Batterie
Eine Batterie bezeichnet allgemein eine Anordnung mehrerer gleichartiger Objekte.
elektrische Batterie
Foto einiger Batterien. 3R12, R20, R14,
R6, R03, 6R61, Knopfzellen
Unter einer elektrischen Batterie versteht man
einen elektrischen Energiespeicher, bei dem häufig zur Vervielfachung
der Zellenspannung mehrere
elektrochemische Zellen hintereinander geschaltet sind. Sie
dient als
Strom-
und
Spannungsquelle, indem chemische Energie in
elektrische umgewandelt wird. Im allgemeinen Sprachgebrauch
werden auch Einzelzellen als Batterien bezeichnet.
Physikalisch werden Batterietypen in Primärelemente und Sekundärelemente unterschieden. Beide nutzen die chemische Redoxreaktion zur Erzeugung von elektrischer Energie.
Primärelemente sind prinzipiell nicht wiederaufladbar. Alkali-Mangan-Batterien lassen sich jedoch praktisch 10 bis 20 mal wiederaufladen. Die Verwendung von Spezialladegeräten wird hierfür empfohlen, ist aber keine zwingende Voraussetzung.
Häufig für Batterien verwendete Primärelemente sind:
- Zink-Braunstein-Zelle ("Zink-Kohle-Batterie", Leclanché-Element)
- Alkali-Mangan-Zelle
- Zink-Luft-Zelle (vor allem für Knopfzellen in Hörgeräten)
- Lithiumbatterien
Die Spannung einer einzelnen Primärelement-Batteriezelle wird durch die Materialkombination bestimmt, diese ist ablesbar an der elektrochemischen Spannungsreihe. Die theoretisch erreichbaren Werte betragen zwischen 0,5 und 5,8 Volt. Meist wird bei den handelsüblichen Batterien eine Spannung im Bereich von 1,4 bis 1,6 Volt (Nennwert "1,5" V) erreicht, bzw. ein Vielfaches davon bei Aneinanderreihung mehrerer Zellen.
Eine wiederaufladbare Batterie ist ein Sekundärelement und wird üblicherweise als Akku (von Akkumulator) bezeichnet. Industriell sehr wichtig sind die Bleiakkumulatoren, die in Autos verwendet werden. Sie werden aber trotzdem Autobatterie genannt.
Bestimmungen zur Rücknahme und Entsorgung von Batterien regelt in Deutschland die Batterieverordnung. In der Batterieverordnung ist u.a. festgelegt, dass in Deutschland keine Batterien oder Zellen mit einem Quecksilbergehalt von mehr als zwei Gewichtsprozent in den Verkehr gebracht werden dürfen. Daher sind z.Bspl. Quecksilberknopfzellen in Deutschland nicht mehr zulässig.
Handelsübliche Batterie-Größen:
- R61, AAAA: 1,5 V
- R03, AAA, Micro: 1,5 V
- R6, AA, Mignon: 1,5 V
- R14, C, Baby: 1,5 V
- R20, D, Mono: 1,5 V
- R1, N, Lady: 1,5 V
- 4R61, J, Flat Pack, oder Flachbatterie: 4,5 V
- 6R61, 9V, E-Block, oder 9 V-Block: 9 V
Außerdem gibt es eine große Typenvielfalt bei Knopfzellen.
Spannung
Die Spannung einer Batterie ergibt sich aus dem Rang ihrer galvanischen Elemente in der elektrochemischen Spannungsreihe. Metalle, die dabei gegenüber dem Wasserstoff eine positive Spannung haben, werden edle, alle mit einer negativen Spannung werden als unedle Metalle bezeichnet.
Beispiel:
Zink-Braunstein-Zelle
| Oxidation von Zink zu Zink2+ |
-0,76 V
|
| Reduktion von Braunstein (Mangan4+) zu Mangan3+ |
+0,75 V
|
| Differenzspannung | 1,51 V. |
Das Zink-Kohle-Element ist als Batterie das gebräuchlichste, da beide Stoffe
in der Natur häufig vorkommen, und sehr billig sind.
