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Lithium-Batterie

Eine Lithium-Batterie ist eine Primärzelle, bei der Lithium als aktives Material in der negativen Elektrode verwendet wird. Sie ist im Gegensatz zum Lithium-Ionen-Akkumulator nicht wieder aufladbar. Letztere werden jedoch umgangssprachlich häufig ebenfalls als Lithiumbatterie bezeichnet.

Aufgrund des Standardpotenzials von etwa -3,05 Volt (dem negativsten aller chemischen Elemente) und der daraus realisierbaren hohen Zellspannung sowie der hohen theoretischen Kapazität von 3,86 Ah/g ist Lithium ein „ideales“ negatives Elektrodenmaterial für elektrochemische Zellen.

Die hohe Reaktivität von elementarem Lithium (beispielsweise mit Wasser oder bereits mit feuchter Luft) ist allerdings bei der praktischen Umsetzung problematisch. Deshalb können in Lithium-Batterien ausschließlich nicht wässrige, aprotische Elektrolytlösungen oder Festelektrolyte verwendet werden.

Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden wasserfreie Elektrolytsalze (wie z.B. Lithiumperchlorat LiClO4) zugesetzt.

Die Entwicklung von Lithium-Batterien begann bereits in den 1960er Jahren.

Inhaltsverzeichnis

Vorteile von Lithium-Batterien

Vorteile von Lithium-Batterien gegenüber anderen Primärzellen mit wässrigen Elektrolyten (beispielsweise Alkali-Mangan-Batterie oder Zink-Kohle-Batterie) sind die höhere Energiedichte (Wh/l) beziehungsweise die höhere spezifische Energie (Wh/kg), die hohe Zellspannung, die sehr lange Lagerfähigkeit aufgrund der geringen Selbstentladung sowie der weite Temperaturbereich für Lagerung und Betrieb.

Typen und Anwendungsbereiche

Lithium-Batterien gibt es in vielen verschiedenen Typen, die sich in Kathode, Elektrolyt und Separator unterscheiden. Sie sind in verschiedenen Bauformen und Größen erhältlich, um ein breites Anwendungsfeld abzudecken.

Lithium-Thionylchlorid-Batterie LiSOCl2

Leerlaufspannung 3,7 Volt. Typische Lastspannung 3,4 Volt. Anwendungen sind die netzunabhängige Versorgung von Elektronik im militärischen und industriellen Bereich, in der Sicherheitstechnik und in elektronischen Energiezählern und Heizkostenverteilern.

Lithium-Mangandioxid-Batterie LiMnO2

Leerlaufspannung 3,5 bis 3,0 Volt. Typische Lastspannung 2,9 Volt. Dieser Typ ist weit verbreitet und wird hauptsächlich für Kameras, Uhren und als Backup-Batterie für Speicherschaltkreise eingesetzt. Siehe auch Knopfzelle.

Lithium-Schwefeldioxid-Batterie LiSO2

Leerlaufspannung 3,0 Volt. Typische Lastspannung 2,7 Volt. Anwendung meist im militärischen Bereich.

Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie Li − (CFn)

Leerlaufspannung 3,2-3,0 Volt. Typische Lastspannung 3,1 bis 2,5 Volt. Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterien haben etwas höhere Strombelastbarkeit und Kapazität als Lithium-Mangandioxid-Batterien, sind aber teurer. Sie werden daher für Anwendungen verwendet, bei denen Leistung wichtiger als Kosten ist, beispielsweise im medizinischen Bereich.

Lithium-Iod-Batterie LiI2

Leerlaufspannung 2,8 Volt. Typische Lastspannung 2,795 Volt. Anwendung zur Stromversorgung von Herzschrittmachern.

Lithium-Eisensulfid-Batterie LiFeS2

Leerlaufspannung 1,8 Volt. Typische Lastspannung 1,5 Volt. Anwendung im Fotobereich.

Lithium-Luft-Batterie LiO2

Leerlaufspannung 3,4 Volt.

Siehe auch

Literatur