Akkumulatoren. TU Berlin - Projektlabor SoSe Georg Lienke. 6. Mai 2013

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Silke Peters
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1 Akkumulatoren TU Berlin - Projektlabor SoSe 2013 Georg Lienke 6. Mai Georg Lienke Akkumulatoren

2 Inhaltsverzeichnis 1 2 Lade- und Entladekurven LiIon Lade- und Entladekurven NiMH Unterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren 3 CNH-400C/1P (fey Elektronik) 4 Alternativen Quellen 2 Georg Lienke Akkumulatoren

3 Universelle Charakteristika von Akkumulatoren Aufbau einer Batterien (Bild zeigt Primärbatterie. Aufbau Sekundärbatterie vergleichbar.) Energiespeicher (El. Energie Ladung chem. Energie) 3 Georg Lienke Akkumulatoren

4 Universelle Charakteristika von Akkumulatoren Aufbau einer Batterien (Bild zeigt Primärbatterie. Aufbau Sekundärbatterie vergleichbar.) Energiespeicher (El. Energie Ladung chem. Energie) 3 Georg Lienke Akkumulatoren

5 Universelle Charakteristika von Akkumulatoren Aufbau einer Batterien (Bild zeigt Primärbatterie. Aufbau Sekundärbatterie vergleichbar.) Energiespeicher (El. Energie Ladung chem. Energie) Reversible Generatoren 3 Georg Lienke Akkumulatoren

6 Universelle Charakteristika von Akkumulatoren Aufbau einer Batterien (Bild zeigt Primärbatterie. Aufbau Sekundärbatterie vergleichbar.) Energiespeicher (El. Energie Ladung chem. Energie) Reversible Generatoren 3 Georg Lienke Akkumulatoren

7 Allgemeine Redoxreaktion a Ox + ne Reduktion b Red am Beispiel der NiMH 4 Georg Lienke Akkumulatoren

8 Allgemeine Redoxreaktion a Ox + ne Reduktion b Red am Beispiel der NiMH 1 Reaktion an der positiven Elektrode NiOOH + H 2 O + e Entladung Ni(OH) 2 + OH 4 Georg Lienke Akkumulatoren

9 Allgemeine Redoxreaktion a Ox + ne Reduktion b Red am Beispiel der NiMH 1 Reaktion an der positiven Elektrode NiOOH + H 2 O + e Entladung Ni(OH) 2 + OH 2 Reaktion an der negativen Elektrode MH ab + OH Entladung M + H 2 O + e 4 Georg Lienke Akkumulatoren

10 Allgemeine Redoxreaktion a Ox + ne Reduktion b Red am Beispiel der NiMH 1 Reaktion an der positiven Elektrode NiOOH + H 2 O + e Entladung Ni(OH) 2 + OH 2 Reaktion an der negativen Elektrode MH ab + OH Entladung M + H 2 O + e 3 Gesamtreaktion NiOOH + MH ab Entladung Ni(OH) 2 + M 4 Georg Lienke Akkumulatoren

11 Allgemeine Redoxreaktion a Ox + ne Reduktion b Red am Beispiel der NiMH 1 Reaktion an der positiven Elektrode NiOOH + H 2 O + e Entladung Ni(OH) 2 + OH 2 Reaktion an der negativen Elektrode MH ab + OH Entladung M + H 2 O + e 3 Gesamtreaktion NiOOH + MH ab Entladung Ni(OH) 2 + M 4 Georg Lienke Akkumulatoren

12 Zelltypen wässrige Elektrolyte PB (PbSO 4 ), NiCd (KOH), NiMH (KOH) Mittlere bis Hohe Sicherheit: Volumenänderung der Zelle bei Überladung nichtwässrige Elektrolyte Hochtemperatursysteme (Na-basiert), Li-org. Flüssigelektrolyt (z.b. Li x MoO 2 in LiPF 6 ), Li-Polymer Hohe Sicherheit: Seperator notwendig 5 Georg Lienke Akkumulatoren

