer Whatsapp-Nachricht an von Stuckrad-Barre bezeichnete Axel-Springer-Chef Mathias Döpfner daraufhin die Bundesrepublik wegen der Corona-Maßnahmen als „neuen DDR-Obrigkeitsstaat“ und Julian Reichelt als den „letzten und einzigen Journalisten in Deutschland“, der sich dagegen wende. Fast alle anderen seien zu „Propaganda-Assistenten“ geworden, so Döpfner zu von Stuckrad-Barre. Nach einem Compliance-Verfahren blieb Reichelt zunächst im Amt und wurde nach einem Bericht der "New York Times" mit neuen Vorwürfen im Oktober abgelöst.


title: Benjamin von Stuckrad-Barre

text: Stuckrad-Barre hat ein Kind mit der Chefredakteurin der Berliner Boulevardzeitung "B.Z. am Sonntag" Inga Grömminger. Er lebt in Berlin-Charlottenburg.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ein Lithium-Ionen-Akkumulator ([]-) oder Lithium-Akkumulator (auch "Lithiumionenakku", "Lithiumionen-Akku", "Lithiumionen-Sekundärbatterie") ist ein Akkumulator auf der Basis von Lithium-Verbindungen in allen drei Phasen der elektrochemischen Zelle. Die reaktiven Materialien – der negativen und der positiven Elektrode und des Elektrolyten – enthalten Lithiumionen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Lithium-Ionen-Akkumulatoren haben eine höhere spezifische Energie (Energie pro Eigenmasse) als andere Akkumulatortypen. Sie reagieren auf Tiefentladung und auf Überladung nachteilig und brauchen deshalb elektronische Schutzschaltungen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Es gibt zahlreiche verschiedene Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Sie unterscheiden sich nicht nur in der Größe und Bauform, sondern auch in der chemischen Zusammensetzung ihrer Komponenten und haben auch verschiedene Spannungsbereiche. Für etwa zwei Jahrzehnte waren die meisten der auf den Markt gebrachten lithiumbasierten Akkumulatoren Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren. Heute werden vor allem die auf Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden basierenden NMC-Akkumulatoren verkauft. Die Kenndaten wie Zellenspannung, Temperaturempfindlichkeit, Lade- und Entladeschlussspannung und der maximal erlaubte Lade- oder Entladestrom variieren bauartbedingt und sind wesentlich vom eingesetzten Elektrodenmaterial und Elektrolyten abhängig. Die Angabe des genauen Typs, beispielsweise Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator, ist aus diesem Grund informativer als die unspezifische Angabe des Oberbegriffs "Lithium-Ionen-Akkumulator". Zusätzlich zu den Varianten aufgrund der Elektrodenmaterialien gibt es Varianten aufgrund verschiedener Elektrolyte: die Zelle kann einen flüssigen Elektrolyten enthalten oder als Lithium-Polymer-Akkumulator ausgeführt sein.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Allen Lithium-Ionen-Akkumulatoren gemeinsam ist, dass die Zellen gasdicht versiegelt sein müssen und lageunabhängig betrieben werden können. Die spezifische Energie liegt in der Größenordnung von 150 Wh/kg und die Energiedichte in der Größenordnung von 400 Wh/l, womit Lithium-Ionen-Akkumulatoren insbesondere im Bereich mobiler Anwendungen als elektrischer Energiespeicher interessant sind und den Aufbau kleiner und leichter Akkumulatoren erlauben. Die temperaturabhängige Selbstentladungsrate liegt im Bereich von nahe 0 % bis 8 % pro Monat, der typische Temperaturbereich für den Einsatz liegt bei ca. −30 °C bis +60 °C.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ein weiteres Merkmal aller Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist, dass die Zellen von der Zellchemie her nicht imstande sind, Überladungen zu verkraften. Bei einem Verbund mehrerer Zellen in Reihe zum Erzielen einer höheren elektrischen Spannung müssen zum Ausgleich der Toleranzen in der Kapazität zwischen den Zellen meistens zusätzliche Maßnahmen in Form eines Batteriemanagementsystems (BMS) und Balancers vorgesehen werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die meisten Lithium-Ionen-Akkumulatorentypen werden durch Übertemperatur beschädigt, da es bei einigen der häufig eingesetzten Oxide wie Lithium-Cobalt(III)-oxid und Mischoxiden wie Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden ab Temperaturen von ca. 180 °C zu einem thermischen Durchgehen kommt. Oxide wie Nickeldioxid, welche zwar den Bau von Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit vergleichsweise hoher spezifischer Kapazität erlauben, neigen stark zu thermischem Durchgehen und werden daher in kommerziellen Anwendungen praktisch nicht verwendet. Beim thermischen Durchgehen wird durch den chemischen Zerfall des Oxids im Akkumulator Sauerstoff freigesetzt, welcher chemisch mit Zellbestandteilen wie dem Elektrolyten reagiert und so zu einer sich selbst steigernden, von außen nicht mehr anhaltbaren exothermen Reaktion und thermischer Zerstörung des Akkumulators führt. Dies gilt für alle bekannten Kathodenmaterialien, auch für Lithiumeisenphosphat. Die Kathodenmaterialien unterscheiden sich allerdings in der Onset-Temperatur (bei der die exotherme Reaktion beginnt) und hinsichtlich der dabei freigesetzten Energie.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Im Gegensatz zu den nicht wiederaufladbaren Lithiumbatterien und der Gruppe von Lithiumakkumulatoren, die metallisches Lithium im Aufbau nutzen, tritt in Lithium-Ionen-Akkumulatoren kein metallisches Lithium auf – das Lithium wird bei allen heutigen Lithium-Ionen-Akkumulatortypen im Wirtsgitter eines Trägermaterials gebunden. Wenn sich das Wirtsgitter dabei kaum verändert, spricht man von Interkalation. Je nach Typ werden im Rahmen der Herstellung von Akkus mit einer Speicherfähigkeit der Energiemenge von einer Kilowattstunde etwa 80 g bis 130 g chemisch reines Lithium benötigt. Lithium-Ionen, auch die in Akkumulatoren, sind monovalent (Li), was – verglichen mit multivalenten Ionen wie Mg oder Al – einen wesentlich besseren Transport in Festkörpern erlaubt und damit die Nutzung von Interkalationsprozessen möglich macht.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Mit den Lithium-Ionen-Akkumulatoren im Aufbau und Verfahren verwandt sind die Natrium-Ionen-Akkumulatoren, welche das Alkalimetall Natrium in Form von Na-Ionen verwenden und eine ähnliche Typenvariation aufweisen, aber physikalisch bedingt grundsätzlich eine geringere Energiedichte haben. Dank jüngerer Forschungsarbeiten ist der Wandel vom theoretischen Konzept zur praxistauglichen Technologie inzwischen gelungen. Ein koreanischer Prototyp schafft etwa 500 Ladezyklen, bevor die Kapazität auf 80 Prozent fällt. Im Vergleich zur Lithium-Akkutechnik wird die Herstellung von Natrium-Ionen-Akkus nicht durch knappe Ressourcen begrenzt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bereits in den 1970er Jahren wurden an der TU München das grundlegende Funktionsprinzip der reversiblen Alkalimetallionen-Interkalation in Kohlenstoff-Elektroden sowie oxidische Elektroden und deren Anwendung in Lithium-Batterien erforscht und veröffentlicht (Jürgen Otto Besenhard und andere), auch wenn damals die praktische Anwendbarkeit als Elektroden für Lithium-Batterien nicht erkannt wurde. In den 1970er Jahren fand Stanley Whittingham ein vielversprechendes Kathodenmaterial für Lithiumbatterien in Form von Titandisulfid, das in seinen atomaren Zwischenräumen Lithiumionen aufnehmen kann. Mit einer Anode aus metallischem Lithium liefert eine Titandisulfid-Zelle eine Spannung von etwa 2 Volt. In der Zeit von 1977 bis 1979 wurden kleine Titandisulfid-Zellen mit einer Lithiumlegierung statt mit Lithium für Uhren verkauft.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: In den späten 1970er Jahren schlug Michel Armand ein Akkumulatorkonzept vor, bei dem sowohl an der Pluspolseite als auch an der Minuspolseite strukturstabile feste Materialien verwendet werden, die Lithium aufnehmen und wieder abgeben können, d. h. Interkalationsmaterialien. Beim Laden und Entladen pendeln Lithiumionen zwischen den Elektroden hin und her; das Konzept wurde wegen der Hin- und Herbewegung „Schaukelstuhlakku“ ("rocking chair battery") genannt. Bruno Scrosati baute die ersten entsprechenden Zellen und vermaß


