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Der Einsatz von Nanotechnologie in Lithium-Ionen-Batterien

Title: Der Einsatz von Nanotechnologie in Lithium-Ionen-Batterien

Term Paper , 2018 , 27 Pages , Grade: 1,3

Autor:in: Erik Leitenberger (Author)

Physics - Technical Physics
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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

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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.

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Details

Title
Der Einsatz von Nanotechnologie in Lithium-Ionen-Batterien
College
University of Applied Sciences Darmstadt
Grade
1,3
Author
Erik Leitenberger (Author)
Publication Year
2018
Pages
27
Catalog Number
V418604
ISBN (eBook)
9783668677654
ISBN (Book)
9783668677661
Language
German
Tags
Nanotechnolgie Lithium-Ionen-Batterien
Product Safety
GRIN Publishing GmbH
Quote paper
Erik Leitenberger (Author), 2018, Der Einsatz von Nanotechnologie in Lithium-Ionen-Batterien, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/418604
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