Lithium-Batterie

Die Lithium-Batterie ist eine galvanische Zelle mit Lithium als Anode und Mangandioxid als Kathode.


Aufbau

Galvanische Zellen bestehen immer aus 2 verschiedenen Elektroden und einem Elektrolyt.

Bei der Lithium-Batterie besteht die Anode aus Lithium und die Kathode aus Mangandioxid \text{(MnO}_{2})(MnO2)\text{(MnO}_{2}) oder Thionylchlorid \text{(SOCl}_{2})(SOCl2)\text{(SOCl}_{2}). Der Elektrolyt ist Lithiumperchlorat \text{(LiClO}_{4})(LiClO4)\text{(LiClO}_{4}). Da Lithium sehr heftig mit Wasser reagiert, darf kein wässriger Elektrolyt verwendet werden.

Wichtig ist, dass die beiden Elektroden keine direkte Verbindung haben. Sonst kommt es nämlich zu einem Kurzschluss. Deshalb ist ein Separator eingebaut, der nur die Lithium-Ionen \text{(Li}^+)(Li+)\text{(Li}^+) des Elektrolyten durchlässt.

Der Kollektor in der Mitte leitet die entstehenden Elektronen an den Minuspol weiter.

Abläufe

Bei galvanischen Zellen wandern Elektronen und es findet ein Ionenaustausch statt.

Hier siehst du, dass Elektronen vom Minuspol zum Pluspol wandern. Dabei wandern sie z.B. durch deine Kamera und bringen sie so zum Laufen. Zum Ausgleich wandern Lithium-Ionen durch den Separator.

Reaktionsgleichungen

Diese Reaktionen laufen in der Batterie ab.

Am Minuspol, der Anode (Oxidation):

\text{Li}_\text{(s)} \xrightarrow{} \text{Li}^+ + \text{e}^-Li(s)Li++e\text{Li}_\text{(s)} \xrightarrow{} \text{Li}^+ + \text{e}^-

Am Pluspol, der Kathode (Reduktion):

\text{Li}^+ + \text{e}^- +\overset{\text{+IV}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)} \xrightarrow{} \text{Li} \overset{\text{+III}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)}\text{Li}^+ + \text{e}^- +\overset{\text{+IV}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)} \xrightarrow{} \text{Li} \overset{\text{+III}}\text{Mn}\text{O}_{2}\,_\text{(s)}

Die Lithium-Ionen werden insgesamt also in das Mangandioxid-Gitter eingelagert.

Spannung

Die Lithium-Batterie erreicht, je nach Oxidationsmittel an der Kathode, 2,8 V bis 3,6 V.

Bei Mangandioxid sind es ca. 3 V und bei Thionylchlorid ca. 3,6 V.


Verwendung

Lithium-Batterien haben eine hohe Zellspannung und eine sehr lange Lagerfähigkeit.

Du kannst sie finden in:

  • Herzschrittmachern
  • Kameras
  • Uhren
  • der Elektronik beim Militär oder der Industrie
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