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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Akku Technologien - was bringt die Zukunft


klumy
2010-01-31, 13:12:24
Hallo,

momentan sind Akkulaufzeiten von Notebooks von mittlerweile ca. 10h bei Netbooks möglich. Bei leistungsstärkeren Notebooks dümpelt die LAufzeit noch bei ca. 2h.

Welche Technologie wird die jetzige Lithium Akku in naher Zukunft ablösen und wie hoch wird die Steigerung der Kapazität wohl ausmachen?

Gast
2010-01-31, 13:50:39
Gute Frage, ich hoffe da wird sich mal einiges tun!

Nicht nur im Unterhaltungsbereich sondern auch in anderen Bereichen z.B. Elektroautos wären neuen Akkutechnologien extrem wünschenswert.
Vorstellen könnte ich mir Kondensatoren deren Oberfläche (und damit die Energiedichte) durch den Einsatz von Nanotechnologien auf ein vielfache der heute üblichen vergrößert wird. Vorteil wäre eine extrem kurze Ladedauer (vorrausgesetz die Ladequelle ist hoch belastbar) und eine hohe Leistungsdichte.

Aber bevors so weit ist werden wahrscheinlich erst mal die aktuellen Lithium Technologien noch weiter verbessert.

Und wer weiß vllt gibts in 100 Jahren Hochtemperatur Supraleiter und jeder hat ins seinem Schläppie ein eigenes kleines Fusionskraftwerk ;) N halbes Gramm Wasserstoff und des Teil rennt die nächsten 3 Jahre durch xD

Nevermore4ever
2010-01-31, 16:09:11
Ich spekuliere da auch auf Kondensatoren. Lithium ist nun mal schon das leichteste Metall. Noch leichter wäre Wasserstoff, aber der ist einerseits riskanter zu verwenden und andererseits immer irgenwo dran gebunden (was die Masse hochtreibt), nicht als freies Ion verwendbar.

Man müsste also die Ladungen trennen, ohne sie an ein einzelnes Atom oder kleines Molekül zu binden, und das machen Kondensatoren. Wie viel höher die Ladungsdichten da allerdings getrieben werden können, kann ich nicht abschätzen.

Wenn es aufs Gewicht nicht oder nicht so sehr ankommt, sind andere Materialien denkbar. Bei Handys kann meiner Meinung nach der Akku auch vier mal so schwer sein, ohne dass sich jemand aufregt. Bei Notebooks wirds schon kritisch, bei Fahrzeugen ein echtes Problem.

Es wäre natürlich super praktisch, wenn man die Karosserie als Teil eines Kondensators verwenden könnte. :smile:

Deathstalker
2010-01-31, 16:20:00
Spekulationen im technischen Bereich sollten aber nicht wie religiöser Glaube sein.
Kondensatoren werden es niemals sein. Viel zu schlecht und gefährlich in mehr als einer Hinsicht.

und Nevermore, Karosserie als Kondensator? So kann man natürlich das ganze Gesocks, das mit Schlüsseln Autolack zerkratzt sinnvoll elektrokutieren, ob das aber so gewollt ist?

Bis auf weiteres führt kein Weg an Li-Ion's vorbei.

manulu
2010-01-31, 16:29:19
Mini Kernkraftwerk powered by E-ON feat. Bundestag

Gast
2010-01-31, 17:15:51
Mini Kernkraftwerk powered by E-ON feat. Bundestag

Klar und den anfallenden Müll stellen wir einfach in einem kleinen Kontainer neben der Haustür ab oder werfen es beim Nachbarn in ein Erdloch:D

Spasstiger
2010-01-31, 18:09:47
Brennstoffzellen sollten ziemlich ergiebig sein. Aus Wasserstoff bekommt man mit Brennstoffzellen die 50-100-fache Menge an Energie gegenüber Lithium-Ionen-Akkus der gleichen Masse raus. Allerdings ist da noch nicht das Gewicht der Brennstoffzelle und des Wasserstofftanks eingerechnet. Für eine platzsparende Speicherung von Wasserstoff braucht man einen Druckbehälter, der auch vor äußeren Einflüssen geschützt ist (Brand-/Explosionsgefahr!).
Selbst wenn man mit einem Brennstoffzellenakku die Laufzeit lediglich verdoppeln könnte, wäre das schon eine kleine Revolution. Den Wasserstoff könnte man mit entsprechenden Stationen daheim selbst herstellen, man braucht ja nur Strom und Wasser.

