Energiespeicher-Stromversorgung

Produkteinführung

Die Energiespeicher-Stromversorgung ist die vorherrschende kommerzielle Form wiederaufladbarer Batterien und wird häufig in tragbaren Elektronikgeräten und elektrifizierten Transportmitteln eingesetzt. Während eines Entladezyklus werden Lithiumatome in der Anode ionisiert und von ihren Elektronen getrennt. Die Lithiumionen bewegen sich von der Anode und passieren den Elektrolyten, bis sie die Kathode erreichen, wo sie sich mit ihren Elektronen rekombinieren und elektrisch neutralisieren. Die Lithiumionen sind klein genug, um sich durch einen mikropermeablen Separator zwischen Anode und Kathode bewegen zu können. Teilweise aufgrund des geringen Atomgewichts und -radius von Lithium (nach Wasserstoff und Helium an dritter Stelle) können Li-Ionen-Batterien eine sehr hohe Spannung und Ladungsspeicherung pro Massen- und Volumeneinheit aufweisen.

Die Energiespeicher-Stromversorgung kann eine Reihe unterschiedlicher Materialien als Elektroden verwenden. Die häufigste Kombination ist die aus Lithiumkobaltoxid (Kathode) und Graphit (Anode), die in kommerziellen tragbaren elektronischen Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops verwendet wird. Weitere gängige Kathodenmaterialien sind Lithiummanganoxid (wird in Hybrid-Elektro- und Elektroautos verwendet) und Lithiumeisenphosphat. Li-Ionen-Batterien verwenden typischerweise Ether (eine Klasse organischer Verbindungen) als Elektrolyt. Lithiumionen werden in Graphitanoden durch einen als Interkalation bekannten Mechanismus gespeichert, bei dem die Ionen physisch zwischen die 2D-Graphenschichten eingefügt werden, aus denen die Graphitmasse besteht. Die Größe der Ionen im Verhältnis zum geschichteten Kohlenstoffgitter bedeutet, dass Graphitanoden beim Laden oder Entladen nicht physikalisch verformt werden, und die Stärke der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen im Verhältnis zu den schwachen Wechselwirkungen zwischen den Li-Ionen und der elektrischen Ladung der Anode Die Insertionsreaktion ist hochreversibel.

Welche Vorteile haben Energiespeicherbatterien?

Im Vergleich zu anderen hochwertigen wiederaufladbaren Batterietechnologien (Nickel-Cadmium, Nickel-Metallhydrid oder Blei-Säure) bieten Li-Ionen-Batterien eine Reihe von Vorteilen. Sie verfügen über eine der höchsten Energiedichten aller kommerziellen Batterietechnologien und nähern sich 300 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg), verglichen mit etwa 75 Wh/kg bei alternativen Technologien. Darüber hinaus können Li-Ionen-Zellen bis zu 3,6 Volt liefern, das 1,5-3-fache der Spannung von Alternativen, wodurch sie für Hochleistungsanwendungen wie den Transport geeignet sind. Li-Ionen-Batterien sind vergleichsweise wartungsarm und erfordern keine regelmäßigen Zyklen, um ihre Batterielebensdauer aufrechtzuerhalten. Li-Ionen-Akkus haben keinen Memory-Effekt, einen nachteiligen Prozess, bei dem wiederholte Teilentladungs-/Ladezyklen dazu führen können, dass sich ein Akku an eine geringere Kapazität „merkt“. Li-Ionen-Batterien haben außerdem eine geringe Selbstentladungsrate von etwa 1,5-2 % pro Monat und enthalten kein giftiges Blei oder Cadmium. Hohe Energiedichten und lange Lebensdauer haben Li-Ionen-Batterien zum Marktführer für tragbare elektronische Geräte und elektrifizierte Transportmittel gemacht. Im Hinblick auf die Dekarbonisierung des Energieverbrauchs unserer Wirtschaft hat die Li-Ionen-Technologie ihr größtes Potenzial in Elektrofahrzeugen und der elektrifizierten Luftfahrt.

Technische Parameter

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