BATTERIEPRINZIP UND GRUNDLAGEN

- May 03, 2018-

Die kleinste Arbeitseinheit in einer Batterie ist die elektrochemische Zelle, bestehend aus einer Kathode und einer Anode, die getrennt und durch einen Elektrolyten verbunden sind. Der Elektrolyt leitet Ionen, ist aber ein Isolator für Elektronen. In einem geladenen Zustand enthält die Anode eine hohe Konzentration an interkaliertem Lithium, während die Kathode an Lithium abgereichert ist. Während der Entladung verlässt ein Lithiumion die Anode und wandert durch den Elektrolyten zu der Kathode, während sein zugehöriges Elektron durch den Stromkollektor gesammelt wird, der verwendet wird, um eine elektrische Vorrichtung mit Energie zu versorgen.

Die Zelldesigns und Kombinationen in Modulen und Packs sind sehr unterschiedlich. Um ein grundlegendes Verständnis zu schaffen, zeigt dieses Papier die Hauptzellentwürfe und konzentriert sich dann auf Materialien, Verarbeitung und Herstellung mit besonderem Schwerpunkt auf Batterien für den Transport.

Die Elektroden in Lithium-Ionen-Zellen sind immer feste Materialien. Man kann zwischen Zelltypen nach ihren Elektrolyten unterscheiden, die Flüssigkeits-, Gel- oder Festkörperbestandteile sein können. Die Elektrolyte in Gel- und Festkörperzellen stellen eine strukturelle Komponente dar und benötigen keine zusätzlichen Separatoren für die effektive Trennung von Elektroden und die Vermeidung von Kurzschlüssen. Zellen kommen in Knopf-, zylindrischen und prismatischen Formen.

Für Anwendungen mit niedriger Energie und geringer Leistung stellt eine Zelle oft eine volle Batterie dar. Für Anwendungen mit hoher Energie und hoher Leistung, wie zum Beispiel Transport oder stationäre Lagerung, sind eine Anzahl von Zellen in einem Modul untergebracht und eine Anzahl von Modulen ist in einer Batterie untergebracht.