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Batterie

Batterie Entwicklung

 

 
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Einleitung

Batterieentwicklung

Elektrische Energie ist universell einsetzbar und ist heute sehr wichtig. In der Regel kommt aber der Strom immer noch aus der Steckdose. Früher wurden kleine Energiemengen mit Kondensatoren gespeichert.
Nachteil:
  • Nur für Geräte mit geringem Energiebedarf geeignet.
  • Kondensatoren sind sehr schnell entladen.
Deshalb bekommen Batterien heute immer einen grösseren Stellenwert. Ihre Leistungsfähigkeit wurde über die Jahre deutlich gesteigert und die Zyklen Festigkeit verbessert.
Vorteil:
  • Chemische Energie wird direkt in elektrischen Strom umgewandelt.
  • Deutlich höherer Wirkungsgrad (65-90 % Blei-Akku) als ein Verbrennungsmotor.
In diesem Abschnitt wollen wir anhand der einzelnen Entwicklungsschritte die Batterietypen besser verstehen. Die bekannten Problembereiche sollen nachvollziehbar sein, damit die Sie die richtige Auswahl für einen Batterietyp treffen können.
 
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Energiespeicher heute

  • Die Nickel-Metall-Hydrid-Batterie kann 50% mehr Energie pro kg speichern und kommt ohne das giftige Cadmium aus.
  • Das 4-fache an Speicherkapazität pro kg erreichen Natrium-Schwefel- und Natrium-Nickelchlorid-Batterien. Ihr Nachteil ist jedoch die hohe Betriebstemperatur von 400 °C.
  • Zink-Brom-Batterien können etwa dreimal so viel Energie pro kg speichern wie Bleibatterien, benötigen aber Zusatzgeräte.
  • Die Zink-Luft-Batterie ist eine Primärbatterie. Als Autobatterie nicht geeignet, da bei vollständiger Entladung die negative Elektrode auswechselt werden muss.
  • Die Lithium-Ionen-Batterie, gewinnt immer mehr an Bedeutung.
 
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Zusammenfassung

Entwicklung und Geschichte der Batterie

Die Entwicklung verschiedenster Batterietypen wird vom Erfinder bis zum heutigen Stand umschrieben. Luigi Galvani und Alessandro Cont di Volta haben den Grundstein zur chemischen Spannungserzeugung gelegt. Der Weg von der Volta- und Ritter'sche Säule bis zur heute bekannten Starterbatterie, war mit vielen Erfahrungen verbunden, die aber auch einen grossen Fortschritt mit sich brachten.

Das Problem der Selbstentladung und dem damit verbunden Wasserverbrauch konnte durch unterschiedliche Legierungen der Elektrode und dessen Bauformen gefunden werden. Der Antimongehalt wurde reduziert und eine neue Blei-Calcium-Legierung eingesetzt.

In einer ventilregulierte Blei-Säure-Batterie (VRLA) wird der freiwerdende Sauerstoff an der positiven Elektrode direkt an der negativen Elektrode reduziert und verbildet sich dort mit dem freien Wasserstoff zu Wasser. Dadurch kann der Wasserverbrauch erheblich reduziert werden. Dieser Effekt ist nur durch ein feststehenden, gelierten Elektrolyten in Gel-Form oder mit einem Glasflies, wie in der AGM-Batterie verwendet wird, zu erreichen.

Vor- und Nachteile von verschiedenen Elektroden (Hartblei, Blei-Calcium-Legierungen, Sinterelektroden, Foam-Elektrode, Faserelektroden) und Separatoren werden behandelt.

Für Elektro-Fahrzeuge werden Batteriesystem von Nickel-Metallhydrid bis zur Lithium-Ionen-Batterie im Grundprinzip besprochen. Zudem werden verschiedene Hochtemperaturbatterien (Natrium-Schwefel-Batterien, Natrium-Nickelchlorid-Batterien, Zink-Luft Batterie) im letzten Abschnitt betrachtet.  
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Quellen

VARTA BOSCH Banner DVD FAQ VARTA VARTA Buch der Synergie

 

Literatur

  • Dr. Martin G. Hake, Wiederaufladbare Lithium-Batterien, Li-Ion-Technologie, Varta Spezial Report 1/1996
  • Dr. Jürgen Heydecke/Heinz-Albert Kiehne, Ni-Cd- und NiMH-Batterien für mobile Kommunikation, Varta Spezial Report 2/1997
  • Uwe Köhler, Franz J. Kruger, Jörg Kümpers, Matthias Maul, Eberhard Niggemann, Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge: Entwicklungsfortschritte bei Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ionen-Batterien, Varta Spezial Report 3/1997
  • NiMH zylindrische und prismatische Zellen, Technisches Handbuch 43221, Herausgeber VARTA Batterie AG
  • Gasdichte Ni-Cd-Zellen, Technisches Handbuch 40121d, Herausgeber VARTA Batterie AG
zum Download
 Thema, TitelUrheber
PDF-Natrium-Batterien Information zur Natrium-Batterien BFH-TI
PDF-ZinkBromBatterie Information zur Zink-Brom-Batterie BFH-TI
Schlagwörter
Batterie - Entwicklung - Geschichte - Energiespeicher - Erfinder - Vorgeschichte - Elektrodenformen - Weiterentwicklung - Legierungen - Gitterlegierung - VRLA - Blei-Batterie - NiCa-Batterie - Sinterelektrode - Foam-Elektroden - Faserelektroden - NiCa-Batterie - Gas dicht - NiMH-Batterien - Elektrofahrzeug - ZnBr-Batterien - Hochtemperatur - NaS-Batterie - NaNiCl-Batterie - Zink-Luft-Batterie - Lithium-Ionen-Batterie - Nickel-Metall-Hydrid-Batterie - Natrium-Schwefel - Natrium-Nickelchlorid - Zink-Brom - Zink-Luft - Lithium-Ionen - Nickel-Eisen - Nickel-Metallhydrid - Voltasche Säule - Ritter'sche Säule - Fauré-Zellen - GEL-Bleisäurebatterie - Blei-Calcium - Antimon - Röhrchen-Platte - Selbstentladung - VRLA - Glasmatten - Gel - Trockenbatterien - Mikroglasvliesen - Sauerstoffkreislauf - Primärbatterie - Aktive Masse
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Aktualisierung 03.08.2021 20:04

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aktualisiert: 2014-10-06