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  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    Akkumulatoren

    TU Berlin - Projektlabor SoSe 2013

    Georg Lienke

    6. Mai 2013

    1 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    Inhaltsverzeichnis

    1 Einfhrung AkkumulatortechnologieZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    2 NiMH vs. LiIonLade- und Entladekurven LiIonLade- und Entladekurven NiMHUnterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren

    3 Der FEAR-AkkuCNH-400C/1P (fey Elektronik)

    4 SchlussbetrachtungenAlternativenQuellen

    2 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Universelle Charakteristika von Akkumulatoren

    Aufbau einer Batterien(Bild zeigt Primrbatterie.Aufbau Sekundrbatterie vergleichbar.)

    Energiespeicher(El. Energie

    Ladung chem. Energie)

    Reversible Generatoren

    3 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Universelle Charakteristika von Akkumulatoren

    Aufbau einer Batterien(Bild zeigt Primrbatterie.Aufbau Sekundrbatterie vergleichbar.)

    Energiespeicher(El. Energie

    Ladung chem. Energie)

    Reversible Generatoren

    3 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Universelle Charakteristika von Akkumulatoren

    Aufbau einer Batterien(Bild zeigt Primrbatterie.Aufbau Sekundrbatterie vergleichbar.)

    Energiespeicher(El. Energie

    Ladung chem. Energie)

    Reversible Generatoren

    3 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Universelle Charakteristika von Akkumulatoren

    Aufbau einer Batterien(Bild zeigt Primrbatterie.Aufbau Sekundrbatterie vergleichbar.)

    Energiespeicher(El. Energie

    Ladung chem. Energie)

    Reversible Generatoren

    3 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zellreaktion

    Allgemeine Redoxreaktion

    a Ox + neReduktion

    b Red

    am Beispiel der NiMH Zellreaktion

    1 Reaktion an der positiven Elektrode

    NiOOH + H2O + e Entladung Ni(OH)2 + OH

    2 Reaktion an der negativen Elektrode

    MHab + OH Entladung M + H2O + e

    3 Gesamtreaktion

    NiOOH + MHabEntladung

    Ni(OH)2 + M

    4 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zellreaktion

    Allgemeine Redoxreaktion

    a Ox + neReduktion

    b Red

    am Beispiel der NiMH Zellreaktion1 Reaktion an der positiven Elektrode

    NiOOH + H2O + e Entladung Ni(OH)2 + OH

    2 Reaktion an der negativen Elektrode

    MHab + OH Entladung M + H2O + e

    3 Gesamtreaktion

    NiOOH + MHabEntladung

    Ni(OH)2 + M

    4 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zellreaktion

    Allgemeine Redoxreaktion

    a Ox + neReduktion

    b Red

    am Beispiel der NiMH Zellreaktion1 Reaktion an der positiven Elektrode

    NiOOH + H2O + e Entladung Ni(OH)2 + OH

    2 Reaktion an der negativen Elektrode

    MHab + OH Entladung M + H2O + e

    3 Gesamtreaktion

    NiOOH + MHabEntladung

    Ni(OH)2 + M

    4 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zellreaktion

    Allgemeine Redoxreaktion

    a Ox + neReduktion

    b Red

    am Beispiel der NiMH Zellreaktion1 Reaktion an der positiven Elektrode

    NiOOH + H2O + e Entladung Ni(OH)2 + OH

    2 Reaktion an der negativen Elektrode

    MHab + OH Entladung M + H2O + e

    3 Gesamtreaktion

    NiOOH + MHabEntladung

    Ni(OH)2 + M

    4 Georg Lienke Akkumulatoren

  • Einfhrung AkkumulatortechnologieNiMH vs. LiIonDer FEAR-Akku

    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zellreaktion

    Allgemeine Redoxreaktion

    a Ox + neReduktion

    b Red

    am Beispiel der NiMH Zellreaktion1 Reaktion an der positiven Elektrode

    NiOOH + H2O + e Entladung Ni(OH)2 + OH

    2 Reaktion an der negativen Elektrode

    MHab + OH Entladung M + H2O + e

    3 Gesamtreaktion

    NiOOH + MHabEntladung

    Ni(OH)2 + M

    4 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Zelltypen

    wssrige Elektrolyte

    PB (PbSO4), NiCd (KOH), NiMH (KOH)

