Was sind die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien?

Warum sind Lithium-Ionen-Batterien besser?

Es gibt verschiedene Formen von Lithium-Ionen-Zellen, abhängig von den Materialien, die in der inneren und äußeren Zusammensetzung der Zellen verwendet werden. Solche Materialien bestimmen die Leistung und Kapazität der Zelle. Trotz der Unterschiede haben alle Lithium-Ionen-Batterien gemeinsame Eigenschaften, die diese Zellen zuverlässiger machen als andere Arten von wiederaufladbaren Batterien. Von höheren Energiedichten über schnellere Laderaten bis hin zu längeren Lebensdauern gelten Lithium-Ionen-Zellen als besser und sind daher in kommerziellen Anwendungen zuverlässiger.

Was sind die Vor- und Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien?

Alle Arten von Lithium-Ionen-Batterien weisen dem Benutzer verschiedene Eigenschaften auf, die im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batterietypen verschiedene Vorteile und Einschränkungen bieten. Diese Vor- und Nachteile umfassen:

Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien

Verlängerte Lebensdauer

Die Lebensdauer einer Batterie hängt von der Anzahl der Lade- und Entladezyklen ab, die sie während ihrer gesamten Betriebszeit verarbeiten kann. Die minderwertigen Lithium-Ionen-Batterien können Hunderte von Ladezyklen verwalten, während die gängigen Varianten mehr als 1000 Zyklen aufnehmen können, bevor sie etwa 30% ihrer ursprünglichen maximalen Kapazität verlieren. Die hochentwickelten Lithium-Ionen-Batterieversionen können bis zu 5000 Lade- / Entladezyklen verarbeiten, wodurch ihre Lebensdauer länger ist als bei anderen Batterietypen.

Von einer Batterie kann nur gesagt werden, dass sie einen vollständigen Zyklus durchlaufen hat, wenn mehr als die Hälfte der Batterie entladen wurde, bevor sie wieder voll aufgeladen wurde.

Schnellere Laderaten

Im Vergleich zu NiCad- und NiMH-Zellen oder wiederaufladbaren Alkalizellen haben sich Lithium-Ionen-Batterien als schneller aufladbar erwiesen. Dies hängt alles von den Hardwarespezifikationen der Geräte ab, die den Akku und die mAh-Kapazität der Lithium-Ionen-Zelle verwenden. Bei einer vollständigen Aufladung beträgt der Effekt etwa ein bis zwei Stunden.

Verbesserte Energieeffizienz

Energieeffizienz kann der Hauptvorteil der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen Arten von wiederaufladbaren Zellen sein. Da die Batterien im Verhältnis zu ihrer physikalischen Größe eine höhere Energiedichte als andere aufweisen und eine geringe Selbstentladungsrate aufweisen, wird die Energieeffizienz verbessert.

Kleiner

Lithium-Ionen-Zellen enthalten eine höhere Ladungskapazität im Verhältnis zur physikalischen Größe und können daher große Energiemengen auf kleinem Raum speichern. Dies macht sie tragbarer und weniger sperrig im Vergleich zu anderen Batterietypen. Da sie tragbar sind, können sie bequem in herkömmlichen Consumer-Geräten wie Smartphones und Laptops verwendet werden.

Einschränkungen von Lithium-Ionen-Batterien

Hohe Herstellungskosten

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Zellen ist tendenziell kostspielig, da die Herstellungskosten für die Batterie etwa 40% höher sein können als die von Nickel-Metallhydrid-Zellen. Faktoren wie die teure Bordcomputerschaltung, die Spannungen innerhalb sicherer Grenzen regelt, machen diesen hohen Preis aus.

Sicherheitsrisiken

In den letzten Jahren wurde berichtet, dass Lithium-Ionen-Batterien Sicherheitsrisiken darstellen, da sie zu Überhitzung neigen. Diese Überhitzung kann zu thermischen Ausreißern führen und so eine Flamme entzünden, die weiter zu einer Explosion führen kann.

Alterungsfehler

Die Batterien beginnen sich zu verschlechtern, sobald sie das Werk verlassen, unabhängig davon, ob sie verwendet werden oder nicht. Dies wird als Alterungseffekt bezeichnet.

Gibt es eine bessere Batterie als Lithium-Ionen?

