Lithium-Ionen-Akkumulator
In Lithium-Ionen-Akkumulatoren basieren alle elektrochemischen Vorgänge auf der Basis von Lithium-Verbindungen. Die meisten der heute auf den Markt gebrachten lithiumbasierten Akkumulatoren enthalten Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide (NMC-Akkumulatoren ). Die Zelle kann einen flüssigen Elektrolyten enthalten oder als Lithium-Polymer-Akkumulator ausgeführt sein. Die resultierende Zellspannung hängt vom Kathodenmaterial ab.[1]
Bei Akku-Packs kleiner und mittlerer Baugröße ist meist eine Batteriemanagement-Elektronik (BMS, mindestens Über- und Entladungsschutz) integriert. Ohne ein BMS sind die Akkus praktisch unbrauchbar.
Die häufigste Variante aufgrund des Elektrodenmaterials sind die auf Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxiden basierenden NMC-Akkumulatoren, weitere Varianten existieren aufgrund verschiedener Elektrolyte: die Zelle kann einen flüssigen Elektrolyten enthalten oder als Lithium-Polymer-Akkumulator ausgeführt sein. Bei letzteren sind die sogenannten „Pouch“-Bauformen besonders weit verbreitet.[2]
Aufbau
Lithium-Akkus sind üblicherweise in Schichtform aufgebaut, die Elektrodenmaterialien werden beidseitig auf eine Metall-Folie aufgetragen, zwischen Anoden- und Kathodenfolie kommt noch eine dritte Folie, der Separator. Diesen Folienstapel kann man dann schneiden, wickeln oder falten.
Herstellung
Die Herstellung der Akkupacks umfasst die drei Hauptprozesse Elektrodenfertigung, Zell-Assemblierung und Zell-Finishing.[3]
- Elektrodenfertigung
- Mischen
- Beschichten
- Kalandern/Slitting
- Trocknen
- Zell-Assemblierung
- Vereinzeln
- Stapeln bzw. Wickeln
- Verpacken
- Elektrolytbefüllung
- Zell-Finishing
- Formierung
- Entgasung/Reifung/Test
NMC-Akkumulatoren
Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide, abgekürzt als Li-NMC, LNMC, NMC oder NCM bezeichnet, sind Mischoxide des Lithiums, Nickels, Mangans und des Cobalts. Sie haben die allgemeine Formel LiaNixMnyCozO2. Die wichtigsten Vertreter haben eine Zusammensetzung mit x + y + z = 1, sie zählen heute zu den wichtigsten Speichermaterialien für Lithiumionen.[4]
| Variante | Verhältnisformel | Einschätzung |
|---|---|---|
| NMC111 oder NMC333 |  |
längst überholt |
| NMC532 |  |
gilt als überholt |
| NMC622 |  |
aktueller Stand der Technik |
| NMC811 |  |
kommendes Elektrodenmaterial |
Laden und Entladen
Pluspol (positive Elektrode)
|
(1) |
Minuspol (negative Elektrode)
|
(2) |
Einzelnachweise
- ↑ Lithium-Ionen-Akkumulator https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator (abgerufen am 18.05.2024)
- ↑ Lithium-Polymer-Akkumulator https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Polymer-Akkumulator (abgerufen am 18.05.2024)
- ↑ PRODUKTIONSPROZESS EINER LITHIUM-IONEN-BATTERIEZELLE https://www.pem.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaaabcgujq (abgerufen am 20.05.2024)
- ↑ Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxide (abgerufen am 19.05.2024)