Gast
2010-01-31, 18:15:17
Brennstoffzellen sollten ziemlich ergiebig sein. Aus Wasserstoff bekommt man mit Brennstoffzellen die 50-100-fache Menge an Energie gegenüber Lithium-Ionen-Akkus der gleichen Masse raus. Allerdings ist da noch nicht das Gewicht der Brennstoffzelle und des Wasserstofftanks eingerechnet. Für eine platzsparende Speicherung von Wasserstoff braucht man einen Druckbehälter, der auch vor äußeren Einflüssen geschützt ist (Brand-/Explosionsgefahr!).
Selbst wenn man mit einem Brennstoffzellenakku die Laufzeit lediglich verdoppeln könnte, wäre das schon eine kleine Revolution. Den Wasserstoff könnte man mit entsprechenden Stationen daheim selbst herstellen, man braucht ja nur Strom und Wasser.

Hihi da könnte ich mir schon die Gefahren im Haushalt von Morgen vorstellen;D

Avalox
2010-01-31, 18:46:17
Lithium-Luft-Batterie

Als Reaktionspartner für das Lithium wird Sauerstoff der Umgebungsluft genutzt und muss deshalb nicht mitgeschleppt werden.

Die Energiedichte soll der von Benzin entsprechen. Faktor 10 zu heutigen Akkus.

http://www.cleanthinking.de/elektroauto-lithium-luft-batterie/2883/

mboeller
2010-01-31, 19:19:12
mal was ganz anderes:

Digital quantum batteries:
http://nextbigfuture.com/2009/12/digital-quantum-batteries-managing-risk.html

Eigentlich Kondensatoren in Nano-Größe


The theoretical limit for electrostatic energy storage in quantum devices is very high. The energy density in heavy atoms, i.e. the ratio between the stored energy and atomic volume for an excitation from the ground state of heavy metal ions is 10,000 times higher than in hydrogen atoms. Based on this theoretical limit, the maximum density of retrievable energy in nano capacitors is comparable with the density of retrievable energy from nuclear reactions.

Der "Witz" an dem ganzen ist, das man die ersten "Batterien" bereits mit der vorhandenen Technik bauen können soll. Energiedichte: ~ 400Wh/Kg

mboeller
2010-01-31, 19:21:15
Lithium-Luft-Batterie

Als Reaktionspartner für das Lithium wird Sauerstoff der Umgebungsluft genutzt und muss deshalb nicht mitgeschleppt werden.

Die Energiedichte soll der von Benzin entsprechen. Faktor 10 zu heutigen Akkus.

http://www.cleanthinking.de/elektroauto-lithium-luft-batterie/2883/


Darüber habe ich schon mal mit jemanden im Forum diskutiert. Der einzige wirklich Nachteil von Metall-Luft Batterien ist, dass sie schwerer werden, je stärker sie entladen werden (da sich ja der Luftsauerstoff mit dem Lithium verbindet).

Deathstalker
2010-01-31, 20:18:24
hast du mit mir besprochen.

Der richtig heftige Nachteil ist aber ein anderer an den Dingern. Habt ihr euch mal angeschaut wie die Spannung bei solchen Luft Batterien aussieht? Wenn sie "alle" sind müssen alle Elektrolytbehälter geleert und frisch befüllt werden. Bei einer Spannung von um die 2,4V pro Zelle und einer Motorspannung bei 400-800 V wird euch ein wenig anders wenn ihr da alle Flüssigkeit tauschen sollt.
Stellt euch einfach mal den Aufwand vor ihr müsstet jedes mal wenn ihr tanken fahrt auch gleichzeitig die Batteriesäure eurer Bleibatterie aus allen 6 Zellen abpumpen und frisch befüllen.
Das ist nur interessant in Anwendungen die wenig Spannung brauchen, ansonsten bringt euch die Schlauchverkabelung für 100 oder mehr dieser Batterien an den Rande des Verstands. Es muss nämlich alles komplett dicht sein um parasitäre Reaktionen zu vermeiden.