    Mittlere bis Hohe Energiedichte

    Sicherheit: Volumennderung der Zelle bei berladung

    nichtwssrige Elektrolyte

    Hochtemperatursysteme (Na-basiert),Li-org. Flssigelektrolyt (z.B. LixMoO2 in LiPF6) ,Li-Polymer

    Hohe Energiedichte

    Sicherheit: Seperator notwendig

    5 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    ZellreaktionKlassikation ZelltypenEnergiedichte

    Energiedichte ausgewhlter Zelltypen

    Abbildung : Energiedichte verschiedener Zelltypen

    6 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    Lade- und Entladekurven LiIonLade- und Entladekurven NiMHUnterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren

    Lade- und Entladekurven LiIon

    Abbildung : Ladeverlauf einesLiIon-Akkus

    Abbildung : Entladekurve einesLiIon-Akkus

    7 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    Lade- und Entladekurven LiIonLade- und Entladekurven NiMHUnterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren

    Lade- und Entladekurven NiMH

    Abbildung : Lade- und Entladeverlauf eine NiMH-Akkus

    8 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    Lade- und Entladekurven LiIonLade- und Entladekurven NiMHUnterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren

    Vor- und Nachteile der beiden Akkutypen

    Akkutyp Vorteile Nachteile

    NiMH Temperaturkriterium Memory-EektLiIon Ladungsdichte Explosionsgefahr

    9 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    CNH-400C/1P (fey Elektronik)

    Lade- und Entladecharakteristika

    Abbildung : Spannungsverlauf inAbhngigkeit von der eingeladenen Kapazitt.Dargestellt sind zwei verschiedene Ladestrme[400 mA (0.1 C) und 2000 mA (0.5 C)]

    Abbildung : Zeitlicher Spannungsverlaufbei Entladung mit 4000 mA (1 C)

    10 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    CNH-400C/1P (fey Elektronik)

    Spezikationen

    Abbildung : Spezikationen des ausgewhlten NiMH-Akkus.

    11 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    CNH-400C/1P (fey Elektronik)

    Abschaltkriterien

    Abbildung : Verschiedene Kriterien des Ladeendes von NiMH-Akkus

    12 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    AlternativenQuellen

    Oder doch anders?

    Abbildung : Die alternative Batterie

    13 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    AlternativenQuellen

    Quellen I

    U. Tietze Ch. Schenk.

    Halbleiterschaltungstechnik.Springer Verlag, 12. edition, 2002.

    Sylvie Genies Christian Glaize.

    Lead and Nickel Electrochemical Batteries.Wiley, 2012.

    Heinz-Albert Kiehne et.al.

    Batterien Grundlagen und Theorie, aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen.Expert Verlag, 5. edition, 2003.

    Heinz-Albert Kiehne et.al.

    Gertebatterien Grundlagen und Theorie aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen.Expert Verlag, 3. edition, 2003.

    fey elektronik Batterie-und Ladetechnik.

    Datenblatt CNH-400C/1P.Technical report, fey elektronik, 2013.

    http://greenissimo.digital dictators.de/.

    Der zitronen akku, May 2013.

    http://www.itwissen.info/bilder/aufbau-einer batterie.png.

    Aufbau einer batterie, May 2013.

    14 Georg Lienke Akkumulatoren

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    Schlussbetrachtungen

    AlternativenQuellen

    Quellen II

    S.A. Hackney K.E. Aifantis and R.V. Kumar.

    High Energy Density Lithium Batteries.Wiley-VCH Verlag, 2010.

    Jrgen O. Besenhard Martin Winter.

    Wiederauadbare Batterien, Teil I.Chemie in unserer Zeit, 5:252266, 33. Jg. 1999.

    Jrgen O. Besenhard Martin Winter.

    Wiederauadbare Batterien, Teil II.Chemie in unserer Zeit, 6:230332, 33. Jg. 1999.

    Lucien F. Trueb Paul Retschi.

    Batterien und Akkumulatoren.Springer-Verlag, 1998.

    Ren Stranick.

    L