Hallo Zusammen,
ich hätte da mal ein paar elementare Fragen zu den einzelnen
Prozessabläufen in einem Akku (Li-Akku). Würde mich echt freuen, wenn
mir das jemand "bildlich" erklären könnte.
folgende Ausgangssituation:
in einem LI-Akku befindet sich LiCoO2 an der Kathode. Die Anode besteht
aus Graphit, Zwischen den Eletroden gibt es den flüssigen Elektrolyten
mit Leitsalz und einem Separator, der die Elektroden trennt.
So weit so gut...
Nun nehmen wir noch an dass die Akku Zelle ungeladen ist.
Jetzt zum ersten Problem: wird der Akku an seinen Polen mit einem
Ladegerät verbunden, was passiert dann genau?
den Ladevorgang an sich, habe ich prinzipiell verstanden: An der Kathode
kommt es zu einer Oxidation, die Lithiumatome geben ihr Elektron ab, die
positiv geladenen LI-Ionen wandern zur Anode durch den Elektrolyt und
die negativ geladenen Elektronen über eine äußere Verbindung ebenfalls
zur Anode wo sie auf Grund einer Reduktion wieder mit den Li-Ionen
verbunden werden und sich im Graphit einlagern.
Hier ist mir aber etwas nicht ganz klar: Und zwar die Elektronen, welche
an die Anode kommen und sie deswegen negativ laden kommen doch vom
Ladegerät oder nicht?? Wenn ich einen Akku an die Steckdose klemm,
beziehe ich doch die Energie (die Elektronen) von außen? Wieso heißt es
dann immer dass die Elektronen von der Kathode rüber zur Anode wandern
und sich dann dort wieder mit den LI-Ionen verbinden?
Was ist dann die Aufgabe des Ladegerätes, wenn es die erforderlichen
Elektronen gar nicht liefert??
Nun zum umgekehrten Prozess (und zweitem Problem): Der Akku ist nun
vollständig geladen, sprich das Lithium befindet sich nun in der Anode.
jetzt klemm ich einen Verbraucher an meinen Akku. Die Reaktion läuft
wieder ab, indem die Li.Ionen zurück zur Kathode wandern und die
Elektronen über den Verbraucher ebenfalls. Jetzt zum Problem: Wenn die
Elektronen über den Verbraucher wandern,dann werden die doch zum
größtenteil in Wärme oder Bewegungsenergie umgewandelt. Sprich, es kommt
nur noch ein geringer Teil an der Kathode wieder an. Die Kathode muss
doch aber irgendwie vorher negative geladen sein um auf die Li-Ionen
eine elektrische Kraft auszuüben? Woher kommt diese?
Nun noch zum dritten und gleichzeitig letzten problem *G*:
Was macht der Elektrolyt und aus welchem Grund ist dieser nur für
LI-Ionen leitfähig? Befinden sich darin Li-Ionen?
Ich danke euch jetzt schon mal für eure Antworten. Ich hoffe ich konnte
mich halbwegs verständlich ausdrücken und ihr erkennt mein Problem.
Gruß
>Was ist dann die Aufgabe des Ladegerätes, wenn es die erforderlichen>Elektronen gar nicht liefert??
Es liefert aber die Energie, die nötig ist um die Elektronen zu bewegen.
;)
joa das bringt mich jetzt nicht wirklich weiter G
Was bedeutet es dann "es liefert die Energie"? Für mich sind das immer
noch Elektronen, die aus einem Ladgerät bzw aus der Steckdose fließen.
>Hier ist mir aber etwas nicht ganz klar: Und zwar die Elektronen, welche>an die Anode kommen und sie deswegen negativ laden kommen doch vom>Ladegerät oder nicht??
Nein!
Die werden durch das Ladegerät 'gepumpt'! Wie bei einer Wasserpumpe - da
kommt auch kein Wasser aus der Pumpe :-)
>Jetzt zum Problem: Wenn die>Elektronen über den Verbraucher wandern,dann werden die doch zum>größtenteil in Wärme oder Bewegungsenergie umgewandelt.
