In der heutigen Welt ist der Akku aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ob im Smartphone, Laptop, E-Auto oder in medizinischen Geräten – überall sorgen wiederaufladbare Energiespeicher dafür, dass unsere Geräte mobil, flexibel und unabhängig vom Stromnetz funktionieren können. Besonders in einer Zeit, in der Nachhaltigkeit und erneuerbare Energien eine immer größere Rolle spielen, wird die Bedeutung leistungsstarker und langlebiger Akkus noch deutlicher.

Ohne Akkus wären moderne Technologien wie tragbare Kommunikation, elektrische Fortbewegung und netzunabhängige Stromversorgung kaum denkbar. Der Akku ist zu einem stillen, aber zentralen Helfer unseres digitalen und mobilen Lebensstils geworden. Doch wie ist es eigentlich dazu gekommen? Welche Entwicklungen führten uns von den ersten Experimenten mit Elektrizität bis hin zum Lithium-Ionen-Akku der Gegenwart? Um diese Fragen zu beantworten, werfen wir im Folgenden einen Blick auf die spannende Geschichte des Akkus.

Von Blitzen, Fröschen und Metallen: Die Geschichte der Batterie

Die Ursprünge der Batterie reichen weiter zurück, als man vielleicht vermuten würde. Archäologische Funde in der Nähe von Bagdad – bekannt als "Bagdad-Batterie" – deuten darauf hin, dass schon vor über 2000 Jahren elektrochemische Phänomene genutzt wurden, auch wenn ihr Zweck nicht eindeutig geklärt ist. Noch älter sind Funde aus dem präkolumbianischen Peru, die vermuten lassen, dass auch dort einfache elektrochemische Verfahren bekannt gewesen sein könnten – ein spannendes, wenn auch noch spekulatives Kapitel.

Erst im 18. Jahrhundert nahm die Geschichte der Batterie eine wissenschaftlich fundierte Wendung. Der italienische Arzt Luigi Galvani entdeckte bei Experimenten mit Froschschenkeln, dass sich Muskeln zusammenziehen, wenn sie mit zwei verschiedenen Metallen in Berührung kommen. Galvani sprach von "tierischer Elektrizität", doch sein Zeitgenosse Alessandro Volta hatte eine andere Erklärung: Er vermutete, dass der Strom durch die unterschiedlichen Metalle selbst erzeugt wurde. Video

Diese Idee führte Volta zur Erfindung der ersten echten Batterie – der sogenannten "Voltaschen Säule" – im Jahr 1800. Sie bestand aus abwechselnden Schichten von Zink und Kupfer, getrennt durch in Elektrolyt getränkte Tücher. Damit war es erstmals möglich, eine kontinuierliche elektrische Spannung zu erzeugen – ein Meilenstein in der Geschichte der Elektrizität.

Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden viele weitere Batterieformen entwickelt. Besonders bedeutend war das Leclanché-Element, das 1866 vom französischen Ingenieur Georges Leclanché erfunden wurde. Es verwendete Zink als Anode und Mangandioxid als Kathode in einer salmiakhaltigen Elektrolytlösung. Dieses Prinzip wurde später zum Zink-Kohle-Element weiterentwickelt, das als erste wirklich massentaugliche Batterieform gelten kann. Es war robust, kostengünstig und fand weite Verbreitung in Taschenlampen, Radios und vielen anderen Geräten – lange bevor der Akku seinen Einzug hielt.

Vom Einwegprodukt zur Wiederaufladbarkeit: Der Unterschied zwischen Batterie und Akku

Während Batterien nur einmal entladen werden können und danach entsorgt werden müssen, lassen sich Akkumulatoren – kurz Akkus – immer wieder aufladen. Diese Fähigkeit zur Wiederverwendung macht Akkus besonders wertvoll, sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht.

