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Akkumulatoren

Eine Batterie ist nach dem Entladen leer und kann nicht wieder aufgeladen werden. Der Akkumulator kann mehrfach entladen und wieder geladen werden. Es gibt Akkumulatoren mit und ohne Memorie-Effekt.

Der ideale Akkumulator ist leicht, preiswert, hat einen hohen Wirkungsgrad > 80 % , hat keine Selbstentladung, ist schnell ladefähig < 1 Stunde, hohe Anzahl an Ladezyklen und damit möglichst geringe Alterung, resistent gegen Tiefstentladung, hoher Entladestrom auch über einen langen Zeitraum soll möglich sein, möglichst Temperatur unabhängig, kein Memorie-Effekt, ...


 Akkumulatortyp
 Formel
 Energie-
 dichte
 Leistungs-
 dichte
 Zell-
 spannung

 Ladezyklen,
 Lebensdauer
 weitere Merkmale
 Bleisäure
 PbPbO2
 30-50
 Wh / kg
 150-300
 W / kg
 2 V
 300-1.000
 Ladezyklen
 Lebensdauer
 3-5 Jahre
 als Akkumulator seit Jahrzehnten im Auto genutzt
 Info_Link_2
 oder Bleigel Silikon
 PbPbO2      2 V  200-300
 Ladezyklen
 Info_Link_1 , Info_Link_2 ,
 Blei-Kohlenstoff
 PbC
 60-80
 Wh / kg
     > 1.500
 Ladezyklen
 verbesserte Tiefentladungfähigkeit, verbesserte Kapazität, geringeres Gewicht, verlängerte Lebensdauer, preiswerter
 verschiedene Varianten von verschiedenen Herstellern, erste sollen 2008 marktreif sein
 Natrium-Schwefel
 NaS
 300 Wh / kg
 therotisch
 150 Wh / kg
 praktisch
   zwischen
 1,78 V
 und
 2,08 V
 1.000 Ladezyklen
 Lebensdauer
 ca. 10 Jahre
 nicht unproblematisch eine Betriebstemperatur von bis zu 350°C,
 Arbeitstemperatur typisch 300°C
 Natrium und Schwefel sind preiswerte Grundstoffe
 Nickel-Cadmium
 NiCd
 40-55
 Wh / kg
   1,2 V    EU-weit verboten !!! Im Rest der Welt aber nicht.
 Nickel-Metallhydrid
 NiMH
 60-80
 Wh / kg
 200-300
 W / kg
 1,2 V
 > 1.000 Ladezyklen
 Lebensdauer
 > 5 Jahre
 
 Nickel-Zink
 NiZn
         30% höhere Leistung als NiMH und sind leichter, kleiner und günstiger in der Herstellung
 als NiMH
 Nickel-Eisen
 NiFe
       noch 100% der
 Anfangskapazität
 nach 60 Jahren
 Betrieb !!!
 Eisen-Anode und Nickeloxid-Kathode, Elektrolyt Kaliumhydroxid,
 Pflege : regelmäßige Wasserzugabe und alle 15 Jahre etwas zusätzliches Kaliumhydroxid
 Nickel-Wasserstoff  NiH2          
 Lithium
 Li
 200 Wh / kg
   
 nach xxx
 Ladezyklen
 noch 95% der
 Anfangskapazität
 Lebensdauer
 ca. 10 Jahre
 Aufladezeit 1-1,5 Stunde
 Lithium-Nitrat
 Li..
 200 Wh / kg      nach xxx
 Ladezyklen
 noch 95% der
 Anfangskapazität
 Lebensdauer
 ca. 10 Jahre
 
 Lithium-Ion
 Li-Ion
 90-150
 Wh / kg
 500-2.000
 W / kg
 3,6 V  > 2.000 Ladezyklen
 Lebensdauer
 5-10 Jahre
 durch Keramik beschichtete Separatorfolien temperaturfester, KEIN Memoryeffekt, Selbstentladung sehr gering, Info_Link_2
 Lithium-Ion mit NanoTec
 Li-Ion
 200 Wh / kg      nach 3.000
 Ladezyklen
 noch 90% der
 Anfangskapazität
 Lebensdauer
 ca. 10 Jahre
 extrem hohe Entladeströme, sehr kurze Aufladezeit < 5 Minuten
 Lithium-Ion mit Nano
 beschichteter Kathode

 Li-Ion
       nach 1.000
 Ladezyklen
 noch 99% der
 Anfangskapazität
 und bei -40°C
 noch 80% seiner
 Leistung
 in nur einer Minute auf 80% aufladbar
 Hersteller : Toshiba
 Typbezeichnung : Super Charge Battery
 Lithium-Ion mit Silizium-
 Nanodrähten
 Li-Ion
 600 Wh / kg
 therotisch
       aufwendiger Herstellungsprozeß der Nanodrähte
 Lithium-Ion-Phosphat
 Li-Ion-P
         
