Akkumulatoren, kurz Akkus genannt, dienen als Speicher für elektrische Energie. Dazu wird durch Strom eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, die das Material des Akkus verändert. Dabei wandelt sich elektrische in chemische Energie um. Schließt man an den Akku einen elektrischen Verbraucher an, etwa einen Computer, ein Mobiltelefon oder ein Elektroauto, und schaltet ihn ein, läuft der umgekehrte Prozess ab: Die chemische Energie verwandelt sich zurück in elektrische Spannung, die Strom fließen lässt. Die Eigenschaften eines Akkus – zum Beispiel seine charakteristische Spannung, die Menge an speicherbarer Energie, seine Widerstandsfähigkeit und Lebensdauer – hängen vor allem von seiner Materialzusammensetzung ab.
Bei den meisten tragbaren elektronischen Geräten kommen Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz, die künftig auch Elektrofahrzeuge mit Strom versorgen sollen. In einem Lithium-Ionen-Akku werden positiv geladene Lithium-Ionen zwischen einer Anode (positiv) und einer Kathode (negativ) verschoben. Beim Aufladen wandern die Ionen durch einen Elektrolyten von der Anode, die aus einem Metalloxid besteht, zur Kathode aus Graphit, die von der Anode durch einen isolierenden Separator getrennt ist. Zwischen den Kohlenstoff-Atomen des Graphits werden die Lithium-Ionen chemisch gespeichert. Beim Entladen kehren sie zur Anode zurück. Gleichzeitig fließt ein Strom, mit dem sich elektrische Geräte betreiben lassen. Ein Vorteil des Lithium-Ionen-Akkus ist seine hohe Energiedichte. Das heißt: In einem relativ kleinen Volumen lässt sich viel Energie speichern. Außerdem liefert der Akku eine sehr gleichmäßige Spannung und ist robust. Doch er hat auch einen Nachteil: Er kann sich entzünden – etwa wenn er sich stark erwärmt. Ein spezieller Aufbau oder neue Materialien sollen diese Gefahr bei neuen Akkus beseitigen.
