Blei-Säure-Batterien
Blei-Säure-Batterien sind chemische Energiespeicher. Sie verwenden Blei und Bleidioxid (PbO₂) als aktive Materialien für die negative und positive Elektrode, mit verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt. Im Wesentlichen wandeln sie durch elektrochemische Reaktionen elektrische Energie in chemische Energie um und umgekehrt. Diese Batterien sind die erste Wahl für verschiedene Energiespeichersysteme, Notstromversorgungen und Soft-/Schwarzstartgeräte.
Eine einzellige Blei-Säure-Batterie hat eine Nennspannung von 2,0 V. Es kann bis zu 1,5 V entladen und bis zu 2,4 V aufgeladen werden. In praktischen Anwendungen werden häufig sechs Einzelzellen in Reihe geschaltet, um ein Blei-Säure-Batteriemodul mit einer Nennspannung von 12 V zu bilden. Auf dieser 12-V-Basis können entsprechende Reihen- und Parallelschaltungen hergestellt werden, um den vom System benötigten Spannungspegel – beispielsweise 48 V oder 96 V – zu erreichen und normale Lade- und Entladevorgänge zu ermöglichen.
Blei-Säure-Batterien lassen sich hauptsächlich in drei Kategorien einteilen: allgemein überflutete Blei-Säure-Batterien, wartungsfreie Gel-Batterien (speziell für Solarenergiesysteme entwickelt) und Blei-Kohlenstoff-Batterien. Im realen Einsatz nimmt der Anteil von Gel-Batterien und Blei-Kohlenstoff-Batterien stetig zu. Gelbatterien bieten eine bessere Toleranz gegenüber Tiefentladung, Selbstwiederherstellungsfähigkeit und Lade-Entlade-Leistung bei niedrigen Temperaturen. Blei-Kohlenstoff-Batterien fügen dem Elektrolyten Kohlenstoff (Graphen) hinzu. Dieser Zusatz verhindert die Sulfatierung der negativen Elektrode, behebt das häufige Problem eines vorzeitigen Batterieausfalls und verlängert die Lebensdauer der Batterie erheblich.
Lithiumbatterien
Lithiumbatterien sind Batterietypen, die Lithiummetall oder Lithiumlegierungen als Anoden- oder Kathodenmaterialien verwenden, gepaart mit nichtwässrigen Elektrolytlösungen. Sie werden hauptsächlich in zwei Typen unterteilt: Lithium-Metall-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Unter dem Begriff „Lithium-Batterie“ versteht man im alltäglichen Gebrauch meist Lithium-Ionen-Batterien. Dabei handelt es sich um wiederaufladbare Sekundärbatterien. Lithium-Ionen-Batterien verwenden Metalloxide aus Lithiumlegierungen als Kathodenmaterial und Graphit als Anodenmaterial. Das Anodenmaterial fungiert als Wirt für die Lithiumspeicherung. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der Lade-Entlade-Effizienz, der Zyklenlebensdauer und anderer zentraler Leistungskennzahlen der Batterie.
Basierend auf unterschiedlichen Kathodenmaterialien können Lithium-Ionen-Batterien weiter in mehrere Typen eingeteilt werden. Zu den wichtigsten gehören Lithium-Kobaltoxid-Batterien, Lithium-Manganoxid-Batterien, Lithium-Nickeloxid-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien und ternäre Lithiumbatterien.