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: den Spannungsverlauf beim 70-maligen Laden und Entladen. Damit war das Prinzip des Lithium-Ionen-Akkumulators gefunden, es fehlten aber noch die für eine Kommerzialisierung nötigen kostengünstigen, möglichst leichten Materialien mit hoher Spannung.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Brauchbarkeit von Lithium-Cobalt(III)-oxid als Elektrodenmaterial für die Pluspolseite (bei der Entladung Kathode) wurde 1980 von einer Forschergruppe um John B. Goodenough beschrieben, der an der University of Oxford arbeitete. Goodenough fand das Material nach systematischer Suche, ausgehend davon, dass er ein Metalloxid mit eingelagerten Lithiumionen für vielversprechender hielt als das Metallsulfid von Whittingham. Er erreichte Zellspannungen von 4 Volt. Die erfolgreiche industrielle Umsetzung gelang zuerst 1985 in Japan durch Akira Yoshino, Chemiker bei Asahi Kasei. Er baute auf dem Kathodenkonzept von Goodenough auf und verwendete für die Anode statt des reaktiven metallischen Lithiums Petrolkoks, der Lithiumionen aufnehmen kann. Ein Vorteil neben dem relativ geringen Gewicht von Graphit ist seine hohe Haltbarkeit, da er als Interkalationsmaterial Lithiumionen aufnimmt, ohne dass das Elektrodenmaterial durch die chemische Reaktion mit dem Lithium „aufgebrochen“ wird.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der erste kommerziell erhältliche Lithium-Ionen-Akku war damit der Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator, auch LiCoO-Akku, der von Sony im Jahr 1991 auf den Markt gebracht und in der Hi8-Videokamera "CCD TR 1" eingesetzt wurde. Die Batterie aus zwei seriell verschalteten Zellen hatte eine Spannung von 7,2 V und eine Kapazität von etwa 1200 mAh. Bis heute (2016) werden Akkumulatoren dieser Bauform mit Kapazitäten bis 6900 mAh angeboten und in einer Vielzahl von Geräten eingesetzt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Whittingham, Goodenough und Yoshino erhielten 2019 für die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie den Nobelpreis für Chemie.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Im Jahr 2020 fanden Forscher der Columbia University heraus, dass die Zugabe von Kalium Lithium-Metall-Akkumulatoren (nicht: Lithium-Ionen-Akkumulatoren) langlebiger und sicherer macht. So verhindere das Kalium unerwünschte chemische Nebenreaktionen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Lithium-Ionen-Akkus versorgten anfangs hauptsächlich tragbare Geräte mit hohem Energiebedarf, für die herkömmliche Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Akkus zu schwer oder zu groß waren, beispielsweise Mobiltelefone, Tablets, Digitalkameras, Camcorder, Notebooks, Handheld-Konsolen, Softairwaffen oder Taschenlampen. Mittlerweile sind sie in fast allen Bereichen anzutreffen. Sie dienen bei der Elektromobilität als Energiespeicher für Pedelecs, Elektroautos, moderne Elektrorollstühle und Hybridfahrzeuge. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI erwartete 2020, dass die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Zellen allein für die Elektromobilität bis 2030 um den Faktor 20 bis 40 steigen wird.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Auch im RC-Modellbau haben sie sich früh etabliert. Durch ihr geringes Gewicht sind sie, in Verbindung mit bürstenlosen Gleichstrommotoren und den entsprechenden Reglern, gut als Antriebseinheit im Flugmodellbau geeignet. Seit 2003 gibt es Lithium-Ionen-Akkus in Elektrowerkzeugen wie zum Beispiel Akkuschraubern und in Gartengeräten. In der Boeing 787 werden Lithium-Kobaltoxid-Akkus (LiCoO) verwendet. Sie erhielten nach mehreren Bränden nachträglich eine Stahlummantelung. Andere Flugzeuge sind (2012) mit Lithium-Eisenphosphat-Akkus ausgerüstet. Lithium-Ionen-Batterie-Systeme werden auch in Batterie-Speicherkraftwerken und Solarbatterien eingesetzt (siehe auch Auflistung solcher Batteriespeicher).


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Im geladenen Lithium-Ionen-Akkumulator wird die elektrische Potentialdifferenz der Elektroden in einem elektrochemischen Prozess mit Stoffänderung der Elektroden zur Stromerzeugung genutzt. Im Akkumulator können Lithiumionen (Li) frei durch den Elektrolyten zwischen den beiden Elektroden wandern, wovon sich der Name des Akkus ableitet. Im Gegensatz zu den Lithiumionen sind die Übergangsmetall- und Graphit-Strukturen der Elektroden ortsfest und durch einen Separator vor einem direkten Kontakt geschützt. Die Mobilität der Lithiumionen ist zum Ausgleich des externen Stromflusses beim Laden und Entladen nötig, damit die Elektroden selbst (weitgehend) elektrisch neutral bleiben.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die negative Elektrode ist eine Graphit-Intercalationsverbindung mit der allgemeinen Zusammensetzung LiC, wobei Lithium als Kation vorliegt. Beim Entladen gibt die Interkalationsverbindung Elektronen ab, die über den externen Stromkreis zur positiven Elektrode fließen. Gleichzeitig wandern gleich viele Li-Ionen aus der Intercalationsverbindung durch den Elektrolyten ebenfalls zur positiven Elektrode. An der positiven Elektrode nehmen nicht die Lithiumionen die Elektronen des externen Stromkreises auf, sondern die dort vorhandenen Strukturen der Übergangsmetallverbindungen. Je nach Akkumulatortyp können das Cobalt-, Nickel-, Mangan- oder Eisen-Ionen sein, die ihre Ladung ändern. Das Lithium liegt im entladenen Zustand des Akkumulators in der positiven Elektrode weiterhin in Ionenform vor.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Da die Affinität der Lithiumionen zum Material der positiven Elektrode größer ist als ihre Affinität zur negativen (Graphit-)Elektrode, wird beim Fließen von Lithiumionen von der negativen zur positiven Elektrode Energie freigesetzt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Innerhalb beider Elektroden können sich Elektronen als Elektronengas frei bewegen und zu den externen Leitern wandern bzw. aus den Leitern in die Elektrode eintreten, nicht jedoch zwischen den Elektroden innerhalb des Akkumulators wandern. Die Trennwand (Separator) ist elektronenundurchlässig, was einen Kurzschluss verhindert.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Im Folgenden sind beispielhaft die für den Lithium-Mangan-Akkumulator geltenden chemischen Reaktionsgleichungen bei Entladung und Ladung angeführt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Handelsübliche Einzelzellen von Lithium-Ionen-Akkumulatoren werden üblicherweise in zylindrischer Bauform, als mit speziellem Gehäuse konfektionierte Einzelzellen (prismatische Zelle) oder als Pouch-Zellen ausgeführt. Die zylindrische Bauform ist dabei mit einer fünfstelligen Zahl gekennzeichnet und ermöglicht so einen einfachen Austausch. Die ersten beiden Ziffern geben den Zelldurchmesser in Millimeter an, die dritte und vierte Stelle die Länge der Zelle in Millimeter. Diese Baugrößen sind nicht genormt und die Abmessungen weichen von Hersteller zu Hersteller nicht unerheblich von diesen Werten ab. In nachfolgender Tabelle sind beispielhaft einige übliche Zellgrößen mit den typischen Kapazitätswerten angegeben. Die konkreten Werte zu der Kapazität stellen grobe Richtwerte dar und sind vom konkreten Zelltyp und Hersteller abhängig.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Da Lithium-Ionen-Akkumulator der Oberbegriff für eine Vielzahl an möglichen Kombinationen von Materialien für Anode, Kathode und Separator darstellt, ist es schwierig, allgemeingültige Aussagen zu treffen. Je nach Materialkombination unterscheiden sich die Eigenschaften teilweise deutlich. Hinzu kommt die fortwährende Verbesserung durch die Batteriehersteller, die in den letzten Jahren insbesondere auf den bekannten Problemfeldern wie Haltbarkeit und Sicherheit erhebliche Verbesserungen erzielen konnten, während die spezifische Energie nur in vergleichsweise geringem Umfang erhöht wurde.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei dieser Art der Akkumulatoren durch Verwendung von Lithiumfolien statt Lithiumgitter kann es zu Fehlern wie Dendritenbildung kommen. Hierbei lagert sich Lithium, welches beim Entladen des Akkumulators in Lösung ging, beim erneuten Ladevorgang nicht wieder an derselben Stelle ab und bildet somit Dendrite. Diese durchsetzen den Separator, können diesen später auch durchdringen und somit Kurzschlüsse verursachen. „Selbst die schützende Deckschicht, die sich bei geeigneten Elektrolyten um das Lithiummetall herum bildet, würde bei Kurzschluss und den dort auftretenden hohen Temperaturen (über 180,5 °C und somit über dem Schmelzpunkt von Lithium) nicht standhalten können und zerstört werden. Dabei entsteht bei den häufig auftretenden brennbaren und organischen Elektrolyten ein entzündliches Gemisch. Diese Gefahr wird durch meist zu hohe Ströme oder Ladefehler verursacht.“


