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Transcript
  • Die Natrium-Nickelchlorid Batterie gehört zu den Hochtemperaturbatterien, d.h. sie funktioniert erst ab einer bestimmten Systemtemperatur (hier: 270-350°C ). Im Bereich der Raumtemperatur liegt das Elektrodenmaterial in fester Form vor, eine chemische Reaktion ist bei dieser Batterie somit unterbunden. Die negative Elektrode besteht aus flüssigem Natrium und die positive Elektrode aus Nickelchlorid.
  • Zellspannung von 2,58 V bei 300°C
  • Die einzelnen Zellen werden je nach gewünschter Spannung und Kapazität in Serie und parallel geschaltet
  • Der Energiegehalt liegt etwa bei 100 bis 120 Wh/kg

Auch die norwegische Firma Think Global AS greift auf die Batterie aus der Schweiz zurück. Die Zebra-Batterie im Think City sorgt eine Reichweite von 180 Kilometern pro Ladung.

Vor- und Nachteile

Vorteile

Makroaufnahme eines Eisen-Mangan-Dendriten in Solingen

Nachteile

  • an der Kathode ist das reine Natriummetall flüssig. Dies verhindert den Aufbau von nicht nur zerstörerischer, sondern auch inaktiver Verbindungen (sog. Dendriten)
  • hohe Zuverlässigkeit und ziemlich hohe Energiedichte
  • Da auch bei guter Isolierung des Batteriesystems zum Erhalt der Wärme ein erheblicher Energieeinsatz notwendig ist, ist der Einsatz in Hybridfahrzeugen umstritten
  • klimaschonend (kein CO2-Ausstoß)

Verwendung

  • Da es zu keinen chemischen Nebenreaktionen kommt, liegt der Ah-Wirkungsgrad bei 100 Prozent

Ah = Amperestunde

  • Doch Batterien sind noch teuer und die Garantiefrage ist weithin ungeklärt
  • Überladung und Überentladung begrenzt möglich
  • Lithium-Ionen-Akku ist besser

Wegen ihrer hohen Energiedichte und Zuverlässigkeit werden ZEBRA-Batterien auch in Waffensystemen wie U-Booten und Raketen eingesetzt. Europäische Hersteller sind z. B. Rolls-Royce. Sie bieten ZEBRA-Batterien von 24 V bis 1000 V und mit einer Kapazität von 2 kWh bis 50 kWh an.

Die Technologie zu der Produktion der ZEBRA-Batterien wurde in den 1990er Jahren von Mercedes-Benz weiter entwickelt und später an MES-DEA verkauft. MES-DEA hat bis 2009 auch Elektrofahrzeuge mit Elektromotoren und Zebra-Batterien ausgerüstet, u. a. Twingo, Smart und Panda, und diese in der Schweiz und Italien vertrieben.

  • Wenn in Autos eingesetztn, ist die Reichweite eingeschränkt
  • vollständig entladbar
  • wartungsfrei

Flottenversuch von Daimler:

  • "Zebra-Zelle"
  • Batterietechnik vom Schwizer Unternehmen Mes-Dea
  • in London
  • seit 2007
  • Smart mit Nickelchlorid-Akkumulatoren
  • Gewicht: 100 kg
  • Ladezeit: 5 h für 80%

8 h für 100%

  • Reichweite über die Gesamtlebensdauer hinweg: 80.000 Kilometer

Smith Electric Vehicles, der weltweit größte Hersteller von Elektro-Vans und Elektro-Lastern, nutzt für seine Nutzfahrzeuge Zebra-Batterien. Allerdings werden Natrium-Nickelchlorid-Akkumulatoren wohl in der Zukunft der Elektro-Fahrzeuge für den Normalverbraucher keine Rolle mehr spielen. Die Technik aus den 1990er Jahren kann in Sachen Zellspannung nicht mit der favorisierten Lithium-Ionen-Technik mithalten; auch im Vergleich zu der von Lithium-Ionen-Batterien erlangten Reichweite steht die Zebra-Batterie hinten an.

Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!

Natrium- Nickelchlorid- Akku

Technische Daten

Wird die Batterie geladen, läuft folgende chemische Reaktion ab:

2NaCl + Ni2 => 2Na + NiCl

In umgekehrter Reihenfolge erfolgt das Entladen:

2Na + NiCl => 2NaCl + Ni2

Die Elektroden sind durch eine keramische Wandung getrennt, welche als Ionenleiter für die Natrium-Ionen und als Isolator für Elektronen dient. Während des Ladevorganges reagiert Salz (NaCl) und Nickel (Ni) zu Nickelchlorid (NiCl2) und Natrium (Na). Die Entladung erfolgt in entgegen gesetzter Richtung.

Aufbau

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