Sind Elektroautobatterien Lithium-Ionen oder Nickel-Metallhydrid?

Arten von Batterien

Batterien können im Allgemeinen in verschiedene Kategorien und Typen eingeteilt werden, von der chemischen Zusammensetzung, Größe, Formfaktor und Anwendungsfälle, aber unter all diesen gibt es zwei Hauptbatterietypen;

Primärbatterien
Sekundärbatterien
1. Primärbatterien

Primärbatterien sind Batterien, die nach ihrer Entladung nicht wieder aufgeladen werden können. Primärbatterien bestehen aus elektrochemischen Zellen, deren elektrochemische Reaktion nicht rückgängig gemacht werden kann.

Primärbatterien gibt es in verschiedenen Formen, von Knopfzellen bis hin zu AA-Batterien. Sie werden häufig in eigenständigen Anwendungen eingesetzt, bei denen das Laden unpraktisch oder unmöglich ist. Ein gutes Beispiel hierfür sind militärische Geräte und batteriebetriebene Geräte. Der Einsatz wiederaufladbarer Batterien wird unpraktisch sein, da das Aufladen einer Batterie für die Soldaten das Letzte ist, woran sie denken. Primärbatterien haben immer eine hohe spezifische Energie und die Systeme, in denen sie verwendet werden, sind immer darauf ausgelegt, wenig Strom zu verbrauchen, damit die Batterie so lange wie möglich hält.

Einige andere Beispiele für Geräte, die Primärbatterien verwenden, sind:; Schrittmacher, Tier-Tracker, Armbanduhren, Fernbedienungen und Kinderspielzeug, um nur einige zu nennen. Die beliebteste Art von Primärbatterien sind Alkalibatterien. Sie haben eine hohe spezifische Energie und sind umweltfreundlich, kostengünstig und lecken auch bei vollständiger Entladung nicht. Sie können mehrere Jahre gelagert werden, über eine gute Sicherheitsbilanz verfügen und in einem Flugzeug befördert werden können, ohne den UN-Transport- und anderen Vorschriften zu unterliegen. Der einzige Nachteil von Alkalibatterien ist der geringe Ladestrom, Dadurch ist der Einsatz auf Geräte mit geringem Strombedarf wie Fernbedienungen beschränkt, Taschenlampen und tragbare Unterhaltungsgeräte.

2. Sekundärbatterien

Sekundärbatterien sind Batterien mit elektrochemischen Zellen, deren chemische Reaktionen durch Anlegen einer bestimmten Spannung an die Batterie in umgekehrter Richtung umgekehrt werden können. Auch als wiederaufladbare Batterien bezeichnet, Sekundärzellen können im Gegensatz zu Primärzellen wieder aufgeladen werden, nachdem die Energie der Batterie aufgebraucht ist.

Sie werden typischerweise in Anwendungen mit hohem Stromverbrauch und anderen Szenarien eingesetzt, in denen die Verwendung von Batterien mit nur einer Ladung entweder zu teuer oder unpraktisch ist. Sekundärbatterien mit geringer Kapazität werden zur Stromversorgung tragbarer elektronischer Geräte wie Mobiltelefone verwendet, und andere Geräte und Geräte, während Hochleistungsbatterien für den Antrieb verschiedener Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen mit hohem Stromverbrauch wie Lastausgleich bei der Stromerzeugung verwendet werden. Sie werden neben Wechselrichtern auch als eigenständige Stromquellen zur Stromversorgung eingesetzt. Obwohl die Anschaffungskosten für wiederaufladbare Batterien immer deutlich höher sind als für Primärbatterien, sind sie auf lange Sicht am kostengünstigsten.

Sekundärbatterien können aufgrund ihrer Chemie weiter in mehrere andere Typen eingeteilt werden. Dies ist sehr wichtig, da die Chemie einige Eigenschaften der Batterie bestimmt, einschließlich ihrer spezifischen Energie, Zyklus Leben, Haltbarkeit, und Preis, um nur einige zu nennen.

Grundsätzlich gibt es vier Hauptchemien für wiederaufladbare Batterien;

Lithium-Ionen-(Li-Ion)
Nickel-Cadmium(Ni-Cd)
Nickel-Metallhydrid(Ni-MH)
Blei-Säure
1. Nickel-Cadmium-Batterien

Die Nickel-Cadmium-Batterie (NiCd-Akku oder NiCad-Akku) ist eine Art wiederaufladbare Batterie, die unter Verwendung von Nickeloxidhydroxid und metallischem Cadmium als Elektroden entwickelt wird. Ni-Cd-Akkus zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Spannung aufrechterhalten und die Ladung halten, wenn sie nicht verwendet werden. jedoch, NI-Cd-Akkus unterliegen beim Aufladen eines teilweise geladenen Akkus leicht dem gefürchteten „Memory“-Effekt, Dadurch wird die zukünftige Kapazität der Batterie verringert.

Im Vergleich zu anderen Arten von wiederaufladbaren Zellen, Ni-Cd-Akkus bieten eine gute Lebensdauer und Leistung bei niedrigen Temperaturen und eine angemessene Kapazität. Ihr größter Vorteil liegt jedoch darin, dass sie ihre volle Nennkapazität bei hohen Entladeraten liefern können. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, einschließlich der Größen, die für Alkalibatterien verwendet werden, AAA bis D. Ni-Cd-Zellen werden einzeln verwendet oder in Paketen mit zwei oder mehr Zellen zusammengebaut. Die kleinen Packungen werden in tragbaren Geräten verwendet, Elektronik und Spielzeug, während die größeren in Flugzeugstarterbatterien Anwendung finden, Elektrofahrzeuge und Notstromversorgung.

