Der WissenSchaft's Blog

nospam@example.com (Freikæmpfer) — Mon, 04 Aug 2008 20:25:01 +0200

Neulich habe ich mir gedacht, das ich ja hin und wieder einen Blog schreiben kÃ¶nnte, in dem ich eine bestimmte Sache erklÃ¤re. Nun mÃ¶chte ich damit anfangen. ^^

Unser heutiges Thema #001: Batterien

Batterien erzeugen ElektrizitÃ¤t durch eine chemische Reaktion. So vielfÃ¤ltig wie die AnwendungsmÃ¶glichkeiten einer Batterie(z.B.: Auto, Taschenlampe, Radio, Wecker, Uhr) sind auch Arten ihrer chemischen Zusammensetzung. Letztere ist wiederrum verantwortlich fÃ¼r die entscheidenden Kriterien bei der Batterieauswahl: Nennspannung, KapazitÃ¤t(entnehmbare Lademenge), ZuverlÃ¤ssigkeit, Lebensdauer und Lecksicherheit. Man unterscheidet PrimÃ¤rzellen(Trockenbatterien) und so genannte Akkumulatoren(Akkus). Diese lassen sich im Gegensatz zu Trockenbatterien nach der Entleerung wieder aufladen und so mehrere Male verwenden.

Die wichtigsten Elemente einer Trockenbatterie:

Alle Batterien besitzen sechs Bestandteile, ohne die sie nicht funktionieren kÃ¶nnten. Diese grundlegende Zusammensetzung hat sich in der rund 100-jÃ¤hrigen Entwicklungsgeschichte der Batterie nicht verÃ¤ndert.

1. Kathode
Hierbei handelt es sich um die positiv geladene Elektrode, den "Pluspol".

2. Anode
Hierbei handelt es sich um die negativ geladene Elektrode, den "Minuspol".

3. Scheider
Funktioniert als Seperator, indem er die beiden Elektroden voneinander trennt. Anode und Kathode dÃ¼rfen sich nicht berÃ¼hren - Kurzschlussgefahr!

4. Elektrolyt
Die leitende FlÃ¼ssigkeit die mit beiden Elektroden in Kontakt steht. Sie ermÃ¶glicht den Ladungstransport zwischen Anode und Kathode.

5. Kollektor
Funktioniert als Stromansammler. Er erleichtert den elektrischen Stromfluss von der Kathode aus der Batterie heruas.(z.B.: Kohle-Zink-Batterie) beziehungsweise in die Anode herein(z.B.: Alkali-Mangan-Batterien)

6. Becher
Bildet das Ã¤uÃŸere GehÃ¤use der Batterie. Er verhindert, dass der flÃ¼ssige Elektrolyt aus dem Inneren auslaufen kann. Verwendet werden dichte VerschlÃ¼sse aus Isoliermaterial.

PrimÃ¤rzellen:

Batterien werden normalerweise nach den Materialien benannt, aus denen die Elektroden bestehen(z.B.: Nickel-Cadmium, Silber-Zink). Das Material der Kathode ist jedoch oftmals kein reines Metall, sondern ein Metalloxid. Daher sind auch die Bezeichnungen Nickeloxid-Cadmium oder Silberoxid-Zink Ã¼blich. Ausnahme ist die so genannte Kohle-Zink-Batterie.

Mangandioxidzink-Batterie(Kohle-Zink-Batterie)
Der Name Kohle-Zink-Batterie hat sich eingebÃ¼rgert, weil sich in der Mitte der Batterie ein Kohlestab befindet. Die positive Elektrode besteht allerdings nicht aus Kohle, sondern aus Mangandioxid(Braunstein). Der Kohlestab nimmt nicht an den elektrochemischen Reaktionen teil. Er dient als Kollektor. Kohle-Zink-Batterien verfÃ¼gen Ã¼ber eine Nennspannung von 1,5 Volt und sind bei niedriger Temperatur etwas zwei Jahre lagerfÃ¤hig. Nach Tiefentladung besteht die Gefahr des Auslaufens. Einsatzgebiete: Taschenlamen, Spielzeuge etc.