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Lithium-Ionen-Akkus verschlechtern sich sowohl durch Benutzung, wobei eine vollständige Ladung und Entladung als Zyklus bezeichnet wird, als auch ohne Benutzung einfach mit der Zeit (kalendarische Lebensdauer). Insbesondere die Mehrheit der in Endverbrauchergeräten verbauten Lithium-Ionen-Akkus der ersten Generationen hatte nur eine kurze Lebensdauer. Teilweise konnten die Nutzer schon nach einem Jahr erhebliche Kapazitätsverluste feststellen; nach zwei bis drei Jahren war so mancher Lithiumionen-Akku bereits unbrauchbar geworden. Dabei stellte sich heraus, dass der schleichende Kapazitätsverlust weniger von der Zahl der Lade-Entlade-Zyklen, sondern vor allem von den Lagerbedingungen abhing: Je höher die Temperatur und je voller der Akku, desto eher kam es zum Ausfall. Als Grund hierfür werden in der Regel parasitäre unumkehrbare chemische Reaktionen genannt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei aktuellen Lithium-Ionen-Akkus liegt die kalendarische Lebensdauer deutlich höher, so dass inzwischen meist die erreichbare Zahl der Lade-/Entladezyklen entscheidet, wie lange der Akku verwendet werden kann.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die erreichbare Zahl der Lade-/Entladezyklen ist abhängig von Art und Qualität des Akkus, von der Temperatur und von der Art der Nutzung des Akkus, insbesondere (Ent-)Ladehub, Ladeschlussspannung und Stärke der Lade- sowie Entladeströme. Bei hohen Temperaturen verringert sich die Zyklenhaltbarkeit drastisch, weshalb der Akku am besten bei Raumtemperatur verwendet werden sollte. Niedrige Temperaturen während des Betriebs, nicht jedoch während der Lagerung, sind ebenfalls schädlich. Durch flaches Laden und Entladen wird die Haltbarkeit stark überproportional verbessert, das heißt, dass ein Lithium-Ionen-Akku, von dem statt 100 % nur 50 % der maximalen Kapazität entladen und dann wieder geladen werden, mehr als die doppelte Zyklenzahl durchhält. Der Grund hierfür ist, dass bei vollständig entladenem und vollständig geladenem Akku hohe Belastungen für die Elektroden entstehen. Optimalerweise werden bei solchen seicht zyklisierten Akkus sowohl die Ladeschlussspannung reduziert als auch die Entladeschlussspannung erhöht. Ebenso erhöhen starke Lade- und Entladeströme die mechanischen und thermischen Belastungen und wirken sich so negativ auf die Zyklenzahl aus.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Zunehmend werden jedoch auch im Endverbraucherbereich bessere Lithium-Ionen-Akkus mit längerer Haltbarkeit verkauft.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Apple gab 2009 an, die in den neuen Modellen der MacBook Pro Familie verbauten Akkus seien bis zu 1.000 Mal wiederaufladbar, bevor sie nur noch 80 % ihrer ursprünglichen Kapazität erreichten. Das soll einer Verdreifachung der Lebensdauer gegenüber den herkömmlichen Akkus entsprechen. Bei Beachtung der von den schlechten Akkus der ersten Generationen (meist LiCoO-Akkus) gelernten Anwendungsregeln – Betrieb und Lagerung bei möglichst tiefer Temperatur; Lagerung nur im teilgeladenen Zustand; generell weder ganz geladen noch ganz entladen – könnte die mit den neueren Akkus erzielbare Zyklenzahl auch höher ausfallen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ein Community-Portal zur Akku-Lebensdauer von Laptop-Akkus nennt bei einer Fallzahl von 1.644 eine durchschnittliche Zyklenzahl von 424 bei 82 % Restkapazität, wobei auch Fälle von 60 % Verlust nach nur 120 Zyklen nicht selten seien.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei E-Bike-Batterien zweier namhafter Hersteller konnte der ADAC im Oktober 2015 bei einem Test nach 500 Voll-Ladezyklen noch mindestens 80 % der Gesamtkapazität bestätigen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei Elektrofahrzeugen wurden 2009 mindestens 1.000 bis etwa 3.000 Lade- und Entladezyklen angegeben und 1.000 bis 1.750 Zyklen (2020) nachgewiesen. Ende 2019 geht man von 2.000 Zyklen aus.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Wie die Lebensdauer hängt auch die Ladezeit von einigen Faktoren ab, bei höheren Ladeleistungen vor allem von der Temperatur. Kurze Ladezeiten wirken sich belastend auf das Elektrodenmaterial aus, sodass die Lebensdauer und Zyklenzahl verkürzt wird.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ein konventioneller LiCoO-Akku liefert eine Nennspannung von 3,6 Volt, die damit rund dreimal so hoch wie die eines Nickel-Metallhydrid-Akkumulators (NiMH-Akku) ist. Die Ladeschlussspannung liegt bei bis zu 4,3 Volt. Die Entladeschlussspannung beträgt 2,5 Volt; eine Tiefentladung führt zu irreversibler Schädigung und Kapazitätsverlust. Die Zellenspannung hängt jedoch vom verwendeten Kathodenmaterial ab und ist daher von Akkutyp zu Akkutyp leicht unterschiedlich.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Leistungsdichte ist die Leistung, die ein Akkumulator im Verhältnis zu seiner Masse liefert und liegt typischerweise bei 300–1500 W/kg, bei neueren Akkus sind aber auch mehrere Tausend W/kg möglich.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die massenbezogene spezifische Energie ist mehr als doppelt so hoch wie beispielsweise die des Nickel-Cadmium-Akkumulators und liegt bei 90–250 Wh/kg, die volumenbezogene Energiedichte liegt bei 200–500 Wh/l, je nach verwendeten Materialien. Anwendungen, die eine besonders lange Lebensdauer benötigen, beispielsweise für den Einsatz in Elektroautos, laden und entladen den Lithium-Ionen-Akku oft nur teilweise (z. B. von 30 bis 80 % statt von 0 bis 100 %), was die Zahl der möglichen Lade-Entlade-Zyklen überproportional erhöht, aber die nutzbare Energiedichte entsprechend reduziert.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Kosten von Lithium-Ionen-Batterien gehen stetig zurück. Eine weitere Kostensenkung wird sowohl aufgrund von technischen Fortschritten als auch der Erhöhung der Produktionskapazitäten erwartet. Zwischen 1991, als Lithium-Ionen-Akkus in den Markt eingeführt wurden, und 2018 fielen die Zellpreise um 97 %. Der Rückgang betrug im Zeitraum 1992 bis 2016 durchschnittlich 13 % pro Jahr. Zwischen 2010 und 2020 fielen die Kosten von 1100 Dollar/kWh auf durchschnittlich 137 Dollar/kWh; dies ist eine Preisreduktion um 89 %. Erstmals wurden zudem bei einzelnen Batteriepacks für chinesische E-Busse Preise von unter 100 Dollar/kWh erzielt. Die Marke von 100 Dollar/kWh wird per Faustformel als etwa die Schwelle angesehen, bei denen Fahrzeughersteller E-Autos zum gleichen Preis und mit gleicher Marge wie herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor verkaufen können. Erwartet wird, dass diese Preise im Durchschnitt im Jahr 2023 erreicht sein werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Eine Studie des US-Energieministeriums vom Februar 2017 weist darauf hin, dass die Kosten der Traktionsbatterie, samt Kapselung, Gehäuse, Elektronik und Temperatur-Management, dem Preis der Zellen nur verzögert folgen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Wegen der Vielzahl an möglichen Materialien für die negative und positive Elektrode sowie den Separator ist es schwierig, allgemeingültige Aussagen für Lithium-Ionen-Akkus zu treffen. Die verschiedenen Arten werden von den Herstellern für die verschiedensten Einsatzmöglichkeiten optimiert und unterscheiden sich stark.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Ladeschlussspannung beträgt typischerweise 4,0–4,2 V, teils auch 4,35 V, was etwas höhere Kapazitäten ermöglicht, aber auf Kosten einer reduzierten Zykluszahl. Da Lithium-Ionen-Akkus keinen Memory-Effekt haben und auch nicht formiert werden müssen, werden sie immer auf die gleiche Art geladen: Bei den meisten handelsüblichen Akkus wird bei hochwertigem Ladeverfahren die Ladefunktion nur bei einer Zellenspannung von mindestens 2,5 V aktiviert und bis ca. 2,9 V vorsichtshalber lediglich mit einem Konstantstrom von ca. 0,1 C, darüber mit einem Konstantstrom von ca. 0,3 C (zellenschonende Ladung) bis max. 1 C bis zur Ladeschlussspannung geladen. Schnellladefähige Zellen vertragen je nach Typ aber auch 2 C, 4 C oder gar 8 C. Die Abkürzung C steht hier für den auf die Kapazität bezogenen relativen Ladestrom (d. h. A/Ah) und ist nicht mit der Einheit Coulomb (d. h. As) zu verwechseln; ein Ladestrom von 0,75 C bedeutet, dass ein Akku mit einer Kapazität von 1 Ah mit 0,75 A geladen wird. Generell ist es möglich, Lithium-Ionen-Akkus mit einem geringeren Ladestrom als dem Nennstrom zu laden; meist erhöht sich dadurch auch die erreichbare Zyklenzahl etwas.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Erreicht der Akkumulator die Ladeschlussspannung von z. B. 4,2 V, wird diese Spannung gehalten. Der Ladestrom sinkt dann mit der Zeit immer weiter ab, je voller der Akkumulator wird. Sobald der Strom einen bestimmten Wert (z. B. C/10 oder gar nur 3 Prozent des anfänglichen Stroms) unterschreitet oder er über einen längeren Zeitraum nicht mehr sinkt, wird die Ladung beendet. Die Ladeschlussspannung von produktabhängig 4,1 V bis 4,3 V darf allenfalls mit einer geringen Toleranz (z. B. 50 mV) überschritten werden. Die Verwendung einer etwas niedrigeren Ladeschlussspannung ist hingegen unkritisch. Einer gewissen Verringerung der Kapazität steht meist eine deutliche Erhöhung der Zahl der nutzbaren Lade-Entlade-Zyklen gegenüber.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Mobiltelefone stellen den Ladezustand der enthaltenen Li-Ion-Batterie oft als Prozentangabe dar. Diese Angabe kann allerdings nur als Schätzung angesehen werden, da sie sich in der Regel an der gemessenen Batteriespannung orientiert, welche während der Entladung der Batterie abfällt. Der Zusammenhang zwischen Spannung und noch in der Batterie enthaltenen Energie ist jedoch nicht linear und stellt nur eine Annäherung dar.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Spannung des Lithium-Ionen-Akkus sinkt während der Entladung zunächst recht schnell von der erreichten Ladeschlussspannung auf die Nennspannung (ca. 3,6 bis 3,7 V) ab, sinkt dann aber während eines langen Zeitraums kaum weiter ab. Erst kurz vor der vollständigen Entladung beginnt die Zellenspannung wieder stark zu sinken. Die Entladeschlussspannung beträgt je nach Zellentyp um die 2,5 V; diese darf nicht unterschritten werden, sonst wird die Zelle durch irreversible chemische Vorgänge zerstört. Viele Elektronikgeräte schalten aber schon bei deutlich höheren Spannungen, z. B. 3,0 V, ab.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Es ist empfehlenswert, Lithium-Ionen-Akkus „flach“ zu (ent-)laden, da sich deren Lebensdauer so verlängert. Wenn ein Lithium-Ionen-Akku immer von 100 % Ladezustand auf 0 % entladen wird, bevor er wieder geladen wird, erreicht er nur die minimale Zyklenzahl. Besser ist es, je nach Typ, z. B. 70 % Entladetiefe anzuwenden. Dies bedeutet, dass der Akku noch 30 % Restkapazität enthält, wenn er wieder geladen wird. Einige Hersteller geben die Zyklenlebensdauer in Abhängigkeit vom Entladungsgrad an.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Generell gilt, dass hohe Entladeströme sowohl die Nennkapazität eines Akkus senken, da dank des höheren Spannungsabfalls am Innenwiderstand die Entladeschlussspannung früher erreicht wird, als auch die Zyklenzahl aufgrund der höheren mechanischen und thermischen Belastung reduzieren. In früheren Veröffentlichungen wird noch auf einen optimalen Entladestrom von 0,2 C (das heißt einem Entladestrom in Höhe von einem Fünftel des Nominalwerts der Nennkapazität in Ah) hingewiesen. Bei einem Akku mit einer Kapazität von 5 Ah wären dies 1 A.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Lithium-Ionen-Akku altern schneller bei höherem Ladezustand und höheren Temperaturen. Vorteilhaft, aber in der Praxis unrealistisch, wäre ein nur wenig geladener, kühl gelagerter, regelmäßig kontrollierter Akku, der vor Benutzung geladen und nach Benutzung gegebenenfalls teilweise wieder zu entladen wäre. Mit viel Aufwand und im entscheidenden Augenblick vielleicht leeren Akku könnte man die Lebensdauer etwas verlängern. Wichtig ist es allerdings, selten genutzte Akkus alle 18 bis 24 Monate auf den Ladezustand zu kontrollieren und nachzuladen, um Tiefentladungen zu verhindern.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ältere Quellen nennen eine Selbstentladung bei 5 °C von etwa 1 bis 2 %/Monat, bei 20 °C etwa 30 %/Monat. Aktuelle Angaben geben eine Selbstentladung von 3 %/Monat auch bei Zimmertemperatur an. Ein Akku sollte etwa alle sechs Monate auf 55 bis 75 % nachgeladen werden. Lithium-Ionen-Akkumulatoren dürfen sich auch bei Lagerung nicht unter 2,7 V pro Zelle entladen. Eventuell flüssige oder gelförmige Elektrolyte in der Zelle dürfen nicht gefrieren, was einer Mindesttemperatur um −25 °C entspricht.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Sofern es die örtlichen Gegebenheiten zulassen, ist aus Sicherheitsgründen eine Lagerung der Lithiumbatterien im Freien vorteilhaft. Auch ein Brandschutzkonzept sollte vorliegen, da Lithiumbatterien auf Basis von Lithium-Cobalt(III)-oxid thermisch durchgehen können. Widerstandsfähige Stahlbehälter oder Brandschutzschränke können eine Kettenreaktion verhindern, da sie Schutz vor Funken, Flammen, Hitze und Projektilen (Splitter aus einer Explosion einer Batterie) darstellen, insbesondere in Lagerbehältern kommen oftmals noch Löschgranulate zum Einsatz, die einen möglichen Akku-Brand eindämmen. Zusätzlich sollten die Stahlbehälter oder Brandschutzschränke über ein Gasmanagementsystem verfügen. So können bei einem Batteriebrand entstehende Gase sicher aus dem Behälter geführt werden und eine Explosion des Behältnisses unterbunden werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Jeder Transport einer Lithium-Ionen-Batterie ist ein Gefahrguttransport, völlig unabhängig davon, ob die Batterie beschädigt ist oder nicht. Regelungen des „Europäischen Übereinkommens über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße“ (ADR), regeln den Transport von neuen und gebrauchten Lithium-Batterien.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Für die Beförderung von Lithium-Akkumulatoren/-Batterien gelten auf Grund der hohen Brandgefahr bei Kurzschluss oder Wasser-Einfluss besondere Sicherheitsvorschriften:


