Warum sinkt die Leistungsfähigkeit von Akkus bei extrem niedrigen Außentemperaturen spürbar ab?

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Das Absinken der Leistungsfähigkeit von Akkus (insbesondere der weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus) bei Kälte hat physikalische und chemische Ursachen. Man kann sich das Innere eines Akkus wie eine Autobahn vorstellen, auf der die Teilchen bei Kälte plötzlich im zähen Schlamm stecken bleiben.

Hier sind die Hauptgründe im Detail:

1. Der Elektrolyt wird zähflüssig

Ein Akku besteht aus zwei Polen (Anode und Kathode) und einer Flüssigkeit dazwischen, dem Elektrolyten. Damit Strom fließt, müssen Lithium-Ionen durch diese Flüssigkeit von einer Seite zur anderen wandern.

  • Bei Wärme: Der Elektrolyt ist dünnflüssig, die Ionen können schnell und ungehindert fließen.
  • Bei Kälte: Der Elektrolyt wird zähflüssiger (viskoser). Die Ionen kommen nur noch mühsam voran. Dies erhöht den inneren Widerstand des Akkus massiv.

2. Erhöhter Innenwiderstand und Spannungsabfall

Durch den höheren Widerstand muss der Akku viel mehr „Kraft“ aufwenden, um die Ionen zu bewegen. Das führt zu einem physikalischen Effekt:

  • Wenn das Gerät (z. B. ein Smartphone oder ein Elektroauto) Strom anfordert, bricht die Spannung des Akkus aufgrund des hohen Widerstands schneller ein.
  • Die Schutzelektronik des Geräts registriert diesen Spannungsabfall. Da eine sinkende Spannung normalerweise ein Zeichen für einen leeren Akku ist, „denkt“ das Gerät, der Akku sei am Ende, und schaltet sich zur Sicherheit ab – selbst wenn eigentlich noch chemische Energie gespeichert ist.

3. Verlangsamte chemische Reaktionen

Die Stromerzeugung im Akku basiert auf chemischen Prozessen an den Elektroden. Nach der RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) laufen chemische Reaktionen bei niedrigeren Temperaturen deutlich langsamer ab. Die Ionen haben bei Kälte schlicht weniger kinetische Energie, um sich aus dem Gitter der Anode zu lösen oder in die Kathode einzulagern.

4. Kapazität vs. Leistung

Es ist wichtig zu unterscheiden: Die Energie ist bei Kälte meist nicht dauerhaft „weg“.

  • Leistung: Die Fähigkeit, in kurzer Zeit viel Energie abzugeben, sinkt stark.
  • Kapazität: Die gespeicherte Menge ist noch da. Sobald der Akku wieder auf Zimmertemperatur erwärmt wird, kehrt die ursprüngliche Leistungsfähigkeit fast vollständig zurück, da die Ionen wieder flüssiger wandern können.

Zusammenfassung: Der "Honig-Effekt"

Man kann es mit Honig vergleichen: Im Sommer ist er flüssig und lässt sich leicht aus dem Glas gießen. Im Winter (oder im Kühlschrank) wird er fest und zäh. Die "Energie" (der Zucker im Honig) ist zwar noch da, aber man bekommt ihn nicht schnell genug aus dem Glas heraus.

Tipps für den Winter:

  • Am Körper tragen: Das Smartphone in der Innentasche der Jacke aufbewahren, um die Körperwärme zu nutzen.
  • Laden nur bei Plusgraden: Ein eiskalter Akku sollte niemals geladen werden, da dies zu dauerhaften Schäden führen kann (Lithium-Plating). Erst aufwärmen lassen!
  • Vorwärmen beim E-Auto: Viele Elektroautos heizen die Batterie vor der Fahrt oder während der Fahrt zum Schnelllader aktiv auf, um die optimale Betriebstemperatur (ca. 20–40 °C) zu erreichen.