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1 / 8 Eine aufgeschnittene 18650-Zelle Der Name verrät die Größe: 18 mm Durchmesser und 65 mm Höhe. Ein Viertel des Bechers ist weggeschnitten, damit Sie die aufgerollten Schichten im Inneren sehen. Rechts ist ein winziges Stück dieser Schichten in Atomgröße gezeichnet, und die roten Linien zeigen, woher es stammt.
Ziehen zum Drehen. Mausrad oder zwei Finger zum Zoomen.
Rundgang Teile Steuerung
01 Eine aufgeschnittene 18650-Zelle Der Name verrät die Größe: 18 mm Durchmesser und 65 mm Höhe. Ein Viertel des Bechers ist weggeschnitten, damit Sie die aufgerollten Schichten im Inneren sehen. Rechts ist ein winziges Stück dieser Schichten in Atomgröße gezeichnet, und die roten Linien zeigen, woher es stammt.
02 Ein langes, aufgerolltes Sandwich Im Becher steckt ein langer Streifen dünner Schichten, um einen hohlen Kern gewickelt: Kathode auf Aluminiumfolie, ein Separator, Anode auf Kupferfolie und ein zweiter Separator. Die Schnittfläche zeigt die Spirale. Durch das Aufwickeln passt eine große Elektrodenfläche in einen kleinen Becher.
03 Die Kathode ist ein Schichtoxid Bei 0 % Ladung sitzen alle 40 grünen Lithiumkugeln in der Kathode, in den Lücken zwischen Schichten aus Cobalt- und Sauerstoffatomen. John Goodenough beschrieb dieses Lithiumcobaltoxid 1980. Seine Schichten lassen Lithium hinaus- und wieder hineingleiten, ohne dass der Kristall zerfällt.
04 Im geladenen Zustand steckt das Lithium im Graphit Jetzt ist die Zelle bei 100 %. Jede Lithiumkugel ist in den Graphit rechts gewandert und sitzt zwischen zwei Kohlenstoffschichten. Lithium im Graphit hat eine viel höhere Energie als Lithium im Oxid, und diesen Unterschied gibt die Zelle als Spannung zurück.
05 Laden: Ionen und Elektronen auf getrennten Wegen Das Ladegerät zieht Elektronen aus der Kathode und schiebt sie durch den Draht in den Graphit. Damit die Ladung ausgeglichen bleibt, verlassen Lithium-Ionen das Oxid, durchqueren Elektrolyt und Separator und schlüpfen zwischen die Kohlenstoffschichten. Beobachten Sie, wie die Spannung auf 4,20 V zusteigt.
06 Beim Entladen läuft alles rückwärts Mit einer Lampe im Stromkreis fließen Elektronen vom Graphit durch die Lampe zur Kathode, und die Ionen kehren ins Oxid zurück. Bei 1,6 A Last liegt die Spannung 0,08 V unter dem Leerlaufwert. Bei 3,00 V hört das Gerät auf, Strom zu ziehen.
07 Reihe addiert Volt, parallel addiert Amperestunden Dieses Pack ist 10s4p: zehn Gruppen in Reihe, vier Zellen in jeder Gruppe. Zehn in Reihe ergeben 36 V Nennspannung und 42 V im vollen Zustand. Vier parallel ergeben 4 × 3,2 = 12,8 Ah. Die 40 Zellen speichern bei 3,6 V Nennspannung etwa 461 Wh.
08 Wenn Wärme sich selbst nährt Bei 220 °C hat die Zelle den Punkt ohne Umkehr überschritten. Bei etwa 120 °C beginnt die Schutzschicht auf dem Graphit zu zerfallen, und die Zelle heizt sich selbst auf. Um 135 °C schließen sich die Poren des Separators, und der Strom stoppt. Noch heißer schrumpft die Folie, die Kathode gibt Sauerstoff ab und die Reaktionen gehen durch.
Stahlbecher und Hülle Der vernickelte Stahlbecher ist der Minuspol, die Kunststoffhülle isoliert ihn. Mit „Innen ansehen“ blicken Sie durch ihn hindurch. Deckel Der Pluspol. Darunter dichtet eine Dichtung den Becher ab, und eine Berstscheibe öffnet sich, wenn der Gasdruck im Inneren zu hoch steigt. Kathode aus Schichtoxid Schichten aus Cobalt (blau) und Sauerstoff (rot) mit Lithium dazwischen, wie in LiCoO₂. NMC- und NCA-Kathoden haben denselben Schichtaufbau. Aluminiumfolie Die Kathodenpaste ist auf beide Seiten dieser Folie aufgetragen. Sie sammelt den Strom und leitet ihn zum Deckel. Graphitanode Flache Schichten aus Kohlenstoff-Sechsecken, übereinandergestapelt. Beim Laden schlüpft Lithium zwischen die Schichten. Kupferfolie Der Graphit ist auf Kupferfolie aufgetragen, die über eine kurze Fahne mit dem Becherboden verbunden ist. Separator Eine Kunststofffolie voller winziger Poren. Ionen gelangen hindurch, aber die beiden Elektroden können sich nie berühren. Elektrolyt Ein Lithiumsalz, LiPF₆, gelöst in Carbonat-Lösungsmitteln. Die orange-cremefarbenen Gruppen sind PF₆⁻-Ionen. Die Flüssigkeit leitet Ionen, keine Elektronen. Lithium-Ionen Jede grüne Kugel steht für 80 mAh Ladung, etwa 1,8 × 10²¹ echte Ionen. Das Modell hat 40 davon. Äußerer Stromkreis Elektronen (blau) können nur den Draht nehmen. Der Kasten ist beim Laden ein Ladegerät und beim Entladen eine Lampe. Akkupack Kopien derselben Zelle, verbunden durch Nickelstreifen. Reihenschaltung addiert die Spannung, Parallelschaltung die Kapazität.
