Von Galvani zum Lithium-Ionen-Akku
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Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Akku für Hybrid-Fahrzeuge
Als die europäischen Hersteller vorwiegend mit der Brennstoffzelle beschäftigt waren, widmeten sich die ja panischen Unternehmen der Weiterentwicklung der Nickel-Metallhydrid-Batterie. Speziell für Hybrid-Fahrzeuge entwickelt, versorgt der Nickel-Metallhydrid-Akku den Elektromotor und treibt das Fahrzeug für kurze Strecken an. Neigt sich die gespeicherte Energie dem Ende zu, startet der Verbrennungsmotor und treibt das Fahrzeug an. Durch Bremsen, Schubbetrieb und den Verbrennungsmotor wird der Akku wieder aufgeladen. Vor allem im Stadtverkehr oder bei Stop-and-Go ist der Hybrid vernünftig: Er spart Sprit, schont die Umwelt und den Geldbeutel. Toyota bringt diese Batterie bereits in der dritten Generation des Hybrid-Modells Prius.
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Ebenso wie beim Natrium-Nickelchlorid-Akkumulator werden auch bei der Nickel-Metallhydrid-Batterie die einzelnen Zellen in Reihe geschaltet. Die spezifische Energie beträgt 60 bis 80 Wh/kg, die Zellspannung 1,2 V. Die Katode besteht aus Nickelhydroxid und die Anode aus einer Metalllegierung, die Wasserstoff binden kann. Der Aufbau ist ähnlich der NiMH-Akku-Rundzelle (Bild 3): Die Lochfolie dient als Träger für das Katodenmaterial Metallhydroxid. Der Separator verhindert den unmittelbaren Kontakt zur Anode und nimmt den Elektrolyt auf, eine 20-prozentige Kalilauge. Die Anode besteht aus Metallhydrid. Die einzelnen Schichten werden aufgewickelt; dabei liegt die Katode außen. Ummantelt wird das Ganze von einem Metallzylinder, der elektrisch leitend und mit der Katode verbunden ist. Ein Ableiter von der Anode führt zum Kopf der Zelle und bildet dort den Pluspol.
Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren reagieren empfindlich gegenüber Überladung, Tiefenentladung, falscher Polung und Temperatureinflüssen. Möglich ist dabei ein irreversibler Kapazitätsverlust. Ein weiteres Problem der NiMH-Akkus ist der Batterieträgheitseffekt: Ist der Akku vor dem Wiederaufladen nicht vollständig entladen, kommt es beim nächsten Entladen zu einem Abfall der erzielbaren Entladespannung. Im Gegensatz zum Memory-Effekt sackt die Akkuspannung aber nicht weit vor dem Erreichen der Nennlademenge plötzlich ab, sondern bleibt über den gesamten Entladevorgang etwas unter der Akkuspannung einer völlig intakten NiMH-Zelle – die abgegebene Leistung wird durch die herabgesetzte Spannung verringert. Der Batterieträgheitseffekt kann durch fünf vollständige Lade- und Entladezyklen wieder beseitigt werden. Ein Vorteil der NiMH-Akkus ist, dass sie ihre gespeicherte Energie innerhalb kurzer Zeit mit nahezu gleichbleibender Spannung abgeben können.
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