Unter Rebound versteht man bei einem Akku die Erholung (man spricht von Spannungsrelaxation) des SoC (Ladezustand) nach dem Gebrauch. Der Effekt ist vermehrt und in zunehmendem Umfang bei gealterten Akkus zu beobachten, deren SoH sich bereits massgebend verschlechtert hat. Der Grund ist eine Veränderung des Innenwiderstand des Akkus. Mit zunehmendem Alter steigt dieser an und der Spannungsabfall bei Belastung ist höher. Entsprechen höher fällt auch die Spannungsrelaxation aus.
Warum sich der Akku erholt:
Wenn du fährst – besonders bei hoher Last (SHohe Fahrstufe, Gegenwind oder bergauf) –, fliessen hohe Ströme. Im Inneren der Akkuzellen müssen sich Lithium-Ionen durch das Elektrolyt und die internen Schichten bewegen. Dabei passieren zwei Dinge:
Der chemische Stau: Die Ionen kommen bei hoher Last nicht schnell genug hinterher. Es entsteht ein temporärer Mangel an „reaktionsbereiten“ Ionen an den Elektroden.
Der innere Widerstand (Ri): Jede Zelle hat einen Innenwiderstand. Fliesst viel Strom sorgt dieser Widerstand für einen künstlichen Spannungseinbruch in der Zelle. Das mathematische Prinzip dahinter ist das Ohmsche Gesetz für die Quellenspannung:
U {Last} = U{0} – I * Ri
Das BMS misst unter Last also eine deutlich niedrigere Spannung als die Zelle eigentlich noch an echter Kapazität besitzt. Da viele Bike-Displays den SoC schlicht aus der aktuellen Spannung schätzen, sackt die Prozentanzeige ab.
Was passiert in der Pause?
Sobald du anhältst, bricht der Stromfluss auf fast null ein. Die Ionen im Akku haben Zeit, sich wieder gleichmässig in der Zelle zu verteilen (die Chemie „beruhigt“ sich). Die Zellspannung steigt wieder auf ihre wahre Leerlaufspannung an. Das BMS sieht diese höhere Spannung und korrigiert die Prozentanzeige nach oben.
Du hast also nicht plötzlich magisch Energie dazugewonnen – die Anzeige hat unter Last vorher einfach nur „zu tief“ geschätzt.
Das folgende Diagramm zeigt den Rebound-Effekt bei einem BQ983-Akku über 13 Monate und dem SoH-Bereich 81–74 %. Dabei spielen die gefahrenen Kilometer, das Streckenprofil und die Aussentemperatur (im beobachteten Zeitraum 0 – 22 °C) keine Rolle. Der Rebound steigt, der SoH sinkt.
Bemerkt man steigende Rebounds, ist das ein untrügliches Zeichen, dass der Akku sich in Richtung Lebensende (EoL = End of Life) bewegt.
Spontanausfall des Stromers
Gealterte Akkus zeigen neben dem Rebound-Effekt manchmal auch Spontanausfälle der Unterstützung. Dabei schaltet sich der Stromer unvermittelt ab, obwohl noch genügend Restkapazität in der Omni-Anzeige angezeigt wird.
Die beiden Phänomene hängen insofern zusammen, dass sie besonders bei älteren Akkus auftreten. Der Spontanausfall der Unterstützung passiert dabei vermehrt bei kälteren Temperaturen. Durch tiefere Temperaturen steigt der sog. Innenwiderstand bei Li-Ionen-Akkus zusätzlich zum Alterungseffekt an. Fährt man mit hoher Unterstützung, wird mehr Energie vom Akku bezogen. In der Kombination kann dies kurzfristig zur Unterschreitung der „Cut-Off-Spannung“ (Abschaltspannung) des Akkus führen und die Unterstützung fällt aus. Nach einem Neustart des Stromers kann man meist mit schwacher Unterstützung noch etwas weiterfahren.
Die Lösung ist früher oder später nur der Neukauf eines Akkus bzw. die Neubestückung mit neuen Zellen.
Siehe auch AKKU – ,Reparatur / Neubestückung (Refit / Refurbishing) / Occasionen‘