Energiespeicherkapazität von Lithiumbatterien

Das Herzstück von Lithium-Ionen-Batterien. In einer elektrifizierten Welt dominieren Lithium-Ionen-Batterien, die alles von tragbaren Geräten bis hin zu Elektrofahrzeugen mit Strom versorgen. Das Herzstück dieser Kraftwerke ist das Kathodenmaterial, eine dynamische Komponente, die die Kapazität und Energiespeicherkapazität der Batterie

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.

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 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 Arten von Lithium-Batterien gibt es?

Die Lithium-Luft-Technologie wird eingeteilt in: (1) nichtwässrige Systeme, (2) wässrige Systeme, (3) Festkörper-Systeme und (4) Lithium-Meerwasser-Batterien. Lithiummetall-Batterien haben keine Interkalationselektrode wie die Lithiumionen-Batterie, sondern setzen metallisches Lithium als Anodenmaterial (\ (-\)) ein.

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.