Elektrochemische Energiewandler und –speicher

Rudolf Holze 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 er ist Autor, Koautor und Herausgeber von mehr als zehn Büchern. Yuping Wu, PhD, 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.

1 Prozesse und Anwendungen von elektrochemischer Wandlung und Speicherung 2 Electrochemische Prozesse und Systeme 2.1 Parasitische Reaktionen 2.2 Selbstentladung 2.3 Zelldegeneration 2.3.1 Alterung 3 Thermodynamik elektrochemischer Systeme 4 Kinetik elektrochemischer Energiewandlungsprozesse 4.1 Schritte in Elektrodenreaktionen und Überpotentiale 4.2 Transport 4.3 Ladungsdurchtritt 4.4 Überpotential 4.5 Diffusion 4.6 Weitere Überpotentiale 5 Elektroden und Elektrolyte 6 Experimentelle Methoden 6.1 Batterietester 6.2 Strom-Potentialmessungen 6.3 Lade/Entlade-Messungen 6.4 Batterieladung 6.5 Einfache und zyklische Voltammetrie 6.6 Impedanzmessungen 6.7 Galvanostatische Titration (GITT) 6.8 Potentiostatische Titration (PITT) 6.9 Elektrochemische Potentialsprungspektroskopie (SPECS) 6.10 Elektrochemische Quarzmikrowaage (EQCM) 6.11 Nicht-elektrochemische Methoden 6.11.1 Festkörper-Kernresonanzspektroskopie 6.11.2 Gasadsorptionsmessungen 6.11.3 Mikroskopien 6.11.4 Thermische Messungen 6.11.5 Modellierung 7 Primärsysteme 7.1 Wäßrige Systeme 7.1.1 Zink-Kohle-Batterie 7.1.2 Alkalische Zn//MnO2-Batterie 7.1.3 Zn//HgO-Batterie 7.1.4 Zn//AgO-Batterie 7.1.5 Cd//AgO-Batterie 7.1.6 Mg//MnO2-Batterie 7.2 Nichtwäßrige Systeme 7.2.1 Primäre Lithiumbatterien 7.2.2 Li//MnO2 7.2.3 Li//Bi2O3 7.2.4 Li//CuO 7.2.5 Li//V2O5, Li//Ag2V4O11, und Li//CSVO 7.2.6 Li//CuS 7.2.7 Li//FeS2 7.2.8 Li//CFx-Primärbatterie 7.2.9 Li//I2 7.2.10 Li//SO2 7.2.11 Li//SOCl2 7.2.12 Li//SO2Cl2 7.2.13 Li//Oxyhalid-Primärbatterie 7.3 Metall-Luft-Systeme 7.3.1 Wäßrige Metall-Luft-Batterien 7.3.2 Nichtwäßrige Metall-Luft-Batterien 7.4 Füllbatterien 7.4.1 Seewasser-aktivierte Batterien 7.4.2 Aktivierbare Hochleistungsbatterien 8 Sekundärsysteme 8.1 Wäßrige Systeme 8.1.1 Bleisäure 8.1.2 Bleigitter 8.1.3 Ni-basierte Sekundärbatterien 8.1.4 Wäßrige wiederaufladbare Lithium-Batterien 8.1.5 Wäßrige wiederaufladbare Natrium-Batterien 8.2 Nichtwäßrige Systeme 8.2.1 Lithium-Ionen-Batterien 8.2.2 Wiederaufladbare Li//S-Batterien 8.2.3 Wiederaufladbare Na//S-Batterien 8.2.4 Wiederaufladbare Li//Se-Batterien 8.2.5 Wiederaufladbare Mg-Batterien 8.3 Gel-Polymerelektrolyt-basierte Sekundärbatterien 8.3.1 Gel-Lithium-Ionen-Batterien 8.3.2 Gel-Elektrolyte für Natrium-Batterien 8.4 Festelektrolyt-basierte Sekundärbatterien 8.4.1 Lithium-Ionen-Feststoffbatterien 8.4.2 Wiederaufladbare Lithium-Feststoffbatterien 8.5 Wiederaufladbare Metall-Luft-Batterien 8.5.1 Wiederaufladbare Li//Luft-Batterien 8.5.2 Wiederaufladbare Na//Luft-Batterien 8.5.3 Wiederaufladbare Zn//Luft-Batterien 8.6 Hochtemperatursysteme 8.6.1 Natrium-Schwefel-Batterien 8.6.2 Natrium-Nickel-Batterien 8.6.3 Flüssigmetallakkumulatoren 9 Brennstoffzellen 9.1 Die Sauerstoffelektrode 9.2 Die Wasserstoffelektrode 9.3 Gemeinsamkeiten von Brennstoffzellen 9.4 Klassifizierung von Brennstoffzellen 9.4.1 Niedertemperaturbrennstoffzellen 9.4.2 Alkalische Brennstoffzellen 9.4.3 Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) 9.4.4 Alkoholdirektbrennstoffzellen 9.4.5 Bioelektrochemische Brennstoffzellen 9.4.6 Mitteltemperaturbrennstoffzellen 9.4.7 Phosphorsäurebrennstoffzellen (PAFC) 9.4.8 Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC) 9.4.9 Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC) 9.5 Anwendungen von Brennstoffzellen 9.6 Brennstoffzellen in Energiespeichersystemen 10 Redoxbatterien 10.1 Das Eisen/Chrom-System 10.2 Das Eisen/Vanadium-System 10.3 Das Eisen/Cadmium-System 10.4 Das Brom/Polysulfid-System 10.5 Das All-Vanadium-System 10.6 Das Vanadium/Brom-System 10.7 Actinid-RFB 10.8 All-organische RFB 10.9 Nichtwäßrige RFB 10.10 Hybride Systeme 10.11 Das Zink/Cer-System 10.12 Das Zink/Brom-System 10.13 Zink/organische Systeme 10.14 Cadmium/organische Systeme 10.15 Das Blei/Bleidioxid-System 10.16 Das Cadmium/Bleidioxid-System 10.17 Das All-Kupfer-System 10.18 Das Zink/Nickel-System 10.19 Das Lithium/LiFePO4-System 10.20 Vanadium-Festsalz-Batterien 10.21 Vanadium-Sauerstoff-Systeme 10.22 Elektrochemische Flußkondensatoren 10.23 Status und Perspektiven 11 Superkondensatoren 11.1 Klassifizierung von Superkondensatoren 11.2 Elektrische Doppelschichtkondensatoren 11.2.1 Elektrolyte für EDLCs 11.2.2 Elektrodenmaterialien für EDLCs 11.2.3 Elektrochemisches Verhalten von EDLCs 11.3 Pseudokondensatoren 11.3.1 RuO2 11.3.2 MnO2 11.3.3 Intrinsisch leitfähige Polymers 11.3.4 Redoxsysteme 11.3.5 Elektrochemisches Verhalten von Pseudokondensatoren 11.4 Hybride Kondensatoren 11.4.1 Negative Elektrodenmaterialien 11.4.2 Positive Elektrodenmaterialien 11.4.3 Elektrochemisches Verhalten von hybriden Kondensatoren 11.5 Vermessung von Superkondensatoren 11.6 Kommerziell erhältliche Superkondensatoren 11.7 Anwendung von Superkondenstoren 11.7.1 Unterbrechungsfreie Stromversorgung 11.7.2 Fahrzeuge 11.7.3 Intelligente Netze 11.7.4 Militärausrüstung 11.7.5 Weitere zivile Anwendungen