Lithiumionen-Akkumulator

Experimentierkoffer Lithiumionen-Akkumulator

oder alternativ: 2 Bechergläser (50 mL, 250 mL), Pasteurpipette, Magnetrührer, Rührfisch, Lüsterklemme, 2 Bleistiftminen, Spannungsquelle, Spannungsmessgerät, Kabel, Flügelmotor, Krokodilklemmen.

Lithiumperchlorat, Propylencarbonat.

Im 250 mL Becherglas werden in 40 mL Propylencarbonat 4,24 g Lithiumperchlorat gegeben und für einen vollständigen Lösungsvorgang für 20 Min. gerührt. Danach wird die Lösung in das 50 mL Becherglas gegeben und mit der Pasteurpipette mit dickflüssigem Paraffinöl überschichtet (Luft- und Wasserausschluss). Die beiden Bleistiftminen werden in der Lüsterklemme fixiert und in die Lösung gestellt. Zunächst wird der Lithiumionenakku für 5 Minuten bei 4,5 V geladen. Danach wird ein Spannungsmessgerät oder ein Flügelmotor in Reihe geschaltet.

Die Spannung beträgt ca. 3,6 V, der Flügelmotor dreht sich für ca. 20 Sekunden.

Beim Laden interkalieren die Perchlorat- und Lithium-Ionen in die Graphitelektroden. Beim Entladen diffundieren die Ionen wieder in Lösung.

Es laufen folgende Reaktionen ab, wobei die Hinreaktion den Entladevorgang darstellt und die Rückreaktion den Ladevorgang:

Minuspol: C_n + x Li⁺ + x e^- ⇄ Li⁺_xC_n^-

Pluspol: LiMn^+III O₂ ⇄ Li_1-xMn^+IV O₂ + x e^- + x Li⁺

Gesamt: LiMn^+III O₂ + C_n ⇄ Li_1-xMn^+IV O₂ + Li⁺_xC_n^-

Das Paraffinöl und das Propylencarbonat werden in den Sammelbehälter für organische Lösungsmittel gegeben. Die Graphitelektroden werden nicht wieder verwendet und in den Feststoffabfall gegeben.

Prof. Dr. M. Oetken: Experimentierkoffer Lithium-Ionen-Akkumulator 2012.