expert Gerätebatterien Grundlagen und Theorie, aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen Dipl.-Ing. Heinz-Albert Kiehne

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1 Gerätebatterien Grundlagen und Theorie, aktueller technischer Stand und Entwicklungstendenzen Dipl.-Ing. Heinz-Albert Kiehne Dr. Jürgen L. Fricke Dr.-Ing. Wilfried Jacobi NicoleKnudson.-, ;.. Dipl.-Ing.FHWolfgangRaudzsus,..'/'. Dr. Dieter Sparbier ' ; Dr.-Ing. Dietrich Sprengel..'Vi, Dipl.-Chem. HansTuphorn y -.] 3., völlig neubearbeitete Auflage. Mit 112 Bildern, 12 Tabellen und 33 Literaturstellen Kontakt & Studium Band 104 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum DI Elmar Wippler expert verlag expert

2 Inhaltsverzeichnis 1 Moderne Gerätebatterien, ein Überblick und Ausblick 1 H. A. Kiehne (D. Spahrbier, D. Sprengel, W. Raudzsus) 1.1 Historie Begriffe, Definitionen, Kenndaten Bauformen, Kennzeichnungen Bauformen Das Kennzeichnungssystem für Primärbatterien nach IEC Bauform Abmessungen Elektroden System Zahl der Zellen in Serie Zahl der Zellen in Parallelschaltung Literatur 18 2 Projektierungshinweise für Gerätebatterien 19 H.A. Kiehne (W. Raudzsus) 2.1 Die wichtigsten Anwendungen, Belastungsbereiche und Betriebsarten Systeme und Bauarten, ihre Anwendungen Leclanche-Rundzellen und Flachzellen-Batterien (auch Zink-Chlorid-Batterien) Alkalimangan-Rundzellen Luftsauerstoff-Batterien Alkalische Braunstein-Zink-Knopfzellen (MnO 2 ) Quecksilberoxid-Zink-Knopfzellen (HgO) Silberoxid-Zink-Knopfzellen (Ag 2 O) Luft-Zink-Knopfzellen Lithium-Rund- und Knopfzellen verschiedener Systeme: vornehmlich (Li/MnO 2 ) Wartungsfreie verschlossene Klein-Bleiakkumulatoren Gasdichte Nickel / Cadmium Akkumulatoren, Nickel / Metallhydrid Akkumulatoren Lithium-Ion Akkumulatoren Hinweise für die Batterieauswahl bei der Projektierung eines Gerätes 23

3 2.3.1 Gleichmäßige Strombelastung Ungleichmäßige Strombelastung Stark intermittierende Belastung Kurzzeitige Stromspitzen Alternativen in der Batterieauswahl Primärbatterien oder Primärbatterien Primärbatterien oder Nickel-Cadmium Batterien Primärbatterien oder Bleibatterien Nickel/Metallhydrid Batterien oder Lithium-Ion Batterien Einflüsse der Selbstentladung und der Temperatur Die Selbstentladung Einfluß der Temperatur Schematische Darstellung der Bedarfsermittlung Anwenderratschläge Primärbatterien Wartungsfreie verschlossene Klein-Bleiakkumulatoren Gasdichte Nickel-Cadmium Akkumulatoren Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ion- Batterien Normen und Bestimmungen (Auswahl) Literatur 35 3 Wartungsfreie Bleibatterien mit festgelegtem Elektrolyten 36 H. Tuphorn Einleitung Grundlagen Sauerstoff-Recombination Konstruktionsmerkmaie Systeme und Eigenschaften Gelsystem Vlies-System Systemvergleich Elektrische Eigenschaften Lademethoden Entladeverhalten Lebensdauer und Selbstentladung Tiefentladeverhalten Typenreihen und Anwendungen Normen Literatur

4 4 Lithium-Batterien 60 W. Jacobi 1.1 Einleitung Lithiumbatterie" - der Begriff Die besonderen Vorteile der Lithiumbatterie Die Chemie und Physik der Lithium-Primärbatterie Das Anodenmetall Lithium Eigenschaften und Vergleich mit anderen Anodenmaterialien Elektrolyte für Lithiumbatterien Kathodensubstanzen Design und Technik der Lithiumprimärbatterien Ausgewählte Beispielsysteme für Lithiumprimärbatterien Das System Lithium-Mangandioxid Das System Lithium-Kohlenstoffmonofluorid Das System Lithium-Thionylchlorid Das System Lithium-Schwefeldioxid Das System Lithium-Jod Das System Lithium-Aluminium-Eisendisulfid Lithium-Sekundärbatterien Die besonderen Aspekte einer Lithium-Sekundärtechnik" Wiederaufladbare Lithium-Batterien für kleinen Energiebedarf (Knopf Zeilen) Das System Lithium-Aluminium/Mangandioxid Das System Lithium-Aluminium/Vanadinoxid Das System Lithium-Legierung/Polyanilin Das System Lithium-Legierung/aktivierter Kohlenstoff Das System Lithium LG H/Vanadinoxid Das System Nioboxid/Vanadinoxid Das System Lithium-Titandioxid / Mangandioxid Lithium-Ionen-Batterien Kohlenstoffmodifikationen als Wirtsgitter für die Lithium-Anode Übergangsmetalloxide als Wirtsgitter für die Lithium-Kathode Elektrolyte für Lithium-Ionen-Batterien Die Lithium-Ionen-Batterie - das System Lithium (Kohlenstoff)- Lithium (Cobaltoxid) Andere wiederaufladbare Lithiumbatterien Gefährdungspotentiale Sicherheitsmaßnahmen Entsorgung von Lithiumbatterien Literatur 135

5 5 Entsorgung von Gerätebatterien 137 J.L. Fricke und N. Knudson 5.1 Gerätebatteriesysteme und ihre Umweltrelevanz Wichtige Systeme und ihre Zusammensetzung Bedeutung der Inhaltsstoffe für die Entsorgung Quecksilber Cadmium Blei Grundvoraussetzungen für die Verwertung Verwertungsverfahren und Stand der Verwertung (Auswahl) Bleibatterien Nickel-Cadmium-Batterien Quecksilberhaltige Batterien Nickel-Metallhydrid-Batterien Lithiumbatterien Zink-Kohle-und Alkali-Mangan-Batterien Die Batterieverordnung Das Gemeinsame Rücknahmesystem der Hersteller/ Verbraucherempfehlungen 160 Sachregister 162

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