Batterie (Elektrotechnik)

2021-10-21T02:48:36Z

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[[Datei:Batterien.jpg|mini|hochkant=0.6|Handelsübliche Batterien und Zellen]]

Eine '''Batterie''' ist ein [[Energiespeicher|Speicher]] für [[elektrische Energie]] auf [[Elektrochemie|elektrochemischer]] Basis.

== Begriff ==
Der Begriff „[[Batterie (Militär)|Batterie]]“ ist aus dem Sprachgebrauch des Militärs entnommen, wo es eine Zusammenstellung mehrerer [[Geschütz]]e bedeutet, analog dazu wurde eine Zusammenschaltung mehrerer [[Galvanische Zelle|galvanischer Zellen]] mit diesem Begriff belegt. Ab der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts dehnte sich die Verwendung des Begriffs „Batterie“ auch auf einzelne Primär- oder Sekundärzellen aus, wobei für letztere eher die Bezeichnung „Akkuzelle“ oder abgekürzt „Akku“ verwendet wird. Der geschilderte Wandel des Sprachgebrauchs wurde in der [[DIN-Norm]] 40729 ''Akkumulatoren; Galvanische Sekundärelemente; Grundbegriffe'' angesprochen, welche unter Batterie „immer mehrere verbundene Zellen“ verstanden hat, wobei diese Begrifflichkeit sich bei der alltäglichen „Unterscheidung jedoch verwischt“ hat.<ref>Dirk Flottmann, Detlev Forst, Helmut Roßwag: ''Chemie für Ingenieure: Grundlagen und Praxisbeispiele.'' Springer, 2003, ISBN 3-540-06513-X, S. 225.</ref>
[[Datei:Batteries.jpg|miniatur|Eine Auswahl an vergleichsweise kleinen Batterien mit unterschiedlichen Abmaßen]]
Es ist sowohl der Oberbegriff für Energiespeicher, als auch die Bezeichnung für eine Primärbatterie. Nicht wieder aufladbare Batterien werden ''Primärbatterie'' genannt. Batterien, die wieder aufgeladen werden können, werden ''Sekundärbatterie'' oder landläufig ''[[Akkumulator]]'' (kurz ''Akku'') genannt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zvei.org/verband/fachverbaende/fachverband-batterien/wo-liegt-eigentlich-der-unterschied-zwischen-einer-batterie-und-einem-akku/ |titel=Wo liegt eigentlich der Unterschied zwischen einer Batterie und einem Akku? |werk=zvei.org |abruf=2019-10-18}}</ref>

Man unterscheidet weiter
* '''[[Starterbatterie]]n''' für Kraftfahrzeuge, [[Antriebsbatterie|Antriebsbatterien (Traktionsbatterien)]] bzw. zyklenfeste Speicherbatterien für Elektrofahrzeuge und stationäre, ortsfeste Anwendungen wie beispielsweise [[unterbrechungsfreie Stromversorgung]]en. Diese Batterien sind immer Akkumulatoren.
* '''Gerätebatterien''', die zur Stromversorgung kleiner, meist tragbarer Geräte dienen, beispielsweise von [[Uhr]]en, [[Radio]]s, [[Spielzeug]], [[Taschenlampe]]n u. Ä. aber auch von fest installierten Geräten wie z. B. [[Rauchmelder]]n. Meist kommen Standard[[Batterie (Elektrotechnik)#Nach Baugröße / Bauform|bauformen]] zum Einsatz. Gerätebatterien müssen kompakt, lageunabhängig einsetzbar, leicht und trotzdem mechanisch robust sein. Bei normaler Lagerung und Verwendung im Gerät dürfen sie weder auslaufen noch ausgasen. Sie sind in einer Vielzahl von Ausführungen auf der Basis von [[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle]] oder [[Alkali-Mangan-Batterie|Alkali-Mangan]] im Handel erhältlich. Zink-Kohle-Batterien werden seit den 2000er Jahren immer seltener angeboten und heute kaum noch hergestellt.

== Geschichte ==
[[Datei:Volta batteries.jpg|mini|Batterien historischer galvanischer Zellen]]

Als Batterien gedeutete [[antike]] Gefäßanordnungen wie die „[[Bagdad-Batterie]]“ hätten durch ein Zusammenspiel von [[Kupfer]], [[Eisen]] und [[Säure]] eine elektrische Spannung von circa 0,8 V erzeugen können. Ob diese Gefäße zum damaligen Zeitpunkt vor etwa 2.000 Jahren als Batterien im heutigen Sinn verwendet wurden, ist umstritten und konnte nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden.<ref>{{Internetquelle |url=http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2804257.stm |titel=Riddle of 'Baghdad's batteries' |werk=news.bbc.co.uk |hrsg=[[BBC]] |datum=2003-02-27 |abruf=2020-10-16 |sprache=en-uk}}</ref>

Im Jahr 1780 bemerkte der italienische Arzt [[Luigi Galvani]], dass ein Froschbein, das in Kontakt mit Kupfer und Eisen kam, immer wieder zuckte, und hielt das für eine elektrische Wirkung. Das erste funktionierende galvanische Element und damit die erste Batterie wurde in Form der [[Voltasche Säule|Voltaschen Säule]] im Jahr 1800 von [[Alessandro Volta]] erfunden. Es folgten in den Folgejahren konstruktive Verbesserungen wie die [[Trog-Batterie]] von [[William Cruickshank]], welche den Nachteil des vertikalen Aufbaus der Voltaschen Säule vermied. Historisch wird zwischen [[Trockenbatterie]]n – mit festem oder gelartigem [[Elektrolyt]] – und den heute nicht mehr gebräuchlichen '''Nassbatterien''' – mit flüssigem Elektrolyt – unterschieden.<ref name="practelec">{{Literatur |Autor=William Edward Ayrton |Titel=Practical Electricity |Verlag=Cassell |Ort=London |Datum=1891 |Seiten=212 und folgend. |Online=[http://www.archive.org/details/5thpracticalelec00ayrtuoft Online]}}</ref>

