Bei primären Lithiumbatterien gibt es einen natürlichen Kompromiss zwischen zwei Arten von Zellen: jene, die für den Langzeitbetrieb mit geringer Nutzungsrate und geringer Selbstentladung ausgelegt sind, und jene, die einen Kurzzeitbetrieb mit höherer Nutzungsrate, aber höherer Selbstentladung ermöglichen.
Spiralwickelzellen haben eine große gemeinsame Oberfläche zwischen Anode und Kathode, was ihnen eine hohe Strombelastbarkeit verleiht. Spulenzellen haben eine geringere gemeinsame Anoden-/Kathodenoberfläche, was ihre Entladerate, aber auch ihre Selbstentladungsrate begrenzt. Bestimmte Lithiumbatterien, darunter Lithiumthionylchlorid (LiSOCl2) Chemie mit spiralförmig gewickelter Konstruktion, Lithium-Schwefeldioxid und Lithium-Mangandioxid, kann Energie mit hoher Rate für relativ kurze Zeit liefern. Spiralförmig gewickelte LiSOCl2-Zellen haben Elektroden mit großer Oberfläche, die höhere Abgaberaten ermöglichen. Der Nachteil der spiralförmig gewickelten Konstruktion ist jedoch eine deutlich höhere Selbstentladungsrate. Im Gegensatz dazu weisen spulenförmige LiSOCl2-Zellen eine deutlich kleinere Elektrodenoberfläche auf, was eine geringere Abgaberate und eine geringere Selbstentladungsrate ermöglicht.
Eine einfache Analogie zwischen diesen beiden Batterietypen wäre ein 237-ml-Glas Wasser. Die große Öffnung des Glases lässt das Wasser mit der Zeit schneller verdunsten (höhere Selbstentladung). Die größere Öffnung ermöglicht jedoch ein schnelles Ausfließen des Wassers (höhere Abgaberate). Die breitere Öffnung liefert bei energieintensiven Anwendungen sofort Energie. Wenn das Wasser jedoch über einen längeren Zeitraum aufbewahrt werden soll, wird die größere Öffnung problematisch, da das Wasser dadurch schneller verdunstet.
Eine LiSOCl2-Batterie im Spulenform-Stil zeichnet sich durch eine zylindrische Kathode aus, die von Anodenmaterial umgeben ist. Diese Art der Batteriekonstruktion ist einfach herzustellen, weist eine geringe Selbstentladungsrate auf und benötigt keine Schmelzsicherung.
Bestimmte LiSOCl2-Zellen in Spulenform wurden für eine moderate Entladungsrate über eine relativ lange Lebensdauer mit einer geringen jährlichen Selbstentladungsrate von 1 bis 2 % entwickelt. Bei Lagerung verbrauchen diese Batterien innerhalb von zehn Jahren etwa 10–20 % ihrer ursprünglichen Kapazität. Diese Leistung ist vergleichbar mit einer Getränkedose mit mäßiger Öffnung – die kleinere Öffnung lässt die Limonade langsamer verdunsten als aus einem großen Glas, allerdings kann die Flüssigkeit dadurch nicht so schnell auslaufen.
Veröffentlichungszeit: 27. Oktober 2023
