Details

<p>Geleitwort xi</p> <p>Vorwort xiii</p> <p>Akronyme, Begriffe und Definitionen xv</p> <p><b>1 Prozesse und Anwendungen der Energiewandlung und -speicherung 1</b></p> <p>Weiterführende Literatur 22</p> <p><b>2 Elektrochemische Prozesse und Systeme 23</b></p> <p>2.1 Parasitäre Reaktionen 32</p> <p>2.2 Selbstentladung 33</p> <p>2.3 Systemverschlechterung 36</p> <p>2.3.1 Alterung 40</p> <p>Weiterführende Literatur 42</p> <p><b>3 Thermodynamik elektrochemischer Systeme 45</b></p> <p>Weiterführende Literatur 61</p> <p><b>4 Kinetik elektrochemischer Energieumwandlungsprozesse 63</b></p> <p>4.1 Schritte von Elektrodenreaktionen und Überpotentialen 64</p> <p>4.2 Transport 64</p> <p>4.3 Ladungsdurchtritt 66</p> <p>4.4 Überpotentiale 68</p> <p>Weiterführende Literatur 78</p> <p><b>5 Elektroden und Elektrolyte 81</b></p> <p>5.1 Recycling 95</p> <p>Weiterführende Literatur 96</p> <p><b>6 Experimentelle Methoden 99</b></p> <p>6.1 Batterietester 99</p> <p>6.2 Strom-Potential-Messungen 100</p> <p>6.3 Lade-/Entlademessungen 104</p> <p>6.4 Batterieladung 113</p> <p>6.5 Einfache und zyklische Voltammetrie 120</p> <p>6.6 Impedanzmessungen 124</p> <p>6.7 Galvanostatische Titration 131</p> <p>6.8 Potentiostatische Titration 132</p> <p>6.9 Elektrochemische Potentialsprungspektroskopie 133</p> <p>6.10 Elektrochemische Quarzmikrowaage 134</p> <p>6.11 Nichtelektrochemische Methoden 134</p> <p>6.11.1 Festkörper-Kernresonanzspektroskopie 135</p> <p>6.11.2 Gasadsorptionsmessungen 135</p> <p>6.11.3 Mikroskopien 135</p> <p>6.11.4 Thermische Messungen 135</p> <p>6.11.5 Modellierung 136</p> <p>Weiterführende Literatur 140</p> <p><b>7 Primärsysteme 141</b></p> <p>7.1 Wäßrige Systeme 143</p> <p>7.1.1 Zink-Kohle-Batterie 143</p> <p>7.1.2 Alkalische Zn/MnO₂-Batterie 145</p> <p>7.1.3 Zn/HgO-Batterien 149</p> <p>7.1.4 Zn/AgO-Batterie 150</p> <p>7.1.5 Cd/AgO-Batterien 153</p> <p>7.1.6 Mg/MnO₂-Batterien 155</p> <p>7.2 Nichtwäßrige Systeme 156</p> <p>7.2.1 Lithiumprimärbatterien 157</p> <p>7.2.2 Li/MnO₂ 159</p> <p>7.2.3 Li/Bi₂O₃ 160</p> <p>7.2.4 Li/CuO 161</p> <p>7.2.5 Li/V₂O₅,Li/Ag₂V₄O₁₁ und Li/CSVO 162</p> <p>7.2.6 Li/CuS 163</p> <p>7.2.7 Li/FeS₂ 164</p> <p>7.2.8 Li/Cf<i>_x</i>-primärbatterien 165</p> <p>7.2.9 Li/I₂ 167</p> <p>7.2.10 Li/SO₂ 167</p> <p>7.2.11 Li/SOCl₂ 169</p> <p>7.2.12 Li/SO₂Cl₂ 172</p> <p>7.2.13 Li/Oxyhalid-Primärbatterien 172</p> <p>7.3 Metall-Luft-Systeme 173</p> <p>7.3.1 Wäßrige Metall-Luft-Primärbatterien 173</p> <p>7.3.2 Nichtwäßrige Metall-Luft-Batterien 185</p> <p>7.4 Füllzellen 187</p> <p>7.4.1 Seewasseraktivierbare Batterien 187</p> <p>7.4.2 Aktivierbare Hochleistungsbatterien 