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ChemieChemie3.602 aufrufe·Aktualisiert 11. Sept. 2026·13 Seiten

Lithium-Ionen-Akkumulator: Aufbau, Funktion und Chemie

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Emily@emily_tnk

Lithium-Ionen-Akkus sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Diese wiederaufladbaren...

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 1

Lithium-Ionen Akkumulator

Lithium-Ionen-Akkus revolutionieren die Art und Weise, wie wir Energie speichern und nutzen. Sie sind in fast allen mobilen Geräten zu finden - von deinem Smartphone über Laptops bis hin zu E-Bikes und Elektroautos.

Der Li-Ion Akku ist nicht nur klein, sondern auch erstaunlich leistungsstark. Im Vergleich zu älteren Akku-Technologien bieten diese modernen Energiespeicher eine deutlich höhere Kapazität bei geringerem Gewicht.

Gut zu wissen: Die Abkürzung "Li-Ion" steht für Lithium-Ionen und wird häufig in technischen Beschreibungen verwendet. Die gängige 18650-Zelle ist eine häufig verwendete zylindrische Lithium-Ionen-Zelle, die in vielen Anwendungen zum Einsatz kommt.

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 2

Allgemeines zum Lithium-Ionen-Akku

Lithium-Ionen-Akkus sind elektrochemische Spannungsquellen, die auf Lithium basieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Batterien sind sie wiederaufladbar und können viele Ladezyklen durchlaufen.

Besonders beeindruckend ist ihre hohe Energiedichte - sie speichern viel Energie bei kleinem Volumen. Das macht sie ideal für tragbare Geräte, bei denen Platz und Gewicht eine wichtige Rolle spielen.

Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus beträgt mehrere Jahre. Je nach Nutzung und Pflege können sie zwischen 800 und 2000 Ladezyklen durchlaufen, bevor ihre Kapazität merklich nachlässt.

Tipp: Du kannst die Lebensdauer deines Lithium-Ionen-Akkus verlängern, indem du extreme Temperaturen vermeidest und den Akku möglichst zwischen 20% und 80% Ladezustand hältst.

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 3

Geschichte der Lithium-Ionen-Technologie

Die Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkus begann bereits in den 1970er Jahren an der Technischen Universität München, wo Forscher das grundlegende Funktionsprinzip entdeckten. Ein entscheidender Durchbruch kam 1980, als eine Forschergruppe um John B. Goodenough an der Universität Oxford das Lithium-Cobaltdioxid als Elektrodenmaterial entwickelte.

In Deutschland wurde 1989 das erste Patent für einen Lithium-Ionen-Akkumulator angemeldet, obwohl damals noch kein konkreter Verwendungszweck angegeben wurde. Der Durchbruch in die Massenproduktion gelang schließlich 1991, als Sony den ersten kommerziell nutzbaren Lithium-Ionen-Akku auf den Markt brachte.

Seitdem hat sich die Lithium-Ionen-Akku Chemie stetig weiterentwickelt. Verschiedene Hersteller haben zahlreiche Varianten für unterschiedlichste Anwendungen entwickelt, von kleinen 3,7V Zellen für Kameras bis hin zu großen Batteriepaketen für Elektrofahrzeuge.

Wusstest du? Die Lithium-Ionen-Technologie hat 2019 den Nobelpreis für Chemie erhalten – ein Beweis für ihre bahnbrechende Bedeutung in unserer modernen Welt!

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 4

Anwendungsbereiche

Der Lithium-Ionen-Akku hat einen nahezu grenzenlosen Anwendungsbereich und ist heute in fast jedem tragbaren Gerät zu finden. Du nutzt wahrscheinlich täglich mehrere dieser Akkus, ohne es zu wissen!

Besonders in Geräten mit hohem Energiebedarf wie Smartphones, Tablets und Laptops sind Li-Ion Akkus unverzichtbar. Ihre hohe Energiedichte ermöglicht lange Laufzeiten bei kompakter Bauweise.

Auch in größeren Anwendungen wie Elektrofahrzeugen ist die Lithium-Ionen-Akku Verwendung inzwischen Standard. Der Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie im PKW besteht aus zahlreichen einzelnen Zellen, die zu großen Batteriepaketen zusammengefasst werden. Diese Technologie ermöglicht erst die heutigen Reichweiten von Elektroautos.

