Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von Nanotechnologie und – Materialien in der Batterietechnik. Hierfür werden dem Leser zunächst die Grundlagen der Nanotechnologie und der Batterietechnik erläutert. Aufbauend auf diesen Grundlagen wird die Funktionsweise der Galvanischen Zelle erklärt. Dieses Verfahren ist für das Verständnis der Nanotechnologie innerhalb der Batterie essentiell. Die 1991 von dem Unternehmen Sony entwickelte Lithium-Ionen-Batterie ist die Hauptbetrachtungstechnologie. Diese wird zunächst gegenüber anderen Batterien abgegrenzt.
Darauffolgend werden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Nanotechnologie erläutert. Es handelt sich um drei wesentliche Verbesserungen, darunter die Optimierung durch einen nanoporösen Separator, der Miniaturisierung der Batterie und der Optimierung der Anode. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Nanotechnologie schon heute für Hochleistungsbatterien sorgt, auch für die weitere Entwicklung der Batterie gilt die Nanotechnologie als Zukunftstechnologie.
Schlagworte: Nanotechnologie, Lithium-Ionen-Batterie, Galvanische Zelle, Separatoren, Nano-Röhrchen, Kapazität
Inhaltsverzeichnis
- Kurzfassung
- 1 Einleitung
- 1.1 Einführung in die Nanotechnologie
- 1.2 Einführung in die Batterietechnik
- 1.2.1 Geschichte der Batterie
- 1.2.2 Zellarten
- 1.2.3 Zelltypen
- 1.2.4 Wesentliche Kennzahlen der Batterie
- 1.3 Entwicklungspotential
- 2 Die Galvanische Zelle
- 2.1 Grundlagen
- 2.2 Kathode
- 2.3 Anode
- 2.4 Elektrolyt
- 2.5 Separator
- 2.6 Der Entladevorgang
- 2.7 Der Ladevorgang
- 3 Die Lithium-Ionen-Batterie
- 3.1 Verwendete Materialien
- 3.1.1 Anode
- 3.1.2 Kathode
- 3.1.3 Elektrolyt
- 3.1.4 Separator
- 4 Nanotechnologie in der Batterietechnik
- 4.1 Nanoporöse Separatoren
- 4.2 Zellen mit Nanoröhrchen
- 4.3 Anode mit Nanokugeln
- 5 Fazit und Ausblick
- 6 Quellenverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit untersucht die Einsatzmöglichkeiten der Nanotechnologie und -materialien in der Batterietechnik. Sie beleuchtet zunächst die Grundlagen der Nanotechnologie und der Batterietechnik, um anschließend die Funktionsweise der Galvanischen Zelle zu erklären. Im Fokus steht die Lithium-Ionen-Batterie, die im Vergleich zu anderen Batteriearten behandelt wird. Die Arbeit analysiert verschiedene Möglichkeiten der Nanotechnologie zur Verbesserung der Batterie, darunter die Optimierung durch einen nanoporösen Separator, die Miniaturisierung der Batterie und die Optimierung der Anode.
- Grundlagen der Nanotechnologie und Batterietechnik
- Funktionsweise der Galvanischen Zelle
- Eigenschaften und Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie
- Einsatz der Nanotechnologie zur Verbesserung der Batterieperformance
- Zukunftspotenzial der Nanotechnologie in der Batterieentwicklung
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in die Thematik der Nanotechnologie in der Batterietechnik ein und erläutert die Bedeutung der Batterieentwicklung im Kontext des wachsenden Bedarfs an Energiespeichern, insbesondere für die Elektromobilität. Kapitel 1 bietet eine Einführung in die Grundlagen der Nanotechnologie und der Batterietechnik, einschließlich der Geschichte der Batterie, der Zellarten und der wesentlichen Kennzahlen. Kapitel 2 erklärt die Funktionsweise der Galvanischen Zelle, wobei die einzelnen Komponenten wie Kathode, Anode, Elektrolyt und Separator detailliert beschrieben werden. Kapitel 3 konzentriert sich auf die Lithium-Ionen-Batterie und beschreibt die verwendeten Materialien, einschließlich Anode, Kathode, Elektrolyt und Separator. Kapitel 4 befasst sich mit dem Einsatz der Nanotechnologie in der Batterietechnik, wobei verschiedene Ansätze wie nanoporöse Separatoren, Zellen mit Nanoröhrchen und Anoden mit Nanokugeln vorgestellt werden.
Schlüsselwörter
Die Arbeit befasst sich mit den Themen Nanotechnologie, Lithium-Ionen-Batterie, Galvanische Zelle, Separatoren, Nanoröhrchen und Kapazität. Der Fokus liegt auf der Optimierung der Batterieperformance durch den Einsatz von Nanomaterialien, insbesondere in Bezug auf die Energie- und Leistungsdichte.
- Arbeit zitieren
- Erik Leitenberger (Autor:in), 2018, Der Einsatz von Nanotechnologie in Lithium-Ionen-Batterien, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/418604
