Bei Lithium-Primärbatterien besteht ein natürlicher Zielkonflikt zwischen zwei Zelltypen: Zellen, die für den Langzeitbetrieb mit geringer Entladerate und geringer Selbstentladung ausgelegt sind, und Zellen, die für den Kurzzeitbetrieb mit höherer Entladerate, aber höherer Selbstentladung ausgelegt sind.
Spiralgewickelte Zellen weisen eine große gemeinsame Oberfläche zwischen Anode und Kathode auf, was ihnen eine hohe Strombelastbarkeit verleiht. Spulenzellen haben eine kleinere gemeinsame Anoden-/Kathodenoberfläche, was ihre Entladerate, aber auch ihre Selbstentladungsrate begrenzt. Bestimmte Lithiumbatterien, einschließlich Lithiumthionylchlorid (LiSOCl2Die Chemie von Lithium-Schwefeldioxid- und Lithium-Mangandioxid-Zellen mit spiralförmig gewickelten Elektroden ermöglicht eine hohe Energieabgabe über relativ kurze Zeiträume. Spiralförmig gewickelte LiSOCl₂-Zellen besitzen Elektroden mit großen Oberflächen, die höhere Leistungsabgaberaten ermöglichen. Der Nachteil dieser Bauweise ist jedoch eine deutlich höhere Selbstentladungsrate. Im Gegensatz dazu weisen LiSOCl₂-Zellen in Spulenbauweise eine wesentlich kleinere Elektrodenoberfläche auf, was eine niedrigere Leistungsabgaberate, aber auch eine geringere Selbstentladungsrate ermöglicht.
Eine einfache Analogie zwischen diesen beiden Batterietypen wäre ein 240-ml-Glas Wasser. Mit der Zeit verdunstet das Wasser durch die große Öffnung schneller (höhere Selbstentladung). Gleichzeitig kann es aber auch schnell auslaufen (höhere Leistungsabgabe). Die größere Öffnung liefert sofort Energie in Anwendungen mit hohem Energiebedarf. Möchte man das Wasser jedoch über einen längeren Zeitraum aufbewahren, wird die größere Öffnung problematisch, da das Wasser dann schneller verdunstet.
Eine LiSOCl₂-Batterie in Spulenbauweise zeichnet sich durch eine zylindrische Kathode aus, die von Anodenmaterial umgeben ist. Diese Batteriebauart ist einfach herzustellen, hat eine geringe Selbstentladungsrate und benötigt keine Sicherung.
Bestimmte LiSOCl₂-Zellen in Spulenbauweise wurden entwickelt, um über eine relativ lange Lebensdauer eine moderate Entladerate bei einer geringen jährlichen Selbstentladung von 1 bis 2 % zu liefern. Bei Lagerung verbrauchen diese Batterien innerhalb von zehn Jahren etwa 10–20 % ihrer Anfangskapazität. Dieses Verhalten lässt sich mit einer Getränkedose mit mäßiger Öffnung vergleichen: Durch die kleinere Öffnung verdunstet die Limonade langsamer als aus einem großen Glas, allerdings kann die Flüssigkeit dadurch auch nicht so schnell ausgegossen werden.
Veröffentlichungsdatum: 27. Oktober 2023