Spannend: Von der winzigen Smartwatch bis zum tonnenschweren Elektrobus – überall arbeiten Lithium-Ionen-Akkus im Hintergrund. Sie sind die heimlichen Energiehelden unseres Alltags!

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 5

Funktionsprinzip

Ein Lithium-Ionen-Akku erzeugt elektrische Energie durch die kontrollierte Verschiebung von Lithium-Ionen. Diese Bewegung der Ionen ist das Herzstück der Lithium-Ionen-Akku Erklärung.

Beim Ladevorgang wandern die positiv geladenen Lithium-Ionen durch den Elektrolyten von der positiven zur negativen Elektrode. Gleichzeitig fließen Elektronen über den äußeren Stromkreis. Bei der Entladung – also wenn du dein Gerät benutzt – läuft dieser Prozess in umgekehrter Richtung ab.

Obwohl reines Lithium-Metall elektrochemisch ideal wäre, ist es für wiederaufladbare Akkus ungeeignet. Es würde bei jedem Ladevorgang seine Form verändern und könnte gefährliche Kurzschlüsse verursachen. Daher werden in modernen Lithium-Ionen-Akkus spezielle Materialien verwendet, die Lithium-Ionen aufnehmen und abgeben können.

Wichtig zu verstehen: Die "Ionen" im Namen bedeuten, dass nicht das Metall Lithium, sondern seine geladenen Teilchen (Li⁺) im Akku wandern. Dieses Prinzip macht den Akku viel sicherer als reine Lithium-Batterien!

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 6

Aufbau eines Lithium-Ionen-Akkus

Der Aufbau einer Lithium-Ionen-Zelle ist hochkomplex und präzise durchdacht. Jeder Lithium-Ionen-Akku besteht aus einer positiven Elektrode (Kathode), einer negativen Elektrode (Anode), einem Elektrolyten und einem Separator.

Die Kathode besteht typischerweise aus Lithium-Metalloxiden wie Lithium-Cobaltdioxid oder Lithium-Eisenphosphat. Die Anode ist meist aus Graphit gefertigt, das eine schichtartige Struktur hat, in die sich die Lithium-Ionen einlagern können. Der Lithium-Ionen-Akku Elektrolyt ist eine leitfähige Flüssigkeit oder ein Gel, das den Ionentransport zwischen den Elektroden ermöglicht.

Der Separator ist eine dünne Membran, die verhindert, dass sich die Elektroden berühren und einen Kurzschluss verursachen. Er ist durchlässig für Ionen, aber nicht für Elektronen. In der Praxis werden diese Komponenten entweder zu flachen Rechtecken (Pouch-Zellen), zylindrischen Zellen (wie die populäre 18650) oder prismatischen Zellen zusammengebaut.

Aha-Moment: Die Lithium-Ionen-Batterie in deinem Smartphone enthält mehr Technologie, als die gesamte Elektronik der ersten Mondlandung – auf kleinstem Raum zusammengepresst!

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Reaktionsgleichungen

Die chemischen Prozesse in einem Lithium-Ionen-Akku lassen sich durch präzise Reaktionsgleichungen beschreiben. Bei der Entladung geschehen an den Elektroden folgende Reaktionen:

An der negativen Elektrode (Anode) werden Lithium-Ionen freigesetzt: Li₍ₓ₎C₍ₙ₎ → nC + xLi⁺ + xe⁻

An der positiven Elektrode (Kathode) werden diese Ionen aufgenommen: Li₍₁₋ₓ₎Mn₂O₄ + xLi⁺ + xe⁻ → LiMn₂O₄

Die Lithium-Ionen-Akku Reaktionsgleichung als Redoxreaktion lautet somit: Li₍₁₋ₓ₎Mn₂O₄ + Li₍ₓ₎C₍ₙ₎ → LiMn₂O₄ + nC

Dies ist ein vereinfachtes Beispiel mit Mangandioxid als Kathodenmaterial. Je nach Akku-Typ können andere Materialien wie Cobalt verwendet werden, wodurch sich die Lithium-Ionen-Akku Reaktionsgleichung Cobalt leicht unterscheidet.

