3 Fragen zu Überpotenzial

Die Überpotenziale von Graph in Silizium-Graphit-Blenderoden nehmen mit abnehmendem Graphitanteil zu, weil Graphit eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe spezifische Oberfläche aufweist, die für die elektrochemischen Reaktionen vorteilhaft sind. Wenn der Graphitanteil verringert wird, reduziert sich die Leitfähigkeit der Elektrode, was zu einer schlechteren Elektronenübertragung führt. Dies erhöht den Widerstand und damit das Überpotenzial, da mehr Energie benötigt wird, um die elektrochemischen Reaktionen zu initiieren. Zudem kann die reduzierte Oberfläche die Reaktionskinetik negativ beeinflussen, was ebenfalls zu höheren Überpotenzialen führt.

Die Überpotenziale in Lithium-Ionen-Batterien sind während der Konstantstromphase (CC-Phase) am höchsten. In dieser Phase wird die Batterie mit einem konstanten Strom geladen, und das Überpotential kann aufgrund von Faktoren wie inneren Widerständen und kinetischen Barrieren ansteigen. In der Konstantspannungsphase (CV-Phase) hingegen wird die Spannung konstant gehalten, und das Überpotential ist in der Regel geringer, da der Strom allmählich abnimmt, während die Batterie sich dem vollständigen Ladezustand nähert.

Die Überpotenziale während der Konstanten-Current-Phase (CC-Phase) des Ladens sind am höchsten, weil in dieser Phase die Batterie mit einer konstanten Stromstärke geladen wird, was zu einer Reihe von elektrochemischen Reaktionen führt, die nicht ideal verlaufen. Einige der Hauptgründe für die hohen Überpotenziale sind: 1. **Widerstand der Elektroden**: Der Inneniderstand der Batterie und der Kontaktwiderstand zwischen Elektroden und Elektrolyt führen zu Spannungsverlusten. 2. **Diffusionsbegrenzung**: Die Geschwindigkeit, mit der Ionen im Elektrolyten diffundieren können, kann die Reaktionsgeschwindigkeit an den Elektroden begrenzen, was zu einem Überpotenzial führt. 3. **Übertragungsüberpotenzial**: Dies entsteht durch die kinetischen Barrieren, die überwunden werden müssen, damit die elektrochemischen Reaktionen an den Elektroden stattfinden können. 4. **Temperaturabhängigkeit**: Bei niedrigeren Temperaturen kann die Reaktionsgeschwindigkeit verringert werden, was ebenfalls zu höheren Überpotenzialen führt. Insgesamt resultieren diese Faktoren in einem höheren Spannungsbedarf, um den gewünschten Ladezustand zu erreichen, was sich in den Überpotenzialen während der CC-Phase niederschlägt.