Einige der Eigenschaften von Nickel-Cadmium-Batterien sind unten aufgeführt.

Spezifische Energie: 40-60W-h/kg
Energiedichte: 50-150 B-h/L
Spezifische Leistung: 150W/kg
Lade-/Entladeeffizienz: 70-90%
Selbstentladungsrate: 10%/Monat
Zyklenfestigkeit/Lebensdauer: 2000Zyklen
2. Nickel-Metallhydrid-Batterien

Nickelmetallhydrid (Ni-MH) ist eine andere Art chemischer Konfiguration, die für wiederaufladbare Batterien verwendet wird. Die chemische Reaktion an der positiven Elektrode von Batterien ähnelt der der Nickel-Cadmium-Zelle (NiCd), wobei beide Batterietypen das gleiche Nickeloxidhydroxid verwenden (NiOOH). jedoch, Die negativen Elektroden aus Nickel-Metallhydrid verwenden eine wasserstoffabsorbierende Legierung anstelle von Cadmium, das in NiCd-Batterien verwendet wird

.Ni-MH-Akku

NiMH-Akkus finden aufgrund ihrer hohen Kapazität und Energiedichte Anwendung in Geräten mit hohem Stromverbrauch. Ein NiMH-Akku kann die zwei- bis dreifache Kapazität eines NiCd-Akkus gleicher Größe besitzen, und seine Energiedichte kann der einer Lithium-Ionen-Batterie nahe kommen. Im Gegensatz zur NiCd-Chemie, Akkus, die auf der NiMH-Chemie basieren, sind nicht anfällig für den „Memory“-Effekt, den NiCads erleben.

Nachfolgend sind einige Eigenschaften von Batterien aufgeführt, die auf der Nickel-Metallhydrid-Chemie basieren;

Spezifische Energie: 60-120h/kg
Energiedichte: 140-300 Wh/L
Spezifische Leistung: 250-1000 W/kg
Lade-/Entladeeffizienz: 66% – 92%
Selbstentladungsrate: 1.3-2.9%/Monat bei 20oC
Zyklushaltbarkeit/Lebensdauer: 180 -2000
3. Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien gehören zu den beliebtesten Arten wiederaufladbarer Batterien. Sie sind in verschiedenen tragbaren Geräten, einschließlich Mobiltelefonen, zu finden, Smart-Geräte und verschiedene andere batteriebetriebene Geräte, die zu Hause verwendet werden. Aufgrund ihres geringen Gewichts finden sie auch Anwendung in der Luft- und Raumfahrt sowie im Militär.

Lithium-Ionen-Batterien sind wiederaufladbare Batterien, bei denen Lithiumionen beim Entladen von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode und beim Laden der Batterie zurück zur negativen Elektrode wandern. Li-Ionen-Batterien verwenden eine interkalierte Lithiumverbindung als Elektrodenmaterial, im Vergleich zum metallischen Lithium, das in nicht wiederaufladbaren Lithiumbatterien verwendet wird.

Lithium-Ionen-Batterien verfügen im Allgemeinen über eine hohe Energiedichte, geringer oder kein Memory-Effekt und geringe Selbstentladung im Vergleich zu anderen Batterietypen. Ihre Chemie sowie Leistung und Kosten variieren beispielsweise je nach Anwendungsfall, Li-Ionen-Akkus, die in tragbaren elektronischen Geräten verwendet werden, basieren normalerweise auf Lithium-Kobaltoxid (LiCoO2) Sie bieten eine hohe Energiedichte und geringe Sicherheitsrisiken bei Beschädigung, während Li-Ionen-Batterien auf der Basis von Lithiumeisenphosphat, die eine geringere Energiedichte bieten, sicherer sind, da die Wahrscheinlichkeit unglücklicher Ereignisse geringer ist. Sie werden häufig zur Stromversorgung von Elektrowerkzeugen und medizinischen Geräten verwendet. Lithium-Ionen-Batterien bieten das beste Verhältnis von Leistung zu Gewicht, wobei die Lithium-Schwefel-Batterie das höchste Verhältnis bietet.

Einige der Eigenschaften von Lithium-Ionen-Batterien sind unten aufgeführt;

Spezifische Energie: 100: 265W-h/kg
Energiedichte: 250: 693 B-h/L
Spezifische Leistung: 250: 340 W/kg
Lade-/Entladeprozentsatz: 80-90%
Zyklushaltbarkeit: 400: 1200 Zyklen
Nennspannung der Zelle: NMC 3,6/3,85 V
4. Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien sind ein kostengünstiges, zuverlässiges Arbeitspferd für Hochleistungsanwendungen. Sie sind in der Regel sehr groß und aufgrund ihres Gewichts sehr groß, Sie werden immer in nicht tragbaren Anwendungen wie der Energiespeicherung durch Solarpaneele eingesetzt, Fahrzeugzündung und Beleuchtung, Notstromversorgung und Lastausgleich bei der Stromerzeugung/-verteilung. Die Blei-Säure-Batterie ist der älteste wiederaufladbare Batterietyp und auch in der heutigen Welt immer noch sehr relevant und wichtig. Blei-Säure-Batterien haben ein sehr niedriges Energie-Volumen- und Energie-Gewicht-Verhältnis, weisen jedoch ein relativ großes Leistungs-Gewicht-Verhältnis auf und können daher bei Bedarf große Stoßströme liefern. Diese Eigenschaften sowie die geringen Kosten machen diese Batterien für den Einsatz in verschiedenen Hochstromanwendungen attraktiv, beispielsweise für die Stromversorgung von Automobil-Anlassern und für die Speicherung in Notstromversorgungen.