{{Anker|Nassbatterie}}
Zu den historischen Nassbatterien, welche nur in bestimmter Lage betrieben werden können, zählen das [[Daniell-Element]] von [[John Frederic Daniell]] aus dem Jahre 1836 und die verschiedenen Variationen und Bauformen in Form der [[Gravity-Daniell-Element]]e, das [[Chromsäure-Element]] von [[Johann Christian Poggendorff]] aus dem Jahre 1842, das [[Grove-Element]] von [[William Grove]] aus dem Jahre 1844 und das [[Leclanché-Element]] von [[Georges Leclanché]] aus dem Jahr 1866.<ref name="practelec" /> Einsatzbereich dieser galvanischen Nasszellen war primär die Stromversorgung der drahtgebundenen [[Telegrafie]]stationen. Aus dem Leclanché-Element gingen über mehrere Entwicklungsschritte die noch heute üblichen lageunabhängigen Trockenbatterien hervor, erste Arbeiten dazu stammen von [[Carl Gassner]], welcher die Trockenbatterie im Jahre 1887 patentierte.<ref>{{Patent|Land=US|V-Nr=373064|Erfinder=Carl Gassner|Titel=Galvanic Battery|V-Datum=1887-11-15}}</ref> Im Jahr 1901 setzte [[Paul Schmidt (Unternehmer)|Paul Schmidt]] in Berlin erstmals die [[Trockenbatterie]] bei [[Taschenlampe]]n ein.

Die kommerziell bedeutendsten Batterien sind heutzutage überwiegend Sekundärbatterien,<ref>{{Internetquelle |url=https://www.upsbatterycenter.com/blog/global-battery-market-industry-report-review/ |titel=The Global Battery Market – an Industry Report Review |werk=News about Energy Storage, Batteries, Climate Change and the Environment |datum=2014-08-02 |abruf=2020-10-16 |sprache=en-US}}</ref> darunter spielen der [[Bleiakkumulator|Blei-Säure-Akkumulator]] und der [[Lithium-Ionen-Akkumulator]] die größte Rolle.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/battery-market |titel=Battery Market Size & Share {{!}} Industry Report, 2020-2027 |abruf=2020-10-16 |sprache=en}}</ref> Primärbatterien sind dennoch aufgrund deren geringen Kosten für viele kleinere Geräte, wie Taschenlampen und Uhren, weiterhin gefragt. Unter den Primärbatterien ist die [[Alkali-Mangan-Zelle|Alkali-Mangan-Batterie]] die wirtschaftlich bedeutsamste.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/global-primary-battery-market-industry |titel=Primary Battery Market {{!}} Growth, Trends, and Forecast (2020 - 2025) |abruf=2020-10-16 |sprache=en}}</ref>

== Grundlagen ==
[[Datei:Primary cells specific energy.svg|mini|[[Spezifische Energiedichte]] (Wh/kg) verschiedener Primärzellen als Funktion der Temperatur]]
[[Datei:Batterietester einfach.JPG|mini|Batterietester]]

Eine Batterie ist eine elektrische oder [[galvanische Zelle]] und somit ein elektrochemischer [[Energiespeicher]] und ein [[Energiewandler]]. Bei der Entladung wird gespeicherte [[chemische Energie]] durch die elektrochemische [[Redoxreaktion]] in elektrische Energie umgewandelt. Diese kann von einem vom [[Stromnetz]] unabhängigen elektrischen [[Elektrischer Verbraucher|Verbraucher]] genutzt werden. Alternativ kann sie auch in einem vom Stromnetz abhängigen Verbraucher eingesetzt werden, um kurzzeitige Netzausfälle zu überbrücken, und so eine [[unterbrechungsfreie Stromversorgung]] sicherstellen.

''Primärzellen'' können nur einmal entladen und nicht wieder aufgeladen werden. In diesen Zellen sind zwar die Reaktionen bei der Entladung teilweise umkehrbar, das führt jedoch nicht zur Wiederherstellung eines dem Neuzustand ähnlichen Energieinhalts. 
Dagegen sind die wiederaufladbaren ''Sekundär''batterien ([[Akkumulator]]en) weitgehend in einen dem Neuzustand ähnlichen Ladezustand zu bringen, so dass eine mehrfache Umwandlung von chemischer in elektrische Energie und zurück möglich ist. 
Abweichend von der grundsätzlichen Systematik werden wiederaufladbare alkalische Zellen manchmal trotzdem zu den Primärzellen gezählt.

Die [[Elektrochemische Spannungsreihe|Elektrodenmaterialien]] legen die [[Nennspannung]] der Zelle fest, die Menge der Materialien die enthaltene [[Energie]].

