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Hallo,

ich würde gerne die während des Ladens und Entladens entstehen reversible Reaktionswärme einer Lithium-Ionen-Batterie ermitteln. Zusätzlich würde ich gerne die Wärme ermitteln, die durch Nebenreaktionen der Elektronen mit dem Elektrolyten bei zu hohe Strömen entsteht.

Es geht um eine Lithium-Ionen-Batterie mit LiNiMnCoO2 (NMC) als positives Aktivmaterial. Es gelten die folgenden Reaktionsgleichungen:
Bild Mathematik

Für die reversible Wärme, die während des Ladens entsteht gilt Q = dS * T. Um dS zu ermitteln, würde ich gerne die Standardreaktionsenthalpie und die freie Standardreaktionsenthalpie für die Substanzen einer LiNiMnCoO2 bestimmen.Ich würde wie in folgendem Beispiel vorgehen:
Bild Mathematik


In einem anderen Beispiel wurde die beim Laden/Entladen einer Batterie entstehende reversible Wärme für eine Nickel-Metallhybrid-Batterie (NiMH) ermittelt:

Bild Mathematik Bild Mathematik

Für dS * T bei 25 °C hat sich Q1 = dS * T = 29,3 kJ/H2 mol ergeben.

Zusätzlich wurde die irreversible Wärme bestimmt, die durch Nebenreaktionen der Elektroden mit dem Elektrolyten beim Laden bei zu hohem Strom entsteht:

 Bild Mathematik

Standardreaktionsenthalpie dH = -285,9 kJ/molT * dS  = -48,6 kJ/mol (bei 25 °C)

Zusätzlich wurde die folgende Gleichung in Betracht gezogen. Der Zusammenhang ist mir nicht ganz klar. Vielleicht kann mit jemand erklären, wieso diese beiden Gleichungen aufgeführt werden.

Bild Mathematik

Zur Ermittlung der Wärme, die sich durch Nebenreaktionen der Elektronen mit dem Elektrolyten ergibt, wurde dH in Betracht gezogen.

Qreact = dH


Die Gibbs-Helmholtzsche Gleichung lautet: dG = dH - dS * T.

Dabei beschreibt dS * T die Umwandlung der während des Ladens und Entladens entstehnden Energie in Wärme und dH die Umwandlung der Energie in Arbeit. Ich vermute in der Batterie wird Arbeit verrichtet und es kommt zu einem irreversiblen Schaden.  Vermutlich ist das der Grund ist.

Ich würde mich freuen, wenn mich jemand bei meinem Vorhaben unterstützen könnte.

Danke und freundliche Grüße!

Gefragt von

Schade, dass mir bis jetzt noch niemand weiterhelfen konnte. Ich wäre über jeden Ansatz dankbar :)

Besteht die Möglichkeit die Standardreaktionsenthalpie und die freie Standardreaktionsenthalpie für die Substanzen Li Ni Mn Co O2 zu ermitteln? Ich habe nach Tabellen gesucht, jedoch leider nichts dazu gefunden.

Freundliche Grüße, JerryTom

Hier ist eine Tabelle in der jedoch nicht für alle von mir benötigten Substanzen die Standardreaktionsenthalpien aufgelistet sind:

http://www.chemie.de/lexikon/Gibbs-Energie.html

Gibt es eventuell eine andere Möglichkeit die Standardreaktionsenthalpie oder die Standardreaktionsentropie einer LiNiMnCoO2 Batterie zu bestimmen?

Danke und freundliche Grüße, JerryTom

Die Stoffwerte zu folgenden Substanzen konnte ich ermitteln:

Bild Mathematik Nickel fehlt noch.

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