WANDERAUSSTELLUNG ANTRIEB ZUKUNFT - Phaeno

Sonderinfo Lithium
Aussichtsreich: Stromspeicher Lithium
Lithium ist das leichteste Metall. Es lässt sich am stärksten
oxidieren. Damit hat es das höchste Energiepotenzial pro
Gewicht. Zudem geht es mit fast allen anderen Elementen
Verbindungen ein: Aktuell gibt es bereits eine Reihe von unterschiedlichen
Akkus mit verschiedenen Lithium-Chemien – und
Schluss ist noch lange nicht.
Infoboxen
Die Anode
In den negativen Elektroden ist das Lithium jeweils als
positiv geladenes Teilchen, als Ion, in das Kristallgitter einer
Kohlenstoffverbindung eingelagert. Fachleute nennen das
Interkalation. Bei der Grafitelektrode im Beispiel sitzt das
Lithium zwischen den einzelnen Grafitlagen.
Die Kathode
Oft sind es Mischverbindungen mit drei Metallen, zum Beispiel
Kobalt, Nickel und Mangan. Auch hier sind die Lithium-
Teilchen in den Schichten des Kristallgitters eingelagert, hier
im Oxidgitter.
Der Elektrolyt
Lithium kann man mit vielem kombinieren – bloß nicht mit
wasserhaltigen Elektrolyten. Stattdessen nimmt man wasserfreie,
organische Lösungsmittel. Bestimmte Zusätze machen es
den Lithium-Teilchen leichter, sich zu darin zu bewegen.
Der Separator
Polyethylen – ein Kunststoff mit eingebauter Notbremse: Das
Material schmilzt bei hohen Temperaturen und seine Poren
setzen sich zu. Es fließen keine Ladungen mehr. Das Not-Aus,
falls der Akku durchzugehen droht.
Forschung
Die Übermorgenbatterie
Forscher unter Strom
Die eine Batterie für alle Elektromobile wird es nicht geben,
zeigt eine aktuelle Fraunhofer-Studie. Elektrofahrräder, reine
Batterieautos oder Hybridmodelle – alle haben ihre eigene
beste Batterie. Noch schlimmer: Einen weltweiten Universalstecker
für alle Autos gibt es auch noch nicht! Internationale
Standards für den Einbau der neuen Batterien und verbindliche
Sicherheitsstandards fehlen ebenso. Forscher, Techniker,
Prüfgremien und die Industrie haben noch viel zu tun.
Gut, besser, optimal: Was gibt’s zu tun?
Das Tankladen dauert stundenlang: Stellen Sie sich vor, Sie
fahren laden und nehmen einen Schlafsack mit! Obendrein
kommt man pro Ladung noch nicht allzu weit. 300 Kilometer
und noch mehr? Für diesen Reichweitentraum müssen
Batterien noch viel mehr speichern können und dabei zugleich
schlanker werden. Noch sind sie viel zu schwer. Allein um sie
zu bewegen, geht zu viel Energie drauf. Dann ist da auch noch
das Wärm- und Kühlproblem: Temperaturtoleranz heißt das
Zauberwort für das Übermorgenmodell.
Endlich gut: Wo ist technisch Schluss?
Der aktuelle Wunderstoff ist Lithium. Wegen ihrer sehr hohen
Energie- und Leistungswerte wird an Lithium-Batterien viel
geforscht. Aus den bisherigen chemischen Verbindungen mit
Lithium können nur noch wenige Prozent Speicherkapazität
rauszuholen sein, schätzen Experten. Erst neue Kombinationen,
wie Lithium-Luft oder Lithium-Schwefel versprechen noch
einmal einen Kapazitätssprung nach vorn. Doch dann hat die
Chemie Grenzen gesetzt: Ein elektropotenteres Element oder
Material gibt es nicht.
22 Exponat 3 - Geschichte und Grundlagen der Batterie