Bei Metall/Luftsauerstoff-Batterien (MLBs) muß nur das metallische Aktivmaterial für die negative Elektrode in der Batterie gespeichert werden. Der Reaktand der positiven Elektrode, das heißt Sauerstoff (O2), wird aus der umgebenden Luft bei der Entladung entnommen und bei der Ladung dorthin abgegeben. Wiederaufladbare MLBs werden aufgrund ihres hohen spezifischen Energieinhalts, kostengünstiger Aktivmaterialien und guter Umweltverträglichkeit für die Elektrotraktion von Straßenfahrzeugen interessant. Die Verwendung von Luft-O2 verlangt eine halboffene Bauweise mit einem materialtechnologisch anspruchsvollen Interface. Tabelliert sind elektromechanische Parameter einiger Metalle, welche für MLBs von Interesse sind. Bei der Ausführung einer MLB müssen Struktur- und Formänderungen der Zinkelektrode beim Be- und Entladen vermieden werden und es ist eine aktive, langlebige bifunktionelle O2-Elektrode erforderlich. Ausführlich behandelt wird der Entwicklungsstand von Luft-O2-Elektrode (als Gasdiffusionslektrode und bifunktionelle Elektrode) und Zn-Elektrode (Zn-Elektroden mit löslichen sowie mit unlöslichen Entladeprodukten). Danach wird auf den Stand der Technik bei kompletten MLBs eingegangen und verschiedene Batterievarianten mit ihren wichtigsten Komponenten vorgestellt: 1. Mechanisch wiederaufladbare Batterien mit Regenerierung der Zn-Elektrode mittels externer Elektrolyse: Batterien mit gelösten Entladeprodukten, Batterien mit Zn-Staubpasten- bzw. -suspensionselektrode (Elektrolyt wird kontinuierlich an einer Kollektorelektrode vorbeigeführt und dabei das Zink zu Zinkat oxidiert. Die Regeneration erfolgt auf ähnliche Weise in einem getrennten Elektrolyseprozeß), Batterien mit nichtgelösten Entladeprodukten in Wechselkassetten. 2. Elektrisch wiederaufladbare Batterie mit Hilfselektrode: Batterie mit bifunktionellen O2-Elektroden, und zwar mit getrennter sowie mit gemeinsamer Aktivschicht für Be- und Entladung. Abschließend werden die in Entwicklung befindlichen MLBs im Hinblick auf die Anwendungschancen in der Elektrotraktion bewertet und es erfolgt ein Ausblick auf Anwendungs- und Vermarktungschancen.
Wiederaufladbare Zink/Luftsauerstoff-Batterien
Rechargeable zinc-atmospheric oxygen batteries
Chemie Ingenieur Technik ; 68 , 5 ; 524-542
1996
19 Seiten, 8 Bilder, 73 Quellen
Article (Journal)
German