Was bedeutet Sekundärbatterie?

Eine Sekundärbatterie, allgemein als wiederaufladbare Batterie bezeichnet, ist ein Batterietyp mit vielen Ladezyklen. Es soll eine zuverlässige und wiederverwendbare Stromquelle bieten. Sekundärbatterien sind wiederaufladbar, was im Gegensatz zu Primärbatterien, die Einwegbatterien sind und nicht wiederaufladbar sind, ihre Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit erhöht.

Sekundärbatterien basieren auf reversiblen chemischen Prozessen. Sie wandeln chemische Energie in elektrische Energie um, die sie dann speichern und abgeben. Wenn eine Batterie entladen wird, wandeln interne chemische Prozesse die zuvor gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie um, die eine Vielzahl von Systemen und Geräten mit Strom versorgen kann. Wenn einer Batterie die Energie ausgeht, kann sie wieder aufgeladen werden, indem ein externer elektrischer Strom durch sie fließt. Dadurch werden die chemischen Reaktionen umgekehrt und die Fähigkeit der Batterie, Strom zu speichern, wiederhergestellt.

Beispiele für Sekundärbatterien

Mit der Fähigkeit, eine Vielzahl tragbarer elektronischer Geräte, Elektroautos und sogar Systeme für erneuerbare Energien mit Strom zu versorgen, sind Sekundärbatterien zu einem wesentlichen Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Zahlreiche Branchen verwenden diese Batterien, die in verschiedenen Formen erhältlich sind. Von den allgegenwärtigen Lithium-Ionen-Batterien in unseren Smartphones bis hin zu den Hochtemperatur-Natrium-Schwefel-Batterien, die zur Energiespeicherung im Netzmaßstab verwendet werden, sind diese wiederaufladbaren Batterien für die Deckung des Energiebedarfs unserer modernen Gesellschaft unerlässlich. In diesem Abschnitt werden wir uns verschiedene Verwendungsmöglichkeiten und Beispiele für Sekundärbatterien ansehen.

Lithium-Ionen-Batterien

Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, ihres leichten Designs und ihrer langen Zyklenlebensdauer sind Lithium-Ionen-Batterien derzeit die am weitesten verbreitete Sekundärbatterietechnologie. Sie werden in Elektrofahrzeugen, Energiespeichersystemen im Netzmaßstab, Laptops, Tablets, Mobiltelefonen und Laptops eingesetzt. Als aktive Komponente in der positiven Elektrode von Lithium-Ionen-Batterien werden Lithiumverbindungen und als negative Elektrode ein kohlenstoffbasierter Stoff verwendet.

3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

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Blei-Säure-Batterien

Blei-Säure-Batterien gehören zu den frühesten und beliebtesten Arten von Sekundärbatterien. Sie kommen häufig in Automobilen, Notstromsystemen und erneuerbaren Energiequellen vor. Blei-Säure-Batterien sind eine zuverlässige und kostengünstige Form der Energiespeicherung. Sie bestehen aus Bleiplatten, die in einen Schwefelsäureelektrolyten getaucht sind.

Natrium-Schwefel-Batterien

Batterien aus Natriumschwefel (NaS) sind Hochtemperatur-Sekundärbatterien, die häufig für Energiespeicheranwendungen im Netzmaßstab eingesetzt werden. Sie nutzen flüssiges Natrium und Schwefel als negative bzw. positive Elektrode und arbeiten bei hohen Temperaturen. Aufgrund ihrer langen Lebensdauer und hohen Energiedichte eignen sich Natrium-Schwefel-Batterien gut zur Speicherung großer Mengen erneuerbarer Energie.

Nickel-Cadmium-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien haben in Verbrauchergeräten im Wesentlichen die früher weit verbreiteten Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd) ersetzt. Aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe Ströme bereitzustellen, werden sie jedoch weiterhin in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. In medizinischen Geräten, Notbeleuchtungen und Elektrowerkzeugen werden häufig Nickel-Cadmium-Batterien eingesetzt.

Vorteile von Sekundärbatterien

Sekundärbatterien erfreuen sich in den letzten Jahren großer Beliebtheit und werden in zahlreichen Anwendungen häufig eingesetzt. Im Vergleich zu Primärbatterien, die wegwerfbar sind und nicht wieder aufgeladen werden können, bieten Sekundärbatterien viele Vorteile. Sekundärbatterien bieten folgende Vorteile:

Haltbarkeit

Sekundärbatterien verfügen über mehrere integrierte Lade- und Entladezyklen, die ihre langfristige Leistung gewährleisten. Hersteller bieten häufig Garantien für Sekundärbatterien an, ein Zeichen ihres Vertrauens in die Langlebigkeit des Geräts. Dieser Vorteil kommt besonders bei batterieintensiven Anwendungen wie tragbaren Elektronikgeräten und erneuerbaren Energiequellen zum Tragen.

