Benutzer:GTQ2c1905/Lithium-Ionen-Akku

Allgemeines

■Verwendung bei mobilen Endgeräten wie Mobiltelefonen, Laptops und Kameras

■In den 1970er Jahren wurde das Funktionsprinzip an der TU München veröffentlicht

■1991 erster wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku von Sony auf den Markt gebracht.

■Verschiedene Typen mit Cobaltdioxid, Mangandioxid, Eisenphosphat, Titanat und Zinn-Schwefel

Aufbau

Als Material für den Minuspol dient Graphit; die Kohlenstoff-Atome bilden ein Kohlenstoffgitter, in welches sich die kleinen Lithium-Ionen einlagern können. Im geladenen Zustand lagert sich ein Lithium-Ion durchschnittlich bei sechs Kohlenstoffatomen ein. Am Pluspol werden verschiedene Metalle genutzt, welche ebenfalls die Fähigkeit besitzen Lithium-Ionen einzulagern. Beispiele dafür sind: Cobalt, Nickel oder Mangan. Die Zusammensetzung der Cobalt-Verbindung wird mit LiCoO₂ beschrieben. Es liegt also in der Oxidationsstufe +III vor.

Ladeprozess

Beim Ladevorgang wandern Elektronen vom Ladegerät zum Minuspol. Um dies auszugleichen wandern dann auch Elektronen vom Pluspol zum Ladegerät. Vor dem Laden liegt das Lithium-Cobalt-Dioxid Molekül ungeladen mit folgenden Oxidationsstufen vor.

Li^+ICo^+IIIO₂^-II 

Wenn jetzt ein Elektron abgegeben wird, wird das Cobalt eine Stufe höher oxidiert. Es liegt also wie folgt vor:

Li^+ICo^+IVO₂^-II 

Wenn man jetzt die Oxidationszahlen zusammenrechnet wird deutlich dass es im Molekül eine psoitive Ladung zu viel gibt. Um dies auszugleichen löst sich ein Lithium-Ion und wandert durch das mikroporöse, für Lithium-Ionen durchlässige Diaphragma.

Co^+IVO₂^-II+e^-+Li⁺

Auf der anderen Seite nimmt dieses Lithium-Ion dann ein Elektron auf und lagert sich in die Kohlenstoffschicht ein.