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Grundsätzlich unterscheiden die Gefahrgutvorschriften zwischen „kleinen“ und „großen“ Lithiumbatterien. Klein bedeutet dabei bei Lithium-Ionen-Batterien eine max. Nennenergie von 20 Wh je Zelle bzw. 100 Wh je Batterie. Bei Lithium-Metall-Batterien gelten Zellen bis 1 g Lithiumgehalt bzw. Batterien bis 2 g Lithiumgehalt als klein. Kleine Zellen/ Batterien unterliegen, entweder einzeln, in oder mit Geräten (Verbrauchern) befördert, erleichterten Bedingungen, während große Zellen/ Batterien gefahrgutrechtlich umfangreicheren Transportbedingungen unterliegen. Die Erleichterungen für kleine Zellen/ Batterien sind im Straßen-, See- und Lufttransport weitestgehend gleich, wobei es für den Lufttransport strengere Anforderungen bzgl. der im Paket zulässigen Batteriemenge gibt. Grundlage ist die Sondervorschrift SV 188 ADR/ IMDG-Code bzw. die entsprechenden Verpackungsanweisungen (packing instructions) PI 965 – PI 970, jeweils Section II. Darüber hinaus wird beim Versand zusätzlich zwischen intakten, (potenziell) defekten / beschädigten Akkus, sowie Akku-Prototypen unterschieden, für die es jeweils abweichende Vorgaben gibt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der Versand von Paketen mit kleinen Zellen/ Batterien erfolgt in der Regel mit einer deutlich sichtbaren Kennzeichnung, welche auf den Inhalt hinweist. Sofern es sich um eingebaute Knopfzellen handelt, ist diese Kennzeichnung nicht vorgeschrieben. Ebenfalls ohne Kennzeichnung dürfen Pakete versendet werden, die max. 2 in Geräten eingesetzte kleine Lithiumbatterien enthalten, sofern die Sendung aus nicht mehr als 2 solchen Paketen besteht.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Auch für Lithiumbatterien im Passagiergepäck von Flugreisenden gibt es detaillierte Regelungen, so dürfen beispielsweise einzelne Lithiumbatterien ohne Gerät/ Verbraucher wie Powerbanks oder Ersatzbatterien nicht im aufgegebenen Gepäck transportiert werden, sondern müssen zwingend im Handgepäck mitgeführt werden. Fluggesellschaften sind verpflichtet, ihre Passagiere auf die entsprechenden Regelungen zu Gefahrgut im Gepäck durch Aushänge, Fragen beim Check-In oder deutliche Hinweise beim Check-In im Internet hinzuweisen. Auch die nationalen Luftfahrtbehörden wie das deutsche LBA haben die Bestimmungen dazu veröffentlicht.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Den Transport beschädigter Antriebsakkus muss gemäß ADR die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) genehmigen. Diese legt für jeden Transport individuelle Sicherheitsvorkehrungen fest: neben der Flutung etwa die Verpackung mit nicht brennbaren und temperaturstabilisierenden Dämmstoffen oder die Auffüllung mit nicht leitfähigen und nicht brennbaren Inertstoffen. Laut dem Verband der Bergungs- und Abschleppunternehmen (VBA) gibt es derzeit nur wenige für den Transport defekter E-Autos ausgerüstete Unternehmen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Eine fachgerechte Entsorgung ermöglicht die Verwertung der Batterien und damit die Rückgewinnung bestimmter Stoffe wie zum Beispiel Kobalt, Mangan, Nickel, Zink oder Kupfer. Grundsätzlich gilt für die Entsorgung in Deutschland: Die Hersteller sind in der Pflicht, Altbatterien unentgeltlich zurückzunehmen (§ 5 BattG) und nach dem Stand der Technik zu behandeln und stofflich zu verwerten (§ 14 BattG). Im Batteriegesetz sind Anzeige- und Rücknahmepflichten sowie Verwertungsanforderungen festgelegt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Lithium-Ionen-Akkus reagieren sehr empfindlich auf falsche Behandlung, weshalb dieser Akkutyp über lange Zeit nicht eingesetzt wurde, obwohl er bereits in den 1980er-Jahren entwickelt worden war. Da integrierte Schaltkreise sehr preisgünstig geworden sind, können Lithium-Ionen-Akkus heute in Verbindung mit einer Elektronik (Batteriemanagementsystem, BMS) betrieben werden, was die Sicherheit im Umgang mit diesem Akkutyp erheblich erhöht hat. Bei Akku-Packs kleiner und mittlerer Baugröße ist diese Elektronik meist integriert; sie dient zum Schutz gegen Tiefentladung, Überladung und thermische Überlastung. Eine selbstrückstellende Sicherung verhindert Überstrom beziehungsweise Kurzschluss. Die verwendete Prozessorsteuerung ist auf die Eigenschaften des jeweiligen Akkutyps abgestimmt. Akku-Packs, in denen zur Spannungserhöhung mehrere Zellen in Reihe geschaltet werden, verfügen oft zusätzlich über eine Elektronik, die durch sog. „Cell-Balancing“ den Ladezustand aller Zellen in einem Pack aneinander angleicht. Insbesondere muss die Ladung beendet oder der Ladestrom reduziert werden, wenn die erste Zelle die Maximalspannung überschreitet. Ebenso ist die Entladung zu beenden, wenn die erste Zelle die Minimalspannung unterschreitet.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Droht eine Überladung, trennt die Überwachungselektronik die Zelle von der Stromquelle, bis die Elektronik eine Spannungsreduktion erkennt. Nicht alle auf dem Markt erhältlichen Akkus besitzen eine integrierte Überwachungselektronik. Bei Überladung einiger Typen von Lithium-Ionen-Akkus kann metallisches Lithium an der Kathode (Elektrolyse) reduziert werden und sich ablagern oder es wird Sauerstoff aus der Anode (Elektrolyse) freigesetzt. Letzterer gast bestenfalls durch ein Sicherheitsventil aus oder reagiert mit Elektrolyt oder Anode. Dabei heizt sich der Akkumulator auf und kann sogar in Brand geraten. Andere Lithium-Ionen-Akkus wie der LiFePO-Akku sind thermisch stabil, werden aber bei Überladung ebenfalls irreversibel geschädigt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Zur Verhinderung einer Tiefentladung von Zellen schaltet das Batteriemanagement den Akku temporär ab. Im Falle einer integrierten Schutzelektronik kann dann an den Kontakten des Akkupacks keine Spannung mehr gemessen werden. Der Akku wird von der Schutzelektronik erst wieder an die Kontakte geschaltet, wenn eine äußere (Lade)Spannung anliegt. Ladegeräte, welche die Ladespannung erst freigeben, wenn sie erkennen, dass ein Akku angeschlossen wurde, laden solche Akkus unter Umständen nicht auf.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Tiefentladung führt meist zu irreversibler Schädigung und Kapazitätsverlust. Wenn eine Zelle auf unter 1,5 V entladen wurde, sollte sie nicht mehr verwendet werden, da sich dann mit einiger Wahrscheinlichkeit Brücken ausgebildet haben, die zu einem Kurzschluss führen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus dürfen nur mit einer speziellen Ladeschaltung geladen werden. Die Elektronik steuert den ladungsabhängigen Ladestrom und überwacht insbesondere die exakt einzuhaltende Ladeschlussspannung. Auch Akkus mit integrierter Schutzschaltung sollten nur mit passenden Geräten geladen werden. Schnell-Ladegeräte sollten immer unter Aufsicht und möglichst nicht in der Nähe brennbarer Materialien benutzt werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Da bei Kälte die chemischen Prozesse (auch die Zersetzung des Akkumulators bei der Alterung) langsamer ablaufen und die Viskosität der in Li-Zellen verwendeten Elektrolyte stark zunimmt, erhöht sich auch beim Lithium-Ionen-Akku bei Kälte der Innenwiderstand, wodurch die entnehmbare Leistung sinkt. Zudem können die verwendeten Elektrolyte bei Temperaturen ab −25 °C einfrieren. Manche Hersteller geben den Arbeitsbereich mit 0–40 °C an. Optimal sind für viele Zellen 18–25 °C. Unter 10 °C kann bei manchen Typen durch den erhöhten Innenwiderstand die Leistung so stark nachlassen, dass ein Gerät mit höherem Strombedarf nur noch einige Minuten betrieben werden kann.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Es gibt Lithium-Ionen-Akkus mit speziellen Elektrolyten, die bis −54 °C eingesetzt werden können. Durch das Laden bei niedrigen Temperaturen tritt meist eine starke Alterung auf, die mit irreversiblem Kapazitätsverlust einhergeht. Aus diesem Grund wird für die meisten Batterien 0 °C als untere zulässige Temperatur während des Ladevorgangs angegeben.