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Lithium-Ionen-Akkumulator
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Lithium-Ionen-Akkumulator
Vor- und Nachteile
Absatzmarkt
Vorteile
- Oft wiederaufladbar
- Kein Memoryeffekt
- Hohe Energiedichte
- Bei hoher Belastung noch thermisch stabil
- Konstante Spannung bei Entladung
- Geringe Selbstentladung
Elektroautos, Hybride werden aus ökologischen Gründen promoviert.
Geschichte
Der automobiltechnische Lithium-Ionen-Batterie Markt wird von 1.5 Mia. USD zu 9 Mia. USD wachsen.
Nachteile
- Lagerplatz
- Schutzschaltung-> Kosten
- Empfindlich auf hohe/tiefe Temperaturen
- 1970 bereits Funktionsprinzip herausgefunden.
Trucks und Busse in China werden vermehrt elektrisch angetrieben werden.
- Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator war der Erste.
- Brauchbarkeit in 1980 entdeckt.
Batterie-Speicherkraftwerken Verwendung von Li-Ionen-Akkus.
- 1989 wurde es patentiert -> Aber noch keine Interesse.
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
- 1991 Akku in Sony Produkten
Aufbau
Prinzip und Reaktionsgleichung
- Ab 2006 Akkus und Akkudrähte immer kleiner und energiereicher.
Herstellung
Verwendung
Absatzmarkt
Vor- und Nachteile
Verwendung
Portable Geräte wie: Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder, Notebooks, Handheld-Konsolen oder Taschenlampen.
Elektroautos, Hybride
Diverse moderne Flugzeuge
Batterie-Speicherkraftwerken (Stärkste gemessen Speicherleistung: 36MWh)
Aufbau
- Negative Elektrode aus Grafit und Lithium.
- Positive Elektrode meist aus Lithium-Metalloxid-Verbindungen.
- Innere des Akkus wasserfrei.
Herstellung
- Elektrolyt aus aprotischen (unpolaren) Lösungsmitteln wie: Ehtylencarbonat oder Propylencarbonat und Lithium in Ionenform.
Aufwendige Gewinnung von Lithium aus der Erde
- Neben der Anode: Cu Kollektoren
Lithiumverbindungen werden mit Na2Co3 vermischt und bilden das Graphit (LixCn)
- Neben der Kathode: Al Kollektoren
Die verwendeten Metalle werden zu Metalloxiden reagiert.
Prinzip und Reaktionsgleichung
Das Lithiumgrafit LixCn und das Metall MO2 (M= Co, Ni, Mn) werden zu dünnen Scheiben gepresst.
Anode: LiC
Je mehr aufeinanderliegende Scheiben, desto höher Effizienz
Oxidation: Li -> Li+ + e-
Lithium wird mit Phosphat oder anderen mehratomigen Anionen in Verbindung gebracht -> fester Elektrolyt
Kathode: CoO2
Separator meist aus Keramik, permeabel für Lithiumionen
Reduktion: Co4+ + e- -> Co3+
Abbildung 2: Redox-Reihe
RedOx Ionengleichung:
Li + Co4+ -> Li+ + Co3+
RedOx Stoffgleichung:
Li(s) + CoO2(s) -> LiCoO2(s)
Elektrolyt: Feste Salze, Lithiumehtylencarbonat oder Lithiumpropylencarbonat.
Abbildung 1: Prinzip einer Lithium-Ionen-Zelle