Was ist eine Batterie? Eine vereinfachte Expertenerklärung

Einführung

Viele elektronische Geräte befinden sich in unseren Häusern oder Büros und benötigen die richtige Stromquelle, um zu funktionieren. Eine dieser Stromquellen ist eine Batterie. Rechnen Sie mit verschiedenen Batterietypen, da diese elektronischen Geräte unterschiedliche Stromanforderungen und Batteriefächer haben.

Also, Was ist eine Batterie?

Eine Batterie ist ein Gerät mit aktiven chemischen Materialien, die durch eine elektrochemische Reaktion (Reduktions-Oxidations-Reaktion oder Redoxreaktion) in elektrische Energie umgewandelt werden können. Während des elektrochemischen Prozesses werden Elektronen über einen Stromkreis von einer Seite des Materials zur anderen übertragen.

Schlüsselkomponenten einer Batterie

Je nach Batterietyp sind unterschiedliche Batteriekomponenten vorhanden. Einige sind jedoch Standardkomponenten und daher in jeder Batterie zu finden. Hier sind die wichtigsten Komponenten einer Batterie:

Kathode

Dies ist die positive Elektrode der Batterie, auch Oxidationselektrode genannt. Ihre Aufgabe ist es, während des elektrochemischen Prozesses in der Batterie die Elektronen aufzunehmen. Da hier der Reduktionsprozess stattfindet, bestimmt dies die Technologie bzw. Chemie der Batterie. Dazu gehören Lithium-Ionen-, NiMH- oder Alkali-Batterien.

Anode

Dies ist die negative Elektrode der Batterie. Hier findet die Oxidation statt, d. h. beim Entladen werden Elektronen freigesetzt. Die Anode besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Metall.

Elektrolyt

Elektrolyte sind ein Medium, das die Bewegung von Ionen zwischen Anode und Kathode der Batterie ermöglicht. Sie kommen in verschiedenen Zuständen vor. Für die Ionenleitung stehen flüssige Elektrolyte wie Säuren, Laugen und mehr zur Verfügung. Feste Elektrolyte kommen aber auch in anderen Batterietypen wie AA, AAA und anderen vor.

Separator

Dies ist ein poröses Material, das die Vermischung von Anode und Kathode verhindert. Da es porös ist, können nur Ionen von einer Seite zur anderen wandern, nicht aber die Materialien. Eine Vermischung von Anode und Kathode könnte zur Explosion oder zum Brand der Batterie führen.

Klemmen

Wenn wir uns mit Batterien und ihren Komponenten befassen, haben wir die Anschlüsse. Dies sind die Metallkontakte, die die Batterie mit einem Stromkreis verbinden. Die meisten Batterien haben nur zwei Anschlüsse auf beiden Seiten der Batterie. Es kommt auf das Batteriedesign an.

Wie eine Batterie funktioniert

Wenn Sie eine Batterie an einen externen Stromkreis anschließen, finden mehrere chemische Reaktionen statt, damit der Stromkreis mit elektrischer Energie versorgt wird.

Der chemische Prozess heißt Redox. Dabei werden Elektronen erzeugt und fließen von der Anode. Anschließend werden sie von der Kathode aufgenommen und reduziert. Der Stromkreis wird durch die Bewegung von Anionen und Kationen im Elektrolyt der Batterie geschlossen.

Batterietypen auf dem Markt

Batterien werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert. Die wichtigsten Klassifizierungen sind Primär-, Sekundär-, Reserve- und Brennstoffzellen.

Primärzelle/Batterie

Eine Primärzelle oder Batterie kann nicht wieder aufgeladen werden, wenn sie den Stromkreis nicht mehr mit Strom versorgt. Sie müssen sie nach Gebrauch entsorgen und durch eine neue Batterie ersetzen.

Sie werden meist als Trockenzellen bezeichnet, da sie einen festen Elektrolyten besitzen. Die Hersteller füllen den Elektrolyten üblicherweise in ein saugfähiges Material, das als Separator fungiert.

