Lithium-Ionen-Akkumulatoren

Das Wandeln, Gewinnen, Nutzen und Speichern von Energie nimmt eine sehr große Rolle bei der Versorgung bei der Energieversorgung von privaten Haushalten und Wirtschaft ein. Um das Klima zu schützen, mit geeigneten Technologien politische und industrielle Chancen erschließen zu können und Kosten einzusparen, ist eine effiziente Nutzung der Energie Voraussetzung. Ohne Energie zu speichern ist die Abwendung von fossilen Energielieferanten mit dem Ziel den CO2-Ausstoß mit mobilen aber auch stationären Systemen zu verringern, nicht durchführbar.
Im Bereich von kleinen-mittleren Leistungen zeichnet sich aus moderner Sich ein Vorteil bei elektrochemischen Speichermethoden gegenüber anderer Speicherarten ab, da die Wirkungsgradeinbußen bei der Transformation der Energie hier am geringsten sind.

Bei den Speichern auf Basis der Lithium-Ionen-Technik sind noch außerordentliche Potenziale vorhanden, die derzeit weder bei stationären noch bei mobilen Anwendungen ausreichend genutzt werden. Die hohe Zellspannung von 3,6V, die gigantische Leistungs- und Energiedichte, die Möglichkeit, die komplette Kapazität ohne Schäden an der Batterie nutzen zu können sowie die minimale Selbstentladung führen dazu.

Litium-Ionen-Akkumulatoren gewinnen bei der Forderung nach möglichst hoher Effizienz immer mehr an Bedeutung. Aufgrund der oben angeführten besonderen Eigenschaften von Litium-Ionen-Akkumulatoren, tragen sie bei kleinen und mittleren Energiemengen maßgebend zur Entlastung der Umwelt und effizienten Energienutzung bei. Der Speicherverlust von Litium-Ionen-Akkumulatoren liegt bei 10-20%. Je geringer die Stromdichte ist, also die langsame Be- und Entladung der Zelle, desto effizienter ist die Batterie.

Innovationsbedarf

Aufgrund der hohen Anforderungen an Energiespeichersysteme hielt die Lithium-Ionen-Technologie in großen Systemen wie Elektrizitätsspeicherstationen oder der Automobilindustrie bisher keinen nennenswerten Einzug. Würde die Lithium-Ionen-Batterie diese Systeme erobern, so würde das zu einer Revolution der kompletten Industrielandschaft führen. Der Verbrennungsmotor würde vom Markt verschwinden und vom Elektromotor abgelöst werden.

Aufgrund der fehlenden Industrie für Unterhaltungselektronik ist Deutschland, das sowohl eine Spitzenposition bei der Energieversorgung als auch in der Automobilindustrie einnimmt, in den letzten Jahren in der Entwicklung von Lithium-Batterien weit zurückgeblieben. Und das im industriellen und auch im Hochschulbereich. Doch mittlerweile beginnt sich diese Situation zu ändern. Man spezialisiert sich in der deutschen Automobilindustrie gerade vor dem Hintergrund der aktuellen Klima- und Energiediskussionen, immer mehr auf den Einsatz von Lithium-Batterien um von importierten Primär-Energieträgern weg zu kommen.

Die einzelnen Länder und der Bund haben dafür schon mit millionenschweren Programmen zur Förderung reagiert.

Künftige Lithium-Ionen-Batteriezellen sollen bedeutend leistungsfähiger als die herkömmlichen sein. Sie werden mehr Energie speichern können und dennoch deutlich günstiger werden. Die Energiedaten und die Leistungsdaten bezogen auf das Gewicht der Batterie müssen mit neuen Materialien und neuem Design verbessert werden.

Ausblick

In den nächsten 10 Jahren wird der Materialbedarf um das Dreifache steigen. Die Lithium-Ionen-Technologie wird bis zum Jahr 2017 auf 47292MWh von derzeit 13299MWh steigen. In der Automobilindustrie wird die Lithiumtechnologie im Jahr 2017 einen Anteil von 20% haben.