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Der Lithium-Ionen-Akkumulator

Chemie Referat
by

Amin El Gafarawi

on 8 December 2014

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Transcript of Der Lithium-Ionen-Akkumulator

Lithium-Ionen-Akkumulator
Allgemeines
Ziel: Elektromobilität
Verwendung bisher nur in portablen Geräten (98% aller Geräte werden mit Li-Ion-Akku betrieben)
hohe Lebensdauer
reagiert stark mit Wasser -> Gefahr
teure, aufwendige Herstellung
Wieder aufladbar
Konstante Spannung über langen Zeitraum
1991 von Sony erfunden
bestes Größen-Leistungsverhältnis
Aufbau
Vor-/Nachteile
+ hohe Lebensdauer
+ geringes Gewicht
+ hohe Leistung
+ höchste spezifische Energie der Akkus
+ geringe Selbstentladung
+ nahezu konstante Ausgansspannung
+ minimales Volumen
+ schnelle Auflademöglichkeit
+ unproblematische Entsorgung
+ kein Memory Effekt
Verständnis und Aufgaben
Wiederhole anhand folgender Animation die Funktionsweise des Li-Ion-Akkus.
Funktionsweise
Lithium-Graphit
Einlagerungsverbindung
Der Lithium-Ionen-Akkumulator
Amin El Gafarawi & Carsten Loch

positive Elektrode: Lithium-Metalloxide
negative Elektrode: Graphit
Lithium- Atome lagern sich
in das Kohlenstoffgitter ein
-> Verhältnisformel LiC
6
-> sehr freie Bewegung der
eingelagerten Elektronen
im Graphitgitter möglich
Bessere Leitfähigkeit
Metalloxid-Einlagerung
ungeladene Graphitgitter bleiben zurück.
Reduktion
Die im Graphitgitter eingelagerten Elektronen des Lithiums
Einbau der Lithium-Kationen
aus dem Elektrolyten
in die Kathode
-> Ladungsausgleich
wandern im Leiter über den Verbraucher zum Pluspol
Lithium-Ionen lagern sich aus dem Graphitgitter aus & diffundieren in den Elektrolyten zum Ladungsausgleich im Graphit-Gitter
Oxidation
Entladen
Cobalt(IV)-Ionen werden zu Cobalt(III)-Ionen reduziert
-> Graphitelektrode wird negativ geladen
Ladungsausgleich:
Lithium-Ionen aus dem Elektrolyten werden in das Graphitgitter eingelagert.
Die Ladung wird ausgeglichen und die Ionenkonzentration des Elektrolyten bleibt unverändert
Cobalt(III)-Ionen werden zu
Cobalt(IV)-Ionen oxidiert
Elektronen werden zum Minuspol transportiert
Oxidation
Reduktion
Gleichzeitig verlassen genauso viele Lithiumionen das Cobaltoxid-Ionen-Gitter
& diffundieren in den Elektrolyten
Laden
Lithium-Ionen sind nur indirekt am Stromfluss beteiligt, ermöglichen aber einen Ladungsausgleich innerhalb der Zellen
1
2
Ergänze die Redoxreaktionsgleichungen.
- 30% höherer Preis als NiMH-Akku (aufwendige Herstellung und Kosten)
- Explosionsgefahr (hoch reaktives Leichtmetall) und
- Drohen zu schmelzen
(bei älteren Modellen, qualitativ minderwertigen Modellen
- Entwicklung noch nicht abgeschlossen
Quellen
http://images.tecchannel.de/images/tecchannel/bdb/337561/890.jpg (13.01.2014)
http://www.abfall-nr.de/img/batterieng.jpg (13.01.2014)
http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator (13.01.2014)
Elemente Chemie 2 Gesamtband, Klett-Verlag, 1. Auflage 2009, Seite 178
Chemie heute SII, Schroedel-Verlag, 2009, Seite 224
Salters Chemie Chemical Ideas, Schroedel-Verlag, 2012, Seite 280 f.
Chemie, Charles E. Mortimer & Ulrich Müller, Thieme-Verlag, 9. Überarbeitete Auflage 2007, Seite 372
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