Sekundärzelle/Batterie

Dies ist das Gegenteil der Primärzelle, da sie bei abnehmender Kapazität ein Wiederaufladen ermöglicht. Nach dem Wiederaufladen kehrt die Zelle in den Zustand vor der Entladung zurück. Dies geschieht, indem der Strom in die entgegengesetzte Richtung wie beim Entladen fließt.

Sekundärbatterien werden in zwei Unterkategorien unterteilt. Die erste Kategorie umfasst Batterien, die Energie auf Abruf liefern. Sie sind ständig an Primärstromquellen angeschlossen und werden im Notfall aktiviert.

Die andere Unterkategorie sind Batterien, die als Hauptstromquelle verwendet und dann wieder aufgeladen werden können, wenn ihre Kapazität unter einen bestimmten Schwellenwert fällt.

Reservezellen/-batterien

In diesem Fall ist der Elektrolyt der Batterie im Vergleich zu den Primär- und Sekundärzellen isoliert. Der Elektrolyt bleibt inaktiv, bis ein bestimmter Schmelzpunkt die Ionenleitung ermöglicht. Dadurch wird die Batterie aktiviert und kann den Stromkreis mit elektrischer Energie versorgen.

Reservezellen kommen in wärme-, gas-, elektrolyt- und wasseraktivierten Batterien vor. Sie sind auch in empfindlichen Sprengkörpern wie Raketen und anderen Waffensystemen zu finden.

Brennstoffzelle

Diese Batterien erzeugen nur dann Strom, wenn alle Komponenten zugeführt werden. Im Gegensatz zu den oben genannten Batterien, die bereits über die Komponenten verfügen, müssen hier die aktiven Materialien den Elektroden kontinuierlich zugeführt werden, um die Batterie aktiv zu halten. Sobald die Zufuhr stoppt, wird auch die Stromerzeugung gestoppt.

Ein gutes Anwendungsgebiet für Brennstoffzellen sind kryogene Treibstoffe für Raumfahrzeuge. Obwohl ihre Einsatzmöglichkeiten begrenzt sind, ist ihr Interesse in den letzten Jahren wieder gestiegen.

Anwendungen von Batterien

Viele Geräte sind auf Batterien angewiesen. Daher gibt es zahlreiche Anwendungen, bei denen Batterien zum Einsatz kommen. Wir werden sie im Folgenden näher betrachten, um einen besseren Überblick zu erhalten.

Wie erwartet verwenden wir täglich Batterien in unseren Häusern und Büros. Dazu gehören Mobiltelefone, Fernbedienungen, Spielekonsolen, Laptops und vieles mehr. Solange ein Gerät eine Batterie zum Funktionieren benötigt, gibt es eine dafür.

Diese Batterien können auch in medizinischen Geräten eingesetzt werden. Beispielsweise werden Batterien in Hörgeräten, Insulinpumpen und Geräten mit Ventilunterstützung benötigt, die Batterien zum Funktionieren benötigen.

Im medizinischen Bereich können Batterien jedoch auch für EKG-Herzmonitore verwendet werden, um die Vitalfunktionen des Patienten anzuzeigen. Bei weiterer Recherche werden Sie auf weitere Anwendungsgebiete für Batterien im medizinischen Bereich stoßen.

Auch in der Logistik- und Baubranche kommen Batterien zum Einsatz, darunter auch Hochleistungsbatterien. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz in Gabelstaplern, da diese in engen Räumen eingesetzt werden und der Einsatz von Benzin zur Bildung von Kohlenmonoxiddämpfen führen kann.

Batterien kommen verstärkt bei der Brandbekämpfung und im Notfalleinsatz zum Einsatz. Dort werden große Batterien zur Stromversorgung verschiedener Geräte eingesetzt, die die Einsatzkräfte im Notfall benötigen.

Wir dürfen nicht vergessen, wie Batterien in Fahrzeugen eingesetzt werden können. Batterien sind für den Start und Betrieb von Zubehör unerlässlich. Es gibt jedoch auch Elektrofahrzeuge, die vollständig mit Batterien betrieben werden.