13 ausgewählter Zelltypen Abbildung : verschiedener Zelltypen 6 Georg Lienke Akkumulatoren

LiIon-Akkumulatoren Abbildung : Ladeverlauf eines LiIon-Akkus

14 Lade- und Entladekurven LiIon Lade- und Entladekurven LiIon Lade- und Entladekurven NiMH Unterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren Abbildung : Ladeverlauf eines LiIon-Akkus Abbildung : Entladekurve eines LiIon-Akkus 7 Georg Lienke Akkumulatoren

15 Lade- und Entladekurven NiMH Lade- und Entladekurven LiIon Lade- und Entladekurven NiMH Unterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren Abbildung : Lade- und Entladeverlauf eine NiMH-Akkus 8 Georg Lienke Akkumulatoren

16 Lade- und Entladekurven LiIon Lade- und Entladekurven NiMH Unterschiede von NiMH- und LiIon-Akkumulatoren Vor- und Nachteile der beiden Akkutypen Akkutyp Vorteile Nachteile NiMH Temperaturkriterium Memory-Eekt LiIon Ladungsdichte Explosionsgefahr 9 Georg Lienke Akkumulatoren

17 Lade- und Entladecharakteristika CNH-400C/1P (fey Elektronik) Abbildung : Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der eingeladenen Kapazität. Dargestellt sind zwei verschiedene Ladeströme [400 ma (0.1 C) und 2000 ma (0.5 C)] Abbildung : Zeitlicher Spannungsverlauf bei Entladung mit 4000 ma (1 C) 10 Georg Lienke Akkumulatoren

18 Spezikationen CNH-400C/1P (fey Elektronik) Abbildung : Spezikationen des ausgewählten NiMH-Akkus. 11 Georg Lienke Akkumulatoren

19 Abschaltkriterien CNH-400C/1P (fey Elektronik) Abbildung : Verschiedene Kriterien des Ladeendes von NiMH-Akkus 12 Georg Lienke Akkumulatoren

20 Oder doch anders? Alternativen Quellen Abbildung : Die alternative Batterie 13 Georg Lienke Akkumulatoren

21 Quellen I Alternativen Quellen U. Tietze Ch. Schenk. Halbleiterschaltungstechnik. Springer Verlag, 12. edition, Sylvie Genies Christian Glaize. Lead and Nickel Electrochemical Batteries. Wiley, Heinz-Albert Kiehne et.al. Batterien Grundlagen und Theorie, aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen. Expert Verlag, 5. edition, Heinz-Albert Kiehne et.al. Gerätebatterien Grundlagen und Theorie aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen. Expert Verlag, 3. edition, fey elektronik Batterie-und Ladetechnik. Datenblatt CNH-400C/1P. Technical report, fey elektronik, dictators.de/. Der zitronen akku, May batterie.png. Aufbau einer batterie, May Georg Lienke Akkumulatoren

22 Quellen II Alternativen Quellen S.A. Hackney K.E. Aifantis and R.V. Kumar. High Energy Density Lithium Batteries. Wiley-VCH Verlag, Jürgen O. Besenhard Martin Winter. Wiederauadbare Batterien, Teil I. Chemie in unserer Zeit, 5:252266, 33. Jg Jürgen O. Besenhard Martin Winter. Wiederauadbare Batterien, Teil II. Chemie in unserer Zeit, 6:230332, 33. Jg Lucien F. Trueb Paul Rüetschi. Batterien und Akkumulatoren. Springer-Verlag, René Straÿnick. Ladezustandsbestimmung und Batteriemanagement für verschlossene Bleiakkumulatoren in Elektrostraÿenfahrzeugen. PhD thesis, Technische Universität Berlin, Andreas Jossen Wolfgang Weydanz. Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen. Reichardt Verlag, Georg Lienke Akkumulatoren

23 Danksagung Alternativen Quellen Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! 16 Georg Lienke Akkumulatoren

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