Jetzt, da Elektrofahrzeuge unsere Straßen erobern, interessieren sich immer mehr Menschen für die Technologie hinter diesen Fahrzeugen. Elektrofahrzeuge verfügen über jede Menge aufregende Technologien. In den heutigen Elektrofahrzeugen finden Sie alles von regenerativen Bremsen bis hin zu fortschrittlichem Schnellladen.
Aber abgesehen von den Elektromotoren ist die Batterie die wichtigste Komponente in einem Elektrofahrzeug. Die Lithiumbatterie in den meisten Elektrofahrzeugen ist auch einer der umstrittensten Teile eines Elektrofahrzeugs. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen dazu beitragen, diese fortschrittlichen Maschinen voranzutreiben.
Warum sind Lithium-Ionen-Batterien wichtig?
Lithium-Ionen-Batterien sind das Herzstück der Elektrofahrzeug-Revolution. Diese Batterien bieten eine große Energiedichte, insbesondere im Vergleich zu Blei-Säure-Batterien, die viel schwerer sind, wenn Sie eine vergleichbare Kapazität erhalten möchten. Lithium-Ionen-Batterien eignen sich auch ideal für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, da sie viele Male wieder aufgeladen werden können unentbehrlich für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, die über ihre Nutzungsdauer umfangreiche Lade-/Wiederaufladezyklen erfordern. Ein weiterer Grund, warum Lithium-Ionen-Batterien überall in den Nachrichten sind, sind die Umweltauswirkungen, die der Abbau dieser Batterien verursacht.
Über die Lebensdauer eines Elektrofahrzeugs hinweg sind Elektrofahrzeuge aufgrund ihrer Null-Auspuff-Emissionen sehr sauber. Aber die anfänglichen Auswirkungen des Bergbaus für die Materialien, die in die Lithium-Ionen-Batterie eines Elektrofahrzeugs einfließen, sind kostspielig für die Umwelt. Darüber hinaus machen sich viele Menschen Sorgen über die Bedingungen, denen viele der Arbeiter in diesen Minen täglich ausgesetzt sind. Aus diesem Grund hat das Recycling dieser Materialien für viele Autohersteller, die aktiv an der Herstellung von Elektrofahrzeugen beteiligt sind, eine hohe Priorität.
Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?
Eine Lithium-Ionen-Batterie enthält Zellen, die eine positive Kathode und eine negative Anode enthalten. Es gibt auch einen Elektrolyten, der diese beiden Schichten trennt, und durch chemische Reaktionen, die Elektronen freisetzen, kann die Batterie alles, womit sie verbunden ist, mit elektrischer Energie versorgen. Die Anzahl der Zellen bestimmt die Kapazität der Batterie, gemessen in kWh. Bei der Lithium-Ionen-Batterie ist das Lithium einer der wichtigsten Bestandteile, die in der Batterie enthalten sind, und das liegt daran, dass Lithium sehr bereit ist, aufzugeben Elektron.
Durch die chemischen Reaktionen, die in Anode und Kathode stattfinden, kann der Lithium-Ionen-Akku viele Male geladen und entladen werden. Denn diese chemischen Reaktionen lassen sich um ein Vielfaches umkehren. Lithium-Ionen-Batterien gibt es in vielen Formen und Größen und werden in so unterschiedlichen Anwendungen wie Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Natürlich sind die Lithium-Ionen-Batterien in einem Elektrofahrzeug viel größer als die in Ihrem Smartphone, aber sie funktionieren immer noch nach denselben Prinzipien.
Einer der größten Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien ist ihre hohe Energiedichte, die sie im Vergleich zu anderen Batterietechnologien relativ leicht macht. Hersteller müssen bei der Entwicklung und Implementierung von Lithium-Ionen-Batterien in ihre Geräte vorsichtig sein, denn wenn die Anode und die Kathode einander ausgesetzt werden, können diese Batterien chemischen Reaktionen unterliegen, die Brände oder sogar kleine Brände verursachen können Explosionen.
Obwohl Lithium-Ionen-Batterien beim Antrieb von Elektrofahrzeugen hervorragende Arbeit leisten, stehen sie in der kommenden Zeit vor einer Herausforderung Festkörperbatterie. Es bleibt abzuwarten, ob Festkörperbatterien so weit verbessert werden können, dass sie in der EV-Reihe eines großen Autoherstellers zum Einsatz kommen.
Wie funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku?
Die einfache Lithium-Ionen-Batterie nutzt die Chemie ihrer Materialien. Diese Batterien enthalten Lithium, ein Metall, das gerne ein Elektron abgibt und Lithium-Ionen bildet, woher die Batterie ihren Namen hat. Diese Batterien bestehen aus einer positiven Elektrode namens Kathode, die ein Metalloxid aufweist (Kobalt ist eine übliche Wahl). Diese Batterien verfügen auch über eine negative Elektrode, die als Anode bezeichnet wird und üblicherweise aus Graphit besteht, und das Graphit ermöglicht es dem Lithium, sich dazwischen einzulagern.
Zwischen der Kathode und der Anode erleichtert ein flüssiger Elektrolyt die Bewegung der Lithiumionen von der Anode zur Kathode. Die Batterie verfügt außerdem über einen porösen Separator, der für die Aufrechterhaltung der Batteriesicherheit von entscheidender Bedeutung ist, da er verhindert, dass Anode und Kathode in direkten Kontakt miteinander kommen. Ein direkter Kontakt der beiden Elektroden der Batterie wäre katastrophal. Wenn eine Lithium-Ionen-Batterie ein Gerät mit Strom versorgt, gibt das in die graphithaltige Anode eingelagerte Lithium ein Elektron ab.
Dieser Prozess erzeugt Lithiumionen sowie ein freies Elektron. Die Lithium-Ionen wandern über den Elektrolyten und den porösen Separator von der Anode zur Kathode. Während sich die Lithium-Ionen durch den Separator bewegen, nehmen die Elektronen einen anderen Weg, der sie durch das elektronische Gerät führt, das mit Strom versorgt werden muss. Sobald sie das Gerät durchqueren, landen die Elektronen an der Kathode. Wenn der Akku wieder aufgeladen werden muss, beginnt der Vorgang im Grunde von vorne, jedoch in umgekehrter Reihenfolge.
Aus diesem Grund eignen sich Lithium-Ionen-Batterien so gut für den Einsatz in Elektrofahrzeugen, da der Vorgang viele Male wiederholt werden kann. Wenn Sie Ihren Lithium-Ionen-Akku aufladen, drückt das Ladegerät Elektronen aus der Kathode und sorgt so für einen Elektronenfluss in die Anode. Dies bewirkt, dass sich der gesamte chemische Prozess, der während der Entladung der Batterie stattfand, umkehrt, wobei die Lithium-Ionen die Kathode verlassen und ihren Weg zurück zur Anode finden. Nach Abschluss des Ladevorgangs ist der Akku wieder einsatzbereit.
Die EV-Batterietechnologie wird sich weiter verbessern
EV-Batterien verhelfen Elektrofahrzeugen bereits heute zu erstaunlichen Reichweiten und sind vielfach verwendbar. Bei dieser Technologie gibt es jedoch noch viele Dinge zu verbessern, insbesondere beim Recycling von EV-Batterien, wenn sie das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben. Es bleibt abzuwarten, ob die Lithium-Ionen-Technologie lange genug beibehalten wird, um monumentale Verbesserungen zu erzielen, oder ob sie vollständig durch vielversprechende Technologien wie Festkörperbatterien ersetzt wird.