Wichtige Begriffe in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften einer Batteriezelle sind:

; Kapazität
: Die in einer galvanischen Zelle gespeicherte [[elektrische Ladung]] wird als [[Kapazität (galvanische Zelle)|Kapazität]] bezeichnet, die nicht zu verwechseln ist mit der [[Elektrische Kapazität|elektrischen Kapazität]]. Die Kapazität einer Batterie wird in der Dimension der [[Elektrische Ladung|elektrischen Ladung]] in [[Amperestunde]]n ([[Einheitenzeichen]]: Ah), oder seltener in Amperesekunden (As) oder [[Coulomb]] (C; 1 As entspricht 1 C) angegeben.
; Energieinhalt
: Die [[physikalische Einheit]] ist die [[Wattsekunde]]. Die in einer Batterie gespeicherte Energie ([[elektrische Arbeit]]) wird nicht immer angegeben. Die spezifische Energie, also die Energie pro Masse oder pro Volumen ist jedoch eine typische Kenngröße von Batteriesystemen und oftmals in Datenblättern der Hersteller angeführt. Eine Einschätzung je nach Typ geben Diagramme vergleichender Energieangaben (siehe Diagramm). Die spezifische Energieeinheit ist Ws/m³ oder Ws/kg (entspricht J/m³ oder J/kg).
; Leistung
: Die ''[[Elektrische Leistung|Leistung]]'' einer Batterie/Batteriezelle ist die maximale Menge an [[Elektrische Energie|elektrischer Energie]], die pro Zeiteinheit entnommen werden kann. Sie wird in [[Watt (Einheit)|Watt]] (W) angegeben. Sie ist das [[Produkt (Mathematik)|Produkt]] aus Entladestrom (Ampere) und Entladespannung (Volt).
; Selbstentladung
: Alle galvanischen Zellen unterliegen bei Lagerung einer [[Selbstentladung]]. Die Geschwindigkeit der Selbstentladung hängt unter anderem vom Batterietyp und der Temperatur ab. Je niedriger die Lagertemperatur, desto geringer ist die Selbstentladung.

Die schwächste Zelle bestimmt die Qualität einer Batterie. In [[Parallelschaltung]] kommt es durch Ausgleichsströme zu größeren Verlusten, wenn die Zelle mit geringerer Kapazität früher entladen ist. In [[Reihenschaltung]] bricht die Spannung unter Last eher zusammen, weil stärkere, noch geladene Zellen [[Elektrischer Strom|Strom]] durch schwächere, schon entladene Zellen treiben, an denen dann bereits ein Teil der Spannung abfällt. Deren erhöhter [[Innenwiderstand]] führt nach dem [[Ohmsches Gesetz|Ohmschen Gesetz]] zu einer Zellerwärmung, ohne dass die [[elektrische Energie]] nutzbar ist.

== Typen ==
Aufgrund der vielfältigen Einsatzbereiche mit sehr unterschiedlichen Anforderungen bezüglich Spannung, Leistung und Kapazität gibt es heute Batterien in vielen Typen. Diese werden unterschieden beispielsweise
* nach chemischer Zusammensetzung
* nach Baugröße / Bauform
* nach elektrischen Kenngrößen (Spannung, Kapazität …)

=== Nach chemischer Zusammensetzung ===
[[Datei:Battery symbol1.svg|mini|hochkant=0.5|Schaltzeichen einer galvanischen Zelle (Primärzelle oder Akkumulator)]]

{{Anker|Primärelemente}}
Die verschiedenen Typen werden nach den eingesetzten Materialien bezeichnet:

* Standardbatterien (Basis: [[Zink-Braunstein-Zelle|Zink-Mangan]])
** [[Alkali-Mangan-Batterie]]; 1,5 V Nennspannung pro Zelle
** [[Zinkchlorid-Batterie]]; 1,5 V pro Zelle (nahezu vollständig durch Alkali-Mangan-Batterie ersetzt)
** [[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle-Batterie]]; 1,5 V pro Zelle (in Europa nahezu vollständig durch Alkali-Mangan-Batterie ersetzt, abgesehen von einigen größeren Bauformen wie z. B. [[Laternenbatterie]]n)
* Spezialbatterien
** [[Zink-Luft-Batterie]]; 1,4 V pro Zelle
** [[Quecksilberoxid-Zink-Batterie]]; 1,35 V pro Zelle
** [[Silberoxid-Zink-Batterie]]; 1,55 V pro Zelle
** [[Nickel-Oxyhydroxid-Batterie]]; 1,7 V pro Zelle
** [[Lithiumbatterie]]n; je nach Kathodenmaterial 1,8 V (FeS2) bis 3,7 V (SOCl2)
** [[Lithium-Eisensulfid-Batterie]]; 1,5 V pro Zelle
** [[Aluminium-Luft-Batterie]]; 1,2 V pro Zelle
** [[Biobatterie]] auf Basis Magnesium/NaCl/Eisen+Molybdän+Wolfram, im Körper zersetzlich<ref>{{cite web |url=http://science.orf.at/stories/1735591/ |title=Biobatterie löst sich im Körper auf |date=2014-03-26 |work=orf.at |publisher=ORF.at |archiveurl=http://archive.md/20140326105844/http://science.orf.at/stories/1735591/ |archivedate=2014-03-26}}</ref>
* Historische Batterien
** [[Edison-Lalande-Element]]; 0,75 V pro Element
Darüber hinaus werden im experimentellen Bereich und zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips der zugrunde liegenden chemischen [[Redoxreaktion]] recht exotische galvanische Zellen eingesetzt, zum Beispiel [[Zitrone]]nzellen.
{{Siehe auch |Akkumulator|Superkondensator|titel1=verschiedene Akku-Technologien|titel2=Energiespeicher anderer Art}}