Die Geschichte des Akkus beginnt im Jahr 1859 mit dem französischen Physiker Gaston Planté. Er entwickelte den ersten funktionsfähigen Bleiakkumulator, bei dem Blei und Bleioxid als Elektroden in Schwefelsäure verwendet wurden. Dieser Typ war der erste wiederaufladbare Stromspeicher der Welt und wird bis heute in modifizierter Form z. B. in Autobatterien verwendet.

In den folgenden Jahrzehnten wurden verschiedene Akkutypen entwickelt, darunter Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NiMH) und schließlich der heute dominierende Lithium-Ionen-Akku. Jeder neue Akkutyp brachte Vorteile in Bezug auf Energiedichte, Ladeverhalten, Lebensdauer oder Umweltverträglichkeit mit sich.

Im Gegensatz zur klassischen Batterie, die oft für einfache Anwendungen gedacht ist, sind Akkus für den dauerhaften Einsatz in Geräten mit höherem Energiebedarf konzipiert. Ihre Entwicklung stellt einen Meilenstein auf dem Weg in eine nachhaltige, mobile und elektrifizierte Zukunft dar.

Akkutechnologie heute: Typen, Unterschiede und Eigenschaften

In der heutigen Zeit dominieren vier Akkutypen den Markt: Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metallhydrid (NiMH), Lithium-Ionen (Li-Ion) und Lithium-Polymer (Li-Po) Akkus.

Nickel-Cadmium (NiCd): Diese Akkus waren lange weit verbreitet, gelten aber heute als veraltet. Sie sind robust, temperaturresistent und können hohe Ströme liefern. Ein großer Nachteil ist jedoch der sogenannte "Memory-Effekt": Wird der Akku regelmäßig nicht vollständig entladen, reduziert sich seine nutzbare Kapazität. Zudem ist Cadmium giftig, was die Umweltbilanz verschlechtert. NiCd-Akkus erreichen meist nur etwa 500 bis 1000 Ladezyklen.

Nickel-Metallhydrid (NiMH): Als umweltfreundlichere Alternative zu NiCd bieten NiMH-Akkus eine höhere Energiedichte und keinen so ausgeprägten Memory-Effekt. Dennoch kann bei häufigem Teilentladen eine gewisse Kapazitätsverringerung auftreten. Sie sind für etwa 500 bis 1000 Ladezyklen geeignet.

Lithium-Ionen (Li-Ion): Diese Akkus sind heute in den meisten mobilen Geräten Standard. Sie zeichnen sich durch hohe Energiedichte, geringes Gewicht und keine nennenswerte Selbstentladung aus. Der Memory-Effekt ist praktisch nicht vorhanden. Lithium-Ionen-Akkus erreichen zwischen 1000 und 1500 Ladezyklen, je nach Nutzung und Qualität.

Lithium-Polymer (Li-Po): Eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Technologie mit einem festen oder gelartigen Elektrolyten. Li-Po-Akkus sind noch leichter, flexibler in der Bauform und sicherer gegen Auslaufen. Sie kommen vor allem in Drohnen, Smartphones und Modellbau zum Einsatz. Auch sie haben keinen Memory-Effekt und erreichen 1000 bis 1500 Ladezyklen.

Haltbarkeit: Neben der Anzahl der Ladezyklen spielt auch die Kalendertauglichkeit eine Rolle – also wie lange ein Akku unabhängig von der Nutzung haltbar bleibt. Moderne Lithium-Akkus verlieren auch ohne Nutzung über die Jahre Kapazität. Eine kühle Lagerung und die Vermeidung von Tiefentladung und Überladung verlängern die Lebensdauer.

Akkus auf dem Vormarsch: Der Zuwachs an Endgeräten und die Rolle des E-Autos

Die Zahl der Geräte, die mit Akkus betrieben werden, steigt kontinuierlich. Smartphones, Tablets, Laptops, elektrische Zahnbürsten, kabellose Kopfhörer, Werkzeuge, Drohnen – all diese Produkte sind heute auf wiederaufladbare Energiespeicher angewiesen. Besonders hervorzuheben ist das Wachstum im Bereich der Elektromobilität.