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei zu hohen Betriebstemperaturen bildet sich bei vielen Systemen durch Zersetzung des Elektrolyts eine Schicht auf der Anode, die den Zellinnenwiderstand erhöht. Die Temperatur während des Entladevorgangs wird von den meisten Herstellern deshalb auf 60 °C limitiert. Lithium-Ionen-Akkumulatoren erwärmen sich während des Entladevorgangs, besonders bei hohen Strömen. Die maximale Temperatur hängt dabei in vielen Fällen linear von der Entladerate ab.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Mechanische Beschädigungen wie in die Akkuzelle eindringende Objekte können zu inneren elektrischen Kurzschlüssen führen. Die hohen fließenden Ströme führen zur Erhitzung des Akkumulators. Dabei können Gehäuse aus Kunststoff schmelzen und entflammen. Unter Umständen ist ein mechanischer Defekt von außen nicht unmittelbar zu erkennen. Auch längere Zeit nach dem mechanischen Defekt kann es noch zum inneren Kurzschluss kommen. Ebenso kann durch äußere Beschädigung Luft und insbesondere Luftfeuchtigkeit in die Zelle eindringen und unerwünschte chemische Reaktionen hervorrufen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei einem geladenen Li-Ion-Akku kann es bei Überhitzung (auch lokal durch Überlastung) oder äußerer Beschädigung zu einem thermischen Durchgehen kommen, bei dem die im Akku gespeicherte Energie in kürzester Zeit durch direkte chemische Reaktion in Form von Wärme frei wird. Dadurch kann es zum Brand kommen, zuvorderst durch den organischen Elektrolyten und seine Zersetzungsprodukte.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Um einen klassischen Metallbrand handelt es sich hier nicht, da die Gesamtmenge an „metallischem“ (in Graphit intercaliertem) Lithium auch im geladenen Zustand nicht sehr groß ist, und durch die kompakte Bauform intern mit dem Metalloxid abreagiert. Gewöhnliche Löschmittel (Schaum, Kohlensäure, bes. Wasser durch die Kühlwirkung) sind daher wirksam und können gefahrlos verwendet werden. Die mögliche Brandgefahr kann zu kostspieligen Rückrufaktionen der Hersteller führen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Keramische, temperaturbeständigere Separatoren gewähren eine erhöhte Sicherheit. Ebenso können Zellchemikalien eingesetzt werden, die thermisch stabiler sind oder deren Zersetzung nicht exotherm abläuft. Beispielsweise können statt kostengünstiger Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren betriebssichere Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren eingesetzt werden: Diese weisen allerdings neben einem höheren Preis auch eine geringere Energiedichte auf und erlauben keine derart kompakten Bauformen wie Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Weitere unmittelbar in die Zelle integrierte Schutzmaßnahmen betreffen die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenmaterial und dem äußeren Zellanschluss. Die Verbindung kann so ausgeführt werden, dass sie wie eine Schmelzsicherung wirkt und zusätzlich beim Öffnen etwaiger Berstöffnungen abgerissen wird. Diese zellinternen Schutzmechanismen sind jedoch in der Regel irreversibel ausgeführt. Außer den zellinternen Schutzvorrichtungen gibt es innerhalb moderner Batterien meist weitere elektronische Schutzschaltungen. Deren Funktionen reichen von komplexen Batteriemanagementsystemen (BMS) mit Temperatursensoren, Ladeelektronik, Batteriezustandsüberwachung und externen Kommunikationsanschlüssen (smart batteries) bis zu einfachen, zumeist reversibel wirkenden Sicherheitsschaltungen, die lediglich die Überladung oder Überlastung der Batterie verhindern sollen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: In arbeitswissenschaftlichen Untersuchungen wurde festgestellt, dass der Umgang mit leistungsstarken Lithium-Ionen-Akkumulatoren wie deren Fertigung, Einbau, Lagerung, Entsorgung sowie bestimmte Betriebszustände nur geringe Auswirkungen auf den Arbeitsschutz hat. Die Gefahren wie bei Arbeiten mit höheren elektrische Spannungen und die Handhabung von Gefahrstoffen der eingesetzten Zellchemie können durch Anpassung und konsequente Umsetzung bestehender Sicherheitsanforderungen minimiert werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Im Automobilbau kommt es durch besonders hohe Sicherheitsanforderungen auf Grund der hohen installierten Energiemengen teilweise zu Verzögerungen beim Einsatz. So verschob Opel die Auslieferung des Ampera, als drei Wochen nach einem Crashtest eines baugleichen Chevrolet Volt die versuchsweise nicht ausgebaute, voll geladene Batterie überhitzte und zum Fahrzeugbrand führte. Daraufhin wurde das Sicherheitskonzept der Traktionsbatterie überarbeitet.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der Umgang mit brennenden Elektroautos stellt Pannendienste und Feuerwehren vor neue Herausforderungen, da z. B. für die Löschung wesentlich mehr Wasser benötigt wird. Zudem ist ein spezieller Kühlcontainer für den Abtransport erforderlich. Ähnlich sieht es bei e-Bikes aus.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Ein interdisziplinäres Wissenschaftsteam der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) untersuchte 2019, welche Stoffe in welchen Mengen im Schadensfall austreten können. Dafür wurde ein Teststand für Brandversuche auf dem Testgelände Technische Sicherheit (TTS) errichtet.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei der Herstellung der Akkumulatoren entsteht Kohlenstoffdioxid. Während frühere Studien zum Ergebnis kamen, dass pro installierter Kilowattstunde Akku-Energiespeichervermögen etwa 70 kg Kohlenstoffdioxid freigesetzt werden, kam eine 2017 erschienene Überblicksstudie über den aktuellen Forschungsstand auf einen Mittelwert von ca. 110 kg pro installierten kWh. Eine 2019 erschienene Überblicksarbeit bezifferte den CO-Ausstoß bei der Herstellung des am häufigsten verwendeten NMC-Typs auf etwa 61 bis 106 kg CO-Äquivalente.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Abhängig von verschiedenen Faktoren wie z. B. dem Strommix für die Batterie-Herstellung liegt die Spanne zwischen 38 und 356 kg CO-eq/kWh. Es existieren verschiedene Möglichkeiten, diese CO-Emissionen zu reduzieren; beispielsweise durch die Senkung des Gesamtenergiebedarfs oder die Nutzung von Recyclingmaterialien. Als vermutlich erfolgversprechendste Maßnahme hierfür wird die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien in der Akkuproduktion angesehen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Nach einer Studie, die im Auftrag der Europäischen Kommission erstellt wurde, können Elektrofahrzeuge bis 2050 fast CO-frei sein – und zwar unter Berücksichtigung des gesamten Lebensweges von der Herstellung über die Nutzung und das Recycling. Dafür muss der Strom, auch für die Fahrzeugherstellung, aus Erneuerbaren Energien kommen und das Recycling von Batterien muss realisiert sein. Ende 2020 erarbeitete die EU-Kommission eine verpflichtende Nachhaltigkeitsrichtlinie, wonach im Jahr 2026 35 % und 2030 70 % des Lithiums recycelt werden müssen. Bislang müssen Li-Akkus zu 50 Prozent der Masse recycelt werden; dafür genügt mitunter die Demontage der Batterie, Rückführung des Gehäuses und der Kabel. Bei Haushalts-Batterien gilt ein Wert von mindestens 75 Prozent. Die etwa 2017 gegründete Firma Düsenfeld im Raum Braunschweig, erreicht einen Wert von 96 Prozent.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die Umweltproblematiken von Lithium-Ionen-Batterien werden besonders mit Blick auf die Gewinnung von Lithium aus Salzsee-Solen in südamerikanischen Ländern (Chile, Argentinien) diskutiert. Probleme, die sich aus der Li-Extraktion aus Salzseen ergeben, werden vor allem im Zusammenhang mit Wasserknappheit und daraus erwachsenden sozialen Konflikten thematisiert. Seit etwa 2018 wurde jedoch Australien zum weltweit größten Lieferanten von Lithium, wobei Lithium im Festgestein-Bergbau produziert wird. Die beschriebenen Herausforderungen sind auch Motivation für das Recycling.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Um Lithium-Ionen-Akkumulatoren und primäre Lithium-Ionen-Batterien zu recyclen, werden verschiedene Grundoperationen zu komplexen Prozessketten kombiniert:


