Lithiumbatterien sind in unserem täglichen Leben allgegenwärtig, aber wussten Sie, wie sie funktionieren?
Sie sind in Telefonen, Computern und Tablets enthalten. Sie ermöglichen es uns, die Straße entlang zu gehen und Memes und Emojis an unsere Freunde zu senden, ohne an eine Steckdose angeschlossen zu sein.
Diese wiederaufladbaren Batterien, auch Lithium-Ionen oder Li-Ionen genannt, liefern die Energie, die für den Betrieb der meisten elektronischen Geräte, die wir täglich verwenden, benötigt wird.
Die Geschichte der Lithium-Ionen-Batterien
Ihre ersten Prototypen wurden in den frühen 1970er Jahren entworfen, aber erst 1991 präsentierte die japanische Firma Sony eine kommerzielle Version, die im Allgemeinen noch sehr ähnlich der von uns heute verwendeten ist.
Ihre Entwicklung ist so wichtig, dass die Schwedische Akademie der Wissenschaften 2019 ihren ursprünglichen Entwicklern den Nobelpreis für Chemie verlieh.
John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino erhielten diese Auszeichnung für ihre Beiträge zur Entwicklung von Lithiumbatterien.
Vorteile von Lithium-Ionen-Akkus
Eine der Haupttugenden von Lithiumbatterien besteht darin, dass sie den Geräten, die sie haben, Autonomie verleihen: Mit anderen Worten, sie können lange Zeit verwendet werden, ohne dass sie aufgeladen werden müssen.
Dies liegt daran, dass die enthaltenen Verbindungen dank der elektrochemischen Eigenschaften von Lithium viel Energie speichern können.
Dieses Element ist nur das dritte im Periodensystem, das heißt, es hat kleine Atome, weshalb es ein leichtes Material ist.
Diese Eigenschaft trägt dazu bei, dass Lithiumbatterien im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batterien, wie bleihaltigen Batterien, die in Automobilen verwendet werden, ein geringeres Gewicht haben.
Eine kleine, leichte Lithiumbatterie hat die Kapazität, eine Ladung zu speichern, die Stunden bis Tage dauern kann.
Das liegt auch daran, dass neben Lithium auch andere Materialien verwendet werden, die es ermöglichen, die Zellen der Batterie möglichst dicht zu stapeln.
Deshalb können Lithiumbatterien kompakt und dünn sein.
Sicherheit von Lithiumbatterien
Ein Problem bei dieser Art von Batterie besteht darin, dass während des Ladevorgangs exotherme Reaktionen ablaufen, dh Wärme freigesetzt wird.
Dies und die teilweise brennbaren Bestandteile von Lithiumbatterien tragen dazu bei, dass sie unter Umständen Feuer fangen oder sogar explodieren können.
Sicherlich kann niemand beruhigt herumlaufen und denken, dass er eine kleine Bombe in Form eines Handys in seiner Tasche trägt.
Obwohl das oben genannte Risiko real ist, fangen Lithiumbatterien weder spontan noch unter keinen Umständen Feuer.
Zunächst müssen Bedingungen gegeben sein, die eine Überhitzung begünstigen, beispielsweise beim Laden von Geräten: Daher wird generell empfohlen, elektronische Geräte nicht zu verwenden, wenn sie an den Strom angeschlossen sind.
Es kann auch passieren, wenn die Lithium-Telefone des Akkus zu nah beieinander liegen und einen Kurzschluss verursachen können.
Dies ist ein Problem, wenn Sie Geräte miniaturisieren möchten: Wenn Sie versuchen, kompaktere Batterien herzustellen, kann es vorkommen, dass ihre Komponenten zu nahe beieinander liegen.
Dies kann jedoch zunächst durch ein geeignetes Design von Lithiumbatterien und auch durch Hinzufügen von Materialien vermieden werden, die als Isolatoren fungieren können.
Beispielsweise wurde versucht, sehr dünne Polyethylenfolien gemischt mit Nanopartikeln zu verwenden.
Bei einer schnellen Erwärmung dehnen sich die Räume zwischen den Nanopartikeln aus und unterbrechen den Stromfluss. Sobald der Akku vollständig abgekühlt ist, kehren die Nanopartikel an ihren Platz zurück und der Betrieb des Geräts normalisiert sich.
Solche Verbesserungen verbessern ihre Leistung und öffnen uns die Tür, sie zur Energieerzeugung zu nutzen, um fossile Brennstoffe zu ersetzen. Etwas, das wir dringend brauchen.