Hohe Energiedichte bei niedriger Temperatur Robuster Laptop-Polymer-Akku Batteriespezifikation: 11,1 V 7800 mAh -40℃ 0,2C Entladekapazität ≥80% Staubdicht, sturzsicher, korrosionsbeständig, elektromagnetische Interferenz

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Wiederaufladefähigkeit

Der Hauptvorteil von Sekundärbatterien besteht darin, dass sie wiederholt aufgeladen werden können. Diese Funktion macht einen häufigen Batteriewechsel überflüssig, was insgesamt die Kosten senkt und die Abfallbildung reduziert. Benutzer können Geld sparen und zu einer nachhaltigeren Zukunft beitragen, wenn sie Sekundärbatterien aufladen, anstatt sie nach jedem Gebrauch wegzuwerfen.

Kosteneffektivität

Obwohl Sekundärbatterien anfangs teurer sind als Primärbatterien, sind sie aufgrund ihres wiederaufladbaren Charakters im Laufe der Zeit wirtschaftlicher. Durch mehrere Ladezyklen amortisiert sich die Anfangsinvestition, wodurch die Kosten pro Nutzung effektiv gesenkt werden. Dies kann letztendlich viel Geld sparen, insbesondere bei batterieintensiven Anwendungen wie Elektroautos und der Speicherung erneuerbarer Energien.

Umweltfreundlichkeit

Im Vergleich zu Primärbatterien haben Sekundärbatterien deutlich geringere schädliche Auswirkungen auf die Umwelt. Primärbatterien enthalten gefährliche Stoffe wie Quecksilber, Blei und Cadmium, daher ist die Entsorgung dieser Batterien äußerst gefährlich. Die Menge an Batterien, die auf Mülldeponien landen, wird dadurch verringert, dass Sekundärbatterien mehrfach wiederverwendet werden können, bevor sie ersetzt werden müssen. Darüber hinaus können viele Sekundärbatterien recycelt werden, was durch die Rückgewinnung wichtiger Ressourcen zum Schutz der Umwelt beiträgt.

Was ist der Unterschied zwischen einer Primär- und einer Sekundärbatterie?

Zwei verschiedene Arten von energiespeicherbatterien; Primär- und Sekundärbatterien werden häufig zur Stromversorgung einer Reihe tragbarer elektronischer Geräte verwendet. Obwohl beide die gleiche Funktion haben, unterscheiden sich die beiden Batterietypen erheblich in Aufbau, Chemie und Wiederaufladbarkeit. Auf diese Unterschiede wird in dieser Rezension ausführlich eingegangen.

Lebensdauer

Primärbatterien, allgemein als Einwegbatterien bezeichnet, sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt. Wenn ihre Energie erschöpft ist, können sie nicht mehr aufgeladen werden und müssen ersetzt werden. Im Gegensatz dazu können Sekundärbatterien, oft auch wiederaufladbare Batterien genannt, aufgeladen und wieder verwendet werden, bevor sie ihre Lebensdauer verlieren. Die Hauptunterschiede zwischen den beiden Typen ergeben sich aus den internen chemischen Prozessen, die in Batteriezellen ablaufen.

Chemische Reaktionen

Zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen Primärbatterien häufig irreversible chemische Reaktionen. Die Alkalibatterie mit Zink als Anode, Mangandioxid als Kathode und einem alkalischen Elektrolyten ist eine der beliebtesten Arten von Primärbatterien.

Während der Batterieentladung oxidieren Zinkatome und setzen Elektronen frei, die über den externen Stromkreis wandern und das Gerät mit Strom versorgen. Während Zinkoxid entsteht, wird Mangandioxid verringert. Allerdings kann die chemische Reaktion nach dem Aufbrauchen der Reaktanten nicht mehr gestoppt werden, wodurch die Batterie überflüssig wird.

Andererseits sind Sekundärbatterien auf reversible chemische Prozesse angewiesen, die ihre Wiederaufladung ermöglichen. Die in Automobilanwendungen häufig eingesetzte Blei-Säure-Batterie ist ein beliebter Sekundärbatterietyp. Bleidioxid dient als positive Elektrode (Kathode), Blei als negative Elektrode (Anode) und Schwefelsäure als Elektrolyt.

Bleidioxid wird an der Kathode reduziert, während Blei an der Anode oxidiert wird, wodurch bei der Entladung Elektronen entstehen. Bei diesem Prozess wird elektrische Energie erzeugt. Blei und Bleidioxid können beim Laden in ihre ursprüngliche Form zurückfallen, da die chemischen Prozesse umgekehrt werden.