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Eine Batterie-Kathode ist eine Elektrode, an der Reduktionsreaktionen stattfinden, bei denen Atome Elektronen freigesetzt werden. Negativ geladene freie Elektronen fliessen als elektrischer Strom zu dem positiven Pol einer Batterie. Da Elektronen negativ geladen sind, geht man davon aus, dass Elektrizität in die entgegengesetzte Richtung des Elektronenflusses fliesst.
Kationen (z.B. Li+), sind positiv geladene Atome, die Elektronen verloren haben, und strömen zur Kathode. In einer Batterie oder Brennstoffzelle bewegen sich die Kationen durch den flüssigen Elektrolyten.
Anionen, negativ geladene Atome mit Elektronenüberschuss, entstehen an der Kathode und bewegen sich zur Anode. Die Kathode wird durch die Stromsammlerfolie mit dem elektrischen Schaltkreis verbunden.
Batterie-Kathoden sind eine der wichtigsten Komponenten von Batterien, Brennstoffzellen und anderen polarisierten elektrischen Geräten wie Vakuumröhren.
Obwohl eine Batterie-Kathode technisch gesehen als eine Elektrode definiert ist, an der Reduktionsreaktionen stattfinden, kehrt sich dieser Prozess in einer wiederaufladbaren Batterie um. Es ist daher üblich, die Kathode immer als die Elektrode zu bezeichnen, die während der Entladung der Batterie als Kathode fungiert.
In Wirklichkeit wird diese Elektrode beim Aufladen zur Anode, wenn sich der Stromfluss umkehrt, aber im Allgemeinen wird sie weiterhin als Kathode bezeichnet.
Die Batterie-Kathoden-Chemie war der Schlüssel zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien. Deswegen werden die verschiedenen Batterietechnologien häufig nach den in ihren Kathoden verwendeten Materialien benannt. Einige Beispiele für Kathoden in Lithium-Ionen-Technologien sind:
NMC verwendet eine Kathode aus Lithium-, Nickel-, Mangan- und Kobaltoxid. Das NMC Kathoden-Batterie-Material ist im 2022 das beste Material für die E-Mobilität.
LMO verwendet eine Lithium-Mangan-Oxid-Kathode.
LFP verwendet eine Lithium-Eisenphosphat-Kathode.
Es besteht die Sorge, dass die Möglichkeiten für eine weitere Optimierung der Kathoden-Chemie in Lithium-Ionen-Batterien begrenzt sein könnten.
Daher konzentrieren sich die Forschungsbemühungen auf alternative aktive Anoden-Materialien für Lithium-Ionen-Batterien und völlig neue Batteriechemien wie Aluminium-Ionen-Batterien.
Lies mehr über die verschiedenen aktive Kathoden-Materialien und aktive Batteriematerialien >> Link
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