Elektrochemische Energiespeicheranwendungen von kohlenstoffbasierten Materialien

Elektrochemische Energiespeicher spielen sowohl bei stationären Anwendungen in Form von Zwischenspeichern für regenerative Energien als auch bei mobilen Anwendungsfeldern eine entscheidende Rolle. Gerade die immer größer werdende Funktionsdichte im Consumerbereich und die hohen Anforderungen an Elektrofahrzeuge erfordern leistungsstarke und zuverlässige

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.

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.

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 Nachteile von Kohlenstoffen?

Nachteilig ist die Verwendung von Kohlenstoffen dadurch, dass im Laufe der Zeit eine Umwandlung zu Carbonaten erfolgt, die die Leitfähigkeit des Elektrolyten herabsetzt und einen Laugenwechsel erfordern kann. Aufgrund der großen Elektrodendicken werden diese Zellen häufig für geringe und mittlere Belastungen eingesetzt.

Was sind elektrochemische Reaktionen?

Elektrochemische Reaktionen verlaufen über eine Vielzahl von Teilprozessen. Hierzu zählen z. B. Transportprozesse wie Diffusion oder Migration, Adsorption, Kristallisation und Umlagerungsprozesse.

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.