Produktionsprozess und Diagramm für Lithium-Energiespeicherbatterien

Neue Batterietechnologien wie Festkörperbatterien, Materialauswahl für schnelles Laden und Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien versprechen eine Verbesserung der Energiespeicherkapazität, Sicherheit und Nachhaltigkeit. Die Batterietechnologiebranche steht jedoch weiterhin vor Herausforderungen.

Was ist der erste Produktionsschritt in der Lithium-Ionen-Fertigung?

Der erste Produktionsschritt in der Lithium-Ionen-Fertigung ist die Herstellung von Anode und Kathode. Sie läuft für alle drei Zelltypen gleich ab und unterscheidet sich nur in den Ausmaßen der Folien. Zur Fertigung der Elektroden wird zunächst die Beschichtungspaste gemischt und auf die Elektrodenfolie aufgetragen.

Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?

Im Folgenden soll die chemische Funktionsweise einer Batterie anhand des Lithium-Ionen-Akkus beschrieben werden. In der Li-Ionen-Zelle werden freie Lithium-Ionen für den Stromfluss zwischen den Elektroden genutzt.

Wie konnte man Lithium-Ionen Wiederaufladen?

Möglich wurde die Wiederaufladung durch die Erfindung der Interkalationselektrode, die Lithium-Ionen einlagern und wieder abgeben konnte. In den neuen Akkumulatoren wurde sie als Kathode eingesetzt. Die Batterien besaßen jedoch erhebliche Sicher-heitsmängel. In extremen Fällen konnten die Batterien überhitzen und explodieren.

Was ist der Unterschied zwischen einer Lithium-Ionen-Batterie und einer Ni-Cd-Batterie?

Leistung liegt über dem Niveau von Ni-Cd- und Ni-MH-Batterien (vgl. Bünger et al. 2009, S. 88 ff.). Wegen der sehr hohen spez. Energie von mehr als 150 bis 200 Wh/kg sind Lithium-Ionen-Batterien unter den heute verfügbaren Batterietechnologien für die Elektrifizierung des Antriebsstrangs am vielversprechendsten. Aber der höheren spez.

Welche Konkurrenzfähigkeit haben Lithium-Ionen-Batterien?

Insbesondere ist die Konkurrenzfähigkeit gegenüber Lithium-Ionen-Batterien fraglich (vgl. Böcker et al. 2010, S. 41 f.). Die theoretische Energiedichte von Natrium-Nickelchlorid-Batterien (Na-NiCl2-Batterien, ZEBRA) beträgt 788 Wh/kg.

Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?

Ladevorgang Lithium-Ionen-Akku Lagern sich die Lithium-Ionen in der Anode ein, so vergrößert sich deren Volumen. Diese Volumenänderung bedeutet eine mechanische Belastung bei jedem Ladezyklus und muss bei der Wahl des Materials bedacht werden. Die Volumenänderung in Graphitverbindungen beträgt ca. 9 %.