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Energieeffizienz & Energiespeicher
Der Energieverbrauch kann grundsätzlich in jedem Bereich mit Energieeffizienz stark gesenkt werden.
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Wenn man von der Batterie chemie («Battery chemistry» auf Englisch) spricht, spricht man eigentlich vom Typ oder der Art der Batterie. Eine Batterie ist eine kleine Chemiefabrik. Daher definiert die «Batteriechemie», um welchen Typ Batterie es sich handelt. Also, z.B. Lithium-Ionen, Vanadium-Redox-Flow, NMC, LiFePO, NCA, LTO oder Blei-Batterie.
Beim Versand und bei der Entsorgung von Batterien muss auf die Batteriechemie geachtet werden, da für jede Chemie andere gesetzliche Anforderungen gelten und sich diese ändern können. Da Lithium-Ionen brennbar sind, gelten spezielle Regeln für den Transport, insbesondere auch für die Luftfracht.
Jedes Batterie-System benötigt ein spezielles Ladegerät. Das Laden eines Akkus mit einem Ladegerät, das für eine andere Chemie ausgelegt ist, kann auf den ersten Blick gut funktionieren, aber möglicherweise wird der Ladevorgang nicht korrekt beendet.
Während in der Forschung die Chemie von Batterien ständig verändert wird, um optimale Bedingungen zu finden, bevorzugt die Automobilindustrie eine stets gleichbleibende Batteriechemie. Den jede Änderung der Batteriechemie ändert die Abläufe in der Batteriestellung und bedingt z.T grosse betriebliche Anpassungen bis hin zu zum Erstellen von neuen Milliardenschweren Batteriefabriken.
Es gibt grundsätzlich wässrige Batteriechemie(n) und nicht wässrige Batteriechemie(n).
In dieser Gruppe gehören primäre und sekundäre Batterien, z.B. Blei-Akkumulatoren, Zink-Batterien, Redox-Fluss-Batterien, NiCd, Alkalibatterien und gewisse Typen von Natrium-Ionen-Batterien.
Die Vorteile wässriger Batterie-Systeme liegen auf der Hand:
Der einzige Nachteil bei wässrigen Batterie-Systeme ist, dass das Betriebspotential der Batterie limitiert ist auf circa 1.3 Volt. Dies hängt mit der elektrolytischen Stabilität des Wassers zusammen, das bei bestimmten elektrischen Potenzialen und Strömen in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird. Bei der limitierten möglichen Potenzialdifferenz kann daher keine sonderlich hohe Energiedichte erzielt werden, wie dies bei Lithium-Ionen Batterien der Fall ist. Jedoch gibt es seit langem Forschungsbemühungen (wassrige Lithium-Ionen Batterien) auch in wässrigen Systemen höhere Betriebspotentiale zu erreichen.
Nicht-wässrige Batterie-Chemie, nicht-wässrige-Batteriesysteme, also wasserfreie Batteriesysteme sind praktische alle primären Lithiummetall und sekundären Lithium-Ionen basierten Batterien sind nicht wässrige Batteriesysteme. Auch gewisse Typen von Natrium-Ionen Batterien sind wasserfrei (mit organischem Lösemittel). Ebenso zur Gruppe der nicht wässrigen Batterien gehören die Thermal-Batterien und Salzschmelzbatterien (molten-salt Batteries).
Hinweis zur Nomenklatur:
Teilweise wird von «organischen» Batterien gesprochen, da Lithium-Ionen «organische Lösungsmittel» enthalten. Es ist besser von «nicht-wässrigen Batterien» zu sprechen. Den «organisch» kann leicht verwechselt werden mit «echten organischen Batterien», die als aktive Materialien keine aktiven Metalle-Verbindungen wie NMC oder LFP enthalten, sondern «organische, aktive Materialien.»
Die Vorteile von nicht wässrigen Batteriesystemen wie in Lithium-Ionen sind die hohen Potenzial-Differenzen, die zu hohen Energiedichten führen.
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