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Ein Überblick über Lithium-Polymer-Batterien und wie sie zu einer alltäglich verwendeten Batterie werden.

April 07, 2022

By hoppt

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Ein Überblick über Lithium-Polymer-Batterien und wie sie zu einer alltäglich verwendeten Batterie werden.

Lithium-Ionen-Batterien gibt es seit 40 Jahren und sie sind in vielerlei Hinsicht immer noch die beliebteste Batteriewahl, von Smartphones bis hin zu Elektroautos. Lithium hat Eigenschaften, die es ideal für den Einsatz in solchen Anwendungen machen, aber ein Nachteil ist, dass es nicht als sicher einzuatmen gilt und ordnungsgemäß entsorgt werden muss. Eine vielversprechende Alternative könnten Lithium-Polymer-Batterien sein, die sicherer und umweltfreundlicher sind und mit anderen Verbindungen als herkömmliche Lithium-Ionen hergestellt werden können. Diese neuen Batterietypen werden 2020 für Elektroautos eingeführt, werden aber wahrscheinlich bis 2025 in der gesamten Branche auftauchen.

Derzeit sind Lithium-Ionen-Batterien die beliebteste Wahl für kommerzielle Anwendungen, weil sie:

1. Die höchste Energiedichte aller Akkus.

2. Sehr leicht und klein angesichts ihrer Kapazität. Beispielsweise wiegt ein typischer Smartphone-Akku 20 g, hat aber eine Kapazität von etwa 6 Ah und 1000 mAh. 3. Kann auf verschiedene Arten aufgeladen werden (z. B. kabelgebunden, Solar), sodass das Aufladen vielseitig ist. 4. Haben die höchste Leistungsdichte, was bedeutet, dass sie hohe Ströme liefern und gleichzeitig eine angemessene Spannung aufrechterhalten können. 5. Lange Lebensdauer – es dauert etwa 400- 500 Zyklen, um 50 % Kapazität zu erreichen

Allerdings gibt es auch einige Nachteile:

1. Chemie und Herstellung waren sehr teuer.

2. Sie sind nicht umweltfreundlich wegen der giftigen Abfälle, die sie erzeugen, sowie ihrer Entsorgung.

3. Sie haben im Vergleich zu herkömmlichen Batterien keine gute Sicherheitsbilanz – sie fangen leichter Feuer, sie explodieren usw.

4. Können insbesondere bei Tiefentladezyklen beschädigt werden - plötzliche Spannungseinbrüche können sie zerstören

5. Die aktiven Materialien sind in ihrer trockenen Form brennbar und in ihrer Anodenform explosiv.

6. Sie können nicht wie Lithium-Ionen-Batterien aufgeladen werden

Diese neuen Batterietypen könnten dies jedoch ändern, indem sie:

1. Hergestellt aus sichereren Materialien (Lithiumeisenphosphat und Lithiumschwefel)

2. Verwendung einer sichereren Herstellungsmethode – die Kathode besteht aus Polymer anstelle von Metall und ist in einem Kunststoffgehäuse enthalten, um eine sichere Umgebung für die Batterie zu gewährleisten (Hinweis: Dies bedeutet auch, dass sie schneller recycelt werden kann als herkömmliche Li-Ion-Batterien Batterien)

3. Sehr niedrige Energiedichte – 30–45 Wh/kg gegenüber 200 Wh/kg bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien

4. Sie haben eine sehr geringe Kapazität – 0.8–1 Ah/kg gegenüber 5–10 Ah/kg bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien

5. Eine sehr geringe Leistungsdichte – 0.01 Wh/kg gegenüber 5 Wh/kg bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien

6. Umweltfreundlich: Die Kathode besteht aus recycelbarem Eisenphosphat und der Elektrolyt ist eine umweltfreundlichere Version von Lithiumpolymer

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