 Lithium-Polymer
 Li..
 150 Wh / kg
     1.000 Ladezyklen
 Anode Lithium im Kohlenstoffgitter,  Kathode Gemisch Manganoxid-Lithium,
 Polymergel verhindert Selbstentzündungsgefahr
 Lithium-Metall-Polymer  
         ohne flüssiges Elektrolyt und feuersicher
 Lithium-Metall-Luft  LiO2
 5.000
 Wh / kg
 theoretisch
       
 Lithium-Phosphat  LiP
         
 Lithium-Kobaltdioxid
 LiCoO2
 110-190
 mAh / g
   3,6 V
   1 mAh / g = 1 Ah / kg ( 1 W = 1 V * 1 A )
 wobei dann dies hier die Zellspannung von 3,6 V wäre, also
 110 mAh / g * 3,6 V = 396 Wh / kg
 190 mAh / g * 3,6 V = 684 Wh / kg
 Lithium-Manganoxid
 LiMn2O4
 110-120
 mAh / g
   3,8 V    1 mAh / g = 1 Ah / kg ( 1 W = 1 V * 1 A )
 wobei dann dies hier die Zellspannung von 3,8 V wäre, also
 110 mAh / g * 3,8 V = 418 Wh / kg
 120 mAh / g * 3,8 V = 456 Wh / kg
 Lithium-Eisen-Phosphat
 LiFePO4
 100-120
 Wh / kg
 1.800
 W / kg
 3,3 V  nach 1.200
 Ladezyklen
 noch 80% der
 Anfagskapazität
 sicherer, langlebiger und günstiger herzustellen
 Lithium-Eisen-Phosphat-...  Li2FePO4F  95-140
 mAh / g
   3,6 V
   1 mAh / g = 1 Ah / kg ( 1 W = 1 V * 1 A )
 wobei dann dies hier die Zellspannung von 3,6 V wäre, also
   95 mAh / g * 3,6 V = 342 Wh / kg
 140 mAh / g * 3,6 V =  504 Wh / kg
 Lithium-Schwefel  LiS          nicht unproblematisch eine Betriebstemperatur zwischen 375°C bis 475°C,
 teuer in der Herstellung
 Lithium-Titanat  LiTi
 70-90
 Wh / kg
 theoretisch
 4.000
 W / kg
   nach 1.500
 Ladezyklen
 noch 85% der
 Anfagskapazität
 Lebensdauer
 > 12 Jahre
 in 15 Minuten aufladbar
 Hersteller :  Altairnano
 Typbezeichnung : NanoSafe
 Lithium-Aluminium-Pyrit
 LiAl..
 300 Wh / kg
 theoretisch
       
 ZEBRA Natrium-Nickelchlorid
 NaNiCl  100-120
 Wh / kg
   2,58 V  nach 3.000
 Ladezyklen
 Lebensdauer
 > 11 Jahre
 Betriebstemperatur 300°C
 ZEBRA Lithium
 Li          
 Alkalie-Mangan
   
     
 
 Zink-Kohle
 ZnC          
 Zink-Chlor
 ZnCl        bis 1.500
 Ladezyklen
 funktioniert NUR bei 0°C
 Zink-Halogen
 Zn...        bis 1.500
 Ladezyklen
 
 Zink-Brom
 ZnBr        bis 1.500
 Ladezyklen
 funktioniert bei normaler Umgebungstemperatur
 Zink-Chlorid
 ZnCl          müssen min. alle 6 Stunden wieder aufgeladen werden, Probleme mit dem aggressiven Chlorgas
 Zink-Sauerstoff
 ZnO          
 Zink-Luft
   150 Wh / kg
     10 Ladezyklen !!
 Elektrolyt Kali-Lauge
 Zink-Silber
 ZnAg        niedrige
 Ladezyklen
 
 Vanadium-Redox-Flow
       1,35 V
   hoher Wirkungsgrad, schnelles Aufladen möglich, auch laden durch Elektrolytwechsel
 Hersteller :  VRB Power Systems,  Vancouver Kanada
 ab 2005 Massenfertigung geplant

Einige Links zum Thema :

 Kurzkommentar  Web-Links
 Elektrochemische Spannungsreihe bei Wikipedia  http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsreihe
 Kategorie Akkumulatoren bei Wikipedia
 http://de.wikipedia.org/wiki/Kategorie:Akkumulator
 Akkumulatoren bei Wikipedia  http://de.wikipedia.org/wiki/Akkumulator
 Akkumulator bei Meyers Lexikon Online
 http://lexikon.meyers.de/wissen/Akkumulator+(Sachartikel)+Chemie
 Akkumulatorladezeiten  http://www.akkuladezeit.de/s/akku_typen.html
 Der Akkumulator.pdf aus dem Projektlabor der TU Berlin
 http://projektlabor.ee.tu-berlin.de/projekte/roboter/downloads/referate/Akku/Der Akkumulator.PDF
 Akkumulatorfertigung von www.ewering.de
 http://akkufertigung.de/page/6
 Buch der Synergie - Energiespeicher  http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_00_inhalt_energiespeichern.htm