Lithium-Metall-Batterien werden gemessen von

Der lithium-ionen-akku ist der am häufigsten verwendete Akku. Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in tragbaren elektronischen Geräten verwendet, einschließlich Elektrofahrzeugen und mehreren größeren Anwendungen, und sie werden auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in militärischen Anwendungen immer beliebter. Die Technologie, mit der der Akku arbeitet, wurde hauptsächlich von Akira Yoshino, John Goodenough, Rachid Yazami und Stanley Whittingham in den 70er und 80er Jahren entwickelt und 1991 von einem Team von Sony und Asahi Kasei unter der Leitung von kommerziell verfügbar gemacht Yoshio Nishi.

In diesen Batterien wandern die Lithiumionen von der negativen Elektrode über einen Elektrolyten zur positiven Elektrode. Dies ist die Bewegung während der Entladung, aber das Gegenteil ist der Fall, wenn der Akku geladen wird. Lithium-Ionen-Batterien verwenden interkalierte Lithiumverbindungen als Material in der positiven Elektrode, und im Allgemeinen wird Graphit in der negativen Elektrode verwendet.

Wie wird die Lithium-Metall-Batterie gemessen?

"Batteriekapazität" wird im Allgemeinen in Ampere-Stunde der Ladung gemessen, die in der Batterie gespeichert ist. Und dies wird durch die Masse des aktiven Materials in der Batterie bestimmt. Die Kapazität der Batterie gibt die maximale Energiemenge an, die unter bestimmten Bedingungen aus der Batterie gewonnen werden kann. Die Hauptspeicherkapazität der Batterie kann jedoch stark von der Nennkapazität abweichen, da ihre Kapazität weitgehend von ihrem Alter und der Geschichte der Batterie abhängt. Dies umfasst den Lade- oder Entladezustand und die Ladezustände der Batterie.

In einigen Fällen wird die in Batterien gespeicherte Energie (die als Batteriekapazität bezeichnet wird) in Wattstunden (Wh) oder Kilowattstunden (kWh) oder, wie bereits erwähnt, in Amperestunden (Ahr) gemessen. .

Das am häufigsten verwendete Maß für die Batteriekapazität ist jedoch das Ah. Und dies ist definiert als die Anzahl der Stunden, die eine Batterie einen Strom liefern kann, der der Entladerate bei der für die Batterie angegebenen Nennbatteriespannung entspricht.

Die Ah-Einheit wird üblicherweise in Batteriesystemen verwendet, da die Batteriespannung während des Lade- oder Entladezyklus (während der gesamten Lebensdauer der Batterie) variieren kann. Die Kapazität von Wh kann durch die Kapazität von Ahr angenähert werden, indem die Kapazität von AH mit der Nennspannung der Batterie (oder, falls bekannt, mit der Durchschnittszeit) multipliziert wird. Ein genauerer Ansatz berücksichtigt die Spannungsänderung, indem die Kapazität AH x V (t) während der Periode des Ladezyklus integriert wird.

Die Verwendung einer 12-Volt-Batterie mit einer Kapazität von 500 Ah ermöglicht beispielsweise eine Energiespeicherung von etwa 100 Ah x 12 V = 1.200 Wh oder 1,2 kWh.

Aufgrund des erheblichen Einflusses der Laderaten oder der Temperatur liefern die Batteriehersteller für eine genaue Analyse jedoch auch zusätzliche Informationen über die Variation ihrer Batteriekapazität.

Wie wir bereits wissen, werden Lithium-Ionen-Zellen oder andere Zellen in Amperestunden (Ah) gemessen. Eine Amperestunde bedeutet, dass Sie über eine Stunde ein Ampere aus der Batteriezelle ableiten können. Daher ist die Amperestunde letztendlich das Produkt der Stunden multipliziert mit dem Ampere. In ähnlicher Weise bedeutet 1 Ah, dass Sie eine halbe Stunde lang 2A aus der Zelle erhalten können, oder Sie können über 4 Stunden 0,25 A erhalten.