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Kupfer und Aluminium können häufig vergleichsweise einfach durch mechanische Prozessen getrennt und recycelt werden. Kobalt und Nickel können durch pyrometallurgische Prozesse zurückgewonnen werden. Diese Wertstoffe sind für die Prozessökonomie und Prozessökologie besonders attraktiv. Das Recycling sollte mittelfristig umgesetzt werden, um langfristig Engpässe zu vermeiden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Durch hydrometallurgische Behandlung können Lithiumhydroxid oder Lithiumcarbonat zurückgewonnen werden. Bisher (2019) war das recycling jedoch nicht rentabel. Das könnte sich ändern, wenn die Anzahl batteriebetriebener Geräte steigt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Das LithoRec Projekt startete 2009 mit dem Ziel die Entwicklung eines neuen Recyclingverfahrens für Lithium-Ionen-Batterien aus Elektro- und Hybridelektrofahrzeugen mit dem Schwerpunkt auf Energieeffizienz und eine hohe stoffliche Verwertungsquote. Die entwickelte Prozessroute kombiniert mechanische, mild-thermische und hydrometallurgische Behandlung. Ab 2012 wurde die Prozessentwicklung innerhalb einer Testanlage in Braunschweig fortgeführt, in der eine Material-Recycling Rate von 75-80 % pro Batteriesystem erreicht wurde.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Die weltweit erste kommerzielle Recycling-Anlage (PosLX) wurde 2017 von POSCO in Gwangyang, Südkorea, in Betrieb genommen. In dieser Anlage wird Lithiumphosphat aus alten Lithium-Ionen-Akkus durch das von POSCO patentierte Verfahren in Lithiumcarbonat, ein Vorprodukt für Lithium, umgewandelt. Die neue Fabrik hat eine Jahresproduktionskapazität von 2.500 Tonnen Lithiumcarbonat. 10.000 Tonnen pro Jahr sämtlicher Arten von Lithium-Ionen-Batterien kann die Anlage der Firma Redux in Bremerhaven bearbeiten. Eine weitere der größten Recycling-Anlagen Europas mit 7.000 Tonnen pro Jahr (2018) wird in Antwerpen von Umicore betrieben. In Deutschland können 2020 etwa 20.000 Tonnen recycelt werden, was aber bei steigendem Elektrofahrzeug-Aufkommen nicht hinreichend ist.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: In einer Studie aus dem Jahr 2020 wird über den Stand und die Perspektiven des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien aus der Elektromobilität berichtet.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: befindet sich im Entwicklungsstadium. Darüber hinaus gibt es auch Aktivitäten zur Rückgewinnung des Graphits


