Die Spannungsgrenze, bei deren Überschreitung Lithium-Ionen-Akkus beschädigt werden, was ein ernsthaftes Sicherheitsrisiko für den Nutzer darstellt, liegt bei 4,5 V. Aus diesem Grund verfügen alle Lithium-Ionen-Akkus über eine wie die untenabgebildete Schutzschaltung.

Diese Schaltung wirkt in zweierlei Hinsicht: Sie verhindert sowohl, dass die Spannung 4,4 V übersteigt, was im Vergleich zum Grenzwert von 4,5 V ein Erhaltungswert ist, als auch, dass sie auf einen Wertunter 3 V abfällt, unter der Akku schnell Schaden nehmen kann (die Sicherheitsgrenze, über die hinaus der Akku nicht entladen werden sollte, liegt bei 2,7 V). Wenn auf dem Display 0 % Ladung angezeigt wird, beträgt die Restladung des Akkus etwa 5%. Damit soll verhindert werden, dass der Akku die Entladegrenze erreicht und beschädigt wird.

Diese Schutzschaltung steuert nicht das Laden des Akkus, sondern schaltet den Akku physisch ab, wenn Spannung oder Strom die Sicherheitsparameter überschreiten. Da die von derLadesteuerungsschaltung eingestellte Spannung normalerweise 4,35 V erreicht, greift die Schutzschaltung in keiner Weiseein, wennder Akku 100 % erreichthat, und lässt den Akku mit seiner Ladeschlussspannung verbunden.

Einige Ladestromkreise arbeiten mit der Auffüllladung, andere mit der Erhaltungsladung.

Die beiden Strategien finden am Ende der Akkuladephase statt, die in jedem Fall eine Anfangsphase mit konstantem Strom und eine Endphase mit konstanter Spannung vorsieht.

Nachdem der Akku 100 Prozent erreicht hat, wartet die Auffüllladung, bis die Ladung unter einen Schwellenwert fällt, um den Ladevorgang erneut zu starten und den Akku wie der auf 100 Prozent zu bringen.

Im Gegensatz zur Auffüllladung hält die Erhaltungsladung den Akku auf der Ladeschlussspannung, so dass der Akku auf 100 % gehalten wird, während der auf genommene Strom fast auf Null (in der Größenordnung von einigen µA), wie in der Grafik dargestellt ist.

“Mit iOS 13 und neueren Versionen versucht das iPhone mithilfe von maschinellem Lernen, Ihre täglichen Ladegewohnheiten zu verstehen, so dass die Option "Optimiertes Laden" nur dann aktiviert wird, wenn das iPhone vorhersieht, dass es über einen längeren Zeitraum an ein Ladegerät angeschlossen sein wird", erklärt Apple die neue Funktion, die jedoch einige kritische Punkte auf weist.

Da die Funktion softwarebasiert ist und auf maschinellem Lernen beruht, ist sie mit vielen Ungenauigkeiten behaftet. Wenn die Prognose die Ladegewohnheiten des Nutzers nicht korrekt erlernt, wird das Gerät auf der Ladeschlussspannung gehalten, bis es vom Nutzer manuell abgeschaltet oderder Ladevorgang vor der 100-prozentigen Aufladung beendet wird.

Alle Ladesteuerungsschaltungen in Smartphones, Laptops, Tablets und Digitalkameras laden Lithium-Ionen-Akkus bis zu der von der Zelle unterstützten Höchstspannung auf, in den meisten Fällen 4,35 V. Dies ermöglicht die maximal zulässige Akku ladung, da der Verbraucher nichts weiter als eine optimale Laufzeit wünscht.

Das Laden des Akkus mit maximaler Spannung verkürzt jedoch seine Lebensdauer und kann seine Sicherheit beeinträchtigen. Die Abbildung zeigt die Anzahl der Zyklen in Abhängigkeit von der Ladespannung. Bei 4,35 V halbiert sich die Anzahl der Zyklen eines normalen Lithium-Ionen-Akkus im Vergleich zu einer Ladeschlussspannung von 4,2 V. Daher sollte ein Lithium-Akku mit einer niedrigeren Spannung als der zulässigen Höchstspannung aufgeladen werden, um seine Lebensdauer deutlich zu verlängern, und wenn er wirklich mit der zulässigen Höchstspannung aufgeladen werden muss, sollte diese Spannung nicht über einen längeren Zeitraum erhalten bleiben. Der Ladeende-Controller sollte die Zelle von der Spannung trennen, damit sie ihren Entladezyklus beginnen kann.

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Wir empfehlen, die Ultra-Schnellladung nur bei Bedarf anzuwenden. Ein gut konzipiertes ultraschnelles Ladegerät sollte über eine Ladezeitauswahl verfügen, um dem Nutzer die Möglichkeit zu geben, die am wenigsten belastende Ladung für die zugewiesene Dauer zu wählen. Die Abbildung vergleicht die Lebensdauer (Anzahl der Zyklen) eines typischen Lithium-Ionen-Akkus, wenn er mit einer Geschwindigkeit von 1C, 2C und 3C geladen und entladen wird. Je höher die Ladegeschwindigkeit (3C), desto schneller nehmen die Entladezyklen ab. Die Lebensdauer kann auf bis zu 500 Zyklen verlängert werden, wenn der Lade- und Entladevorgang unter 1C liegt; empfohlen werden 0,8C. Führen Sie keine Schnellladung durch, wenn der Akku kalt oder heiß ist. Laden Sie den Akku nur bei moderaten Temperaturen und vermeiden Sie es, einen alten Akku schnell aufzuladen.