Elektrodenversorgung des Ionenenergiespeicherkraftwerks

Nach Berechnungen des Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg benötigt Deutschland bis zum Jahr 2030 insgesamt 100 Gigawattstunden (GWh)

Was ist ein elektrischer Energiespeicher?

Elektrische Speicher sind ein zentraler Baustein des Energiesystems. Mit modernsten Geräten und industrienahen Pilotanlagen bietet das »Zentrum für elektrische Energiespeicher« des Fraunhofer ISE eine einzigartige Infrastruktur für ein breites FuE-Dienstleistungsangebot – und das entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Batterien.

Was sind die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher?

Die wesentlichen Kenngrößen der Energiespeicher sind ihre Spannungslage und der Energieinhalt. Die Spannungslage ergibt sich aus der Differenz der Elektrodenpotenziale und somit aus der Art der eingesetzten Elektroden. Je nach betrachtetem System werden Spannungsgrenzen für den Lade- und Entladeprozess vorgegeben.

Was sind die Vorteile von Elektroden?

sehr hohe Lebensdauer, da Elektroden nicht reagieren und somit nicht degenerieren flexible Dimensionierung von Energie und Leistung durch Trennung von Energiewandler und Speicher gute Vermeidbarkeit von Selbstentladung, da die Elektrolytflüssigkeiten getrennt voneinander gelagert werden (Anolyt und Katholyt)).

Was sind die Ursachen für Wasserstoffentwicklung an Elektroden?

Zum Beispiel kann im wässrigen Elektrolyten noch vor Beendigung des Ladeprozesses eine Wasserstoff- bzw. Sauerstoffentwicklung an den Elektroden einsetzen. Eine Ursache besteht in der Verarmung von Reaktionskomponenten bei nahezu vollgeladenem Akkumulator. Diese Reaktionen verringern den Wirkungsgrad der Energiespeicherung.

Was ist eine positive Elektrode?

Die positive Elektrode der Lithium-Ionen-Batterie besteht aus einem Metalloxid, zum Beispiel LiMO 2 oder LiM 2 O 4, oder aus einem Metallphosphat (LiMPO 4). Die Lithium-Ionen werden darin ein- und ausgelagert (interkaliert) ohne Änderung der Metalloxidstruktur. Die Partikelgröße beträgt rund 5 µm, die Schichtdicke rund 80 bis 100 µm.

Was ist die ionische Leitfähigkeit?

Damit sind zum einen die ionische Leitfähigkeit (Li-Ionen) des Elektrolyten und der Elektroden und zum anderen die elektrische Leitfähigkeit der Elektroden und Stromableiter zu betrachten. Hinzu kommt die Ionenleitfähigkeit des gebildeten SEI-Festkörpers (s. Abschn. 7.4.3 ).