Wiederaufladbare Batterien und Batteriespeicher-Kraftwerk

Eine wiederaufladbare Batterie besteht aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen. Sie wird als “Sekundärzelle” bezeichnet, weil ihre elektrochemischen Reaktionen elektrisch reversibel sind. Wiederaufladbare Batterien gibt es in vielen Formen und Grössen, von Knopfzellen bis hin zu Megawatt-Gittersystemen.

Wiederaufladbare Batterien haben niedrigere Gesamtnutzungskosten und geringere Umweltbelastungen als nicht wiederaufladbare (Einweg-)Batterien, das sie mehrmals verwendet werden. Einige wiederaufladbare Batterietypen sind in den gleichen Massen wie Einwegbatterien erhältlich. Wiederaufladbare Batterien sind generell teurer als primäre Batterien, können jedoch mehrmals mit billigem Strom wieder aufgeladen werden.

Die Batteriechemie definiert den Typ der Batterie

Blei-Säure-Akku (Blei-Akkum, Blei-batterie)

Blei-Säure-Batterien halten den größten Marktanteil (Stand 2020) an elektrischen Speicherprodukten. Eine einzelne Zelle erzeugt beim Aufladen etwa 2V. Im geladenen Zustand sind die metallische negative Bleielektrode und die positive Bleisulfat-Elektrode in einen verdünnten Schwefelsäure-Elektrolyten (H2SO4) eingetaucht. Bei der Entladung werden Elektronen aus der Zelle herausgedrückt, da sich an der negativen Elektrode Bleisulfat bildet, während der Elektrolyt zu Wasser reduziert wird.

Die Blei-Säure-Batterietechnologie wurde in großem Umfang entwickelt. Die Wartung erfordert minimalen Arbeitsaufwand und ihre Kosten sind niedrig. Die verfügbare Energiekapazität der Batterie unterliegt einer schnellen Entladung, was zu einer geringen Lebensdauer und einer niedrigen Energiedichte führt.

Nickel-Cadmium-Batterie (NiCd)

Nickel-Cadmium-Batterie (NiCd): Verwendet Nickeloxidhydroxid und metallisches Kadmium als Elektroden. Cadmium ist ein giftiges Element und wurde 2004 von der Europäischen Union für die meisten Anwendungen verboten. Nickel-Cadmium-Batterien wurden fast vollständig durch Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH-Batterien) ersetzt.

Nickel-Metallhydrid-Batterie (NiMH)

Die ersten kommerziellen Typen waren 1988 erhältlich. Diese sind heute ein gängiger Verbraucher- und Industrietyp. Die Batterie hat anstelle von Kadmium eine wasserstoffabsorbierende Legierung für die negative Elektrode.

Lithium-Ionen-Batterie

Die Wahl der Qual in vielen Bereichen der Unterhaltungselektronik und haben eines der besten Energie-Masse-Verhältnisse und eine sehr langsame Selbstentladung, wenn sie nicht in Gebrauch sind. Expertenwissen wird auf unsere seite Lithium-Battertien vermittels

Lithium-Ionen-Polymer-Batterie

Die erste Wahl in der Unterhaltungselektronik: Diese Batterien haben ein geringes Gewicht und können in jeder gewünschten Form hergestellt werden, das sie nicht einer vordefinierten Metalgehäse eingeaut werden.

Fluss-Batterie, Durchflussbatterie und Vanadium-Redox-Flow-Batterie

Eine Durchflussbatterie funktioniert, indem eine Lösung über eine Membran geleitet wird, wo Ionen ausgetauscht werden, um die Zelle zu laden oder zu entladen. Die Zellspannung wird chemisch durch die Nernst-Gleichung bestimmt und liegt in praktischen Anwendungen im Bereich von 1,0 V bis 2,2 V. Die Speicherkapazität hängt vom Volumen und der Konzentration der Elektrolyt-Lösung ab. Eine Durchflussbatterie ist technisch sowohl mit einer Brennstoffzelle als auch mit einer elektrochemischen Akkumulatoren– rsp Batterie Zelle verwandt. Typischerweise haben solche hohe Zyklenstabilität. Die Entwicklung ist sehr fortgeschritten, liegt aber hinter dem Reifegrad der Lithium-Ionen-Interkalations-Batterien.

Swiss Battery has develops green batteries based on the solid-state technology. According to Swiss Battery the energy density is above 400 Wh/kg and the energy-consumption for the synthesis is low. Multiple Universities and Networks are now a partnering with Swiss Battery.

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Das ist ein Schulproject und erst im Aufbau. Copyright by Energy Storage University and Swiss Battery Research.