Die Kapazität (Ah) ist ein Maß für die gespeicherten Coulomb. Wenn Sie sich die Ampere-Stunden-Einheiten ansehen, entspricht ein Ampere 1 Coulomb für eine Sekunde. Wenn Ampere mit der Zeit multipliziert wird, ergibt sich ein Coulomb. Da wir wissen, dass eine Stunde 3600 Sekunden entspricht, entspricht 1 Ah 3600 Ampere-Sekunden oder (3600 Coulomb / Sekunde) × Sekunde, was 3.600 Coulomb der in der Zelle gespeicherten Ladung entspricht. Es ist zu beachten, dass für die kleineren Zellen die Kapazität in Milliampere-Stunden (mAh) gemessen werden kann, wie dies bei Smartphones der Fall ist. Zum Beispiel speichert die übliche 18650-Lithium-Ionen-Batterie etwa 3000 mAh oder 3 Ah.

Wie viel Lithium enthält eine Lithium-Metall-Batterie?

Diese Antwort auf diese Frage ist relativ, da verschiedene Hersteller ihre Batterie auf unterschiedliche Kapazitäten einstellen. Einige für kleinere Geräte, andere für schwere Zwecke.

Tesla verwendet zum Beispiel den "NCR18650B" von Panasonic, der eine Kapazität von 3250 mAh hat und der Akku mit etwa 4,2 V betrieben wird.

Im Allgemeinen hat eine 2Ah-Lithiumionen-18650-Zelle typischerweise einen Lithiumgehalt von etwa 0,6 g. Daher beträgt der Lithiumgehalt von Teslas 3250 mAh (0,6 / 2) × 3,250 = 0,975 g Li.

Daher wäre bei einer Betriebsspannung von 4,2 V nun der Lithiumgehalt.

0,975 / (3,250 × 4,2) = 0,0714 g / Wh = 0,0714 kg / kWh.

Dies ist natürlich für Tesla. Zum Beispiel verwendet Chevy Volt Beutelzellen, die einen anderen Lithiumgehalt als Tesla-Batterien haben können. Dies kann der Grund sein, warum Sie Unterschiede im Lithiumgehalt in den Batterien verschiedener Hersteller feststellen. Einer der entscheidenden Faktoren ist das Modell des Produkts oder Geräts - sei es ein Auto oder ein medizinisches Gerät, der Hersteller ist auch ein Faktor und die Geometrie der Zelle.

So berechnen Sie den Lithiumgehalt in einer Batterie

Wenn Sie mit einigen Ihrer lithiumbatterien oder einer wiederaufladbaren Batterie, die Lithium enthält, versenden oder reisen möchten, müssen Sie den Lithiumgehalt Ihrer Reise kennen. Möglicherweise müssen Sie auch aus anderen Gründen den Lithiumgehalt Ihrer Batterie kennen. Es gibt Lithium-Inhaltsrechner, die Sie online verwenden können. Sie können einen finden, wenn Sie Google durchsuchen. Diese Anleitung kann Ihnen jedoch bei der manuellen Berechnung helfen oder wenn Sie zum Zeitpunkt der Berechnung keinen Zugang zum Internet haben.

Dies gilt sowohl für Lithium-Metall-Batterien (Einwegbatterien) als auch für Lithium-Ionen-Batterien (wiederaufladbar).

Wenn Sie den "Lithiumgehalt" einer Batterie betrachten, bedeutet dies nicht unbedingt, dass Sie herausfinden müssen, wie viel Lithiummetall sich in der Batterie befindet. Technologische Fortschritte haben bei der Entwicklung neuer Legierungen geholfen, die Lithium in Batterien ersetzen und es zu einem "Äquivalent" von Lithium in Batterien machen. Sie unterliegen daher den gleichen Regeln und Richtlinien wie Lithium.

Der Lithiumgehalt (oder das Lithiumäquivalent) eines Akkus oder Akkus kann durch Multiplikation von 0,3 x Ampere berechnet werden. Daher enthält ein 2-Ah-Akku 0,6 Gramm Lithium (2 x 0,3) und ein typischer 2-Ah-8-Zellen-Laptop-Akku 4,8 Gramm, dh (8 Einheiten x (0,3 x 2 Ah)).