Chemie im Alltag: Diese Reaktionsgleichungen erklären, warum dein Handy Strom liefert! Bei jedem Scrollen, Tippen oder Videoschauen laufen diese chemischen Reaktionen millionenfach in deinem Akku ab.

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Lithium-Ionen-Akkumulator  – Seite 8

Vor- und Nachteile

Die Lithium-Ionen-Akku Vor- und Nachteile sind wichtig zu verstehen, um diese Technologie optimal nutzen zu können.

Vorteile: Die hohe Energiedichte ist einer der größten Pluspunkte - Lithium-Ionen-Akkus speichern deutlich mehr Energie pro Gewicht als andere Akkutypen. Sie haben außerdem keine Memory-Effekte, du musst also nicht darauf achten, wie voll oder leer der Akku vor dem Aufladen ist. Mit sehr geringer Selbstentladung bleiben sie auch bei längerer Nichtbenutzung geladen und halten typischerweise 800 bis 2000 Ladezyklen.

Nachteile: Lithium-Ionen-Akkus reagieren empfindlich auf Tiefentladung und Überspannung, was ihre Lebensdauer verkürzen kann. Extreme Temperaturen – sowohl Hitze als auch Kälte – beeinträchtigen ihre Leistung und Lebensdauer. Interessanterweise führt auch die Nichtbenutzung eines Akkus zu einer kürzeren Lebensdauer, da die chemischen Prozesse im Inneren weiterlaufen.

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus ist komplex und ressourcenintensiv, was Umweltbedenken aufwirft und die Kosten erhöht.

Praxistipp: Behandle deinen Akku gut! Lade ihn regelmäßig, vermeide extreme Temperaturen und vollständige Entladungen – so hält er deutlich länger.

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Wir dachten schon, du fragst nie...

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AnnaiOS-Nutzerin
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Lithium-Ionen-Akkumulator: Aufbau, Funktion und Chemie

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Emily@emily_tnk

Lithium-Ionen-Akkus sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Diese wiederaufladbaren Energiespeicher bieten eine hohe Energiedichte bei kleiner Baugröße und versorgen heute fast alle unsere tragbaren Geräte mit Strom. Lass uns einen genaueren Blick auf die Funktionsweise und Bedeutung dieser Technologie...

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Lithium-Ionen-Akkus revolutionieren die Art und Weise, wie wir Energie speichern und nutzen. Sie sind in fast allen mobilen Geräten zu finden - von deinem Smartphone über Laptops bis hin zu E-Bikes und Elektroautos.

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Lithium-Ionen-Akkus sind elektrochemische Spannungsquellen, die auf Lithium basieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lithium-Batterien sind sie wiederaufladbar und können viele Ladezyklen durchlaufen.

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Tipp: Du kannst die Lebensdauer deines Lithium-Ionen-Akkus verlängern, indem du extreme Temperaturen vermeidest und den Akku möglichst zwischen 20% und 80% Ladezustand hältst.

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Geschichte der Lithium-Ionen-Technologie

Die Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkus begann bereits in den 1970er Jahren an der Technischen Universität München, wo Forscher das grundlegende Funktionsprinzip entdeckten. Ein entscheidender Durchbruch kam 1980, als eine Forschergruppe um John B. Goodenough an der Universität Oxford das Lithium-Cobaltdioxid als Elektrodenmaterial entwickelte.

In Deutschland wurde 1989 das erste Patent für einen Lithium-Ionen-Akkumulator angemeldet, obwohl damals noch kein konkreter Verwendungszweck angegeben wurde. Der Durchbruch in die Massenproduktion gelang schließlich 1991, als Sony den ersten kommerziell nutzbaren Lithium-Ionen-Akku auf den Markt brachte.

Seitdem hat sich die Lithium-Ionen-Akku Chemie stetig weiterentwickelt. Verschiedene Hersteller haben zahlreiche Varianten für unterschiedlichste Anwendungen entwickelt, von kleinen 3,7V Zellen für Kameras bis hin zu großen Batteriepaketen für Elektrofahrzeuge.