189</p> <p>Weiterführende Literatur 190</p> <p><b>8 Sekundärsysteme 191</b></p> <p>8.1 Wäßrige Systeme 193</p> <p>8.1.1 Blei-Säure-Akkumulator 193</p> <p>8.1.2 Sekundärbatterien auf Nickelbasis 207</p> <p>8.1.3 Wäßrige wiederaufladbare Lithiumbatterien 221</p> <p>8.1.4 Wäßrige wiederaufladbare Natriumbatterien 227</p> <p>8.2 Nichtwäßrige Systeme 228</p> <p>8.2.1 Lithium-Ionen-Batterien 228</p> <p>8.2.2 Wiederaufladbare Li/S-Batterien 252</p> <p>8.2.3 Wiederaufladbare Na/S-Batterien 255</p> <p>8.2.4 Wiederaufladbare Li/Se-Batterien 257</p> <p>8.2.5 Wiederaufladbare Mg-Batterien 257</p> <p>8.3 Sekundärbatterien auf Basis von Gelpolymerelektrolyten 259</p> <p>8.3.1 Gel-Lithium-Ionen-Batterien 260</p> <p>8.3.2 Gelelektrolyte für Natriumbatterien 261</p> <p>8.4 Sekundärbatterien auf Festelektrolytbasis 262</p> <p>8.4.1 Feste Lithium-Ionen-Batterien 263</p> <p>8.4.2 Wiederaufladbare feste Lithiumbatterien 264</p> <p>8.5 Wiederaufladbare Metall-Luft-Batterien 265</p> <p>8.5.1 Wiederaufladbare Li/Luft-Batterien 265</p> <p>8.5.2 Wiederaufladbare Na/Luft-Batterien 268</p> <p>8.5.3 Wiederaufladbare Zn/Luft-Batterien 269</p> <p>8.6 Hochtemperatursysteme 271</p> <p>8.6.1 Natrium-Schwefel-Batterie 271</p> <p>8.6.2 Natrium-Nickelchlorid-Batterie 274</p> <p>8.6.3 Flüssigmetallakkumulatoren 279</p> <p>Weiterführende Literatur 279</p> <p><b>9 Brennstoffzellen 281</b></p> <p>9.1 Die Sauerstoffelektrode 286</p> <p>9.2 Die Wasserstoffelektrode 292</p> <p>9.3 Gemeinsamkeiten von Brennstoffzellen 293</p> <p>9.4 Klassifizierung von Brennstoffzellen 297</p> <p>9.4.1 Brennstoffzellen bei Umgebungstemperatur 298</p> <p>9.4.2 Alkalische Brennstoffzellen 298</p> <p>9.4.3 Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) 300</p> <p>9.4.4 Direkte Alkoholbrennstoffzellen 307</p> <p>9.4.5 Bioelektrochemische Brennstoffzellen 309</p> <p>9.4.6 Mitteltemperaturbrennstoffzellen 310</p> <p>9.4.7 Phosphorsäurebrennstoffzellen 310</p> <p>9.4.8 Schmelzcarbonatbrennstoffzellen 311</p> <p>9.4.9 Hochtemperaturbrennstoffzellen 313</p> <p>9.5 Anwendungen von Brennstoffzellen 314</p> <p>9.6 Brennstoffzellen in Energiespeichersystemen 315</p> <p>Weiterführende Literatur 317</p> <p><b>10 Redoxbatterien 319</b></p> <p>10.1 Das Eisen-Chrom-System 324</p> <p>10.2 Das Eisen-Vanadium-System 325</p> <p>10.3 Das Eisen-Cadmium-System 326</p> <p>10.4 Das Brom-Polysulfid-System 326</p> <p>10.5 Das All-Vanadium-System 327</p> <p>10.6 Das Vanadium-Brom-System 328</p> <p>10.7 Actiniden-RFB 329</p> <p>10.8 All-Organische RFBs 330</p> <p>10.9 Nichtwäßrige RFBs 330</p> <p>10.10 Hybride Systeme 330</p> <p>10.11 Das Zink-Cer-System 