=== Nach Baugröße / Bauform ===
[[Datei:1,5cyl.svg|mini|hochkant=1.4|Größenvergleich verschiedener Batterie-Bauformen, Größenangaben in [[Millimeter|mm]]]]
Es gibt sehr viele von der [[International Electrotechnical Commission|IEC]] genormte Typen und einige Bezeichnungen vom [[American National Standards Institute|ANSI]] sowie inoffizielle Namen, insbesondere für die neun gängigsten Kategorien.<ref name="biois">{{Internetquelle |url=http://ec.europa.eu/environment/waste/batteries/pdf/battery_report.pdf |titel=Establishing harmonised methods to determine the capacity of all portable and automotive batteries and rules for the use of a label indicating the capacity of these batteries |werk=europa.eu |hrsg=[[Europäische Kommission|European Commission DG Environment]] |datum=2008-09 |zugriff=2012-03-15 |format=PDF; 3,04 MB |sprache=en}}</ref><ref name="IEC60086-01">{{Internetquelle |url=http://www.cnlumos.com/lumos/Battery%20Knowledge/Battery%20Standards/IEC%2060086-1-2006%20Primary%20Batteries%20Part%201.pdf |titel=INTERNATIONAL STANDARD - IEC 60086-1 |datum=2006-12 |zugriff=2012-03-15 |format=PDF; 529 kB |hrsg=International Electrotechnical Commission |archiv-url=https://web.archive.org/web/20111125021838/http://www.cnlumos.com/lumos/Battery%20Knowledge/Battery%20Standards/IEC%2060086-1-2006%20Primary%20Batteries%20Part%201.pdf |archiv-datum=2011-11-25 |sprache=en |werk=cnlumos.com}}</ref><ref name="IEC60086-02">{{Internetquelle |url=http://www.sztxr.com/file/IEC%2060086-2-2006.pdf |werk=sztxr.com |titel= INTERNATIONAL STANDARD - IEC 60086-2 |datum=2006-12 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20120504042239/http://www.sztxr.com/file/IEC%2060086-2-2006.pdf |archiv-datum=2012-05-04 |zugriff=2012-03-15 |format=PDF; 521 kB |hrsg=International Electrotechnical Commission |sprache=en |offline=2020-06-28}}</ref>

Dies hat zur Folge, das ein und dasselbe Batteriemerkmal durch unterschiedliche Bezeichnungen spezifiziert werden kann (siehe dazu [[Batterie (Elektrotechnik)#Beispiele|Tabelle Beispiele]]). So bezeichnet etwa ''LR6'' eine Alkali-Mangan-Batterie der Baugröße ''AA''. Diese Baugröße heißt aber auch ''Mignon'' oder ''R6''.

Zylindrische Batterien, deren Gesamthöhe kleiner ist als der Gesamtdurchmesser, werden als [[Knopfzelle]]n bezeichnet.

==== Bezeichnungen nach IEC-60086 ====
Bei den IEC-60086-Bezeichnungen steht
* ''R'' für ''round'', also zylindrische Zellen,
* ''F'' für ''flat'', also eine flache Bauform,
* ''S'' für ''square'', also eine eckige Bauform.
{{siehe auch|Liste aller Standardgrößen für Rundzellen nach IEC-60086 bis 1990}}
Diesen Buchstaben kann ein weiterer Buchstabe vorangestellt sein, um die Batterien nach ihrer chemischen Zusammensetzung zu kennzeichnen:
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center"
|+ IEC-60086-Bezeichnungen
! Buchstabe !! style="text-align:left;" | chemischen Zusammensetzung
|-
| [leer] || style="text-align:left;" | - [[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle-Batterie]]
|-
| A || style="text-align:left;" | - [[Zink-Luft-Batterie]]
|-
| B || style="text-align:left;" | - [[Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie]]
|-
| C || style="text-align:left;" | - [[Lithium-Mangandioxid-Zelle]]
|-
| E || style="text-align:left;" | - [[Lithium-Thionylchlorid-Batterie]]
|-
| F || style="text-align:left;" | - [[Lithium-Eisensulfid-Batterie]]
|-
| G || style="text-align:left;" | - [[Lithium-Kupferoxid-Zelle]]
|-
| H || style="text-align:left;" | - [[Nickel-Metallhydrid-Akkumulator]]
|-
| K || style="text-align:left;" | - [[Nickel-Cadmium-Akkumulator]]
|-
| L || style="text-align:left;" | - [[Alkali-Mangan-Batterie]] - [[Alkali-Mangan-Zelle#RAM-Zellen|Wiederaufladbarer Alkali-Mangan-Akku (RAM)]]
|-
| P || style="text-align:left;" | - [[Zink-Luft-Batterie]]
|-
| S || style="text-align:left;" | - [[Silber-Zink-Akkumulator]]
|-
| Z || style="text-align:left;" | - [[Nickel-Zink-Akkumulator]]
|}

Diesen Buchstaben kann eine Zahl vorangestellt sein, um die Anzahl der in Reihe geschalteten Zellgrößen im Gehäuse anzugeben.<ref name="iec6008612006C1">{{cite web |url=http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/200993017362.pdf
|title=IEC 60086-1:2006(E), Annex, C.1 Designation system in use up to October 1990 |date=2006-12 |format=PDF, 525 kB |work=instrument.com.cn |publisher=IEC Central Office GENEVA, SWITZERLAND |pages=26–29 |language=englisch |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170315091729/http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/200993017362.pdf |archivedate=2017-03-15}}</ref>
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! Zahl<ref name="iec6008612006C1" /> !! style="text-align:left;" | Beispiel nach IEC-60086
|-
| [leer] || style="text-align:left;" | R03 (1 Zelle der Größe R03)
|-
| 2 || style="text-align:left;" | 2R10 (2 Zellen der Größe R10)
|-
| 3 || style="text-align:left;" | 3R12 (3 Zellen der Größe R12)
|-
| 4 || style="text-align:left;" | 4LR44 (4 Zellen der Größe LR44)
|-
| 6 || style="text-align:left;" | 6F22 (6 Flachzellen der Größe F22) 6LR61 (6 Rundzellen der Größe LR61, heutzutage LR8D425)
|-
| 15 || style="text-align:left;" | 15F20 (15 Flachzellen der Größe F20)
|}

