Lithiumionenakkus für den Chemieunterricht

Aufbau und Herstellung von Lithiumionenakkumulatoren sind aufwendig und stellen hohe Ansprüche an die Chemie und den Fertigungsprozess. Aus diesem Grund war dieses Themenfeld für den Chemieunterricht experimentell und konzeptionell bisher weitgehend unerschlossen. Ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt der Pädagogischen Hochschule Freiburg stellt jetzt Experimente zu Lithiumionenakkumulatoren in Theorie und Praxis vor.¹—³

Die Geburtsstunde der Lithiumionenakkumulatoren

Ein erster entscheidender Schritt hin zu den heute gebräuchlichen leistungsfähigen Lithiumionenakkumulatoren war in den 1980er Jahren die Entwicklung von lithiummetallbasierten Primärbatterien in organischen Elektrolyten. Diese Batterien erreichten Spannungen von etwa 3 Volt pro Zelle. Derartige Zellen wurden insbesondere in der Coin-Variante eingesetzt (Abbildung 1a). Diese Primärbatterien bestanden aus einer metallischen Lithiumanode und einer zur Interkalation befähigten Kathode — beispielsweise MnO2 — in einem organischen, aprotischen Elektrolyten. Beim Entladevorgang dieser Lithiumbatterien lagert sich als Ausgleich für jedes zur Kathode transportierte Elektron ein Li

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