Zebra-Batterien

[PowerTower]

Nachteil dieser Technik war, dass die kWh etwa 13 Kilogramm Batterie gebraucht hat. Der Grund – wenn ich es richtig im Gedächtnis behalten habe – liegt in der Spannung um die zwei Volt, die mit dem Titanat in der Zelle nur aufzubauen wäre.

Laut aktuellem Datenblatt von Altairnano läge das Gewicht bei etwa 19 kg / kWh. Toshiba nutzt die selbe Technik und bringt es auf 11 kg / kWh, was nun nicht so schlecht ist. Bedenkt man, dass man auf eine Akkutemperierung verzichten kann, kommt hier auch kein zusätzliches Gewicht dazu. Damit lässt sich problemlos ein 20 kWh Akku in einem Auto verbauen, dessen Gesamtgewicht unter einer 1,0 Tonnen als Zweisitzer bzw. unter 1,3 Tonnen als Viersitzer liegt. Bezüglich möglicher C-Belastung und Schnellladefähigkeit sind sie einfach die erste Wahl. EnerDel hat die Zellen im Labor 50C zykliert, das entspricht einer Vollladung in knapp über einer Minute. Hauptproblem aus heutiger Sicht ist nicht die Energiedichte, sondern der vergleichsweise hohe Preis. Die Hoffnungen liegen daher voll bei Lithium-Schwefel. Niedriger Preis, hohe Kapazität, gute Temperaturbeständigkeit.

Die Spannungslage sagt nichts über die Energiedichte aus. Bei geringerer Spannung wird lediglich eine größere Anzahl in Reihe geschaltener Zellen für die gleiche Gesamtspannung benötigt. Einige Beispiele:

Blei: 2,0V - 50 Wh/kg
NiMh: 1,2V - 90 Wh/kg
---------------------------
Lithium-Titanat: 2,3V - 90 Wh/kg
Lithium-Schwefel: 1,6V - >300 Wh/kg

Gruß
Micha

[dkt]

Die Spannungslage sagt nichts über die Energiedichte aus. Bei geringerer Spannung wird lediglich eine größere Anzahl in Reihe geschaltener Zellen für die gleiche Gesamtspannung benötigt. Einige Beispiele:

Blei: 2,0V - 50 Wh/kg
NiMh: 1,2V - 90 Wh/kg
---------------------------
Lithium-Titanat: 2,3V - 90 Wh/kg
Lithium-Schwefel: 1,6V - >300 Wh/kg

Hallo Micha,

jetzt habe ich wieder hinzugelernt. Meine Schlussfolgerung bisher war, weniger Spannung gleich mehr Zellen, gleich mehr Gewicht.

Wenn ich mir jetzt jedoch Li-Schwefel mit 1,6 V – 300 Wh/kg ansehe, dann ist für das Gewicht in erster Linie die Chemie zuständig. Wenn ich es recht verstehe, ist Li-Schwefel erheblich leichter als Li-Titanat.

Die Zusatzfrage, die ich mir jetzt noch stelle ist: Warum ist Titanat oder Nanotitanat so viel teurer?

Was ich auch noch nicht so richtig verstehe ist folgendes. Wenn zum Beispiel das Titanat mit c 50 geladen werden kann, also keine große Wärmeentwicklung zeigt, dann kann doch der Separator entsprechend leicht ausfallen, da er nicht so stark Temperaturbelastungen ausgesetzt ist. Also was macht dann den Gewichtsunterschied zu Schwefel aus?

Auch bin ich noch auf der Suche nach der Haltbarkeit und dem operativen Temperaturfenster der Li-Schwefel Batterie. Gibt es da schon gesicherte Daten?

Auf jeden Fall wird es im Batteriebereich immer spannender, je mehr ich mich damit beschäftige.

Grüße

Dieter

[PowerTower]

Hallo Dieter

Die Zusatzfrage, die ich mir jetzt noch stelle ist: Warum ist Titanat oder Nanotitanat so viel teurer?

