Lithiumbatterie

Lithium-Batterie ist der Oberbegriff für nicht wiederaufladbare Batterien (Primärbatterien), bei denen Lithium als aktives Material in der Anode (negativen Elektrode) verwendet wird. Aufgrund des Standardpotenzials von etwa -3,05 V (dem negativsten aller Elemente) und der daraus resultierenden hohen Zellspannung sowie der hohen theoretischen Kapazität von 3,86 Ah/g ist Lithium die "ideale" Anode. Nachteil ist die hohe Reaktivität von elementarem Lithium (beispielsweise mit Wasser oder bereits mit feuchter Luft). Deshalb werden in Lithium-Batterien ausschließlich nichtwässerige, aprotische Elektrolyte verwendet oder Festelektrolyte verwendet. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden dem Elektrolyten Leitsalze (beispielsweise Lithiumperchlorat LiClO₄) zugesetzt. Die Entwicklung von Lithium-Batterien begann in den 1960er Jahren.

Vorteile von Lithium-Battereien

Vorteile von Lithium-Batterien gegenüber herkömmlichen Systemen mit wässerigen Elektrolyten (beispielsweise Alkali-Mangan-Batterie oder Zink-Kohle-Batterie) sind die höhere Energiedichte (Wh/dm³) 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

Beispiel einer Lithium-Batterie

Lithium-Batterien gibt es in vielen verschiedenen Typen, die sich in Kathode, Elektrolyt und Separator unterscheiden. Diese sind in verschiedenen Bauformen und Größen erhältlich und decken ein breites Anwendungsspektrum ab.

Lithium-Thionylchlorid-Batterie $Li-SOCl_{2}$ : 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 für Verbrauchszähler.
Lithium-Mangandioxid-Batterie $Li-MnO_{2}$ : 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 Speicherchips eingesetzt.
Lithium-Schwefeldioxid-Batterie $Li-SO_{2}$ : Leerlaufspannung 3,0 Volt. Typische Lastspannung 2,7 Volt. Anwendung meist im militärischen Bereich.
Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie $Li-(CF_{n})$ : Leerlaufspannung 3,2-3,0 Volt. Typische Lastspannung 3,1-2,5 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 sind, beispielsweise im medizinischen Bereich.
Lithium-Iod-Batterie $Li-I_{2}$ : Leerlaufspannung 2,8 V. Typische Lastspannung 2,8 V. Anwendung zur Stromversorgung von Herzschrittmachern.
Lithium-Eisensulfid-Batterie $Li-FeS_{2}$ : Leerlaufspannung 1,8 Volt. Typische Lastspannung 1,5 Volt. Anwendung im Fotobereich.

Siehe auch

Literatur

Lucien F. Trueb, Paul Rüetschi: Batterien und Akkumulatoren - Mobile Energiequellen für heute und morgen. Springer, Berlin 1998 ISBN 3-540-62997-1
David Linden, Thomas B. Reddy (Hrsg.): Handbook of Batteries. 3. Auflage. McGraw-Hill, New York 2002 ISBN 0-071-35978-8
Wiebke Dirks, Hendrik Vennemann: Lithium-Batterien. CHEMKON 12(1), S. 7 - 14 (2005), WILEY-VCH Verlag GmbH, ISSN 0944-5846
Günter Eichinger, Günter Semrau: Lithiumbatterien I – Chemische Grundlagen. Chemie in unserer Zeit 24(1), S. 32-36 (1990), Wiley-VCH Verlag GmbH, ISSN 0009-2851
Günter Eichinger, Günter Semrau: Lithiumbatterien II – Entladereaktionen und komplette Zellen. Chemie in unserer Zeit 24(2), S. 90-96 (1990), Wiley-VCH Verlag GmbH, ISSN 0009-2851

Weblinks

Lithium-Batterien
http://www.grs-batterien.de Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien