Definition: Unter einer Tiefentladung wird die durch Stromentnahme verursachte, nahezu vollständige Erschöpfung der Ladekapazität eines Akkus bis zur Unterschreitung eines bestimmten Spannungsniveaus verstanden. Da die Tiefentladung für einen Akku schädlich sein kann, sollte sie vermieden und entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden. Um festzustellen, ob eine Tiefentladung vorliegt, sollte die Spannung des Akkus mit einem Messgerät überprüft werden.
Tiefentladung bei Lithium-Ionen-Akkus
In der Regel wird dann von einer Tiefentladung gesprochen, wenn der Ladestand eines Akkus unter 20 % seiner Kapazität fällt. Die Spannung fällt dann unter die Entladeschlussspannung, was unterschiedliche Arten der Schädigung nach sich ziehen kann. Sind Zellen in reihe geschaltet, können diese durch die Tiefentladung sogar umgepolt werden. Die Schäden können bereits – je nach Akku – nach nur einer einzigen Tiefentladung auftreten. Auch wenn ein Akku längere Zeit nicht benutzt wird, kann es zu einer Selbstentladung kommen. Diese liegt zwischen 0,5 und 1,0 Prozent der Kapazität pro Monat.
Infolge einer Tiefentladung können Akkus irreparabel beschädigt werden. Dies geschieht bei einem Ladeversuch, der aufgrund des zu geringen Ladestands zu unkontrollierten chemischen Reaktionen führen kann. Einzelne Zellen können sich dadurch aufblähen, in Brand geraten und explodieren. Dadurch wird eine Kettenreaktion ausgelöst, die auch benachbarte Zellen in Mitleidenschaft zieht. Die Tiefentladung kann aber auch durch eine Überalterung des Akkus herbeigeführt werden. Defekte oder falsche Ladegeräte können den gleichen Effekt zur Folge haben.
Bei Lithium-Ionen-Akkus hat die Tiefentladung einen Spannungsabfall unter 2,4 Volt zur Folge, können hier erste Schädigungen oder ein Kapazitätsverlust auftreten. Sobald die Spannung auf unter 1,5 Volt gesunken ist, sollte der Akku nicht mehr verwendet werden, da sich hier bereits Kupferbrücken ausgebildet haben könnten, die zu einem Kurzschluss führen. Durch die starke Erhitzung einer Zelle in diesem Zustand besteht zusätzlich Brandgefahr.
Batterie-Management-System (BMS)
Gerade in modernen Lithium-Ionen-Akkus werden üblicherweise Schutzschaltungen verwendet, da diese besonders empfindlich auf Tiefentladungen reagieren. Dabei handelt es sich um ein sog. Batterie-Management-System (BMS), dessen Aufgabe eigentlich darin besteht, die einzelnen Zellen zu überwachen und so eine Überladung zu vermeiden. In vielen solcher Management-Systeme sind wichtige Daten wie beispielsweise die Anzahl der bisherigen Ladezyklen, der aktuelle Ladestand und die voraussichtliche Restlebensdauer gespeichert. In Lithium-Ionen-Akkus erkennt das BMS fertigungsbedingte Streuungen und regelt diese aus.
Lagerung von Akkus
Sollen Akkus längerfristig gelagert und die Gefahr einer Tiefentladung dabei minimiert werden, empfiehlt sich ein Ladestand zwischen 30 und 60 Prozent. Die Akkus sollten dann an einem dunklen, trockenen Ort bei etwa 15 °C aufbewahrt werden.
