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 kleinere gemeinsame Anoden-/Kathodenoberfläche, was ihre Entladerate, aber auch ihre Selbstentladungsrate begrenzt. Bestimmte Lithiumbatterien, einschließlich Lithiumthionylchlorid (LiSOCl2) Chemie mit spiralförmig gewickelter Konstruktion, Lithium-Schwefeldioxid und Lithium-Mangandioxid, können relativ kurzzeitig hohe Energiemengen 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 haben spulenförmige LiSOCl2-Zellen eine viel kleinere Elektrodenoberfläche und ermöglichen daher eine geringere Abgaberate sowie eine geringere Selbstentladungsrate.
Ein einfacher Vergleich zwischen diesen beiden Batterietypen wäre ein Glas Wasser mit 237 ml Fassungsvermögen. Durch die große Öffnung des Glases verdunstet das Wasser mit der Zeit schneller (höhere Selbstentladung). Gleichzeitig ermöglicht die größere Öffnung ein schnelles Ausfließen des Wassers (höhere Förderleistung). Die breitere Öffnung liefert bei energieintensiven Anwendungen sofort Energie. Wenn das Wasser jedoch über einen längeren Zeitraum aufbewahrt werden soll, ist 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, hat eine geringe Selbstentladungsrate und benötigt keine Schmelzsicherung.
Bestimmte LiSOCl2-Zellen in Spulenform wurden für eine moderate Entladung 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. Dieses Verhalten ist vergleichbar mit einer Getränkedose mit mittelgroßer Öffnung: Durch die kleinere Öffnung verdunstet die Limonade langsamer als aus einem großen Glas, allerdings kann die Flüssigkeit nicht so schnell herausfließen.
Veröffentlichungszeit: 27. Oktober 2023
