Energiespeicherverlust bei Lithiumbatterien
Im Zuge der Energiewende erzeugen mehr und mehr Haushalte in Deutschland mittlerweile selbst Strom. Dies funktioniert in einigen Fällen so gut, dass nicht einmal all der gewonnene Solarstrom komplett
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 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.
Wie viele Zellen hat eine Lithiumbatterie?
„Eine Lithiumbatterie für Elektro-Autos etwa besteht aus vielen Modulen und die wiederum aus zahlreichen einzelnen Zellen, mit teils über 20 Komponenten. Zudem unterscheiden sich Zellen hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und Anordnung, der sogenannten Geometrie.
Welche Anforderungen müssen Lithium-Ionen-Batterien erfüllen?
Er gehört zu den teuersten Einzelkomponenten in Lithium-Ionen-Batterien. Er muss folgenden Anforderungen genügen: Möglichst dünn, hohe Porosität, gute Benetzbarkeit mit der Elektrolytlösung, hohe mechanische und thermische Stabilität und möglichst geringe Schrumpfung.
Welche Schwierigkeiten gibt es bei der Aufnahme und Abgabe von Lithium?
Auf diesem Gebiet wurden in den vergangenen Jahren durch verschiedene Modifikationen große Fortschritte erzielt. Eine weitere Schwierigkeit ist die mechanische Stabilität der Kathode, die sich bei der Aufnahme und Abgabe von Lithium um rund 78 % ausdehnt und daher zu Rissen neigt.
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.