Gast
2010-01-31, 20:25:38
Und wer weiß vllt gibts in 100 Jahren Hochtemperatur Supraleiter und jeder hat ins seinem Schläppie ein eigenes kleines Fusionskraftwerk ;) N halbes Gramm Wasserstoff und des Teil rennt die nächsten 3 Jahre durch xD

Nö.

Fusionsenergie wäre in so kleiner Größe bei so kleinem Strombedarf wie ein Blitzeinschlag.

Also überschüssige Energie die man gar nicht nutzen kann.

Denn es fusioniert ja ein Atom mit einem Atom und das setzt mehr Energie rei als man in einem Augenblick braucht.
Sprich man hat überschüssige Energie wie beim Blitz eben.

Gast
2010-01-31, 20:28:37
Brennstoffzellen sollten ziemlich ergiebig sein. Aus Wasserstoff bekommt man mit Brennstoffzellen die 50-100-fache Menge an Energie gegenüber Lithium-Ionen-Akkus der gleichen Masse raus. Allerdings ist da noch nicht das Gewicht der Brennstoffzelle und des Wasserstofftanks eingerechnet. Für eine platzsparende Speicherung von Wasserstoff braucht man einen Druckbehälter, der auch vor äußeren Einflüssen geschützt ist (Brand-/Explosionsgefahr!).
Selbst wenn man mit einem Brennstoffzellenakku die Laufzeit lediglich verdoppeln könnte, wäre das schon eine kleine Revolution. Den Wasserstoff könnte man mit entsprechenden Stationen daheim selbst herstellen, man braucht ja nur Strom und Wasser.

Das Problem ist der energetische Wirkungsgrad.

Vom erzeugen des Wasserstoffs bis zur Nutzung im Motor geht so viel Energie verloren, daß ein Lithium Akku den besseren Gesamtwirkungsgrad hat.

Sprich, die 10-50 fach mehr Energie verpuffen einfach im schlechteren Wirkungsgrad.

Damit ist die Brennstoffzelle eine Sackgase.

Gast
2010-01-31, 20:35:36
Lithium-Luft-Batterie

Hört sich gut an..hört sich sogar richtig gut an^^ Hoffen wir mal, dass die Jungs und Mädels von IBM da dran bleiben :)

In welchem Jahr sind eig die ersten Li-Io Akkus auf dem Markt erschienen?

maximAL
2010-01-31, 21:10:59
Für mobile Geräte hatte ich ja immer wegen der günstigen und einfachen Nachfüllbarkeit auf Methanol Brennstoffzellen gehofft. Aber da kommt wohl auch nichts in Gang...

Avalox
2010-01-31, 21:15:10
Bei einer Spannung von um die 2,4V pro Zelle und einer Motorspannung bei 400-800 V wird euch ein wenig anders wenn ihr da alle Flüssigkeit tauschen sollt.


:confused:
Die Spannungsreihe erlaubt gar keine deutlich höhere Spannung. Bei keinen Akku der Welt.
Wo soll dort das Problem liegen?

Das Problem heute ist die lange Ladezeit eines Lithium-Luft Akkus.

Lithiumperoxid gibt den Sauerstoff nur ungern wieder ab. Der Ladevorgang dauert deshalb lange und ist Energieaufwendig.

Aber was spricht dagegen, an der Tanke seinen leeren Akku gegen einen frisch gefüllten auszutauschen.
Eben Standardakkus, wie bei der elektrischen Zahnbürste.



Darüber habe ich schon mal mit jemanden im Forum diskutiert. Der einzige wirklich Nachteil von Metall-Luft Batterien ist, dass sie schwerer werden, je stärker sie entladen werden (da sich ja der Luftsauerstoff mit dem Lithium verbindet).


Lithium-Luft Akkus sind von Hause aus sehr leicht. Nicht zu vergleichen mit heutigen Lithium-Ionen Akkus.

http://www.podcast.de/episode/1384079/Sch%C3%B6ner_Traum_-_Lithium-Luft-Batterien_verleihen_Elektroautos_Reichweiten_von_Benzinern

esqe
2010-01-31, 21:41:31
In einem Bericht über Japan habe ich gesehen, das dies eher ein Problem der Kompatibilität ist. Alle Hersteller müssen einen Standard erfüllen.

