Was ist eine Batterie mit negativer Elektrode auf Aluminiumbasis?

Die Welt der erneuerbaren Energien ist in den letzten Jahren stetig gewachsen, wobei Lithium-Ionen-Batterien die wichtigste Rolle spielen. Dies hat zum Aufstieg leistungsstarker batteriebetriebener Geräte wie Elektrofahrzeuge und beeindruckender mobiler Geräte geführt.

Sie alle fordern jedoch eine verbesserte und kostengünstige Speicherung elektromagnetischer Energie, um den ständig steigenden Bedarf zu decken. Um den Verbrauchern die besten Ergebnisse zu liefern, werden neuartige Materialsysteme mit höherer Energiedichte zur Herstellung besserer Batterien eingesetzt. Lithium und Bleisäure sind derzeit die größten Player.

Lithium, Kobalt und Phosphor scheinen eine vielversprechendere Zukunft zu haben. Sie reichen jedoch nicht aus, da es immer noch einige Probleme gibt, die es den Verbrauchern erschweren, ihre Anwendungen zu nutzen.

Daher sind Forscher und Hersteller weiterhin auf der Suche nach neuen Chemikalien, die die Batterietechnologien diversifizieren. Aber es gibt immer noch so viele Materialien, dass es manchmal schwierig ist zu wissen, welches das beste ist.

Als vielversprechenderes Konzept wurde die Idee sekundärer, hochvalenter Festkörper-Aluminium-Ionen-Batterien geboren. Hier kommt Aluminium zum Einsatz

Die Bedeutung einer Batterie mit negativer Elektrode auf Aluminiumbasis

Eine auf Aluminium basierende Batterie mit negativer Elektrode ist eine Batteriechemie, bei der metallisches Aluminium als negative Elektrode verwendet wird. Die Verwendung dieses Materials bietet den Vorteil einer größeren Volumenkapazität, viermal mehr als bei normalen lithiumbatterien. Darüber hinaus entstehen erschwinglichere Batterien, wenn man bedenkt, dass Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall in der Erdkruste ist.

Daher könnten Aluminium-Ionen-Batterien den wichtigsten Beitrag zur aktuellen Energiewende weltweit leisten. Wissenschaftler müssen das Potenzial des Materials für die positive Elektrode und die Elektroden noch ermitteln, es gibt jedoch bereits einige Fortschritte. Und deshalb haben wir nur die negative Elektrode im Spiel.

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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Über das Material

Seit vielen Jahren prüfen und testen Forscher Aluminium als hervorragenden Kandidaten für die negative Elektrode für Lithium-basierte Sekundärzellen. Obwohl das Konzept relativ neu erscheint, wurde es bereits 1970 ins Leben gerufen. Im Laufe der Jahre wurden viele Untersuchungen durchgeführt, die sich hauptsächlich auf die Phasenumwandlungen zwischen der Alpha-Phase (fcc, Al) und der Beta-Phase (kubisch, LiAl) konzentrierten, was vielversprechend ist mehr Energiekapazität bei Raumtemperatur.

Zunächst versuchten wichtige Akteure der Branche, negative Li-Al-Elektroden zu verwenden und zu verstehen, bis Lithium-Ionen-Batterien mit der Einführung durch Sony an Fahrt gewannen. Als negative Elektrode wurde seit Anfang der 90er Jahre Graphit verwendet. In den nächsten Jahren kam es zu einem großen Wandel bei der Suche nach der perfekten Anode, die die höchste spezifische Kapazität liefern konnte. Silizium, Zinn und Germanium stehen im Mittelpunkt.

Trotz der zahlreichen Versuche sehen wir mit Al-basierten Anoden nur begrenzte Erfolge. Dies ist hauptsächlich auf die Probleme starker mechanischer Beanspruchung, Sprödigkeit und Elektrodenpulverisierung bei der Delithiierung zurückzuführen. Dennoch bleibt diese Chemie eine der besten in der Batterieindustrie und bietet mehr Nutzen als jede andere Batterie.

Warum sollten Sie sich für eine Anodenbatterie auf Aluminiumbasis entscheiden?

Beim Bau von Batterien orientieren sich die Hersteller an verschiedenen Faktoren, darunter Kapazität und Leistung. Aus diesem Grund testen sie verschiedene Materialien, um dasjenige zu finden, das am sinnvollsten ist.

