Elektrochemische Lithium-Ionen-Batterie-Energiespeicherung
In der dynamischen Welt der Energiespeicherung hat die Suche nach Hochleistungsbatterien dazu gefhrt, dass Natrium-Ionen-Batterien (Na-Ion) neben den etablierten Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) zu einem ernstzunehmenden Konkurrenten geworden sind. In diesem Blog werden entscheidende Leistungskennzahlen Energiedichte,
Was ist ein elektrochemischer Energiespeicher?
sind elektrochemische Energiespeicher, in denen die Zellreaktion kontinuierlich ablaufen kann, beispielsweise Brennstoffzellen und Redox-Flow-Batterien. Elektrostatische und induktive Speicher nutzen die Energie elektrischer oder magnetischer Felder zur Speicherung.
Wie kann man die Leistung und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien verbessern?
Die Entwicklung von neuartigen Elektrolyten und Additiven ist für die Steigerung der Leistung und Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien unerlässlich. Durch die Optimierung dieser Komponenten wollen wir die Energiedichte, die Zyklenstabilität und die Gesamteffizienz für verschiedene Anwendungen verbessern.
Wie hoch ist die Energiedichte einer Lithium-Ionen-Batterie?
Die orangen Flächen sind ein Ausblick auf die nächsten fünf bis zehn Jahre der erwarteten Entwicklung. Die aktuell leistungsfähigsten fahrzeugtauglichen Lithium-Ionen-Batteriezellen erreichen rund 250 Wh/kg gravimetrische Energiedichte und 700 Wh/l volumetrische Energiedichte.
Was ist der Unterschied zwischen einer NiMH-Batterie und einer Lithium-Ionen-Batterie?
Bei der Blei-Batterie wird das Blei oxidiert (Elektronenabgabe) und reduziert (Elektronenaufnahme). Entsprechendes passiert bei der NiMH-Batterie mit Nickel. Bei der Lithium-Ionen-Batterie ist das Lithium jedoch immer ionisch (Li +). Es wird lediglich in die Schichten von Anode und Kathode eingelagert (interkalieren = dazwischenschieben).
Wie hoch ist die Energiedichte von Lithium und Schwefel?
Die Reaktion von Lithium und Schwefel erfolgt jedoch über einen vielfachen Elektronentransfermechanismus, woraus sich eine höhere Energiedichte ergibt. Die theoretischen Werte von rund 2.500 Wh/kg und 2.800 Wh/l werden in den bisher gebauten Prototypen allerdings bei Weitem nicht erreicht.
Was ist der Unterschied zwischen einer Lithium-Ionen-Batterie und einer aufgeladenen Batterie?
Lithium-Ionen-Batterien verhalten sich beim Laden und Entladen nicht symmetrisch, das heißt, sie können grundsätzlich schneller entladen als aufgeladen werden. Der Grund dafür ist die relative langsame Einlagerungsrate der Lithium-Ionen in das Graphit. Typische Laderaten sind 1 C bis 2 C, typische Entladeraten bis 10 C.