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: aus den Lithium-Ionen-Batterien. Zu den größten Herausforderungen in den verschiedenen Recyclingprozessen


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: gehört die Beherrschung des Thermische Runaways sowie die hohe Brandlast einer Lithium-Ionen-Batterie.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Alle genannten Elektrodenmaterialien können mit einem Polymerelektrolyten kombiniert werden, so dass ein Lithium-Polymer-Akkumulator entsteht. Üblich sind flüssige Elektrolyte in einem porösen Separator.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Bei dem Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator besteht die positive Elektrode aus dem namensgebenden Lithium-Cobalt(III)-oxid (LiCoO). Nahezu alle handelsübliche Mobilelektronik verwendet Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: "Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide", kurz NMC oder auch NCM genannt, haben sich zum wichtigsten Material entwickelt, das in Traktionsbatterien verwendet wird. Die meisten Elektroautos einschließlich derer von Daimler oder BMW, aber abgesehen von den Produkten von Tesla und einigen chinesischen Herstellern, verwenden mit Stand 2019 NMC-Akkumulatoren.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der "Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulator" ist eine Version des Lithium-Ionen-Akkumulators mit Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (LiNiCoAlO, NCA) als Kathodenmaterial. Dieser Akku zeichnet sich durch hohe Energiedichte (240–270 Wh/kg bei zyl. Zellen im Format 18650) und lange Lebensdauer aus. NCA-Zellen werden als Traktionsbatterie vor allem von Panasonic und Tesla hergestellt.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Beim "Lithium-Mangan-Akkumulator" wird Lithiummanganoxid als Aktivmaterial in der positiven Elektrode eingesetzt. Die negative Elektrode, bei Entladung des Akkumulators die Anode, besteht entweder aus herkömmlichem Graphit (Hochenergiezellen) oder aus einer amorphen Kohlenstoffstruktur (, in Hochleistungszellen). Durch die größere Anodenoberfläche ergibt sich eine verbesserte Hochstromfestigkeit. Die Zellen werden mit Stand 2012 sowohl in Pedelecs und E-Bikes verschiedener Hersteller (u. a. vom Schweizer Pedelec-Hersteller "Flyer"), als auch in Hybridelektrokraftfahrzeugen (Bsp.: Nissan Fuga Hybrid, Infinity Mh) und Elektroautos (Bsp.: Nissan Leaf) eingesetzt. Großformatige Zellen für Traktionsbatterien fertigt beispielsweise AESC für Nissan.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der "Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator" (LiFePO-Akkumulator) ist eine Version des Lithium-Ionen-Akkumulators, bei dem die herkömmliche Lithium-Cobaltoxid-Kathode durch eine Lithium-Eisenphosphat-Kathode ersetzt wurde. Dieser Akku zeichnet sich durch hohe Lade- und Entladeströme, eine sehr gute Temperaturstabilität und eine lange Lebensdauer aus. Die Nominalspannung beträgt 3,2 V beziehungsweise 3,3 V, die Energiedichte beträgt 100–120 Wh/kg.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Weiterentwicklungen zur Verbesserung der technischen Eigenschaften sind Dotierungen mit Yttrium- (LiFeYPO) und Schwefelatomen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der Lithiumtitanat-Akkumulator ist eine Unterkategorie des Lithium-Ionen-Akkumulators, bei der die herkömmliche Graphitelektrode (negativer Pol) durch eine gesinterte Elektrode aus Lithiumtitanspinell (LiTiO) ersetzt wird. Die wesentlich stärkere chemische Bindung des Lithiums im Titanat verhindert die Bildung einer Oberflächenschicht, die eine der Hauptgründe für die schnelle Alterung vieler herkömmlicher Li-Ion-Akkus ist. Dadurch wird die Zahl der möglichen Ladezyklen erhöht. Da das Titanat nicht mehr mit Oxiden aus der Kathode reagieren kann, wird auch das thermische Durchgehen des Akkumulators verhindert, selbst bei mechanischen Schäden. Außerdem kann der Akkumulator aufgrund der Lithiumtitanat-Anode im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus auch bei tiefen Temperaturen in einem Temperaturbereich von −40 bis +55 °C betrieben werden. Nachteilig ist die geringe Speicherdichte und der hohe Preis.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Beim Dual-Carbon-Akkumulator bestehen beide Elektroden, sowohl die Kathode als auch die Anode, aus porösem Graphit. Dieser Akkumulatortyp befindet sich im Forschungsstadium und hat mit Stand 2019 noch keine wirtschaftliche Bedeutung. Er gehört nicht zu den Lithiumionenzellen im engeren Sinn, weil beim Entladen nicht wie üblich an der Pluspolseite Li-Ionen eingelagert werden.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Der Lithium-Polymer-Akkumulator stellt keine eigenständige Zellchemie dar, wenngleich die Mehrzahl aller am Markt befindlichen Lithium-Polymer-Akkumulatoren vom Typ der Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren sind und damit umgangssprachlich oft gleichgesetzt werden. Die wesentliche Eigenschaft des Polymer-Akkumulators ist die Art der Gestaltung des normalerweise flüssigen Elektrolyts, welcher als feste bis gelartige Folie auf Polymerbasis vorliegt und somit im mechanischen Aufbau der Zelle verschiedenartige Gestaltungen wie den Aufbau flacher Zellen erlaubt. Die äußere Form der Lithium-Polymer-Akkus unterliegt praktisch keinen Beschränkungen.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Es stehen zahlreiche Materialkombinationen zur Speicherung von Lithiumionen zur Verfügung. Die chemischen Speichermaterialien verändern die Eigenschaften des Akkumulators entscheidend, so dass diese zur Einstellung auf spezielle Anforderungen genutzt werden können. Die Abbildung zeigt zahlreiche Kathoden- und Anodenmaterialien in einer Gegenüberstellung und weist den Potentialunterschied der Materialien aus.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Durch die zusätzliche Verwendung unterschiedlicher spezieller Separatoren (z. B. Keramikseparatoren), Elektrolyte (z. B. Ionische Flüssigkeiten) und Verpackungsmaterialien können weitere Eigenschaften des Akkumulators eingestellt werden, so dass diese auch extremen Anforderungen gerecht werden können.


