Zink-Braunstein-Zelle

Die Zink-Braunstein-Zelle, auch Leclanché-Element (nach Georges Leclanché), Trockenelement, Zink-Kohle-Element (wegen der Verwendung einer festen Kohle-Elektrode) oder Zink-Kohle-Trockenbatterie (wegen der gasdichten Kapselung der Zelle und der Eindickung des Elektrolyten), ist ein galvanisches Element und erzeugt elektrische aus chemischer Energie. Sie zählt zu den Primärelementen, da sie, anders als Akkumulatoren, nicht wiederaufladbar ist. Zink-Braunstein-Zellen sind preiswert in der Herstellung und weit verbreitet, werden aber zunehmend von Alkali-Mangan-Batterien verdrängt.

Aufbau

Datei:Zn-mnrp.jpg

Schnitt durch eine Zink-Kohle Batterie

Das Zink-Kohle-Element besteht aus einer Zinkelektrode (Anode (-)) und Braunsteinpulver (Kathode (+)) mit einer Kohleelektrode als elektrischer Zuleitung. Als Elektrolyt wird dabei eine 20%ige Ammoniumchloridlösung eingesetzt. Der Verbraucher wird zwischen die beiden Elektroden geschaltet. Die Zelle liefert eine Spannung von in etwa 1,5 Volt.

Im Bild erkennt man außen die Metall-Ummantelung. Sie erhöht die mechanische Stabilität der Zelle. Die Kunststoff-Folie unter dem Metall-Mantel soll ein Auslaufen der Zelle verhindern. Der Zink-Becher, der das Elektrolyt und den Braunstein umschließt, ist nahezu aufgebraucht und auf der Abbildung nicht zu erkennen. Der Kohlestift in der Mitte wurde, zusammen mit dem Plus-Außenkontakt der Batterie, etwas herausgezogen.

Probleme

Kommt es zum Auslaufen des Elektrolyten, dann zerfrisst er die Batterieanschlüsse des betroffenen Gerätes und bei Eindringen in das Gerät auch die Leiterbahnen und Lötstellen. Aus diesem Grund soll man solche Batterien bei teureren Geräten oder bei Geräten, wo sie länger verbleiben nicht verwenden.

Reaktion

Reduktion:	$\mathrm {2Mn^{4+}+2e^{-}\longrightarrow 2Mn^{3+}}$
Oxidation:	$\mathrm {Zn\longrightarrow Zn^{2+}+2e^{-}}$
Redox-Reaktion:	$\mathrm {Zn+2Mn^{4+}\longrightarrow Zn^{2+}+2Mn^{3+}}$

An der Anode wird elementares Zink (Zn) zu Zink(II)-Ionen oxidiert. Dabei erhöht sich die Oxidationszahl von Zink von 0 auf +II. An der Kathode findet die Reduktion statt: Mangan(IV)-Dioxid (Braunstein) reagiert unter Aufnahme von Hydronium-Ionen (veraltete Bezeichnung: Oxonium-Ionen) und Elektronen zu Manganoxidhydroxid und Wasser. Die Oxidationszahl von Mangan verringert sich dabei von +IV auf +III.