Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie

 

Dieses Video zeigt den Aufbau einer konventionellen Lithium-Ionen-„Pouch-Bag-Zelle“, die aufgrund ihres Aussehens auch „Coffee-Bag-Zelle“ genannt wird. Das Gehäuse ist hierbei nicht starr wie bei runden oder prismatischen Hardcase-Zellen, sondern ist eine meist auf Aluminium basierende Folie, durch die ein leichtes und flexibles Design realisiert werden kann. In diese Folie eingeschweißt befindet sich die eigentliche Zelle, wobei lediglich die Ableiter (hier aus Aluminium und Kupfer) das Zellgehäuse verlassen. Die „Zelle“ besteht dabei im Wesentlichen aus einem Stapel mehrerer Einzelzellen, welche wiederum aus einer Anordnung von Ableiterfolien, Aktivmaterialien und einem Separator bestehen. Die einzelnen Materialien, aber auch die jeweiligen Schichtdicken, bestimmen letztendlich Eigenschaften der fertigen Lithium-Ionen-Zelle.

Am negativen Pol einer einzelnen Lithium-Ionen-Zellschicht kommt vorwiegend Kupfer als Ableitermaterial zum Einsatz. Bei der negativen Elektrode findet in dem dargestellten Fall Graphit als eigentliches Aktivmaterial Verwendung. Die poröse Struktur bzw. das Komposit aus Graphitpartikeln, Binder und Leitruß ist dabei von Elektrolyt umgeben. Der Separator, der meist ein Sandwich aus verschiedenen porösen Kunststoffen ist, trennt die negative Elektrode elektrisch von der positiven Elektrode. Das Aktivmaterial der positiven Elektrode ist im gezeigten Fall ein Übergangsmetalloxid. Ebenso wie die negative Elektrode bilden die Aktivmaterialpartikel, Binder und Leitruß ein poröses Komposit, welches mit Elektrolyt getränkt ist. Als Ableitermaterial findet meist Aluminium am positiven Pol Verwendung.