Grundlagen

Geschichte

Erfindung der Batterie durch Alexandro Vola um 1800, entdeckt einen Stromfluss zwischen zwei in Elektrolyt getauchten, metallsichen Elektroden. Voltas Batterien können nur entladen werden. Angeregt wird er druch die von
Luigi Galvanis 1780 entdeckte "Tierelektrizität"
Wilhelm Ritter 1802 erste wiederaufladbare Batterie
1833 Entdeckung der Äquivalenz von Stoffmenge und Ladungsmenge => Faradysches Gesetz
1854 entwickelt Sinsteden den ersten Bleiakku
Unabhängig davon entwickelt der Franzose Planté ebenfalls einen Bleiakku, der technisch wesentlich ausgereifter war.
1866 Entwickelte Werner von Siemens den Generator => Rasante Nachfrage nach Speichersystemen.
1899 entwickelt der Schwede Waldemar Kungner den NiCd Akku.
1901 Thomas Alfa Edison erfindet den preiswerten NiFe Akku.
1948 Entwickelt Neumann eine Methode, mit der der Wasserverbauch der wasserbasierten Elektrolyte deutlich reduziert wird, was zu den ersten Gasdichten NiCd-Zellen führt.
~1970 Entwicklung des NiMH-Akkus, als Variante des NiCd Akkus. Speicherung des Wasserstoffs in einem leitfähigen Metallhydrid.
1990 erste martkreife NiMH-Zellen.
1991 erste martkreife Li-Ion-Zellen.

zwei Elektroden mit möglichst unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen
- Negative Elektrode -> Anode
- Positive Elektrode -> Kathode
Elektroden bestehen aus einen Stromableiter mit geringem Ohmschen Widerstand und Aktivem Material, welches die Ladung speichert.
Das Aktive Material ist oft schlecht leitfähig -> verschiedene Optimierungen durch Dotierung, Oberflächenbeschichtung der Mikro-/Nanopartikel, Additive
zwischen den Elektroden befindet sich ein isolierendes Elektroyt, welches aber einen möglichst gute Ionenleitfähigkeit aufweisen sollte, da der Innenwiderstand der Zelle maßgeblich davon abhängt.
Ein Seperator sorgt für die elektrische Isolation und einen definierten Abstand zwischen den Elektroden. Er sollte porös sein, um mit Elektrolyt durchflutet werden zu können und die Ionenleitfähigkeit zu gewährleisten.

C₁₀ ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 10h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I₁₀.
C₁ ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 1h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I₁.
C_0.1 ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 0,1h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I_0.1.
100*I₁₀ ist nicht gleich 10*I₁ ist nicht gleich 1*I_0.1
C₁₀ ist nicht gleich C₁ ist nicht gleich C_0.1

Weitere Vergleichsdaten für Batterien und Akkumulatoren sind:
Spezifische Energie bezogen auf die Masse. (Für Akkus zwischen 20 bis 200Wh/kg)
Spezifische Energie bezogen auf das Volumen. (Für Akkus zwischen 50 und 500Wh/l)
Spezifische Leistung bezogen auf die Masse. (Für Akkus bis 5kW/kg)
Spezifische Leistung bezogen auf das Volumen. (Für Akksu bis 10kW/l)

Diagramme, die den Zusammenhang zischen spezifischer Leistung und spezifischer Energie darstellen nennt man Ragone-Diagramm