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ChemieChemie

Zink-Kohle-Batterie Eigenschaften

Entdecken Sie die Grundlagen und Funktionsweise der Zink-Kohle-Batterie. Diese Präsentation behandelt die Erfindung, die chemischen Reaktionen, Vor- und Nachteile sowie den Aufbau dieser galvanischen Zelle. Ideal für Studierende der Chemie, die sich mit Batterietechnologie und elektrochemischen Zellen beschäftigen.

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Brennstoffzellen: Vor- und Nachteile

Entdecken Sie die Funktionsweise, Vor- und Nachteile sowie die verschiedenen Anwendungen von Brennstoffzellen. Diese Präsentation bietet einen umfassenden Überblick über die Technologie, einschließlich der Arten von Brennstoffzellen wie PEMFC und DMFC, und deren Einsatz in der Raumfahrt, im Straßenverkehr und in der stationären Energieversorgung. Ideal für Schüler der Klassen Q1 und G8.

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Präsentation über die Zink-Kohle Batterie

alles über den Aufbau, die Funktionsweise, den Ladeprozess, Vor-und Nachteile, die Verwendung und die Nachhaltigkeit

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Brennstoffzelle: Aufbau & Funktionsweise

Entdecken Sie die Struktur und Funktionsweise von Brennstoffzellen in diesem informativen Handout. Erfahren Sie, wie Wasserstoff und Sauerstoff in elektrische Energie umgewandelt werden, und lernen Sie die Rolle von Elektrolytmembran, Anode und Kathode kennen. Ideal für Studierende der Energietechnik und Umweltwissenschaften.

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Zink-Luft-Batterie: Aufbau & Funktion

Diese Präsentation bietet einen umfassenden Überblick über die Zink-Luft-Batterie, einschließlich ihrer Struktur, Funktionsweise und der elektrochemischen Redoxreaktionen. Erfahren Sie mehr über die Anode, Kathode, Separator und die Anwendung in Geräten mit geringem Stromverbrauch. Ideal für Studierende der Chemie und Elektrotechnik, die sich mit Batterietechnologien und erneuerbaren Energien beschäftigen.

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Alkene und Alkine: Eigenschaften & Nomenklatur

Entdecken Sie die Eigenschaften und Nomenklatur von Alkenen und Alkinen in der organischen Chemie. Diese Zusammenfassung behandelt die Struktur, Isomerie, allgemeine Formeln und Reaktionen ungesättigter Kohlenwasserstoffe. Ideal für Studierende der Chemie, die sich auf Prüfungen vorbereiten oder ihr Wissen vertiefen möchten.

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Abi Lernzettel - Chemie LK (2026)

Alle Themen des Chemie Leistungskurses für 2026

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DNA und RNA: Strukturvergleich

Vergleichen Sie die Strukturen von DNA und RNA in dieser detaillierten Übersicht. Erfahren Sie mehr über die Nukleotidzusammensetzung, die Funktionen als genetisches Material und Informationsüberträger sowie die Unterschiede in Lebensdauer und Vorkommen. Ideal für Biologiestudenten und zur Vorbereitung auf Prüfungen.

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Konzentrationsberechnung im Gleichgewicht

Erfahren Sie alles über die Berechnung von Konzentrationen im chemischen Gleichgewicht, das Prinzip von Le Chatelier und die Gleichgewichtskonstante. Diese Zusammenfassung bietet eine klare Anleitung zur Aufstellung von Reaktionsgleichungen und zur Anwendung des Massenwirkungsgesetzes. Ideal für Chemie-Studierende, die sich auf Prüfungen vorbereiten.

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Proteinstrukturen und Aminosäuren

Erforschen Sie die vier Strukturebenen von Proteinen: Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quatärstruktur. Lernen Sie die Rolle von Aminosäuren und Peptidbindungen in der Proteinbildung kennen. Ideal für Biologie-Studierende, die ein tiefes Verständnis der Proteinarchitektur entwickeln möchten.