Batterielebensdauer und Wartung

Batterien haben je nach chemischer Zusammensetzung und angeschlossener Last eine unterschiedliche Lebensdauer. Hersteller geben die geschätzte Lebensdauer oft abhängig von der empfohlenen Verwendung an. Die durchschnittliche Lebensdauer der meisten Batterien beträgt 3 bis 5 Jahre.

Sie können einiges tun, um die Lebensdauer Ihrer Batterie zu verlängern. Deshalb geben wir Ihnen im Folgenden einige Wartungstipps, die Sie beachten sollten.

• Regelmäßiges Reinigen der Batteriepole kann Korrosion vorbeugen. Dadurch wird sichergestellt, dass bei jedem Einsatz der Batterie die elektrischen Anschlüsse einwandfrei funktionieren.
• Beachten Sie die Empfehlungen des Herstellers zum Entladen und Laden. So bleibt die Batteriekapazität über Jahre hinweg gleich.
• Die Temperaturkontrolle ist entscheidend für die Leistung der Batterie. Bewahren Sie die Batterie an einem kühlen, trockenen Ort auf und vermeiden Sie extreme Temperaturen.
• Regelmäßige Inspektionen sind unerlässlich, um den richtigen Zeitpunkt für den Batteriewechsel zu bestimmen. Wenn Sie feststellen, dass sich die Batterie wölbt oder ausläuft, ist es möglicherweise an der Zeit, dies zu tun.
• Wenn die Batteriesäure nachgefüllt werden muss, achten Sie darauf, dass dies rechtzeitig geschieht. Erstellen Sie am besten einen Wartungsplan, um sicherzustellen, dass Sie sich immer um kleine Details kümmern, die die Leistung der Batterie beeinträchtigen können.

So transportieren Sie Batterien

Für bestimmte Anwendungen kann der Transport von Batterien notwendig sein. Deshalb muss er richtig durchgeführt werden.

Die am häufigsten empfohlene Sicherheitsmaßnahme ist der Schutz der Anschlüsse. Da Sie über weite Strecken transportieren, sollten Sie auf keinen Fall Kurzschlüsse verursachen. Decken Sie die Anschlüsse daher mit Klemmenabdeckungen oder Isolierband ab.

Verwenden Sie dennoch eine stabile Außenverpackung, um ein Zerdrücken der Batterie zu verhindern. Fügen Sie bei Bedarf ausreichend Füllmaterial hinzu, um ein ständiges Verrutschen der Batterien während der Handhabung zu verhindern.

Eine klare Kennzeichnung ist ebenfalls empfehlenswert. So wird dem Umgang mit den Batterien besondere Vorsicht geboten. Manchmal sind Warnhinweise zu Gefahren oder Zerbrechlichkeit erforderlich, um den Umgang mit den Batterien zu fördern.

Können Batterien wiederhergestellt werden?

Sie können einen Akku einfach aufladen und weiterverwenden. Dies ist jedoch nicht immer möglich. Manchmal ist der Akku so stark abgenutzt, dass er nicht mehr die gleiche Kapazität hat wie zuvor. Möglicherweise ist er alt oder weist einen inneren Schaden auf, von dem Sie nichts wissen.

Sollte die Batterie sulfatiert sein, kann sie durch Impulsladeverfahren wiederbelebt werden. Sulfatierung tritt auf, wenn sich Sulfatkristalle auf den Platten der Batterie bilden, wodurch ein Wiederaufladen unmöglich wird.

Alternativ können Sie die Batterie zu einem Batterieaufbereitungszentrum bringen. Überlassen Sie das Recycling der Batterie den Fachleuten, wenn diese noch in gutem Zustand ist, damit sie weiter funktioniert.

Abschluss

Eine Batterie kann heutzutage viel in unserem Leben leisten. Sie können damit Ihr Lieblingsgerät mit Strom versorgen und Musik hören oder Ihr Auto damit betreiben. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. Alles hängt von Ihren Batterieanforderungen ab. Gerätehersteller empfehlen den passenden Batterietyp für Ihr Gerät. Achten Sie auf die richtige Batterie, um optimale Leistung zu erzielen. Wir empfehlen Ihnen dennoch, Ihre Batterie gut zu pflegen, damit sie lange hält und Ihnen optimal dient.