Mit nachgestellten Zeichen werden abweichende Bau- und Anschlussarten bzw. abweichende elektrische Charakteristiken gekennzeichnet.<ref name="iec6008612006C1" />
{| class="wikitable sortable" style="text-align:center"
|+ IEC-60086-Bezeichnungen
! Bis 1990<ref name="iec6008612006C1" /> !! Ab 1990<ref name="IEC60086-02" /> !! Bemerkung
|-
| R6P || R6P || style="text-align:left;" | High Power Zink-Kohle Batterie des Typs R6
|-
| R6 || R6S || style="text-align:left;" | Übliche Zink-Kohle Batterie des Typs R6
|-
| 4R25X || 4R25X || style="text-align:left;" | Spiralfeder-Anschlusskontakte; ein Strang mit Reihenschaltung von vier Zellen R25
|-
| 4R25Y || 4R25Y || style="text-align:left;" | Schraubanschlüsse; ein Strang mit Reihenschaltung von vier Zellen R25
|-
| 4R25/2 || 4R25-2 ||style="text-align:left;" | Zwei Stränge mit je vier R25 Zellen parallelgeschaltet; mit Schraubanschlüssen
|}

==== Beispiele ====
{| class="wikitable" style="text-align:center"
! colspan="3"| Größenbezeichnung
! rowspan="2"| Abmessungen<ref name="IEC60086-01" />
! rowspan="2"| Nennspannung<ref name="IEC60086-02" />
! rowspan="2"| Abbildung
|-
! [[International Electrotechnical Commission|IEC]]<ref name="IEC60086-01" />
! [[American National Standards Institute|ANSI]]<ref name="biois" />
! inoffiziell
|-
| R25
|
| F
| Ø 32 mm × ca. 91 mm
| 1,5 V bei R25 ([[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle]]) 1,5 V bei LR25 ([[Alkali-Mangan-Zelle|Alkali-Mangan]]) ''heute nur mehr als Teil von 6V-Laternenbatterien üblich (siehe unten Größe 4R25X)''
| [[Datei:F-battery-match.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|F]]
|-
| R20
| 13
| D [[Mono (Batterie)|Mono]]
| Ø 34,2 mm × ca. 61,5 mm
| 1,5 V bei R20 ([[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle]])
1,5 V bei LR20 ([[Alkali-Mangan-Zelle|Alkali-Mangan]])
| [[Datei:D matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Mono]]
|-
| R14
| 14
| C [[Baby (Batterie)|Baby]]
| Ø 26,2 mm × 50,0 mm
(Ø 25 mm × 49 mm)
| 1,5 V bei R14 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR14 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:C matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Baby]]
|-
| R22C429
| −
| [[Sub-C]] SC
| Ø 22,2 mm × 42,9 mm
(Ø 22,2 mm × 42,5 mm)
| 1,2 V bei KR22C429 ([[Nickel-Cadmium-Akkumulator|NiCd]]-Akku)
1,2 V bei HR22C429 ([[Nickel-Metallhydrid-Akkumulator|NiMH]]-Akku)
| [[Datei:Sub-c-nicd.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Sub-C-Batterien]]
|-
| R12
| −
| B
| Ø 21,5 mm × 60,0 mm
| 1,5 V bei R12 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR12 (Alkali-Mangan) 
''heute nur mehr als Teil von 4,5V-[[Flachbatterie]]n üblich (siehe unten Größe 3R12)''
| [[Datei:B-AA-battery.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Vergleich B-Batterie mit AA]]
|-
| R23
|
| A
| ca. Ø 17 mm × 50 mm
(Ø 16,5 mm × 48,5 mm)
| 1,2 V als Akku
| [[Datei:A-concept.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Vergleich A-Batterie (Zeichnung) mit AA]]
|-
| R6
| 15
| AA [[Mignon (Batterie)|Mignon]]
| Ø 14,5 mm × 50,5 mm
(Ø 14,5 mm × 49,5 mm)
| 1,5 V bei R6 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR6 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:AA matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Mignon]]
|-
| R03
| 24
| AAA [[Micro (Batterie)|Micro]]
| Ø 10,5 mm × 44,5 mm
| 1,5 V bei R03 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR03 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:AAA matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Micro]]
|-
| R8D425
| 25
| AAAA [[Mini (Batterie)|Mini]]
| Ø 8,3 mm × 42,5 mm
| 1,5 V bei R8D425 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR8D425 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:LR8D425Varta.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5]]
|-
| R1
| 910
| N L20 [[Lady (Batterie)|Lady]]
| Ø 12,0 mm × 30,2 mm
| 1,5 V bei R1 (Zink-Kohle)
1,5 V bei LR1 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:N-matchstick.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Lady]]
|-
| 2R10
| c
| [[Duplex (Batterie)|Duplex]]
| ca. Ø 21,5 mm × 74 mm
| 3,0 V bei 2R10 (Zink-Kohle)
| [[Datei:Stabbatterie Duplex 2R10.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Duplex-Batterie]]
|-
|LR41
| -
|[[4AG13|4AG3]], [[L1325]]
|ca. Ø 11,6 mm × 5,4 mm
|1,5 V (Lithium)
|
|-
| 4LR44
| -
| [[4AG13]], [[L1325]]
| ca. Ø 13 mm × 25 mm
| 6,0 V bei 4LR44 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:4LR44-match.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|4LR44-Batterie]]
|-
| 8R932
| 1811A
| [[23A-12V-Batterie|23A]]
| Ø 10,3 mm × 28,5 mm
| 12,0 V bei 8LR932 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:A23 matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|23A-Batterie]]
|-
|CR1620
|
|
|Ø 16, mm × 2,0 mm
|3 V (Lithium)
|
|-
| CR17345
| 5018LC
| [[CR123A]]
| Ø 17 mm × 34,5 mm
| 3 V (Lithium)
| [[Datei:CR123A matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|CR123A-Batterie]]
|-
|CR2016
|
|CR2016
Knopfzelle
|Ø 20, mm × 1,6 mm
|3 V (Lithium)
|
|-
|CR2032
|
|CR2032
Knopfzelle
|Ø 20,5 mm × 3,2 mm
|3 V (Lithium)
|
|-
|CR2430
|v
|
|Ø 24,5 mm × 3,0 mm
|3 V (Lithium)
|
|-
|CR2450
|
|CR2450
Knopfzelle
|Ø 24,5 mm × 5,0 mm
|3 V (Lithium)
|
|-
|CR2032
|−
|
|Ø 20 mm × 3,2 mm
|3 V (Lithium)
|[[Datei:CR2032.jpg|alternativtext=Knopfzelle|mini|189x189px]]
|-
| 3R12
| −
| [[Flachbatterie]]
| ca. 65 mm × 61 mm × 21 mm
| 4,5 V bei 3R12 (Zink-Kohle)
4,5 V bei 3LR12 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:Bateria3R12.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Flachbatterie]]
|-
| 4R25X
| 908 915
| 4R25 996 Lantern [[Laternenbatterie]]
| ca. 114 mm × 66 mm × 66 mm
| 6,0 V bei 4R25X (Zink-Kohle)
6,0 V bei 4LR25X (Alkali-Mangan)
| [[Datei:Lantern battery.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|Laternenbatterie]]
|-
| 6F22 6R61
| 1604
| [[9-Volt-Block]]
| ca. 48 mm × 26 mm × 17 mm
| 9,0 V bei 6F22 (Zink-Kohle)
9,0 V bei 6LR61 (Alkali-Mangan)
| [[Datei:9V matchstick-1.jpg|rahmenlos|hochkant=0.5|9-Volt-Block]]
|-
| 15F20
| −
| [[15F20-Batterie]]
| ca. 50 mm × 25 mm × 15 mm
| 22,5 V bei 15F20 (Zink-Kohle)
| [[Datei:VARTA 72 22,5 V IEC 15F20 - 1.jpeg|rahmenlos|hochkant=0.5|15F20-Batterie]]
|}

