In den letzten fünfzig Jahren wurden viele der von uns verwendeten Produkte zunehmend mit wiederaufladbaren Batterien betrieben – von Blei-Säure-Batterien in unseren Autos und anderen motorisierten Fahrzeugen bis hin zu den verschiedenen wiederaufladbaren Ni-MH- und Lithium-Ionen-Batterien, die unsere Digitalkameras Laptops und andere elektronische Geräte antreiben. Die Wahl zwischen wiederaufladbaren und Einwegbatterien kann frustrierend sein. – Beide Typen haben viele der gleichen Eigenschaften und Funktionen. Oft ist die Frustration darauf zurückzuführen, dass man nicht weiß, was besser funktioniert. Hier erfahrt ihr alles, was ihr über die Funktionsweise von Batterien wissen müsst.
Stromherstellung in der Batterie
Im Metallgehäuse der alkalischen Zelle befinden sich drei Hauptchemikalien: Zink, Mangandioxid und Kaliumhydroxid. Dies mag kompliziert klingen, aber die Art und Weise, wie die Zelle Elektrizität erzeugt, ist eigentlich ziemlich einfach: Es findet eine chemische Reaktion statt, bei der winzige, negativ geladene Teilchen, sogenannte Elektronen, herumbewegt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Wenn die Zelle an einen Stromkreis angeschlossen ist – wie zum Beispiel eine Glühbirne -, reagiert das Zink im Inneren mit dem Mangandioxid und verliert Elektronen.
Die Elektronen werden von einem Metallstab in der Zelle gesammelt, der es ihnen ermöglicht, vom Boden der Zelle (dem negativen Anschluss) durch die Drähte zur Glühbirne (wodurch sie aufleuchtet) und dann zurück in den oberen Teil der Zelle zu fließen (der positive Anschluss). Diese Reaktion erzeugt etwa 1,5 Volt Elektrizität . Da nicht viele Geräte mit 1,5 Volt arbeiten können, werden sehr oft zwei oder vier Zellen zusammen verwendet, um mehr Leistung zu erzielen. Vier miteinander verbundene Zellen bzw. Batterien würden also sechs Volt ergeben.
Batterien und Akksu Bildquelle: Pixabay
Warum können nur wiederaufladbare Batterien wieder aufgeladen werden?
Eine wiederaufladbare Batterie, auch Speicherbatterie genannt, ist eine Art Batterie, die durch Verwendung elektrischer Energie wieder vollständig aufgeladen werden kann. Es wird auch als Sekundärzelle bezeichnet. Eine Batterie, die nicht wiederaufladbar ist, wird als Primärzelle oder Einwegbatterie bezeichnet.
Während des Ladens wird das positive aktive Material oxidiert, wodurch Elektronen erzeugt werden, und das negative Material wird reduziert, wodurch Elektronen verbraucht werden. Diese Elektronen bilden den Stromfluss in der externen Schaltung. Der Elektrolyt kann wie in Lithium-Ionen- und Nickel-Cadmium- Zellen als einfacher Puffer für den internen Ionenfluss zwischen den Elektroden dienen oder wie in Blei-Säure-Zellen aktiv an der elektrochemischen Reaktion teilnehmen.
Die zum Laden von wiederaufladbaren Batterien verwendete Energie stammt normalerweise von einem Batterieladegerät mit Wechselstrom, obwohl einige für die Verwendung der 12-Volt-Gleichstromsteckdose eines Fahrzeugs ausgestattet sind. Die Spannung der Quelle muss höher sein als die der Batterie, damit Strom in sie fließt, darf jedoch nicht zu hoch sein, da sonst die Batterie beschädigt werden kann. Das Aufladen eines Akkus dauert dabei einige Minuten bis mehrere Stunden