Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator

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Der Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator, auch LiCoO2-Akku, war die erste verfügbare Elektrodenchemie eines Lithium-Ionen-Akkumulators. Die Brauchbarkeit als Elektrodenmaterial wurde 1980 von einer Forschergruppe um John B. Goodenough an der University of Oxford entdeckt.[1] Die positive Elektrode besteht aus der namensgebenden Substanz Lithium-Cobalt(III)-oxid. Der erste kommerziell erhältliche Li-Ionen-Akku wurde als Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator von Sony im Jahr 1991 auf den Markt gebracht und in der Hi8-Videokamera CCD TR 1 eingesetzt. Die Batterie besitzt mit zwei seriell verschalteten Zellen eine Akkupack-Spannung von 7,2 V und eine Kapazität von etwa 1200 mAh. Durch Parallelschaltung oder Zellvergrößerung wurden Kapazitäten bis 6900 mAh realisiert und bis heute (2012) in einer Vielzahl von Sony-Geräten eingesetzt.

Auf Grund der weiten Verbreitung dieser ersten Akkuchemie auf Lithiumbasis wird oft umgangssprachlich der Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator mit dem Oberbegriff Lithium-Ionen-Akkumulator gleichgesetzt. Mit der Entwicklung zahlreicher verschiedener Elektrodenmaterialien mit teilweise stark unterschiedlichen Eigenschaften der Akkumulatorensysteme führt dies zu Verwirrung und sollte vermieden werden.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das aktive Material der negativen Elektrode besteht aus Graphit. Die positive Elektrode enthält LiCoO2 (Lithiumcobaltdioxid). Der Elektrolyt ist völlig wasserfrei (Gehalt an H2O < 20 ppm) und besteht aus aprotischen Lösungsmitteln wie Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat oder 1,2-Dimethoxyethan.

Hinweise zum Umgang[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Abgebrannter Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator aus einer Boeing 787 Dreamliner

Bei mechanischen Beschädigungen und eventuell dadurch eindringendes Wasser, reagiert Lithium heftig mit diesem in einer exothermen Reaktion (starke Wärmeentwicklung) zu Lithiumhydroxid mit Freisetzung von hochentzündlichem Wasserstoff. Durch die starke Wärmeentwicklung können sich die Bestandteile der Zelle auflösen (z.B. der Separator), es kommt zum inneren Kurzschluss und letztendlich zum unkontrollierten thermischen Durchgehen mit Brand- und Verpuffungsgefahr. Metallisches Lithium kommt in der Zelle nicht vor, jedoch sind es Lithium-Atome, die bei den Lade- und Entladevorgängen an der negativen Elektrode in das Elektrodenmaterial interkaliert werden. Brennende Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren dürfen daher nicht mit Wasser gelöscht werden.

Der Boeing 787 Dreamliner benutzt zwei Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulatoren (jeweils 28,5 kg, 29,6 V, 76 Ah, 2,2 kWh) hergestellt von GS Yuasa, welche zu zwei Bränden im Januar 2013 führten.[2]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. K. Mizushima, P.C. Jones, P.J. Wiseman, J.B. Goodenough: LixCoO2 (0<x<l): A NEW CATHODE MATERIAL FOR BATTERIES OF HIGH ENERGY DENSITY. In: Materials Research Bulletin. 15, 1980, S. 783–789.
  2. Daniel Michaels: Batteries Like Those on Dreamliner Raised Concerns. In: The Wall Street Journal, 18. Januar 2013. Abgerufen am 19. Januar 2013.