Das Elektroauto nutzt moderne Lithium-Ionen- oder zunehmend auch Lithium-Eisenphosphat-Akkus. Die Kapazität dieser Akkus wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Ein typisches E-Auto wie der VW ID.3 besitzt zum Beispiel Akkus mit 45 bis 77 kWh. Damit sind Reichweiten zwischen 300 und 550 Kilometern möglich – je nach Fahrweise und Modell.

Ladegeschwindigkeit ist ein zentrales Thema: Während an normalen Haushaltssteckdosen das Laden bis zu 30 Stunden dauern kann, ermöglichen Schnellladestationen mit 100 kW oder mehr eine 80 % Ladung innerhalb von etwa 30 Minuten. Neue Entwicklungen wie das bidirektionale Laden (Strom zurück ins Netz) und die Optimierung der Zellchemie sorgen für stetige Verbesserungen.

Haltbarkeit der Akkus hängt von Ladezyklen und thermischer Belastung ab. Moderne E-Auto-Akkus erreichen typischerweise 1500 bis 3000 Ladezyklen, was einer Nutzungsdauer von 8 bis 15 Jahren entspricht. Wichtig ist dabei ein schonendes Ladeverhalten – häufige Schnellladungen können die Lebensdauer verringern.

Induktives Laden – also das kabellose Aufladen von Akkus – gewinnt an Bedeutung. Dabei wird Energie über ein Magnetfeld von einer Ladestation auf eine Spule im Gerät übertragen. Dieses Prinzip basiert auf elektromagnetischer Induktion. Es ist besonders praktisch, da kein physischer Kontakt nötig ist, aber bislang meist etwas weniger effizient als kabelgebundene Ladelösungen. In der Automobilbranche laufen derzeit Tests für kabelloses Laden von E-Fahrzeugen direkt über Straßenabschnitte.

Ressourcenknappheit und neue Wege: Auf der Suche nach Alternativen zum Lithium-Akku

Trotz aller Vorteile stehen Lithium-Ionen-Akkus vor einem grundlegenden Problem: Die benötigten Rohstoffe – insbesondere Lithium, Kobalt und seltene Erden – sind begrenzt, geologisch ungleich verteilt und umweltbelastend in der Förderung. Länder wie Chile, Australien und China dominieren den Weltmarkt. Die Abhängigkeit von wenigen Förderländern und die sozialen wie ökologischen Auswirkungen des Abbaus führen zu Versorgungsrisiken und ethischen Fragen.

Forscherinnen und Forscher weltweit arbeiten daher intensiv an Alternativen. Eine vielversprechende Entwicklung kommt aktuell aus Indien: Der sogenannte Natrium-Ionen-Akku. Anders als bei Lithium-Ionen-Zellen basiert diese Technologie auf dem chemisch ähnlichen, aber deutlich häufiger vorkommenden Element Natrium – das unter anderem in Meersalz enthalten ist.

Das indische Unternehmen Inverted entwickelt ein serienreifes Modell eines Natrium-Akkus, der sich in nur sechs Minuten vollständig aufladen lässt. Erste Anwendungen sollen im Bereich Elektromobilität und tragbare Geräte getestet werden. Der Akku kommt ohne seltene Erden aus, ist kostengünstig herzustellen und zeigt in Tests eine vergleichbare Energiedichte wie heutige Lithium-Zellen.

Weitere Ansätze befinden sich noch im Laborstadium: Dazu gehören Feststoff-Akkus mit keramischen Elektrolyten, Aluminium-Luft-Akkus oder organische Akkus, die ohne Metalle auskommen. Noch sind viele dieser Technologien nicht marktreif, doch sie zeigen: Die Forschung steht nicht still.

Langfristig wird es entscheidend sein, nicht nur neue Materialien zu nutzen, sondern auch das Recycling bestehender Akkus zu verbessern. Denn nur ein geschlossener Rohstoffkreislauf kann die Energiewende nachhaltig gestalten.