title: Lithium-Ionen-Akkumulator

text: Obwohl diese Möglichkeiten bestehen, stützt sich die industrielle Massenfertigung auf die Verwendung von etablierten Speichermaterialien, wie z. B. Lithium-Cobalt(III)-oxid und Graphit. Nur wenige Spezialhersteller, wie z. B. das deutsche Unternehmen Custom Cells Itzehoe GmbH und das amerikanische Unternehmen Yardney Technical Products Inc., bieten Sonderlösungen an. Nebenstehende Abbildung zeigt einen vom Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) entwickelten Akkumulator, der in seiner Energiedichte, Druckresistenz und ungewöhnlichen Formgebung (sechseckig) für den Einsatz in einem Autonomen Unterwasserfahrzeug (AUV)) optimiert wurde.


title: Jasna Fritzi Bauer

text: Jasna Fritzi Bauer (* 20. Februar 1989 in Wiesbaden) ist eine schweizerisch-chilenische Schauspielerin aus Deutschland.


title: Jasna Fritzi Bauer

text: Von 2006 bis 2008 war Bauer Ensemblemitglied im Jugendclub des Hessischen Staatstheaters Wiesbaden; danach absolvierte sie ab 2008 ihr Schauspielstudium an der Hochschule für Schauspielkunst „Ernst Busch“ Berlin, das sie 2012 abschloss.


title: Jasna Fritzi Bauer

text: Schon während ihrer Studienzeit war Bauer an verschiedenen Theatern in Berlin als Gast zu sehen, unter anderem an der Schaubühne am Lehniner Platz in Leo Tolstois "Die Macht der Finsternis" unter der Regie von Michael Thalheimer. Die Inszenierung des Bühnenstückes "Helden" von Ewald Palmetshofer am bat Studiotheater in der Regie von Roscha A. Säidow wurde auf dem 22. Theatertreffen deutschsprachiger Schauspielschulen mit dem Vontobel-Preis ausgezeichnet. Nach mehreren kleinen Hochschulproduktionen stand Bauer dann im Frühjahr 2012 unter der Regie von Jutta Hoffmann in der Komödie "Das Spiel von Liebe und Zufall" am Hans Otto Theater in Potsdam auf der Bühne. Von 2012 bis 2015 war sie festes Ensemblemitglied am Wiener Burgtheater, danach wahrte sie den Status "Gast".


title: Jasna Fritzi Bauer

text: Während des Studiums debütierte sie in Andi Rogenhagens 2010 gedrehtem Kinofilm "Ein Tick anders", in dem sie die Rolle der Jugendlichen Eva, die das Tourette-Syndrom hat, verkörpert. Für diese Arbeit wurde sie 2011 mit dem Nachwuchsdarstellerpreis des Filmkunstfest Mecklenburg-Vorpommern und 2012 mit dem New Faces Award ausgezeichnet. Ebenfalls 2010 konnte sie in Wolfgang Dinslages Kinospielfilm "Für Elise" die Hauptrolle übernehmen. 2011 erhielt Bauer Hauptrollen in zwei weiteren Kinofilmen: In Christian Petzolds preisgekröntem DDR-Drama "Barbara" spielte sie an der Seite von Nina Hoss und Ronald Zehrfeld. Unter der Regie von Bettina Blümner verkörperte sie die Hauptfigur in der Verfilmung "Scherbenpark" nach Alina Bronskys gleichnamigem Roman.


title: Jasna Fritzi Bauer

text: Im Jahr 2012 folgten die ersten Dreharbeiten für das deutsche Fernsehen. Für ihre Darstellung der Hauptfigur "Charleen" in Mark Monheims Tragikomödie "About a Girl" wurde sie mit dem Bayerischen Filmpreis 2014 ausgezeichnet. In Kai Wessels 2014 mit dem Grimme-Preis ausgezeichnetem Mehrteiler "Zeit der Helden" wurde Bauer für eine der Ensemblehauptrollen engagiert und spielte an der Seite von Inka Friedrich, Oliver Stokowski und Julia Jäger. 2016 spielte sie die Rolle der Mifti in "Axolotl Overkill" unter der Regie der Autorin Helene Hegemann.


title: Jasna Fritzi Bauer

text: In der zweiten Staffel der von Christian Ulmen produzierten Serie "jerks.", die 2018 auf ProSieben ausgestrahlt wurde, spielt Bauer sich selbst. Die Serie ist so konzipiert, dass alle Schauspieler sich selber verkörpern und den Text großteils improvisieren.