Alkalische Mangandioxidzink-Batterien
Diese Batterien haben die herkÃ¶mmlichen Kohle-Zink-Batterien heute weitgehend abgelÃ¶st. Im Gegensatz zu ihren VorgÃ¤ngern bietet die alkalische Zelle eine absolute Auslaufsicherheit, da der Zinkbecher auch nach Tiefentladung nicht mehr zersetzt wird. Durch den dichten Verschluss der Batterie wird darÃ¼ber hinaus eine hohe LagerfÃ¤higkeit erreicht(Haltbarkeit: etwas 36 Monate). Diese Batterien verfÃ¼gen ebenfalls Ã¼ber eine Nennspannung von 1,5 Volt. Dank der hohen Leistung und der hohen Belastbarkeit eignen sie sich auch zum Einsatz in hochwertigen GerÃ¤ten(z.B.: Fotoapparate). Zu diesem Zweck werden alkalische Mangandioxidzink-Zellen auch iin Rund- oder Knopfform hergestellt.

Silberoxid-Zink-Batterie
Diese Batterien sind wie Alkali-Mangan-Batterien aufgebaut. Im Gegensatz zu diesen word als Kathodenmaterial kein Mangandioxid, sondern Silbeeroxid verwendet. Batterien dieses Typus besitzen keine Zylinderform, sondern sind in Lagen aufgebaut. Der gebrÃ¤uchlichste Name fÃ¼r diese Batterien ist "Knopfzelle". Die Nennspannung von Silberoxid-Zink-Batterien betrÃ¤gt 1,55 Volt. Bei Raumtemperatur sind sie etwas zwei Jahre lagerfÃ¤hig, wobei eine fÃ¼nfprozentige Selbstentladung pro Jahr in Betracht gezogen werden muss. Diese batterien kommen in hochwertigen GerÃ¤ten, wie Uhren, Taschenrechnern etc. zum Einsatz.

Lithium-Batterien
Batterien dieses Typus gehÃ¶rt die Zukunft. Bei der Konstruktion von neuen Batteriesystemen ist das Gewicht von entscheidender Bedeutung. Viele Anwendungen erfordern heute sehr leichte Batterien, was mit herkÃ¶mmlicher Technologie aum noch zu gewÃ¤hrleisten ist. Lithium dagegen ist das leichteste Metal Ã¼berhaupt und bietet sich deshalb in besonderem MaÃŸe zur Verwendung in Batterien an. Weiterer Vorteil: Lithium-Zellen sind Elemente mit der hÃ¶chsten Energiedichte, da Lithium das hÃ¶chste negative Potenzial aller Metalle besitzt. Als Kathodenmaterial wird Mangandioxid oder Chromoxid eingesetzt. Lithium-Batterien werden als Knopf- oder Rundzellen hergestellt. Ihre Nennspannung betrÃ¤gt 1,5 bis 3,5 Volt. Dank der geringen Selbstentladung(etwa 1% pro Jahr) gewÃ¤hrleisten sie eine sehr lange LagerfÃ¤higkeit(bis zu zehn Jahren).

Das war jetzt der erste Blog mit dem Thema "Batterien". Als nÃ¤chstes werde ich eine Blog Ã¼ber Akkus schreiben. Diese wurden hier ja erwÃ¤hnt und gehÃ¶ren ja auch zu Batterien. Allerdings wollte ich es teilen und deswegen kommt dann zeitnah der Blog Ã¼ber Akkus. ^^ Ãœber Kommentare wrde ich mich freuen und ich hoffe, das euch die ErklÃ¤rungen etwas verstÃ¤ndnis gebracht haben. Und ich hÃ¤tte euch auch gerne Querschnitte von Batterien gezeigt, allerdings fand ich kein entsprechendes Bild.

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