Das kann ich dir so genau auch nicht beantworten. Ich habe auf Arbeit ebenfalls mit Titan zu tun und das ist als Rohstoff definitiv kein Kostentreiber. Ich kann daher nur vermuten, dass entweder die Herstellung von Lithium-Titanat ein recht aufwändiger Prozess ist, oder ein spezieller Elektrolyt zum Einsatz kommt, oder aber der Akku prinzipiell teurer ist, weil nun nicht mehr nur bei der Kathode Lithium zum Einsatz kommt, sondern auch bei der Anode und somit entsprechend mehr Lithium je kg Akku Verwendung findet. Vielleicht bin ich damit aber auch völlig auf dem Holzweg und der Preis ist bezogen auf Angebot und Nachfrage normal. Schwefel hingegen ist ein Pfennigartikel.

Was ich auch noch nicht so richtig verstehe ist folgendes. Wenn zum Beispiel das Titanat mit c 50 geladen werden kann, also keine große Wärmeentwicklung zeigt, dann kann doch der Separator entsprechend leicht ausfallen, da er nicht so stark Temperaturbelastungen ausgesetzt ist. Also was macht dann den Gewichtsunterschied zu Schwefel aus?

Ein kg Lithium-Titanat wiegt genau so viel wie ein kg Lithium-Schwefel. Der Unterschied ist elektrochemischer Natur. Da bin ich nun kein Experte darin, aber es hängt auf jeden Fall damit zusammen, wie viele freie Ladungsträger im Kathoden-/Anodenmaterial eingelagert werden können. Und das scheint bei Lithium-Schwefel deutlich besser zu funktionieren.

Auch bin ich noch auf der Suche nach der Haltbarkeit und dem operativen Temperaturfenster der Li-Schwefel Batterie. Gibt es da schon gesicherte Daten?

Ich kenne bisher nur einen Hersteller, der Daten dazu veröffentlicht hat, auch wenn die Zellen bisher nur im Labor getestet wurden. Technische Daten Lithium-Schwefel Akku von Winston Battery. Das Problem war bisher immer die mangelnde Haltbarkeit von nicht mehr als 200 Zyklen, aber das Fraunhofer Institut hat da wohl eine Lösung gefunden und auch die Chinesen selber geben ja über 1.000 Zyklen an. Klingt zwar immer noch nicht viel, aber wenn man bedenkt, dass man dann mit einem Zyklus 500 km Reichweite hat ist das völlig akzeptabel.

Hm ja, eigentlich ging es hier mal ums Zebra, doch schon wieder vom Thema abgekommen.

Gruß
Micha

[dkt]

Hm ja, eigentlich ging es hier mal ums Zebra, doch schon wieder vom Thema abgekommen.

Hallo Micha,

ich weiß, aus dem Zebra Thema ist ein Thema der Zukunft der Batterietechnik geworden.

Jetzt bin ich hin und hergerissen. Auf der einen Seite sollte das off Topic enden, auf der anderen Seite bleibt das Thema hochinteressant.

Wenn Du einverstanden bist, mache ich ein neues Thema hier bei Batterien auf und führe die Gedanken dazu, im Anschluss an Deine hochinteressanten Hinweise, weiter.

Grüße

Dieter

[Steve66]

Man könnte statt dem NiCL2 auch CCl4 also Tetrachlorkohlenstoff verwenden, dann müsste man den Akku nicht mehr beheizen.
Aber das Ding wird dann leicht explosiv. Steht und fällt mit einem guten Seperator.

[Snuups]

Die Gesamtlebensdauer eines Akkupacks ist sehr wohl eines der wichtigsten Kaufkriterien. Oder möchtest du einen Kleinwagen, für 30.000 €, nach 4-5 Jahren als wirtschaftlichen Totalschaden wegschmeißen müssen?

In dem Fall rechnet sich die Elektromobilität nämlich überhaupt nicht mehr. Weder wirtschaftlich noch ökologisch.