Mehrere Lithiumbatterien können in Reihe geschaltet werden, um einen Akku zu bilden, der verschiedene Verbraucher mit Strom versorgen und mit einem passenden Ladegerät normal aufgeladen werden kann. Lithiumbatterien benötigen kein Batteriemanagementsystem (BMSZum Laden und Entladen. Warum also verfügen alle auf dem Markt erhältlichen Lithiumbatterien über ein Batteriemanagementsystem (BMS)? Die Antwort lautet: Sicherheit und Langlebigkeit.
Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht und steuert das Laden und Entladen von Akkus. Seine wichtigste Funktion ist es, den sicheren Betrieb der Akkus zu gewährleisten und sofort einzugreifen, wenn eine einzelne Zelle die Grenzwerte überschreitet. Bei zu niedriger Spannung trennt das BMS die angeschlossenen Verbraucher, bei zu hoher Spannung das Ladegerät. Es prüft außerdem, ob alle Zellen im Akkupack die gleiche Spannung aufweisen und reduziert die Spannung jeder Zelle, die höher ist als die der anderen. Dadurch wird verhindert, dass der Akku gefährlich hohe oder niedrige Spannungen erreicht.–Dies ist häufig die Ursache für die Lithium-Batteriebrände, von denen wir in den Nachrichten hören. Das System kann sogar die Batterietemperatur überwachen und den Akku abschalten, bevor er zu heiß wird und Feuer fängt. Daher schützt das Batteriemanagementsystem (BMS) die Batterie, anstatt sich allein auf ein gutes Ladegerät oder die korrekte Bedienung durch den Benutzer zu verlassen.
Warum nicht'Benötigen Blei-Säure-Batterien ein Batteriemanagementsystem? Die Zusammensetzung von Blei-Säure-Batterien ist weniger entzündlich, wodurch die Brandgefahr bei Problemen beim Laden oder Entladen deutlich geringer ist. Der Hauptgrund liegt jedoch im Verhalten der Batterie im voll geladenen Zustand. Blei-Säure-Batterien bestehen aus in Reihe geschalteten Zellen. Hat eine Zelle etwas mehr Ladung als die anderen, lässt sie den Strom nur so lange fließen, bis die anderen Zellen vollständig geladen sind, wobei die Spannung konstant gehalten wird. Die Zellen gleichen sich also an. Auf diese Weise gleichen sich Blei-Säure-Batterien während des Ladevorgangs selbst aus.
Lithiumbatterien unterscheiden sich von anderen Akkus. Die positive Elektrode wiederaufladbarer Lithiumbatterien besteht hauptsächlich aus Lithium-Ionen-Material. Ihr Funktionsprinzip beruht darauf, dass Lithium-Elektronen während des Lade- und Entladevorgangs wiederholt zwischen den positiven und negativen Elektroden hin und her fließen. Überschreitet die Spannung einer einzelnen Zelle 4,25 V (mit Ausnahme von Hochvolt-Lithiumbatterien), kann die mikroporöse Struktur der Anode kollabieren, das harte Kristallmaterial kann wachsen und einen Kurzschluss verursachen. Dadurch steigt die Temperatur rapide an, was letztendlich zu einem Brand führen kann. Beim vollständigen Laden einer Lithiumbatterie steigt die Spannung sprunghaft an und kann schnell gefährliche Werte erreichen. Ist die Spannung einer bestimmten Zelle in einem Akkupack höher als die der anderen, erreicht diese Zelle während des Ladevorgangs als erste die gefährliche Spannung. Zu diesem Zeitpunkt hat die Gesamtspannung des Akkupacks noch nicht ihren Maximalwert erreicht, und das Ladegerät schaltet den Ladevorgang nicht ab. Daher stellen die Zellen, die zuerst gefährliche Spannungen erreichen, ein Sicherheitsrisiko dar. Aus diesem Grund reicht es bei Lithium-basierten Akkus nicht aus, lediglich die Gesamtspannung des Akkupacks zu kontrollieren und zu überwachen. Das BMS muss die Spannung jeder einzelnen Zelle des Akkus überprüfen.
Um die Sicherheit und lange Lebensdauer von Lithium-Batteriepacks zu gewährleisten, ist daher ein hochwertiges und zuverlässiges Batteriemanagementsystem (BMS) erforderlich.
Veröffentlichungsdatum: 25. Oktober 2023
