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Wie ist ein Lithium-Ionen-Akku aufgebaut und wie funktioniert er?

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Eingestellt 5, Mär 2015 in Energiewende von Rüdiger

Enthält er neben Lithium noch andere Stroffe, die dazu beitragen, dass Energie gespeichert und abgerufen werden kann?

   

1 Antwort

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Beantwortet 6, Mär 2015 von Martin Werner (2,069 Punkte)

Die Lithiumionenakkus werden je nach Aufbau bzw. den eingesetzten Elektrodenmaterialien weiter untergliedert: der Lithium-Polymer-Akkumulator, Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator (LiCoO2), Lithium-Titanat-Akkumulator, der Lithium-Luft-Akkumulator, der Lithium-Mangandioxid-Akkumulator, der Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator (LiFePO4) und der Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akkumulator.Kenndaten, wie Zellenspannung, Temperaturempfindlichkeit oder der maximal erlaubte Lade- oder Entladestrom, variieren bauartbedingt stark und sind wesentlich vom eingesetzten Elektrodenmaterial und Elektrolyt abhängig. Die Angabe des Subtyps (z. B. „Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator“) ist aus diesem Grund informativer als die Angabe des Oberbegriffs „Lithiumionen-Akkumulator“.

Das aktive Material der negativen Elektrode eines gängigen Lithiumionen-Akkus besteht aus Graphit. Die positive Elektrode enthält meist Lithium-Metalloxid-Verbindungen, wie LiCoO2 (Lithiumcobaltdioxid), LiNiO2, LiMn2O4.oder LiFePO4. Der Elektrolyt muss absolut wasserfrei sein und besteht Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder 1,2-Dimethoxyethan und gelösten Lithiumsalzen wie LiPF6.

Obwohl bei den Redox-Reaktionen kein metallisches Lthium vorkommt, wird beim Laden des Akkus metallisches Lithium in die Graphit-Struktur eingelagert. Es bildet sich eine sog. Interkalationsverbindung. Beim Entladen werden an der Anode Li-Kationen und Elektronen frei. An der Katode werden die durch Elektrolyt und Separator gewanderten Li-Ionen im Katodenmaterial eingebaut.

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