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Eine Einführung in Lithiumbatterien

Präsentation


Zwischen Elektrofahrzeugen, PDAs und PCs sind Batterien vielleicht vorbei. Das wird sich so schnell nicht ändern. Der weltweite Stromverbrauch steigt

rasant und moderne Mobiltelefone, Tablets und Tablets werden im Allgemeinen immer normaler. Darüber hinaus beobachten Batterien Anwendungen in der

Energiespeicherung, da sich der umweltfreundliche Strombereich immer weiter entwickelt. Architekten und Forscher haben zahlreiche clevere

Fortschritte geschaffen, um unseren Kapazitätsbedarf zu decken, aber keiner scheint sich als endgültige Innovation durchgesetzt zu haben.

Schwungrad-, gepackte Luft- und Warmvorratsspeicherung sind im Großen und Ganzen solide Konkurrenten für die Vorratsspeicherung im Netzmaßstab,

während Lithium-Partikel-, Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien um die vielseitige Energiespeicherung konkurrieren. Es läuft alles

darauf hinaus, dass wir eigentlich keine ideale Methode gefunden haben, um unsere Macht wegzustecken. Dieser Artikel wird über die Innovation und

Leistungsfähigkeit von Lithiumbatterien sprechen Lieferanten von Lithiumbatterien.


Bis in die 1990er Jahre waren Nickel-Cadmium-Batterien (NiCad) im Grunde die Hauptentscheidung bei batteriebetriebenen Batterien. Das ernsthafte

Problem bei diesen Geräten war, dass sie einen hohen Temperaturkoeffizienten hatten. Dies implizierte, dass die Präsentation der Zellen beim

Aufwärmen absinken würde. Außerdem ist Cadmium, einer der Hauptbestandteile der Zelle, teuer und ökologisch bedenklich (es wird zusätzlich in dünnen

Folienplatten verwendet). Nickel-Metall-Hydrid (NiMH) und Lithium-Partikel kamen in den 90er Jahren als Konkurrenten zu NiCad auf. Von diesem

Zeitpunkt an ist eine das Gehirn desensibilisierende Anzahl von Innovationen zur Verfügung gestanden. Unter diesen zeichnen sich Lithium-Partikel-

Batterien als vielversprechende Anwärter auf ein breites Anwendungsspektrum aus.


Lithium-Partikel-Zellen wurden in vielen Anwendungen eingesetzt, darunter Elektrofahrzeuge, Herzschrittmacher, PCs und militärische Microgrids. Sie

sind sehr wartungsarm und energieintensiv. Tragischerweise haben Business-Lithium-Partikel-Zellen ein paar echte Nachteile. Sie sind extravagant,

filigran und haben eine kurze Lebenserwartung in tiefgreifenden Kreislaufanwendungen. Das Schicksal vieler reifender Fortschritte, einschließlich

Elektrofahrzeuge, hängt von Upgrades in der Zellausführung ab.


Innovation


Eine Batterie ist ein elektrochemisches Gerät. Dies impliziert, dass es zusammengesetzte Energie in elektrische Energie umwandelt. Batteriebetriebene

Batterien können in die andere Richtung wechseln, da sie umkehrbare Reaktionen verwenden. Jedes Telefon besteht aus einem positiven Anschluss, der

als Kathode bezeichnet wird, und einem negativen Anschluss, der als Anode bezeichnet wird. Die Kathoden sind in einem Elektrolyten angeordnet und

mittels eines äußeren Stromkreises verbunden, der einen Elektronenstrom zulässt.


Frühe Lithiumbatterien waren Hochtemperaturzellen mit flüssigen Lithiumkathoden und flüssigen Schwefelanoden. Diese warmen batteriebetriebenen

Batterien, die bei etwa 400 Grad Celsius arbeiten, wurden erstmals in den 1980er Jahren zu Geld verkauft. Ungeachtet dessen erwies sich die

Anodenregulierung aufgrund der Instabilität von Lithium als schwierig. Letztendlich bremsten Temperaturprobleme, Verbrauch und die Weiterentwicklung

von Umgebungstemperaturbatterien die Akzeptanz von flüssigen Lithium-Schwefel-Zellen. Obwohl dies hypothetisch immer noch eine außergewöhnlich starke

Batterie ist, stellten die Forscher fest, dass der Austausch einer gewissen Energiestärke für die Solidität wichtig war. Dies führte zu Lithium-

Partikel-Innovationen.


Eine Lithium-Partikel-Batterie hat im Großen und Ganzen eine Graphit-Kohlenstoff-Anode, die Li+-Partikel aufweist, und eine Metalloxid-Kathode. Der

Elektrolyt besteht aus einem Lithiumsalz (LiPF6, LiBF4, LiClO4), das in einem natürlichen löslichen Stoff wie Ether zerfallen ist. Da Lithium heftig

auf Wasserdämpfe reagieren würde, ist die Zelle zu 100 % fixiert. Ebenso sind die Anoden, um einem Kurzschluss vorzubeugen, durch ein durchlässiges

Material isoliert, das einen tatsächlichen Kontakt verhindert. An dem Punkt, an dem die Zelle geladen wird, interkalieren Lithiumpartikel zwischen

Kohlenstoffatome in der Anode. An der Kathode werden währenddessen Lithiumteilchen und Elektronen abgegeben. Während der Freisetzung tritt das

Umgekehrte auf: Li-Partikel passieren die Anode und wandern zur Kathode. Da die Zelle die Fortbewegung von Teilchen und Elektronen beinhaltet, sollte

das Gerüst sowohl ein anständiger elektrischer als auch ionischer Überträger sein. Sony förderte 1990 die wichtigste Li+-Batterie mit einer Lithium-

Kobaltoxid-Kathode und einer Kohlenstoffanode.


Generell haben Lithium-Partikel-Zellen erhebliche Vorteile, die sie in zahlreichen Anwendungen zur Hauptentscheidung gemacht haben. Lithium ist das

Metall mit der geringsten Molmasse und dem besten elektrochemischen Potential. Dies impliziert, dass Li-Partikel-Batterien eine extrem hohe

Energiedicke haben können. Ein übliches Lithiumzellenpotential beträgt 3,6 V (Lithium-Kobalt-Oxid-Kohlenstoff). Ebenso haben sie mit 5 % eine viel

geringere Selbstfreisetzungsrate als NiCad-Batterien, die sich im Allgemeinen mit 20 % selbst freisetzen. Ebenso enthalten diese Zellen keine

riskanten Schwermetalle wie Cadmium und Blei. Endlich haben Li+ Akkus keine Speicherauswirkungen und müssen nicht nachgefüllt werden. Dies macht sie

im Gegensatz zu anderen Batterien wartungsarm.


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