==== Frühere Benennung, bis etwa 1950 ====
Bis etwa 1950 unterschied man<ref name="1949_FRIEDRICH_SCHAUB_VOLTZ">{{Literatur |Autor=Wilhelm Friedrich, Carl Schaub, Gottfried Voltz |Titel=Tabellenbuch für Elektrotechnik (Ausgabe C) |TitelErg=Zum Unterricht in Fachkunde, Fachrechnen und Fachzeichnen in Berufs-, Handwerker- und Fachschulen, sowie zum Selbstunterricht und praktischen Gebrauch für Elektroinstallateure und Elektrotechniker |Auflage=175. bis 199. |Verlag=Ferd. Dümmlers Verlag |Ort=Bonn |Datum=1949}}</ref>
* galvanische ''Zelle'': konkrete Kombination aus Elektroden und Elektrolyt;
* galvanisches ''Element'': in einen Behälter eingeschlossene gebrauchsfertige Zelle;
* (galvanische) ''Batterie'': Zusammenschaltung mehrerer Zellen zu einer Einheit.
Galvanische Elemente und Batterien wurden kurz ''galvanische Stromerzeuger'' genannt und waren in VDE 0807 normiert.<ref name="1949_FRIEDRICH_SCHAUB_VOLTZ" />

Die Unterscheidungen schlugen sich in der Benennung von galvanischen Stromerzeugern nieder. Diese bestand aus zwei oder drei Buchstaben, der Nennspannung sowie ggf. der Anzahl der Zellen:<ref name="1949_FRIEDRICH_SCHAUB_VOLTZ" />
* erster Buchstabe: ''E'' für Element, ''B'' für Batterie;
* zweiter Buchstabe: ''A'' bis ''R'' je nach geometrischer Form der Zelle (zylindrisch oder quaderförmig), ''X'' oder ''Y'' bei Nasselementen zur Unterscheidung der Größe (weil hier nicht zwischen Zelle und Element unterschieden wird);
* dritter Buchstabe: für Ausführung der Zelle (''T'' Trockenzelle, ''F'' [[Mangan(IV)-oxid|Füllbraunstein]], ''L'' Trocken-Luftsauerstoff);
* bei Batterien mit je zwei oder mehr ''parallelgeschalteten'' Zellen wurde deren Anzahl ''vor'' den Zellenbezeichner gesetzt.

Beispiele:<ref name="1949_FRIEDRICH_SCHAUB_VOLTZ" />
* ''ELF'': Element aus Zelle ''L'' (zylindrisch mit 50 mm Durchmesser) in Füllbraunsteinausführung
* ''BD 90'': Batterie aus Zellen ''D'' (zylindrisch mit 19,6 mm Durchmesser) mit 90 V Nennspannung
* ''B 2 J 4,5'': Batterie aus zwei parallelgeschalteten Zellen ''J'' (zylindrisch mit 31,5 mm Durchmesser) mit 4,5 V Nennspannung
* ''BH 4,5'': Flachbatterie (30 × 87 × 95 mm) mit 4,5 V Nennspannung

== Adapter und Kontaktierung ==
Nicht jeder Batterietyp ist überall erhältlich. Deshalb gibt es zum Beispiel Flachbatterie-[[Adapter]], die drei AA-Zellen zu je 1,5 V aufnehmen. Diese lassen sich in allen Geräten verwenden, in die auch eine 4,5-V-Flachbatterie (3R12) hineinpasst. Nützlich sind diese Adapter auch, weil es keine wiederaufladbaren Flachbatterien gibt.