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Isomerie und Reaktionen der Organischen Chemie

Diese Zusammenfassung behandelt die wichtigsten Konzepte der organischen Chemie, einschließlich Isomerie, Reaktionsmechanismen, Nachweisreaktionen für Aldehyde, Alkohole und Aromaten. Ideal für das Abitur 2023, bietet sie klare Erklärungen zu nucleophilen und elektrophilen Substitutionen sowie zur Nomenklatur von Alkoholen und Alkanen.

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Säure-Base-Gleichgewichte, Naturstoffe

1. Säure-Base-Gleichgewichte Säure-Base-Theorie nach Brønsted, Autoprotolyse und pH-Wert, Säure- & Basenstärke, pH-Werte berechnen, Säure-Base-Titration 2. Naturstoffe Chiralität, Optische Aktivität, Fischerprojektion, Kohlenhydrate, Ringform

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Eigenschaften der Alkane

Entdecken Sie die Eigenschaften der Alkane, einschließlich ihrer homologen Reihe, Schmelz- und Siedepunkte, Brennbarkeit und Viskosität. Diese Zusammenfassung bietet eine klare Übersicht über die Strukturformeln und die allgemeinen Eigenschaften von Alkanen, die für das Verständnis organischer Chemie unerlässlich sind.

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Chemie LK Abitur 2025 Hessen Q3 chemische Gleichgewicht, Portlysereaktion, Puffer

Lernzettel für Chemie Abitur Q3 2025 Hessen, alle Themen von chemischen Gleichgewicht (auch Enthalpie/Entropie), Pod Lysereaktionen und Puffer (alle Berechnungen)

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Heimsuchung Abitur 2026 Lernzettel

Alles über Heimsuchung, Kapitelzusaemfassung, Themen, Deutung, Figurenkonstellation und mögliche Streitfragen

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Heimsuchung_JennyErpenbeck_Abitur

Zusammenfassungen für jedes Kapitel, Analysen und Zitate

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Abilernzettel Heimsuchung 2025

Figurenkonstellation, Kapitel Zusammenfassung, Charaktere, Motive, Deutungsansätze,

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Heimsuchung komplette Zusammenfassung

Zusammenfassung des Buches als auch der einzelnen Kapitel und deren Charakteren. Auch tabellarisch. Im Unterricht ohne KI erstellt

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Fahrschule Theorieprüfung Essentials

Entdecke die wichtigsten Punkte für die Theorieprüfung in der Fahrschule. Diese Zusammenfassung behandelt Geschwindigkeitsbegrenzungen, Sicherheitsabstände, Verkehrszeichen und wichtige Berechnungen für Reaktions- und Bremswege. Ideal für angehende Fahrer, die sich optimal vorbereiten möchten.

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Charaktere aus Heimsuchung von Jenny Erpenbeck

Mindmap, Allgemeines, Verlauf

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Führerschein Theorie Wiederholung/Notizen

Schilder, Zeichen, Zahlen, Vorfahrt und mehr - alles für die theoretische Führerscheinprüfung :)

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Kapitelzusammenfassung Heimsuchung Jenny Erpenbeck

Zusammenfassung jeder Kapitel, Deutungen und Erklärungen

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Heimsuchung - Erpenbeck Kapitelzusammenfassung

Kapitelübersichten von Heimsuchung (Jenny Erpenbeck) mit Seitenanzahl, Kapitelname und Inhaltszusammenfassung

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Schüler lieben uns, und du auch.

4.6/5App Store
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Die App ist sehr einfach zu bedienen und gut gestaltet. Ich habe bisher alles gefunden, wonach ich gesucht habe, und konnte viel aus den Präsentationen lernen! Ich werde die App definitiv für ein Schulprojekt nutzen! Und natürlich hilft sie auch sehr als Inspiration.

Stefan SiOS-Nutzer

Diese App ist wirklich super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen [...]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat so viele Möglichkeiten zur Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde sie jedem empfehlen.

Samantha KlichAndroid-Nutzerin

Wow, ich bin wirklich begeistert. Ich habe die App einfach mal ausprobiert, weil ich sie schon oft beworben gesehen habe und war absolut beeindruckt. Diese App ist DIE HILFE, die man für die Schule braucht und vor allem bietet sie so viele Dinge wie Übungen und Lernzettel, die mir persönlich SEHR geholfen haben.

AnnaiOS-Nutzerin