Batterie

Eine Batterie ist ein elektrochemischer Energiespeicher und Energiewandler, d.h. in ihr wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Von der Fernbedienung über Radios bis hin zu Herzschrittmachern werden viele Geräte, die netzunabhängig funktionieren müssen, mit Batterien betrieben.

Da Batterien nicht wiederaufladbar sind, spricht man von Primärzellen. In der Alltagssprache werden aber auch wiederaufladbare elektrochemische Speicher als Batterien bezeichnet. Der physikalisch korrekte Begriff für diese sogenannten Sekundärzellen lautet jedoch Akkumulator, kurz Akku.

Wie funktioniert eine Batterie?

Batterien sind galvanische Zellen: Sie bestehen aus zwei Elektroden, genauer einer Kathode und einer Anode, sowie einer Flüssigkeit, die als Elektrolyt bezeichnet wird. Zwischen den beiden Elektroden fließen Elektronen, also kleinste geladene Teilchen.

Das chemische Wirkungsprinzip ist dann bei den meisten Batterie-Typen gleich. Sobald der an die Batterie angeschlossene Verbraucher (z.B. eine Fernbedienung) eingeschaltet wird, beginnt die sogenannte Elektrolyse: Oxidation führt zur Freisetzung von Elektronen. Diese wandern von einer Elektrode zur anderen und geben dabei elektrische Leistung ab. Der so entstehende Ladungsabfall wird ausgeglichen, indem Ionen durch den Elektrolyten von der Kathode zur Anode wandern. Die elektrische Leistung, die dadurch entsteht, wird an den Verbraucher abgegeben und kann genutzt werden.

Aus welchen Materialien besteht eine Batterie?

Die Materialien, aus denen Kathode, Anode und Elektrolyt bestehen, variieren: Heute sind Alkali-Mangan-Batterien, Zink-Kohle-Batterien sowie Lithium-Batterien verbreitet, wobei die Alkali-Mangan-Zelle mit einem Anteil von zwei Dritteln des gesamtdeutschen Verbrauches am häufigsten verwendet wird.

Solche Alkali-Mangan-Zellen besitzen eine Kathode aus Braunstein oder Mangandioxid und Graphit sowie eine Anode aus Zinkpulver. Ein Separator trennt die beiden Stoffe voneinander, ist aber durchlässig für die Elektronen. Sowohl die beiden Elektroden als auch der Separator sind mit einer Kalilauge getränkt, die als Elektrolyt fungiert. Ein sogenannter Ableiter dient als Kontakt vom Inneren der Zelle zum Negativpol – der Anode. Umgeben wird das System von einer Berstmembran, die im Falle einer Beschädigung der Batterie das Auslaufen von Kalilauge verhindern soll, sowie einem Stahlbehälter.