Wiederaufladbare Batterien
Konzeption und Anwendung
http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/871369 (2.1.13)
Referent: Mirco Eckardt
07.01.2014 1
Mobile Einsatzgebiete
[1] http://i.computer-bild.de/imgs/4/6/9/0/1/9/7/Apple-iPad-Air-658x370-e538911230c1a064.jpg (30.12.13)
[2] http://img.welt.de/img/schoenes_leben_ipad/crop101806444/9298726124-ci3x2l-w620/cc-Tesla-Roadster-Motor-DW-Vermischtes-SAN-CARLOS.jpg (30.12.13)
[3] http://www.htc.com/managed-assets/shared/desktop/smartphones/htc-one/hero/HTC-ProductDetail-Hero-slide-04.png (30.12.13)
[1] [2]
[3]
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Stationäre Einsatzgebiete
[1] [2]
[1] http://www.guenstige-solaranlage.com/wp-content/uploads/guenstigesolaranlagen.jpg (30.12.13)
[2] http://www.joachimgerhard.de/reiseberichte/aida_ostseekreuzfahrt_2010/Bilder/22_08/windpark.jpg (30.12.13)
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Begriffserklärung
Kapazität:
Elektrische Kapazität:
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Energiedichte:
volumetrisch: =
spezifisch: = Leistungsdichte:
volumetrisch: = =
spezifisch: = =
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Aufbau (Bsp.: LiM/Graphit)
http://www.maurelma.ch/Polymer.gif (3.1.14)
Kathode AnodeElektrolyt
Separator
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Funktionsweise (Bsp.: LiM/Graphit)
Separator
𝑥 𝐿𝑖+¿+𝐶6+𝑥𝑒−⇌𝐿𝑖𝑥𝐶6¿𝐿𝑖𝑀𝑂2⇌ 𝐿𝑖1−𝑥𝑀𝑂2+𝑥 𝐿𝑖
+¿+𝑥𝑒−¿
Zellreaktion:
Positive Elektrode/Kathode Negative Elektrode/Anode
Elektrolyt
Entladen Laden
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2010-1/ws2010-1_07_WohlfahrtMehrens.pdf (28.12.13)
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Separator
• Räumliche Trennung von Anode und Kathode
• - Ionen leitend
• hitzebeständig
• bruchsicher
keramisch beschichtetes Polymervlies (SEPARION®)
http://www.creavis.de/sites/creavis/SiteCollectionImages/other/norm_full_internal-start-ups.jpg (3.1.14)
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Elektrolyt
• Lösung eines Leitsalzes in einem Lösemittel
• Ionentransport zwischen Anode und Kathode
• Voraussetzungen:
hohe Ionenmobilität, hohe Löslichkeit, Inertheit,
thermische und elektrochemische Stabilität
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• „Elektrolytfenster“
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Elektrolyt
• wässrig: KOH +
• nicht wässrig:
Leitsalz: Li
Lösemittel:
Ethylencarbonat (EC) Dimethylcarbonat (DMC)
http://de.wikipedia.org/wiki/Ethylencarbonat (3.1.14) http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlens%C3%A4uredimethylester (3.1.14)
07.01.2014 11
Akkumulatorsysteme
Reversible Einlagerungsreaktionen
• 2D – Schichtverbindungen (Graphit/LiM)
• 3D – Verbindungen (NiMH)
Reversible Verdrängungsreaktionen
• Pb/ bzw. Ni/Cd
Superkondensatoren
• Nanokristalline Struktur große Oberfläche
• hohe Leistungsdichte : niedrige Energiedichte
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http://webuser.uni-weimar.de/~yemi4445/etech/beleg4.html07.01.2014 13
Anwendungsbeispiel
Mobiler Sektor
(Beispiel Elektroauto BMW i3)
Technische Daten:
• 125 kW/170 PS
• 0 – 60 in 4 s ; 0 – 100 in 7,2 s
• Gewicht: 1195 kg
• Höchstgeschwindigkeit: 150
• Reichweite: 160 km
http://i.computer-bild.de/imgs/5/0/9/8/0/7/4/Elektroauto-BMW-i3-1024x576-6dd3d72b12555ac9.jpg (4.1.14)
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Anwendungsbeispiel
Akku:
• Li – Ionen Akku mit Heiz-/Kühlsystem
• Energiedichte: 110
• Kapazität: 22 kWh
• Spannung: 360 V
• Gewicht 200 kg
• Ladezeit: 5 bis 8 h
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Literaturverzeichnis
Riedel - Moderne Anorganische Chemie 3.ed 2007
http://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Workshopbaende/ws2010-1/ws2010-1_07_WohlfahrtMehrens.pdf (28.12.14)
J.B. Goodenoug, Chem. Res., 2011, XXX, 000-000
S. Evers, L.F. Lazar, Acc. Chem. Res., 2012, 46, 1135-1143
I. E. Rauda, V. Augustyn, B. Dunn, S. H. Tolbert, Acc. Chem. Res., 2012, 46, 1113-1124
B. Dunn et al., Science, 2011, 334, 928-933
http://www.bmw.de/de/neufahrzeuge/bmw-i/i3/2013/antrieb.html (3.1.14)
http://www.chip.de/news/BMW-i3-Preis-Daten-zur-heutigen-Markteinfuehrung_63364898.html (3.1.14)
http://adacemobility.wordpress.com/2013/10/21/batterie-experte-sven-bauer-der-tesla-akku-oder-der-im-bmw-i3-das-ist-ein-gewaltiger-unterschied/ (4.1.14)
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Literaturverzeichnishttp://www.tu-chemnitz.de/chemie/physchem/files/vorlesungen/GrenzflaechenIII/Archiv/GrenzflaechenIII_SS2008.pdf (11.12.13)
http://www.bem-ev.de/abc-der-batteriesysteme/ (20.12.13)
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/lithiumionenakku/lithiumionenakku.htm (30.12.13)
http://nano.evonik.de/sites/nanotechnology/de/technologie/anwendung/separion/pages/default.aspx (3.1.14)
http://www.akkuladezeit.de/s/akku_kapazitaet.html (20.12.13)
https://www.tu-braunschweig.de/forschung/zentren/nff/geeni/projekte/phd/d3 (11.12.13)
http://www.itwissen.info/definition/lexikon/SEI-solid-electrolyte-interface.html (11.12.13)
http://www.ak-tremel.chemie.uni-mainz.de/ChiuZ/Script%20TU%20Graz%20Lithium-Batterien.pdf (3.1.14)
http://epub.uni-regensburg.de/18757/1/Diss_Dominik.pdf (3.1.14)
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