Nochmal ein paar Gedanken, weil's mir in den Fingern juckt:
Ein Akku ist eine chemische Zelle, die Energie auf elektrochemische Weise speichert. Das heisst, der Ladevorgang sortiert die Atome in der Zelle auf eine Weise, der Entladevorgang läuft dann quasi rückwärts. Soviel zur abgespeckten Theorie.
Was nicht dazu gehört, sind die Brennstoffzelle, da der Brennstoff von aussen zugeführt und dann innerhalb der Zelle verzehrt wird.
Ebenso wenig dazu gehören die Zellen, die das Elektrolyt austauschen. Sowas ist bei Elektroautos in der Diskussion. Es wird das Elektrolyt (die Flüssigkeit) in der Zelle getauscht und dann irgendwo extern in Ruhe geladen (also die Atome hin und hergeschoben. Das zählt nicht, weil der Ladevorgang ausserhalb stattfindet.
Zurück zum Thema: Brainstorm hat ja schon was dazu geschrieben. Ergänzend dazu noch etwas Zahlenmaterial:
Eine typische Li-Ion-Zelle hat im randvollen Zustand 3,7V und für mobile Applikationen so zwischen 2Ah und 10Ah Kapaziät. In richtigen Zahlen also 3,7V*2Ah= 7,2Wh (gesprochen "Wattstunden") bis hinauf zu ca 37Wh.
Landläufig bezeichnet man Schnelladung alles, was sich so im Zeitraum von 15-60 Minuten abspielt.
Weiterhin hat eine moderne Li-Ion-Zelle so einen Ladewirkungsgrad von 90%. Das heisst, dass 90% der reingefüllten elektrischen Energie dazu verwendet wird, die Atome passend hin und herzuschieben. Der Rest wird wie immer im Universum zu Wärme.
Beispiel ein modernes Handy mit 3,7V und 3AH=11,1Wh Energie. Dieses wird an ein modernes Ladegerät mit 1A Ladestrom angeschlossen. Da wir davon ausgehen können, dass aus Gründen der Akkulebensdauer das Handy den Akku niemals bis zum sichereren Zelltod leerlutscht, sondern bei 25% Restkapazität abschaltet, müssen also 0,75*11,1Wh=8,3Wh in den Akku geladen werden.
Bei angenommenen 1A Ladestrom wird das in 0,75*3Ah / 1A = 2,25h erledigt sein. Dabei entstehen nun mindestens 10% Wärme im Akku selber, plus noch etwas durch den DC-DC Wandler, der die 5V des USB-Anschlusses auf knapp 4V runtersetzt. Das vernachlässigen wir aber mal hier. Die entstandene Wärmemenge ist also 2,25h*1A*0,1*3,7V=0,83Wh also ca. 3000 Joule. Das ist kein Problem, weil wir haben ja 2,25 Stunden Zeit, die Wärme abzuführen.
Jetzt der Stunt: 30 Sekunden. Es muss also 270 mal (2,25*3600/30) schneller gehen. Da wir kein Elektrolyt tauschen oder sonstige Tricks anwenden, entstehen diese 3000 Joule halt innerhalb von 30 Sekunden.
Da die Zahlen so wunderbar zueinander passen, ergeben sich 100W Verlustleistung. (1 Joule = 1Ws).
Das klingt jetzt nicht so dramatisch, ist aber jetzt schon eine Ansage für die Dimensionierung eines passiv gekühlten Gerätes, wo aus Gründen des Berührungsschutzes an einer Metalloberfläche eh nur 55°C sein dürfen.
Der Haken ist, dass diese Wärme nicht kontinuierlich abgegeben wird, sondern erst dann, wenn die Zelle fast vollständig geladen ist, also bei ca. 90%. Dann wird sehr fix sehr viel Wärme frei, die innerhalb einer kurzen Zeit abgeführt werden muss. Man kennt das vom eigenen Handy, das wird auch erst dann warm, wenn es fast voll ist.
Den Part mit den Ladeströmen im dreistelligen Bereich über ginschtige Consumerstecker erörter ich jetzt nicht, das kann jemand anderes machen. Sollen andere ja auch ihren Spass haben ![]()