Wieder nein!
Elektronen werden nicht umgewandelt. Sie erwärmen z.B. durch ihre
Bewegung einen Widerstand.
Wieder beim Wasser: ein Wasserkraftwerk wandelt das Wasser auch nicht um
- es dient nur dazu, die Turbinen zu drehen und kommt unten in der
gleichen Menge wieder heraus.
Ok letzteres hab ich eingesehen bzw kann es mir auf Grund des
Wassermodells vorstellen. Doch beim Ladegerät ist mir der Begriff
"pumpen" zu schwammig.
Angenommen ich klemm ein Strommessgerät zwischen Ladegerät und
Steckdose, dann würde dieses mir doch einen Verbauch anzeigen.
Irgendetwas muss doch mit den Elektronen bzw mit dem Strom passieren.
das ist soweiso immer ein rießen rätzel für mich gewesen. Dieser
verdammte Unterschied zwischen Strom und Spannung. Ich mein, es ist mir
schon klar, dass Spannung mehr oder weniger die nötige Kraft ist, dass
sich elektronen bewegen und der Strom nichts anderes als bewegte
Ladungsträger pro Zeit.
Aber wenn ich sage "ich leg 5 V an" dann muss doch zwangsläufig ein
Strom fließen, der eben etwas bewirkt (z.b. einen Motor antreibt oder
eine Birne zum leuchten bringt).
Ja, aber Elektronen werden nicht verbraucht, sondern nur bewegt. Hängst
Du deine 5V an eine Lampe, gehen die Strömlinge an der einen Seite rein,
an der anderen Seite kommen die wieder genau so raus, zurück zur
Stromquelle (Sorry - Spannungsquelle). Während des Durchgangs durch die
Lampe verrichten die Arbeit - konkret Wärme, bzw. die haben Energie
abgegeben, was man am Potentialgefälle zw. beiden Seiten sieht (eben die
5V). Strom ist auf Hin- und Herseite immer gleich - es sind also
dieselben Elektronen letztendlich, die in die Lampe rein und
rauswandern.
Genau so ist es beim Ladegerät - auf der einen Seite primär rein, auf
der anderen primär raus. Diese Bewegung wird sozusagen auf die
Sekundärseite (Akku) transformiert, so daß dort ebenfalls eine
Elektronenwanderung stattfindet - aber nur die Elektronen, die sich im
Sekundärkreis bereits befinden. Diese Wanderung bewirkt, daß die eine
Seite an Elektronen verarmt, auf der anderen Seite angereichert wird. Im
Falle eines Kondis ist es einfach eine Ladungstrennung, im Falle von
Akku ist es eine (räumlich getrennte) Reduktion/Oxidation. Damit aber
beide Seiten trotzdem ladungsmäßig ausgeglichen sind, wandern im inneren
durch den Elektrolyten Ionen zur jeweiligen Elektrode, die die
Elektronen aufnehmen/abgeben. Die Elektronen sind also rein chemisch
gebunden, und nicht einfach getrennt wie beim Kondi.
Genau so ist es auch mit der Wasserpumpe - wenn Du damit Wasser 10m
höher pumpst, dann gehen die Strömlinge durch den Motor. Der
transformiert die Bewegung der Strömlinge in eine mechanische Bewegung
des Wassers. Und da Du Wasser hochpumpst, steckst Du sozusagen Energie
ins Wasser (da es höher ist, hat es jetzt eine höhere potentielle
Energie). Und wenn Du das Wasser wieder runterläßt und einen Generator
antreibst, geht die Geschichte wieder zurück (Prinzip des
Pumpspeicherwerkes - "Wasser-Akku" ;-)
Also die Vorstellung vom Stromverbrauch fallen lassen - er wird nicht
vebraucht, sondern nur umgewandelt in andere Energieformen.
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 17 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
