Lithium-Metall-Batterien: Ein Überblick
Lithium-Thionylchlorid-Zelle
Die Lithium-Thionylchlorid-Zelle, auch bekannt als Li-SOCl2-Batterie, ist eine primäre Lithiumbatterie mit metallischem Lithium als Anode. Diese Zellen sind nicht wiederaufladbar und zeichnen sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus. Sie haben eine lange Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren. Die Besonderheit dieser Batterie besteht darin, dass das Thionylchlorid, eine äußerst korrosive und giftige Chemikalie, nicht nur als Elektrolytlösungsmittel dient, sondern auch als Kathodenmaterial. Der Elektrolyt ist typischerweise Lithiumtetrachloroaluminat. Die Gesamtentladungsreaktion ist:
\[4 \text{ Li} + 2 \text{ SOCl}_2 \rightarrow 4 \text{ LiCl} + \frac{1}{8} \text{ S}_8 + \text{ SO}_2\]
Lithium-Luft-Zelle
Die Lithium-Luft-Zelle hat eine sehr hohe theoretische Energiedichte. Der Anodenbereich besteht aus metallischem Lithium, das in ein Nickelnetz gepresst wird, während der Kathodenbereich atmosphärischen Sauerstoff durch eine Luftkathode einbindet.
Lithium-Eisendisulfid-Zelle
Die zylindrischen Lithium-Eisendisulfid-Batterien (LiFeS2) verwenden Lithium für die Anode und Eisendisulfid für die Kathode. Sie sind als Ersatz für Zink-Kohle- oder Alkalibatterien konzipiert und besitzen eine Zellenspannung von 1,5 Volt. Diese Batterien haben eine höhere Energiedichte als die Zellen, die sie ersetzen, und sind auf Anwendungen mit hohem Stromverbrauch zugeschnitten.
Lithium-Mangandioxid-Zelle
Bei dieser Zelle wird Lithiumfolie als Anode und Mangandioxid als Kathode verwendet. Die Elektrolyt ist ein mit Elektrolytsalzen getränktes Separatorsheet. Die Gesamtzellenspannung beträgt 3 Volt. Diese Zellen sind häufig in Knopfzellen wie CR2032 zu finden.
Fazit
Primäre Lithiumbatterien bieten viele Vorteile, darunter eine hohe Energiedichte und eine lange Lager- und Betriebslebensdauer. Jedoch schränken hohe Kosten, Nichtwiederaufladbarkeit und Sicherheitsbedenken ihre Verwendung ein. Außerdem sind die Inhaltsstoffe dieser Batterien hochgiftig und erfordern spezielle Entsorgungsverfahren.
