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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Elektrolyte sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 3 Hersteller von Elektrolyte und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Ein Elektrolyt ist eine Flüssigkeit, in der Elektrolyte aufgelöst sind.
Der Elektrolyt in einem Elektrolyten ist in Form von Kationen und Anionen gelöst, die eine elektrische Ladung tragen können, was den Elektrolyten zu einem Ionenleiter macht. Elektrolyte werden hauptsächlich in Speichergeräten wie Batterien und in der Galvanotechnik verwendet.
Protische wässrige Lösungsmittel werden häufig als Elektrolyte verwendet, aber auch nicht-protische Lösungsmittel werden häufig in Elektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt.
Was die Batterieanwendungen betrifft, so werden Elektrolyte in einer Vielzahl von Batterien verwendet, sei es in Primär- oder in aufladbaren und entladbaren Sekundärbatterien. Sie werden insbesondere in Blei-Säure-Batterien, Alkali-Mangan-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Lithium-Primärbatterien, Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, Aluminium-Elektrolytkondensatoren, elektrischen Doppelschichtkondensatoren und Lithium-Ionen-Kondensatoren verwendet.
Der Elektrolyt ist eines der Materialien, aus denen eine Batterie besteht, und Batterien können durch chemische Reaktionen an den Elektroden elektromotorische Kraft erzeugen. Er ist auch ein wesentliches Material für die Elektrolyse, bei der Redoxreaktionen an den Elektroden stattfinden. In der Galvanotechnik ist es die Quelle für das zu beschichtende Metall.
Ein Elektrolyt ist eine Lösung, in der der Elektrolyt gelöst ist, z. B. in Batterien oder bei der Elektrolyse. Der Elektrolyt wird in der Lösung in Kationen und Anionen ionisiert, die als Ladungsträger fungieren. Die Zusammensetzung von Elektrolyt-Lösungen variiert je nach Anwendung, und es werden laufend Elektrolyt-Lösungen mit besseren Eigenschaften entwickelt.
Im Allgemeinen sind Elektrolyte für Batterien gedacht. Es gibt mehrere Arten von Elektrolyten für Batterien, deren Zusammensetzung je nach Batterietyp sehr unterschiedlich ist.
Der Elektrolyt ist ein wichtiges Material, das für den Transport der elektrischen Ladung zwischen der positiven und der negativen Elektrode einer Batterie verantwortlich ist. Im Folgenden wird der Elektrolyt für jede Anwendung beschrieben.
Blei-Säure-Batterien verwenden 30-35 % verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt. Blei-Säure-Batterien verwenden Bleidioxid als positive Elektrode und schwammiges Blei als negative Elektrode, das in Bleidioxid umgewandelt wird, wenn während des Ladens Strom an die positive Elektrode angelegt wird, zu Blei umgewandelt wird, wenn Strom durch die Anode fließt.
Beim Entladen werden das Bleidioxid der positiven Elektrode und das Blei der negativen Elektrode in verdünnter Schwefelsäure aufgelöst, um Strom zu erzeugen. Blei-Säure-Batterien werden in Autos und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) verwendet und sind weit verbreitet, da sie preiswert und leicht herzustellen sind.
Der Elektrolyt für alkalische Batterien ist eine stark alkalische wässrige Lösung, die als Hauptbestandteil Kaliumhydroxid enthält. Da der Elektrolyt in Alkalibatterien eine wässrige Lösung ist, kann es zu einer Selbstentladung kommen, auch wenn die Batterie nicht in Gebrauch ist.
Falls die Flüssigkeit ausläuft oder auf die Haut oder in die Augen gelangt, spülen Sie sofort mit großen Mengen sauberen Wassers und suchen Sie einen Arzt auf. Alkalibatterien sind als Primärbatterien weit verbreitet und für die Langzeitlagerung geeignet.
Als Elektrolyt für Nickel-Metallhydrid-Batterien wird konzentrierte Kaliumhydroxidlösung verwendet. Nickel-Metallhydrid-Batterien verwenden eine Nickeloxidverbindung als Anode und eine Wasserstoffspeicherlegierung als Kathode. Nickel-Metallhydrid-Batterien haben eine hohe Lade-Entlade-Zyklusleistung und werden in Hybridfahrzeugen und Haushaltsgeräten eingesetzt.
In Lithium-Ionen-Batterien werden organische Elektrolyte verwendet, die gelöste Lithiumsalze wie LiBF4 (Lithiumtetrafluoroborat), LiPF6 (Lithiumhexafluorophosphat) und LiFSI (Lithiumbisfluorsulfonylimid) enthalten. Für Batterieelektrolyte sind folgende Eigenschaften erforderlich: sie zersetzen sich nicht während des Ladens und Entladens, sie denaturieren nicht, wenn sie erhitzt werden, und sie entzünden sich nicht, wenn sie erhitzt werden.
Lithium-Ionen-Batterien sind leicht, haben eine hohe Leistung und eine lange Lebensdauer und werden in Smartphones, Elektrofahrzeugen und Haushaltsakkus verwendet.
Elektrolyte für Aluminium-Elektrolytkondensatoren werden durch Auflösen von Salzen tertiärer Amine oder Amidine mit Carbonsäuren in Lösungsmitteln wie Lacton oder Glykol hergestellt. Aluminium-Elektrolytkondensatoren werden in einer Vielzahl von Produkten mit elektronischen Substraten in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt, darunter in der Automobilindustrie, der Unterhaltungselektronik und der Industrieausrüstung, da sie kostengünstig sind.
Als Elektrolytlösungen für elektrische Doppelschichtkondensatoren werden in organischen Lösungsmitteln gelöste Elektrolyte wie quaternäre Ammoniumsalze und Imidazoliumsalze verwendet. Kondensatoren verwenden Aktivkohle als aktives Material für die positiven und negativen Elektroden und eignen sich für wiederaufladbare Batterien in Anwendungen, in denen viel Energie benötigt wird. Wo schnelles Laden und Entladen erforderlich ist und eine lange Lebensdauer gefordert wird, sind elektrische Doppelschichtkondensatoren die Kondensatoren der Wahl.
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