Energiespeichergleichung für die Deinterkalation von Lithiumionen

Ziel unserer Arbeit ist die Quantifizierung der Enthalpieänderung bei der Elektrodenreaktion von LiFePO 4 zu FePO 4. Zu diesem Zweck wird die isotherme Titrationskalorimetrie (ITC)

Wie werden Lithium-Ionen eingelagert?

Die Lithium-Ionen werden in das Metallgitter der Kathode eingelagert. Dabei kommt es zur Ladungsreaktion und die Elektronen werden von der Metallverbindung der positiven Elektrode aufgenommen. Das Lithium bleibt zu jeder Zeit rein ionisch. Es gibt keine Elektronen ab und nimmt auch keine auf.

Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?

Das Lithium bleibt zu jeder Zeit rein ionisch. Es gibt keine Elektronen ab und nimmt auch keine auf. Diese werden stattdessen von den Elektroden abgegeben und aufgenommen. Darin unterscheidet sich die Lithium-Ionen-Batterie von allen anderen Batterietypen. Wegen der geringen Leitfähigkeit muss die Lithium-Ionen-Zelle dünn ausgeführt werden.

Was passiert bei einem Lithium-Ionen-Prozess?

Der Prozess ist weitgehend nichtreversibel. Er hat einen Verlust von freien Lithium-Ionen und damit einen Kapazitätsverlust der Zelle zur Folge. Die fortgesetzte Ablagerung von metallischem Lithium auf der negativen Elektrode kann zu fingerartigen Wucherungen führen (Dendritenbildung).

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.

Wie hoch ist die Nennspannung bei Lithium-Ionen-Akkus?

Typisch bei Lithium-Ionen-Akkus sind 4,2 V pro Zelle, abhängig von der genauen Zellchemie jedoch unter Umständen auch weniger. in V Typische Zellspannung des Energiespeichers. Die Nennspannung liegt zwischen Entlade- und Ladeschlussspannung. in % (SOC = State-of-Charge) In der Batterie verbliebene Ladung bezogen auf die Kapazität.