Was ist die perfekte Batterie?

Wir oft von Ankündigungen neuer Batterien, die gesagt werden, um eine sehr hohe Energiedichten bieten, liefern 1.000 Lade- / Entladezyklen und sind hauchdünne verwirrt. Sind sie real? Vielleicht – aber nicht in ein und derselben Batterie. Während die eine Batterietyp kann bei kleinen Abmessungen und die lange Laufzeit ausgelegt werden kann, wird diese Packung nicht dauern und verschleißen vorzeitig. Eine andere Batterie kann für eine lange Lebensdauer gebaut werden, aber die Größe ist groß und sperrig. Eine dritte Batterie kann alle wünschenswerten Attribute stellen, aber der Preis wäre für die kommerzielle Verwendung zu hoch sein.
Batterie-Hersteller sind uns bewusst, der Kundenbedürfnisse und haben durch das Angebot von Packungen, die die spezifischen Anwendungen am besten passen reagiert. Die Handy-Industrie ist ein Beispiel für kluge Anpassung. Der Schwerpunkt liegt auf geringe Größe, hohe Energiedichte und niedrigen Preis gelegt. Longevity kommt an zweiter.

Die Beschriftung auf einem NiMH Akku-Pack garantiert nicht automatisch eine hohe Energiedichte. Eine prismatische Nickel-Metallhydrid-Batterie für ein Mobiltelefon, zum Beispiel für schlanke Geometrie vorgenommen. Eine solche Packung bietet eine Energiedichte von ca. 60Wh / kg und die Zykluszahl liegt bei etwa 300. Im Vergleich dazu bietet ein zylindrischer NiMH Energiedichten von 80Wh / kg und höher. Dennoch ist die Anzahl Zyklen dieser Batterie zu mittleren bis niedrigen. Hohe Haltbarkeit NiMH-Akkus, die 1.000 Entladungen aushalten, sind häufig in sperrigen zylindrischen Zellen verpackt. Die Energiedichte dieser Zellen ist eine bescheidene 70 Wh / kg.

Kompromisse gibt es auch auf Lithium-basierten Batterien. Li-Ion-Batterien werden für Verteidigungsanwendungen, die die Energiedichte der kommerzielle Äquivalent weit übersteigen produziert. Leider sind diese super-hohe Kapazität Li-Ionen-Akkus als nicht sicher in den Händen des Publikums und der hohe Preis bringt sie in die Hände von den kommerziellen Markt.

In diesem Artikel schauen wir uns die Vorteile und Grenzen der kommerziellen Batterie. Die so genannte Wunderbatterie, die nur in kontrollierten Umgebungen leben, ist ausgeschlossen. Wir hinterfragen die Batterien nicht nur in Bezug auf die Energiedichte, sondern auch Langlebigkeit, Lasteigenschaften, Wartungsbedarf, Selbstentladung und Betriebskosten. Seit NiCd bleibt ein Standard, an dem andere Batterien verglichen werden, evaluieren wir alternative Chemien gegen diese klassischen Batterietyp.

Nickel-Cadmium (NiCd) – ausgereift und gut verstanden, aber in der Energiedichte relativ gering. Die NiCd wird dort eingesetzt, wo lange Lebensdauer, hohe Entladungsrate und günstigen Preis wichtig sind. Hauptanwendungsgebiete sind Funkgeräten, biomedizinischen Ausrüstung, professionelle Videokameras und Elektrowerkzeuge. Die NiCd enthält giftige Metalle und ist nicht umweltfreundlich.

Nickel-Metall-Hydrid (NiMH) – eine höhere Energiedichte im Vergleich zu der NiCd auf Kosten einer reduzierten Lebenserwartung. NiMH enthält keine giftigen Metalle. Anwendungen gehören Mobiltelefone und Laptop-Computern.

Blei-Säure – die wirtschaftlichste für größeres Power-Anwendungen bei denen das Gewicht von geringer Bedeutung. Die Bleibatterie ist die bevorzugte Wahl für Krankenhausausrüstung, Rollstühle, Notbeleuchtung und USV-Systeme.

Lithium-Ionen (Li-Ion) – am schnellsten wachsenden Batteriesystem. Li-ion wird dort eingesetzt, wo hoher Energiedichte und leicht ist von zentraler Bedeutung. Die Technologie ist zerbrechlich und eine Schutzschaltung erforderlich, um die Sicherheit zu gewährleisten. Zu den Anwendungen gehören Notebook-Computern und Mobiltelefonen.

Lithium-Ionen-Polymer (Li-Ionen-Polymer) – bietet die Attribute des Li-ion in ultraflache Geometrie und vereinfacht Verpackung. Hauptanwendungsgebiete sind Mobiltelefone.