Die Kontaktierung kleiner Batterien erfolgt mit Federkontakten, zuverlässigere Ausführungen sind vergoldet. Fest eingebaute Akkumulatoren sind mit Steckkontakten, Schraubanschlüssen, Polbolzen oder Lötfahnen versehen.

Konfektionierte wiederaufladbare Batterien, sogenannte [[Akkupack]]s, bestehen aus mehreren Zellen, die untereinander fest verbunden und oft mit einer Ummantelung oder einem Gehäuse versehen sind. Bei [[Starterbatterie]]n sind die Zellen untereinander mit Bleistegen, bei [[Antriebsbatterie]]n in der Regel mit Kupferverbindern kontaktiert.

Microsoft offerierte 2010 eine „[[InstaLoad]]“ genannte, rein mechanische Lösung eines Batteriefaches, die das Einlegen von Einzelzellen in beliebiger Orientierung erlaubt. Die Kontakte sind dabei so gestaltet, dass keine Verpolung auftreten kann.<ref>{{cite web |url=http://www.batteryholders.com/instaload.php |title=InstaLoad Battery Holders |date=2016 |work=batteryholders.com |publisher=Memory Protection Devices Inc |language=englisch |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160317033833/http://www.batteryholders.com/instaload.php |archivedate=2016-03-17 |quote=InstaLoad battery holders are an ingenious solution to guarantee correct battery insertions by users}}</ref> Das Verfahren erlangte jedoch keine Bedeutung.

== Entsorgung ==
[[Datei:4LR44-battery-open-closed.jpg|mini|Inneres und Äußeres einer 6 Volt-Batterie des Typs 4LR44 nach IEC 60086]]
[[Datei:Ausgelaufene Batterie.JPG|mini|Bild einer ausgelaufenen R6-Batterie, die ungefähr 20 Jahre alt ist. Der oxidierte Minuspol ist deutlich zu erkennen. Durch die lange Lagerung wurde bereits das Gehäuse chemisch angegriffen.]]

Batterien und Akkumulatoren gehören nicht in den Restmüll oder in die Umwelt, da sie umweltschädliche und zudem erneut nutzbare Rohstoffe enthalten, die das [[Batterierecycling]] für entsprechende Unternehmen wirtschaftlich attraktiv machen. Auch ausgelaufene Batterien sollten mit Vorsicht behandelt werden, da sich teils ätzende Substanzen an den Kontakten befinden. Sie müssen ebenfalls einem Recycling zugeführt werden und gelten als Problemstoff.

In Deutschland regelt die [[Batterieverordnung]] die Rücknahme und Entsorgung von Batterien. Sie legt unter anderem fest, dass in Deutschland keine Batterien oder Zellen mit einem [[Quecksilber]]gehalt von mehr als 0,0005 [[Gewichtsprozent]] in den Verkehr gebracht werden dürfen. Bei [[Knopfzelle]]n darf der Quecksilbergehalt nicht über 2,0 Gewichtsprozent liegen. [[Alkali-Mangan-Batterie]]n enthalten seit Beginn der 1990er Jahre kein Quecksilber mehr. Davor wurde es zum [[Amalgam]]ieren des Elektrodenmaterials [[Zink]] verwendet. Pole von Lithium-Batterien müssen vor Entsorgung abgeklebt werden.<ref>{{Literatur |Autor=Systemadmin_Umwelt |Titel=Ratgeber: Batterien und Akkus |Verlag=Umweltbundesamt |Datum=2013-04-18 |Online=https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ratgeber-batterien-akkus |Abruf=2018-12-04}}</ref>

Kleine Batterien können in Deutschland in Einzelhandelsgeschäfte zurückgebracht werden, wenn diese auch Batterien verkaufen. Gesetzlich verpflichtend ist zwar nur die Rücknahme von Batterietypen, die der jeweilige Händler im Sortiment führt; es werden aber üblicherweise auch „fremde“ Typen akzeptiert, da dem Händler dadurch keine Nachteile oder Kosten entstehen. Zu diesem Zweck müssen dort Sammelbehälter aufgestellt sein.

Schadstoffhaltige Batterien sind zusätzlich mit chemischen Zeichen versehen.<ref>{{cite web |url=https://www.holzkern.com/de/hinweise-zur-batterieentsorgung |title=Hinweise zur Batterieentsorgung |work=holzkern.com |publisher=Time for Nature GmbH }}</ref>
* Pb: Batterie enthält mehr als 0,004 [[Masseanteil]] [[Blei]]
* Cd: Batterie enthält mehr als 0,002 Masseanteil [[Cadmium]]
* Hg: Batterie enthält mehr als 0,0005 Masseanteil [[Quecksilber]]

=== Abfallmenge ===
Die üblichen Akku- und Batteriearten ([[Zink-Kohle-Zelle|Zink-Kohle-Batterie]], [[Alkali-Mangan-Zelle|Alkaline-Batterie]], [[Lithiumbatterie]], [[Nickel-Metallhydrid-Akkumulator|NiMH-Akkumulator]]) unterscheiden sich in der Menge an Abfall, die sie im Verhältnis zu ihrer Kapazität verursachen.

