Woraus bestehen Lithiumbatterien?

Notebooks, Tablets, Smartphones ... Wenn Sie heute auf eine Vielzahl von elektro-tragbaren Geräten zählen können, ist ein Großteil dieser Mobilität auf ein Metall zurückzuführen, das neben seinen hervorragenden Eigenschaften auch sehr schwer zu finden ist: Lithium . Seit die Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit entdeckt wurden, wurde das Metall in den unterschiedlichsten Arbeitsbereichen eingesetzt. Weitere Informationen finden Sie unter https://de.large.net/ .

Zusätzlich zu der oben erwähnten tragbaren Elektronik beherbergen lithium-ionen-batterien (Li-Ionen) heute auch einige schwere Maschinen und verschiedene Modelle von Kraftfahrzeugen. Mit dieser Ausweitung der Nutzung hat auch die Produktion des Materials an Dynamik gewonnen. Trotzdem kann die Nachfrage nach dem Metall immer noch größer sein als das Angebot, schließlich ist der Herstellungsprozess von Lithium teuer und zeitaufwändig.

Woraus bestehen Lithiumbatterien?

Die Lithiumbatterie besteht aus 4 internen Hauptteilen:

Anode: Besteht aus Graphit, in dem die positive Ladung fließt, dh Elektronen empfängt.

Kathode: Besteht aus Kobaltoxid, dem negativen Teil, der Elektronen liefert.

Separator: Seine Funktion besteht darin, das Kobaltoxid von Lithium zu trennen. Im Allgemeinen besteht es aus einem semipermeablen Material, das nur einen Elementtyp passieren lässt - in diesem Fall die Lithiumionen. Interessanterweise ist der Separator mit Lösungsmittel (normalerweise Ether) getränkt.

Die Lithium-Ionen-Schicht wird von Kobaltoxid getrennt.

Welche Chemikalien sind in Batterien enthalten?

Lithiumbatterie ist der Oberbegriff für nicht wiederaufladbare (Primärbatterien) und wiederaufladbare (Sekundärbatterien) Batterien, bei denen Lithium als aktives Material in der negativen Elektrode verwendet wird. Aufgrund des Standardpotentials von etwa -3,05 V (das negativste aller Elemente) und der daraus resultierenden hohen Zellenspannung sowie der hohen theoretischen Kapazität von 3,86 Ah / g ist Lithium ein "ideales" negatives Elektrodenmaterial für Batterien. Die hohe Reaktivität von elementarem Lithium (z. B. mit Wasser oder bereits mit feuchter Luft) ist jedoch bei der praktischen Umsetzung nicht unproblematisch. Daher werden in Lithiumbatterien nur nichtwässrige, aprotische Elektrolytlösungen oder Festelektrolyte verwendet. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden wasserfreie Elektrolytsalze (wie Lithiumperchlorat LiClO 4) zugesetzt.

Wie werden Batterien hergestellt?

Mit Lithium in der Hand können spezialisierte Unternehmen Batterien herstellen. Dies geschieht schrittweise. Zunächst wird Lithium mit einer Art Farbe gemischt, die nach Durchlaufen aller Phasen das Aussehen einer Folie erhält. Dann wird es gepresst und durch mehrere Hochleistungswalzen geführt, so etwas wie ein gigantischer Drucker, der das Metall knetet, hackt und so einstellt, dass es weitergegeben wird. Dies macht es zu einer super dünnen Metallklinge mit einer Dicke von weniger als 0,2 Millimetern. Dieses Metall wird schließlich in Form von Rollen aufgerollt und geht zum nächsten Schritt über, der Herstellung von Batterien.

Diese großen Lithiumwalzen sind in winzige Spulen unterteilt, deren Größe je nach Typ und Größe der Batterie variiert. Es gibt runde Alternativen, die in großen Autobatterien verwendet werden, und andere rechteckige, die beispielsweise in Notebooks vorhanden sind. Diese kleineren Spulen erhalten jedoch mehrere "Additive".

Da das Lithium klebrig und weich ist, muss es mit einer Rolle Propylenfolie "verheiratet" werden, was sicherstellt, dass es nicht klebt und sich vermischt. Wenn eine Klinge an der anderen haftet, verliert das Metall seine Eigenschaften und die Batterie wird unbrauchbar.

Diese Rollen, die bereits einen Anti-Schrott-Schutz haben, kehren zu den Wickelmaschinen zurück. Diesmal hängt die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen vom Batterietyp ab. Eine von 3,56 Volt benötigt beispielsweise 26 Umdrehungen, bis die Batteriezelle erstellt ist. Nach dem Rollen geht es in eine Art Ofen, wodurch alles vakuumkomprimiert und fest und fest wird.

Mit den produzierten Batteriezellen führen Roboter die Produktion der Kontakte durch. Mit flüssigem Metall wird alles auf seiner Oberfläche aufgezeichnet, wodurch die Lithiumressourcen "zugänglich" werden und die Elektronik mit ihr kommunizieren kann. Alles wird schließlich zu einer Batterie, die auf der Bewegung von Ionen beruht, sodass Ihr mobiles Gerät immer betriebsbereit ist.

Wie funktionieren Batterien?

Lithium ist ein Metall, dessen Atome unter anderem aus drei Elektronen und drei Protonen bestehen. Es hat die Eigenschaft, ein Elektron leicht aufzugeben. Es wird dann ein Ion, daher der Begriff Lithium-Ion. Die Batterie umfasst einen oder mehrere Akkumulatoren, sogenannte Zellen, die jeweils mit zwei Elektroden ausgestattet sind. In vielen Modellen besteht die Kathode aus Kobaltoxid (CoO2) mit etwas Lithium, während die Anode aus Graphit besteht. Der Elektrolyt enthält Lithiumionen in großen Mengen. Die erste Ladung der Zellen erfolgt durch den Batteriehersteller, da sie den Prozess initiiert und bewirkt, dass sich die Lithiumionen in der Anode ansammeln, wodurch eine Potentialdifferenz zwischen der Kathode und der Anode entsteht.

Wenn Sie die Batterie an ein Gerät anschließen, werden die Elektronen aufgrund der Potentialdifferenz verschoben. Die Elektronen gelangen von der Anode zur Kathode über den externen Stromkreis, beispielsweise die verschiedenen Komponenten eines Smartphones, die dann mit Strom versorgt werden. Positiv geladene Lithiumionen hingegen verlassen die Anode, um zur Kathode zurückzukehren, da sie von den negativen Ladungen der Elektronen angezogen werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mobiltelefone, Kameras, Akku-Bohrer und viele andere elektronische Geräte eines gemeinsam haben: Sie arbeiten alle mit lithiumhaltigen Batterien (Li-Batterien) oder lithium-batterien. Diese Batterien sind kleine Hochleistungskraftwerke mit hervorragenden Eigenschaften, wie oben hervorgehoben.