Die Apfel-Natrium-Zelle

[brushless]

Man kann sehr viel pflanzliches verkohlen um Aktivkohle mit großer Oberfläche zu bekommen. Lustig, was man so alles hört und sieht; am Ende des Tages zählen allerdings immer wieder die Fakten. Im anorganischen Bereich gibt es nicht so viele Möglichkeiten eines Mixes von Reaktionspartnern. Denn es sollen sehr wiedersprüchliche Anforderungen erfüllt erden.
@ Kalium von Super-E
Natürlich kann man K auch verwenden, nur es wird wenig Sinn machen, da die coulombsche Dichte zu gering ist.
Hier die Vergleichszahlen (theoretische Werte):
K hat ca. 680Ah/kg
Na 1160 Ah/kg
Li 3800Ah/kg
Li ist bei den Alkalimetallen unschlagbar, höchstens Na würde noch sinnvoll sein, da es fast michts kostet. Aber die Energiedichte ist dann natürlich nie so hoch wie bei Li. Man sieht im anodischen Bereich gibt es nicht viele Elemente.

Eine Alternative könnte von den Eralkalimetallen höchstens Mg sein, den auf Grund des geringen Atomgewichtes und der 2 Wertigkeit hat es ca. 2200Ah/kg.
Noch schwieriger ist es geeignete Materialien im kathodischen Bereich zu finden. Hier sind S und O und deren Verbindungen noch am sinnvollsten.

Li hat allerdings auch noch einen anderen Vorteil und das ist seine hohe Beweglchkeit auf Grund der kleinen Ionen. Dadurch auch die sehr hohen Ströme bei Belastung.

[ubit]

Naja - hängt halt auch stark davon ab wie schnell man sich den theoretischen Maximalwerten bei den unterschiedlichen Materialien nähern kann.

BTW: 680Ah/kg? Oder Wh/kg? Ah/kg sind ziemlich nichtssagend ohne die Spannung. Bei 1 Volt sind es dann halt 680 Wh/kg. Bei einer LiIon mit 3,5 V wären das 3,48 kWh/kg....

Ciao, Udo

[brushless]

Naja - hängt halt auch stark davon ab wie schnell man sich den theoretischen Maximalwerten bei den unterschiedlichen Materialien nähern kann.

BTW: 680Ah/kg? Oder Wh/kg? Ah/kg sind ziemlich nichtssagend ohne die Spannung. Bei 1 Volt sind es dann halt 680 Wh/kg. Bei einer LiIon mit 3,5 V wären das 3,48 kWh/kg....

Ciao, Udo

Das Gesamtverständnis habe ich vorausgesetzt - sorry. Da hast du recht - darf man nicht.
Natürlich hängt es bei der Energiedichte von Spannung und vor allem auch dem kathodischen Materialien ab. Wenn aber bei K nur 680Ah/kg Dichte möglich sind, dann wird gegenüber Li auch wesentlich niedrigere Energiedichte herauskommen, zumal K zusätzlich auch nicht so elektronegativ wie Li ist.

[ubit]

Eben... Durch die unterschiedlichen Zellspannungen würde K dann noch sehr viel schlechter abschneiden als Li... Insofern ist die Ah-Angabe für die Tonne. Was zählt sind kWh/kg und kWh/l. Bzw. kJ/kg und kJ/l.

Aber die theoretischen Werte sind eh illusorisch... Da hinken auch Li-Akkus der Theorie noch weit hinterher.

Ciao, Udo

[Super-E]

Zum Kalium. Ich hatte gesagt, dies ist für stationäre Anwendungen mein Favorit. Dort ist das Gewicht zweitrangig, aber die anderen Eigenschaften sind für diese Anwendung perfekt... Günstig, langlebig, Zykluswirkungsgrad...

Bei mobilen Anwendungen ist Li-S interessant, wobei Kaliumakkus bei Baumaschinen (Stapler, Bagger) und Traktoren sowie Zügen interessant sein könnten...

[zitic]

Wie den meisten bekannt sein sollte, stellt Li auch nur einen kleinen Anteil an der Masse der Zelle. Siehe den Kohlenstoff an der negativen Elektrode, bzw. vermehrt Si-Anteile, die schon erwähnten Zukunftsmaterialien S und O. Wenn man sieht, welche Hoffnung da bzgl. der Energiedichte hineingelegt wird, hat man schon eine Ahnung, wie sehr da andere Faktoren hineinspielen. Feststoffelektrolyte sind u.a. auch deswegen ein großes Thema, weil man dadurch die Elektrolytschicht potentiell dünner und damit leichter machen und darüber hinaus auch noch den Seperator einsparen kann. Die Masse von NMC oder NCA kommt natürlich auch noch hinzu.

Der Moma-Beitrag, der das ganze eher plakativ aufgreift, weil das so schön fernsehkompatibel ist, wurde wohl aufgrund des neuen Exzellenzclusters "Energiespeicherung jenseits von Lithium" gemacht. Es werden ja auch andere Entwicklungen erwähnt. Anscheinend geht es also nicht um die neuste fancy News aus dem Akkuspeicheruniversium. Das war es wohl noch Anfang 2016, bei der letzten Pressemitteilung. Anscheinend ist das ganze (allerdings mit Erdnussschalen) doch nachhaltig interessant.

Es wird erwähnt, dass man 20% hinter aktuellen Li-Systemen liegt. Auch wenn man bei solchen Angaben immer vorsichtig sein muss und auch dort die Zeit ja nicht stehen bleibt, sind das ja keine riesigen Dimensionsunterschiede. Die Materialkosten sind nun mal ein wichtiger Faktor. Billiges Na und kompletter Verzicht auf Kobalt sind da schon ein Thema. Analog zu LiS gibt es ja auch NaS. Das ist aufgrund der hohen Betriebstemperaturen oft nicht so praktikabel, kommt aber auch auf ~ 200 Wh/kg. Gebaut wird das im zweistelligen MW-Bereich (aktuell Varel). Um BEV geht es bei dem Thema aber natürlich nicht so sehr. Es geht eher um ESS. Und da kann diese Technik auch wichtig werden. Vorteile von NaS ohne hohe Temperaturen, was das ganze wieder deutlich einfacher, flexibler und billiger macht. An BEV muss der Laie natürlich immer zu erst denken, wenn es um Akkus geht. Aber die sind halt auch in anderen Bereichen wichtig. Und ESS spielen natürlich indirekt beim Thema BEV eine Rolle.