= 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. == Aufbau einer Zelle == * 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. == Definitionen == === Kapazitäten bezogen auf Lade- / Entladeströme === * C,,10,, ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 10h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I,,10,,. * C,,1,, ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 1h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I,,1,,. * C,,0.1,, ist die Kapazität, die eine Batterie bei einer Entladung über 0,1h aufweist. Der dazugehörige Ladestrom heisst I,,0.1,,. * (!) 100*I,,10,, ist nicht gleich 10*I,,1,, ist nicht gleich 1*I,,0.1,, * (!) C,,10,, ist nicht gleich C,,1,, ist nicht gleich C,,0.1,, === Energie- und Leistungsdaten === 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 [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ragone-Diagramm|Ragone-Diagramm]] === Fachausdrücke === * SOC "state of charge" * SOC,,r,, "relative state of charge" * SOC,,p,, "practical state of charge" * SOC,,rd,, "dynamic relative state of charge" * SOC,,pd,, "dynamic practical state of charge" * DOD "depth of discharge" * SOH "state of health" * FULL "full state of charge" * FULL,,p,, "practical full state of charge" * SOF "state of function"