Visualisierung der Müllmengen bei einer Verbrauchsannahme von 40 Wh pro Haushalt:<ref>{{Internetquelle |url=https://www.akkuline.de/blog/akkus-fuer-unsere-umwelt |titel=Eine Müllbilanz von Akkus und Batterien |datum=2018-07-11 |sprache=de |abruf=2021-08-09}}</ref>
{| class="wikitable"
|'''Standard-Bauform: Mignon AA (LR6)'''
|'''Zink-Kohle-Batterie'''
|'''Alkali-Mangan-Batterie (Alkaline)'''
|'''Lithium-Batterie'''
|'''NiMH-Akku'''

|-
|'''Wh pro Zelle:'''
|0,25 Wh
|1,67 Wh
|3,91 Wh
|2,9 Wh
|-
|'''Gewicht pro Zelle:'''
|15 g
|23 g
|14 g
|30 g
|-
|'''Volumen pro Zelle in cm³:'''
|8,8 cm³
|8,8 cm³
|8,8 cm³
|8,8 cm³
|-
|'''Ø Preis je Zelle:'''
|0,20 €
|0,49 €
|2,25 €
|3,50 €
|-
| colspan="5" |Angenommen jeder der 40 Millionen Haushalt benötigt 40 Wh, dann ...
|-
|'''Bedarf je Haushalt:'''
|160 St.
|24 St.
|10 St.
|14 St.
|-
|'''Ø Gesamtpreis der Zellen:'''
|47,60 €
|20,65 €
|24,50 €
|48,26 €
|-
|'''Gewicht der Zellen aller Haushalte:'''
|96.000 t
|22.080 t
|5.600 t
|16.800 t
|-
|'''Gesamtvolumen der Zellen:'''
|56.320 m³
|8.448 m³
|3.520 m³
|4928 m³
|}

== Wiederverwertung ==
{{Hauptartikel|Batterierecycling}}
Für [[Starterbatterie]]n existiert in Deutschland seit dem Jahr 2009 ein [[Pfandsystem]]. Daher werden beinahe 100 Prozent der Bleiakkumulatoren in Deutschland gesammelt und wiederverwertet.
{{siehe auch|Zweitnutzung von Batterien}}

== Literatur ==
* Lucien F. Trueb, Paul Rüetschi: ''Batterien und Akkumulatoren – Mobile Energiequellen für heute und morgen.'' Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-62997-1.
* David Linden, Thomas B. Reddy (Hrsg.): ''Handbook of Batteries.'' 3. Auflage. McGraw-Hill, New York 2002, ISBN 0-07-135978-8 (englisch).
* Clive D. S. Tuck (Hrsg.): ''Modern Battery Technology.'' Ellis Horwood, New York 1991, ISBN 0-13-590266-5 (englisch).
* Philipp Brückmann: ''Autonome Stromversorgung – Auslegung und Praxis von Stromversorgungsanlagen mit Batteriespeicher.'' Ökobuch, Staufen 2007, ISBN 978-3-936896-28-2.
* [[Werner Döring]]: ''Einführung in die Theoretische Physik, Band II.'' Göschen, Berlin 1965 (speziell das Kapitel über Batterien).
* [[Michael Sterner]], Ingo Stadler (Hrsg.): ''Energiespeicher. Bedarf, Technologien, Integration.'' 2. Auflage, Berlin/Heidelberg 2017, ISBN 978-3-662-48893-5.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Electric batteries|Batterien}}
{{Wiktionary|Batterie}}
* [https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/4414.pdf ''Ratgeber. Batterien und Akkus.''] Herausgegeben vom Umweltbundesamt, umfangreiche Info-Broschüre (PDF; 3,4 MB).
* [http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_01_e_speichern_geschichte.htm#Geschichte ''Geschichte der elektrischen Energiespeicherung.'']
* [http://gsg-physik.net/physik/akkus/d_kap_2.htm Geschichte der elektrischen Batterien], Geschwister-Scholl-Gymnasium Wetter (Ruhr).
* [http://www.powerstream.com/BatteryFAQ.html ''PowerStream Battery Chemistry FAQ''] (englisch).
* [http://www.grs-batterien.de/ ''Ihre Batterien – unsere Verantwortung''], Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien.
* [http://www.hottmeyer.de/info/Vergleichsliste_Knopfzellen_und_Batterien.pdf Technische Daten und Vergleichslisten für Knopfzellen und Batterien] (PDF; 195 kB).
* [http://www.accu3000.de/info/akkus_und_batterien/Batteriegesetz_BattG_30_06_2009.pdf Batteriegesetz vom 25. Juni 2009] (PDF; 112 kB).
* [http://www.accu3000.de/info/akkus_und_batterien/Allgemeine_Hinweise_fuer_Akkus_und_Batterien.pdf ''Allgemeine Hinweise für Akkus und Batterien. Hinweispflichten gem. §18 BattG''] (PDF; 82 kB).
* [http://www.akkuline.de/forum/mignon-lr6-batterie-vergleich ''Mignon LR6 Batterien im Test.''] Kapazitätsmessungen von Marken-Mignon-Batterien mit verschiedenen Stromstärken (2010).
* [http://www.akkuline.de/test/ ''Testberichte und Test-Vergleiche von Akkus & Batterien.''] Testberichte sowie Vergleiche von handelsüblichen Akkus & Batterien
* [https://www.hopptbattery.com/lithium-battery-classic-100-questions-it-is-recommended-to-collect ''100 questions and answers about lithium batteries.''](english)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Galvanische Zellen}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4004687-4|LCCN=sh/85/041588}}

[[Kategorie:Batterie| ]]
[[Kategorie:Geschichte der Elektrotechnik]]

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Batterie (Elektrotechnik)