Elektrochemische Energiespeicherbatteriedichte
Die Lithium-Ionen-Technologie bestimmt die Entwicklung elektrochemischer Energiespeicher seit den 1990er Jahren. Am Fraunhofer IFAM stehen aber auch andere Batteriesysteme wie
Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?
Elektrochemische Energiespeicher werden durch die Begriffe Batterien und Akkumulatoren beschrieben. Elektrochemische Systeme bestehen aus Elektroden, die über einen Elektrolyten als ionenleitende Phase miteinander verbunden sind.
Wie funktioniert die Energiespeicherung in Batterien?
Die Energiespeicherung in Batterien erfolgt in Form von Ladungsträgern, die durch Reduktions- und Oxidationsvorgänge aufgenommen bzw. abgegeben werden. Dabei erzeugt deren Fluss einen elektrischen Strom i (t): Ein Elektron (bzw. Proton mit der Ladung Q [As = Coulomb = C]) besitzt die Elementarladung
Was ist der Unterschied zwischen elektrochemischen und thermischen energiespeicherungen?
Ein Vorteil der elektrochemischen Energiespeicherung gegenüber thermischen Prozessen ist die isotherme Prozessführung und damit die Nicht-Abhängigkeit des Umwandlungswirkungsgrads von der Carnot’schen Begrenzung (z. B. Wärmekraftmaschine). Für die Energiespeicherung in Batterien lassen sich verschiedene Kriterien für den Wirkungsgrad angeben.
Wie beeinflusst die Dichte des Elektrolyten die Energiedichte einer Batterie?
Die Dichte des Elektrolyten und die Zellspannung bestimmen maßgeblich die Energiedichte der Batterie. Die Elektrolyte werden außerhalb der Zelle in zwei getrennten Tanks gelagert. Somit ist die Redox-Flow-Zelle der einzige Typ elektrochemischer Energiespeicher, in dem sich Energiemenge und Leistung unabhängig voneinander skalieren lassen.
Wie funktioniert die Energiespeicherung in wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien?
Die Energiespeicherung in wiederaufladbaren Lithiumionen-Batterien beruht auf der reversiblen Ein- und Auslagerung von Li-Ionen in sogenannte Aktivmaterialien durch elektrochemische Redoxreaktionen. Dies wird als Interkalation bezeichnet. Als Aktivmaterialien für die positive und negative Elektrode sind verschiedene Verbindungen möglich.
Was ist ein thermochemischer Speicher?
Thermochemische Speicher nutzen die Reaktionsenergie einer reversiblen chemischen Reaktion, die in einer Richtung Wärme aufnimmt und in der anderen abgibt, zum Beispiel die Hydratisierung von Kalziumchlorid (CaCl). Für die Anwendung in hybriden und elektrischen Fahrzeugen kommen vor allem elektrochemische Speicher infrage.