Nur leider kocht da gerade jeder sein eigenes Süppchen...

Deathstalker
2010-02-01, 10:19:40
:confused:
Die Spannungsreihe erlaubt gar keine deutlich höhere Spannung. Bei keinen Akku der Welt.
Wo soll dort das Problem liegen?


3,7 bis 4,1 V sind für dich nicht deutlich höher als unter 3 V? Ich glaube die Prozentrechnung ist nicht so dein Favorit.


Das Problem heute ist die lange Ladezeit eines Lithium-Luft Akkus.

Lithiumperoxid gibt den Sauerstoff nur ungern wieder ab. Der Ladevorgang dauert deshalb lange und ist Energieaufwendig.

Aber was spricht dagegen, an der Tanke seinen leeren Akku gegen einen frisch gefüllten auszutauschen.
Eben Standardakkus, wie bei der elektrischen Zahnbürste.


Eben keine Standardbatterien. Herkömmliche Li-Ion sind wartungsfrei, das ist ein vollkommen andere Dimension. Herkömmliche hängst du an eine Stromquelle und wartest einfach. Bei Luft batterien darfst du abpumpen und aufbereiten. Du kannst bei denen nicht einfach Strom anlegen und hoffen das sich das Lithium sauber in metallischer Form auf deinem Ableiter wieder abscheidet. Das ist leider vollkommen illusorisch wenn du mehr als 50 Zyklen erreichen willst.
Bleibt also an der Tanke das Abpumpen der Flüssigkeit und das Tauschen der "Lithiumpacks" oder ein kompletttausch der ganzen Batterie. Wieviele geladene Packs soll denn eine Tankstelle vorrätig halten?
Wir sprechen davon 200-300 Zellen je Autobatteriepack einzeln zu warten und neu zu bestücken. Das machst du nicht mal eben so. Besonders nicht mit den Materialien, jedwede Vereinfachung dieses Prozesses um den Wartungsaufwand zu minimieren wirkt sich sofort nachteilig auf deine Energiedichte pro kg aus.
Wenn du aber schon durchgesetzt bekommst, das es standardisiert nurnoch 3-4 Komplettpacks gibt spricht nichts dagegen dort Lithium-Polymer Batterien zu verwenden. Sie sind wartungsfrei und genau das ist der Knackpunkt. Der Tauschmechanik ist das total egal was im Pack ist, hauptsache Form und Anschlüsse stimmen.


Lithium-Luft Akkus sind von Hause aus sehr leicht. Nicht zu vergleichen mit heutigen Lithium-Ionen Akkus.

http://www.podcast.de/episode/1384079/Sch%C3%B6ner_Traum_-_Lithium-Luft-Batterien_verleihen_Elektroautos_Reichweiten_von_Benzinern
Sie werden beim umwandeln des Lithiummetalls dennoch schwerer und größer. Dein Pack muss also so gestaltet sein das 200-300 Zellen jede für sich ein Überschuss reservoir hat für die zusätzliche Elektrolytmasse und dann muss der Mist auch noch schnell genug verwirbelt werden oder so gestaltet werden das frischer Elektrolyt immer zwischen deinen beiden Elektroden auf dem kürzesten Weg liegt, damit du nicht ein anderes gravierendes Problem hast. Desto "leerer" deine Batterie und desto stärker sich dein Elektrolyt der Sättigung nähert desto weniger Leistung kannst du aus deinen Zellen ziehen. Schon wieder etwas was nicht so ganz trivial ist. Besonders nicht in einer Umgebung wie einem Auto in dem es ständig virbriert und irgendwelche unnützen Seitenkräfte auftreten.

paul.muad.dib
2010-03-06, 17:41:55
Eine Brennstoffzelle könnte ich mir auch vorstellen, allerdins nicht mit Wasserstoff, sondern mit Ethanol.
Ich schätze mal, dass ein Liter Ethanol locker für ein paar Tage mobilen Betriebes ausreichen würde. Kaufen kann man das überall und es kostet nicht viel. Wenn man dann noch Bio-Ethanol nimmt, hat man sogar regenerative Energie.

Aber wahrscheinlich wird die Akzeptanz eher gering sein, wenn man sein Laptop zum Aufladen nicht in die Steckdose stecken kann.