Zinn war oft ein beliebter Kandidat als Ersatz für Graphit-Negativelektroden in Li-Ionen-Zellen. Dies liegt vor allem daran, dass Zinn eine höhere Massen- und Volumenkapazität aufweist als Graphit.

Allerdings weist nicht nur Zinn solche Eigenschaften auf. Al reagiert auch unglaublich gut mit Lithium und bildet intermetallische Verbindungen. Daher wurde festgestellt, dass es wichtige Eigenschaften aufweist, die es zu einer guten Anode als Ersatz für Lithium machen.

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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Aus folgenden Gründen könnte dies die Zukunft der Batterien sein:

Höhere Kapazität. Wie Sie vielleicht bereits wissen, ist die Kapazität einer der wichtigsten Faktoren, auf die Verbraucher achten, wenn sie nach einem guten akku suchen. Aluminiumanodenbatterien bieten eine große Kapazität und sind daher ideal für den täglichen Gebrauch.

Gute Leistung. Auf Aluminium basierende, wiederaufladbare Festkörperbatterien scheinen vielversprechender zu sein, um den zukünftigen Bedarf an High-End-Batterien zu decken. Es wird als negative Elektrode verwendet, da es während der elektrochemischen Funktion drei Elektronen austauschen kann.

Hohe volumetrische Kapazitäten. Theoretisch verfügt Aluminium über die höchste volumetrische Kapazität, wodurch es als negative Elektrode einer Batterie auf Aluminiumbasis überzeugt.

Bessere Energiedichte. Man kann nie über die besten Batterien sprechen, ohne die Energiedichte zu erwähnen. Diese Batterien haben eine höhere Energiedichte und sind dadurch effizienter und einsetzbarer.

Die Fülle an Aluminiumquellen macht es zur perfekten Wahl für die Herstellung erschwinglicher Batterien. Aus diesem Grund sind Motoren mit solchen Funktionen immer beliebter geworden.

Wichtige Anodenmaterialien für Anodenbatterien auf Aluminiumbasis

Viele Menschen betreiben ihre Geräte mit Batterien, ohne zu verstehen, wie diese Systeme funktionieren. Und doch kann Ihnen das Wissen über solche Dinge dabei helfen, fundiertere Benutzerentscheidungen zu treffen. In diesem Fall können wir uns das wichtigste Anodenmaterial für Anodenbatterien auf Aluminiumbasis ansehen.

Möglicherweise sind Sie schon einmal auf den Begriff „Aluminium-Ionen-Batterie“ gestoßen und haben sich gefragt, was er bedeutet. Im Allgemeinen liegt alles im Material, aus dem die Anode besteht.

Wie bereits erwähnt, werden Graphit und Zinn seit vielen Jahren als am besten geeignete Materialien für die negative Elektrode von Lithium-basierten Batterien verwendet. Dies ist jedoch nicht mehr der Fall, da auch Aluminium zu einem wichtigen Beitragszahler geworden ist. Das Innere des Materials wird durch den Fluss von Al3+-Ionen zwischen den Elektroden definiert. Somit ist das Hauptmaterial der Anode Aluminium.

Anwendung von Anodenbatterien auf Aluminiumbasis

Aluminiumanodenbatterien sind im Allgemeinen leichte, nichteisenbeständige, duktile und starke Lösungen für verschiedene Anwendungen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Batterien überall eingesetzt werden können. Es gibt bestimmte Anwendungen, die mehr Energie benötigen und deren Batterien effizient genutzt werden können, andere bieten jedoch möglicherweise nicht die gleichen Möglichkeiten.

Sie werden als spezielle Brennstoffzellen eingesetzt. In diesem Fall sind Aluminiumanodenbatterien sehr effektiv und haben kommerzielles Potenzial in den folgenden Bereichen:

Militär

Bürgerlich

Unterwasserstromsysteme

Notstromquellen für Telekommunikationssysteme

Tragbare Netzteile.

Die Batterien zeichnen sich durch eine hohe spezifische Energie, eine lange Lebensdauer, ungiftiges Material und eine starke Anpassungsfähigkeit aus. Das bedeutet, dass sie unter Bedingungen eingesetzt werden können, die für jede Batterie höhere Anforderungen stellen. Ihre Leistung ist derzeit erstklassig.

Allerdings erfreuen sich Aluminium-Anoden-Batterien noch nicht großer Beliebtheit. Nach wie vor liegen herkömmliche Lithium-Ionen- und LiPo-akkus an der Spitze. Dennoch gibt es viele Bereiche, in denen Al-Batterien eingesetzt werden.