Batterie M&B CD2000 für CD2000

Batterie M&B CD2000 für CD2000

Farbe blau

Zellenanzahl: 10

Zellenkapazität: 3800

Typ: NI-MH

Marke: China

Spannung: 12V

Kapazität: 3800mAh

Gewicht (gr): 501

Abmessungen (mm): 84*32*67

Batterie M, auch Magnesium-Ionen-Batterie genannt, ist eine Klasse wiederaufladbarer Batterien, die Magnesiumionen als Ladungsträger verwenden. Diese Technologie stand aufgrund ihrer potenziellen Vorteile gegenüber aktuellen Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Kapazität, Kosten, Sicherheit und Umweltverträglichkeit im Mittelpunkt umfangreicher Forschung.

### Aufbau und Funktionsweise

#### Komponenten:

- **Anode:** Die Anode in einer Magnesium-Ionen-Batterie besteht normalerweise aus reinem Magnesiummetall. Magnesium hat im Vergleich zu Lithium eine höhere Volumenkapazität und ist daher eine vielversprechende Wahl für Anwendungen mit hoher Energiedichte.

- **Kathode:** Das Kathodenmaterial kann variieren, aber häufig werden Materialien wie Chevrel-Phasen (Mo6S8), Übergangsmetalloxide und Sulfide verwendet. Diese Materialien werden aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, Magnesiumionen reversibel zu interkalieren.

- **Elektrolyt:** Der Elektrolyt ist entscheidend für den effizienten Transport von Magnesiumionen zwischen Anode und Kathode. Der Großteil der Forschung konzentrierte sich auf die Entwicklung nichtwässriger Elektrolyte, die mit Magnesiummetall kompatibel sind, darunter Magnesiumsalze, die in organischen Lösungsmitteln oder ionischen Flüssigkeiten gelöst sind.

- **Separator:** Der Separator ist eine durchlässige Membran, die Anode und Kathode physisch trennt, gleichzeitig aber Magnesiumionen durchlässt.

#### Elektrochemischer Mechanismus:

Das grundlegende Funktionsprinzip besteht in der reversiblen Interkalation/Deinterkalation von Magnesiumionen während Entlade- und Ladezyklen:

1. **Entladevorgang:** Beim Entladen der Batterie oxidieren Magnesiumatome an der Anode zu Mg??-Ionen, wobei pro Magnesiumatom zwei Elektronen freigesetzt werden. Diese Mg??-Ionen wandern durch den Elektrolyten zur Kathode.

2. **Interkalation:** An der Kathode werden Mgβ-Ionen in das Kathodenmaterial interkaliert und verbinden sich mit Elektronen, die durch den externen Stromkreis gereist sind.

3. **Ladevorgang:** Beim Laden läuft der Vorgang umgekehrt ab. Mg??-Ionen lösen sich von der Kathode, wandern durch den Elektrolyten zurück zur Anode und werden wieder zu Magnesiummetall reduziert.

### Vorteile

#### Sicherheit:

Magnesium-Ionen-Batterien gelten als sicherer als Lithium-Ionen-Batterien, da Magnesiummetall weniger mit dem Elektrolyt reagiert und dadurch das Risiko der Dendritenbildung verringert wird. Dendriten sind nadelartige Strukturen, die sich während Lade-/Entladezyklen an der Anode bilden und möglicherweise Kurzschlüsse verursachen können.

#### Kapazität und Energiedichte:

Magnesium bietet eine erhebliche theoretische Volumenkapazität (3832 mAh/cm³), die höher ist als die von Lithium (2062 mAh/cm³). Dank dieser Eigenschaft sind Magnesium-Ionen-Batterien potenziell in der Lage, höhere Energiedichten zu erreichen.

#### Kosten und Fülle:

Magnesium ist das achthäufigste Element in der Erdkruste und billiger als Lithium. Dies macht Magnesium-Ionen-Batterien zu einer kostengünstigen Alternative, die sich möglicherweise für groß angelegte Anwendungen wie die Netzspeicherung eignet.

#### Umweltbelastung:

Die Gewinnung und Verarbeitung von Magnesium gilt als umweltschädlicher als die von Lithium. Darüber hinaus birgt das Recycling von Magnesium-Ionen-Batterien möglicherweise weniger Umweltrisiken.

### Herausforderungen und aktuelle Forschung

Trotz dieser Vorteile müssen mehrere technische Herausforderungen bewältigt werden, bevor Magnesium-Ionen-Batterien kommerziell rentabel werden können.

#### Elektrolytkompatibilität:

Einen Elektrolyten zu finden, der mit der Magnesiumanode kompatibel ist und gleichzeitig eine hohe Ionenleitfähigkeit und Stabilität gegen Reduktion/Oxidation bietet, ist eine große Herausforderung.

#### Kathodenmaterial:

Die Entwicklung von Kathodenmaterialien, die Mg??-Ionen effizient und reversibel interkalieren können, ist weiterhin Gegenstand aktiver Forschung. Im Gegensatz zu Lithiumionen sind Magnesiumionen zweiwertig und haben eine höhere Ladungsdichte, was zu langsameren Diffusionsraten führt und robuste Wirtsmaterialien erfordert.

#### Anoden-Kathoden-Schnittstelle:

Die Schnittstelle zwischen Anode und Elektrolyt ist kritisch. Im Laufe der Zeit kann die Bildung passiver Schichten den Ionentransport behindern und so die Leistung und Lebensdauer der Batterie beeinträchtigen.

### Zukunftsaussichten

Um die aktuellen Herausforderungen bei Magnesium-Ionen-Batterien zu bewältigen, ist kontinuierliche Forschung in den Bereichen Materialwissenschaft, Elektrochemie und skalierbare Herstellungsverfahren unerlässlich. Fortschritte in der Nanotechnologie und der Computermodellierung werden voraussichtlich eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Entwicklung geeigneter Materialien und der Verbesserung der Gesamtleistung der Batterie spielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Battery M viel versprechend für die Zukunft der Energiespeichertechnologien ist. Obwohl es sich noch in der Entwicklungsphase befindet, bietet es einen potenziellen Weg zu sichereren, effizienteren und umweltfreundlicheren Batterien, die verschiedene Branchen verändern könnten, von der Unterhaltungselektronik bis zur Speicherung erneuerbarer Energien.