Es gab viele Gerüchte über einen Durchbruch, der Lithium-Ionen-Batterien im gegenwärtigen Zeitalter der Batterietechnologie ersetzt hat. Lithium-Ionen-Batterien sind jedoch seit sehr langer Zeit im Geschäft und treiben die Entwicklung und Weiterentwicklung von Technologie von einer Phase zur anderen voran. Zu sagen, dass es eine Batterietechnologie gibt, die besser ist als die derzeitige, scheint ein Scherz zu sein, da zahlreiche Tools und Anstrengungen unternommen werden, um die aktuellen Probleme der Lithium-Ionen-Technologie zu verbessern.

Es ist eine Tatsache, dass Durchbrüche bekannt sind, die Lithium-Ionen-Zellen ersetzen können, aber da sie noch nicht als solche kommerziell genutzt wurden, können wir derzeit nicht sagen, dass es etwas Besseres gibt. Lithium-Ionen-Batterien bleiben noch eine Weile zuverlässig, und es scheint nicht eilig zu sein, sie zu verlassen.

Festkörper-lithiumbatterien

Dieser Batterietyp kann auf Superkondensatorniveau betrieben werden, sodass der Benutzer den Akku in knapp 10 Minuten vollständig laden oder entladen kann. Sie bieten maximale Stabilität, jedoch auf Kosten der Elektrolytübertragung. Diese Eigenschaft macht Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihres Festkörpers, der im Vergleich zu aktuellen Batterien tendenziell sicherer und stabiler ist, für Elektroautos geeignet. Die Batterietechnologie kann Temperaturen von bis zu -30 Grad Celsius bis zu 100 Grad Celsius aufnehmen. Festkörperbatterien wurden aufgrund der Probleme mit dem Elektrolyten zwar nicht ausreichend für den kommerziellen Einsatz perfektioniert, scheinen jedoch eine hervorragende Gelegenheit zur Verbesserung von Lithium-Ionen-Zellen zu sein.

Schaumbatterien

Das Batterieunternehmen Prieto hat sich selbst übertroffen, indem es eine Batterie erfunden hat, die eine Kupferschaumverbindung verwendet. Von den Batterien wird erwartet, dass sie aufgrund des verwendeten brennbaren Elektrolyten die höchsten Sicherheitsbedingungen bieten. Sie bieten im Vergleich zur Lithium-Ionen-Technologie auch eine längere Lebensdauer und eine schnellere Aufladung, die bis zu schneller und mit einer viel bedeutenderen Energiedichte erfolgen kann. Es wird erwartet, dass Schaumbatterien billiger herzustellen und im Vergleich zu aktuellen Batterietechnologien weniger schwer sind. Die Batterie muss jedoch noch perfektioniert werden, aber die Zukunft hält gute Dinge für sie bereit.

Sandbatterien

Sandbatterien verwenden Silizium, um eine höhere Leistungsrate als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien zu erzielen. Es handelt sich jedoch um eine Version der Lithium-Ionen-Technologie, mit dem einzigen Unterschied, dass für die Anodenelektroden Silizium anstelle von Graphit verwendet wird. Sand kann gereinigt, mit Strom versorgt und dann mit Magnesium und Salz gemahlen und später erhitzt werden, um Sauerstoff zu entfernen. Das zurückbleibende Produkt ist reines Silizium, das porös und dreidimensional ist und die Leistung der Batterie verbessert.

Lithium-Schwefel-Batterien

Dies ist eine Art wiederaufladbarer Batterietechnologie, die für ihre hohe spezifische Energie bekannt ist. Die Batterie soll ein niedriges Atomgewicht von Lithium sowie ein durchschnittliches Atomgewicht für Schwefel haben. Diese Batterien sollen ein Smartphone bis zu 5 Tage lang mit Strom versorgen können und damit besser als Lithium-Ionen-Zellen. Außerdem soll die Batterie im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien eine geringere Auswirkung auf die Umwelt haben, zusammen mit geringeren Herstellungskosten. Die Hauptanwendung kann in Smartphones für längere Ladestunden und in Elektrofahrzeugen liegen, da sie ein Auto bis zu 1000 Kilometer lang antreiben können.

Fazit

Lithium-Ionen-Zellen gibt es seit Jahrzehnten und diese Batterietechnologie hat das Wachstum und die Revolution vieler Branchen gefördert. Es ist daher eine zuverlässige Energiequelle, und so sehr es auch Einschränkungen enthält, werden große Anstrengungen unternommen, um die Batterien für eine bessere Zukunft zu perfektionieren.