Batterie (Elektrotechnik)
Für die Batterie als militärische Geschützaufstellung siehe Batterie (Militär)
Unter einer elektrischen Batterie versteht man einen elektrischen Energiespeicher, bei dem zur Vervielfachung der Spannung mehrere elektrochemische Zellen hintereinander geschaltet sind. Sie dient als Strom- und Spannungsquelle, indem chemische Energie in elektrische umgewandelt wird.
Wichtige nicht wiederaufladbare Batterietypen sind:
- Zink-Braunstein-Zelle ("Zink-Kohle-Batterie", Leclanché-Element)
- Alkali-Mangan-Zelle
- Zink-Luft-Zelle (vor allem für Knopfzellen in Hörgeräten)
- Lithiumbatterien
Im allgemeinen Sprachgebrauch werden aber auch Einzelzellen als Batterie bezeichnet. Alkali-Mangan-Batterien lassen sich 10 bis 20 mal wiederaufladen. Die Verwendung von Spezialladegeräten wird hierfür empfohlen, ist aber keine zwingende Voraussetzung.
Eine wiederaufladbare Batterie 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.
Effizienz
Die Effizenz 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.
| Metall | Normalpotential |
|---|---|
| Fluor (F) | +2,85V |
| Gold (Au) | +1,50V |
| Platin (Pt) | +0,87V |
| Silber (Ag) | +0,80V |
| Kohlenstoff (C) | +0,75V |
| Kupfer (Cu) | +0,35V |
| Wasserstoff (H2) | 0V |
| Blei (Pb) | -0,13V |
| Zinn (Sn) | -0,14V |
| Nickel (Ni) | -0,25V |
| Cadmium (Cd) | -0,40V |
| Eisen (Fe) | -0,44 |
| Chrom (Cr) | -0,56V |
| Zink (Zn) | -0,76V |
| Mangan (Mn) | -1,05V |
| Aluminium (Al) | -1,66V |
| Magnesium (Mg) | -2,36V |
| Lithium (Li) | -3,02V |
Beispiel: Zink-Kohle-Element
Zink = -0,76V
Kohle = +0,75V
Daraus ergibt sich eine Differenzspannung von 1,51V.
Das Zink-Kohle-Element ist als Batterie das gebräuchlichste, da beide Stoffe in der Natur häufig vorkommen, und sehr billig sind.