330</p> <p>10.12 Das Zink-Brom-System 331</p> <p>10.13 Das Zink/Organisch-System 332</p> <p>10.14 Das Cadmium/Organisch-System 332</p> <p>10.15 Das Blei-Bleidioxid-System 333</p> <p>10.16 Das Cadmium-Bleidioxid-System 334</p> <p>10.17 Das All-Kupfer-System 334</p> <p>10.18 Das Zink-Nickel-System 334</p> <p>10.19 Das Lithium-LiFePO₄-System 335</p> <p>10.20 Vanadium-Festsalz-Batterie 335</p> <p>10.21 Vanadium-Sauerstoff-System 336</p> <p>10.22 Elektrochemischer Flußkondensator 337</p> <p>10.23 Entwicklungsstand und Perspektiven 337</p> <p>Weiterführende Literatur 339</p> <p><b>11 Superkondensatoren 341</b></p> <p>11.1 Klassifizierung von Superkondensatoren 342</p> <p>11.2 Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren 344</p> <p>11.2.1 Elektrolyte für EDLCs 345</p> <p>11.2.2 Elektrodenmaterialen für EDLCs 346</p> <p>11.2.3 Elektrochemische Leistung von EDLCs 354</p> <p>11.3 Pseudokondensatoren 356</p> <p>11.3.1 RuO₂ 356</p> <p>11.3.2 MnO₂ 359</p> <p>11.3.3 Intrinsisch leitfähige Polymere 365</p> <p>11.3.4 Redoxsysteme 373</p> <p>11.3.5 Elektrochemische Leistung von Pseudokondensatoren 376</p> <p>11.4 Hybridkondensatoren 380</p> <p>11.4.1 Negative Elektrodenmaterialien 380</p> <p>11.4.2 Positive Elektrodenmaterialen 389</p> <p>11.4.3 Elektrochemische Leistung von Hybridkondensatoren 402</p> <p>11.5 Testen von Superkondensatoren 408</p> <p>11.6 Kommerziell erhältliche Superkondensatoren 408</p> <p>11.7 Anwendung von Superkondensatoren 409</p> <p>11.7.1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung 410</p> <p>11.7.2 Transport 411</p> <p>11.7.3 Intelligente Netze 411</p> <p>11.7.4 Militärische Ausrüstung 412</p> <p>11.7.5 Andere zivile Anwendungen 413</p> <p>Weiterführende Literatur 414</p> <p>A Anhang 415</p> <p>Stichwortverzeichnis 419</p>

<p><b><i>Rudolf Holze</b> ist Professor für Physikalische Chemie und Elektrochemie an der Technischen Universität Chemnitz. Nach seinem Studium der Chemie und Promotion in der Elektrochemie an der Universität Bonn hat er sich an der Universität Oldenburg habilitiert. Er hat mehr als 450 wissenschaftliche Veröffentlichungen und ist Autor, Koautor und Herausgeber von mehr als zehn Büchern. <p><b>Yuping Wu, PhD,</b> ist Professor an der School of Energy Science and Engineering, Nanjing Tech University in Nanjing, China. Er hat mehr als 360 Publikationen veröffentlicht, viele Auszeichnungen erhalten, wie z. B. den Distinguished Youth Scientists Award der NSFC, China, und wurde 2015 als einer der einflussreichsten Köpfe von Highly Cited Researchers over the World ausgewählt.</i>

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