Herstellung elektrischer Energiespeicher at RWTH Aachen

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Aus welchem Material bestehen die Stromableiter für (i) Anode und (ii) Kathode?

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Definition

Flow-Systeme

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Elektrochemisch inaktive Bestandteile der Elektrodenmaterialien

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Funktionsweise von Sekundärbatterien

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Klassifizierung von Sekundärbatterien anhand der Betriebstemperatur

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Anodenmaterialien - Einteilung der Kristallstruktur

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Kathodenmaterialien werden nach ihrer Kristallstruktur unterschieden

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Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batteriezellen, Arten 

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Nennen und erklären Sie Unterschiede zwischen Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien

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Anode aus Sicht der Elektrochemie

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Eigenschaften von Wasserstoff & Brennstoffzelle

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Kathode aus Sicht der Elektrochemie

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Herstellung elektrischer Energiespeicher

Aus welchem Material bestehen die Stromableiter für (i) Anode und (ii) Kathode?

(i) Kupfer (ii) Aluminium

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Definition

Flow-Systeme

Redox-Flow-Batterien, auch Fluss- oder Flüssigbatterien genannt, sind galvanische Speicher, in denen Elektrolyte in zwei voneinander getrennten Kreisläufen, welche über eine Membran miteinander verbunden sind, durch die Zelle gepumpt werden. z.B. Zwischenspeicher für erneuerbaren Energien

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Elektrochemisch inaktive Bestandteile der Elektrodenmaterialien

Additive

Leitruß (engl. Carbon Black)

Binder

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Funktionsweise von Sekundärbatterien

Die Energiespeicherung in einer Sekundärbatterie erfolgt durch die Verschiebung von Elektronen innerhalb des Speichersystems. Beim Laden und Entladen der Sekundärbatterie findet eine Redoxreaktion statt.

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Klassifizierung von Sekundärbatterien anhand der Betriebstemperatur

Niedertemperaturbatterien (unter 150°C)

Hochtemperaturbatterien (von 150 °C bis 300°C)

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Anodenmaterialien - Einteilung der Kristallstruktur

– Graphit, Silizium-Graphit-Blends, Soft-Carbon und Hard-Carbon

– Lithiumtitanatoxid

– Reines Lithium

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Kathodenmaterialien werden nach ihrer Kristallstruktur unterschieden

– Oxide mit schichtartigem Aufbau

– Spinelle 

– Phosphate

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batteriezellen, Arten 

Kalendarische Lebensdauer

Zyklische Lebensdauer

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Nennen und erklären Sie Unterschiede zwischen Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Metall-Batterie: – Enthält metallisches Lithium an der Anode  Herausfordernd, da Lithium-Metall sehr reaktiv ist – Ist im Allgemeinen nicht wieder aufladbar und somit eine Primärbatterie

Lithium-Ionen-Batterie: – Enthält kein metallisches Lithium, sondern eine Lithiumverbindung (Lithiuoxid)  Lithium liegt nur in ionischer Form im Elektrolyten vor – Ist im Allgemeinen mehrfach wieder aufladbar und somit eine Sekundärbatterie

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Anode aus Sicht der Elektrochemie

Als Anode bezeichnet man die Elektrode, an der die Oxidations- Reaktion abläuft. Die Anode nimmt Elektronen von einem Elektronen-Donor (Ion oder Molekül) auf, der dabei oxidiert1 wird.

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Eigenschaften von Wasserstoff & Brennstoffzelle

Mit der Brennstoffzelle kann ein lokal emissionsfreier Betrieb gewährleistet werden 

• Der Energieträger Wasserstoff besitzt eine vielfach höhere gravimetrische Energiedichte im Vergleich zu anderen Kraftstoffen 

• Geringe volumetrische Energiedichte macht den Einsatz von Drucktanks erforderlich 

• Für mobile Anwendungen ist die Polymer Exchange Membrane (PEM)-Brennstoffzelle aktuell am relevantesten

Herstellung elektrischer Energiespeicher

Kathode aus Sicht der Elektrochemie

Als Kathode bezeichnet man die Elektrode, an der die Reduktions- Reaktion abläuft. Die Kathode gibt Elektronen an einen Elektronen-Akzeptor (Ion oder Molekül), der dabei reduziert2 wird, ab.

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