(Grafik von Visual Capitalist veröffentlicht am 1. Dezember 2023)
Im Innern einer Lithium-Ionen-Batterie
Was ist in einem Lithium-Ionen-Akku enthalten?
Mit dem Nobelpreis für Chemie im Jahr 2019 ist die Lithium-Ionen-Batterie allgegenwärtig geworden und treibt heute fast alles an, von Smartphones bis hin zu Elektrofahrzeugen.
Ein Blick ins Innere
Für Lithium-Ionen-Batterien gelten in verschiedenen Regionen unterschiedliche Standards, nämlich NMC/NMCA in Europa und Nordamerika und LFP in China. Ersteres hat eine höhere Energiedichte, während letzteres geringere Kosten verursacht.
Hier ist die durchschnittliche Mineralzusammensetzung einer Lithium-Ionen-Batterie unter Berücksichtigung dieser beiden Hauptkathodentypen:
| Material | % des Aufbaus |
|---|---|
| Nickel (Ni) | 4 % |
| Mangan (Mn) | 5 % |
| Lithium (Li) | 7 % |
| Kobalt (Co) | 7 % |
| Kupfer (Cu) | 10 % |
| Aluminium (Al) | 15 % |
| Graphit (C) | 16 % |
| Andere Materialien | 36 % |
Der Prozentsatz an Lithium in einer Batterie wird als Prozentsatz des Lithiumcarbonat-Äquivalents (LCE) ausgedrückt, den die Batterie enthält. Im Durchschnitt entspricht das 1 g Lithiummetall pro 5,17 g LCE.
Wie funktionieren sie?
Lithium-Ionen-Batterien funktionieren, indem sie Strom sammeln und ihn während des Ladevorgangs in die Batterie einspeisen. Normalerweise zieht eine Graphitanode Lithiumionen an und hält sie als Ladung. Aber interessanterweise zeigen neuere Forschungsergebnisse, dass sich die Batterieenergiedichte nahezu verdoppeln kann, wenn Graphit durch eine dünne Schicht aus reinem Lithium ersetzt wird.
Beim Entladen zieht die Kathode die gespeicherten Lithium-Ionen an und leitet sie zu einem anderen Stromkollektor. Der Schaltkreis kann reagieren, da verhindert wird, dass sich Anode und Kathode berühren, und sie in einem Medium schweben, das den Ionenfluss erleichtert.
Energie für morgen
Obwohl Lithium im Durchschnitt nur 7 % des Batteriegewichts ausmacht, ist es für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien so wichtig, dass es vom US Geological Survey als eines von 35 für die US-Wirtschaft lebenswichtigen Mineralien eingestuft wurde.
Das bedeutet, dass eine effektivere Raffinierung von Lithium entscheidend ist, um die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien der nächsten Generation zu decken.
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