Ohne Batterien gäbe es keine Handys, Uhren, Tablets, Hörgeräte, Taschenlampen, Elektroautos oder Kommunikationssatelliten – und die Liste geht weiter. Vor über 200 Jahren wurde die erste Batterie erfunden und seitdem sind diese genialen Geräte aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken.
Was ist eine Batterie?
Einfach gesagt ist eine Batterie jedes Gerät, das eine tragbare temporäre Quelle für elektrische Energie bereitstellen kann.
In einem Stromkreis dienen Batterien als Stromquelle, indem sie eine Potenzialdifferenz erzeugen, die den elektrischen Stromfluss antreibt. Wenn Strom durch den Stromkreis fließt, überträgt er Energie an alle daran angeschlossenen Geräte. In einer solchen Schaltung fließt als Strom Gleichstrom. Mit anderen Worten, der fließende Strom fließt in eine kontinuierliche Richtung.
Umgekehrt erfolgt der Strombezug eines Kraftwerks über die Steckdosen in Ihrem Haus und liegt in Form von Wechselstrom vor. Diese Stromart wechselt die Richtung mit einer bestimmten Frequenz, um Geräte mit Strom zu versorgen.
Wie Batterien funktionieren
Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Zellen mit a Kathode (Pluspol) an einem Ende und an Anode (Minuspol) am anderen Ende. Darin enthaltene chemische Reaktionen verursachen einen Aufbau elektrischer Ladung an den Anschlüssen, wodurch über die Freisetzung chemischer Energie ein elektrisches Potenzial über die Knoten erzeugt wird.
Die chemischen Reaktionen in der Batterie führen zu einem Elektronenaufbau an der Anode. Dadurch entsteht ein elektrisches Potential zwischen Kathode und Anode. Die Elektronen wollen zur Kathode gelangen, um die Ladung zu neutralisieren, aber sie können dies nicht tun, indem sie das elektrolytische Material in der Batterie selbst durchqueren. Stattdessen fließen Elektronen leicht durch einen leitenden Draht, der die Anode mit der Kathode verbindet.
Schließlich kommen die chemischen Prozesse, die den Elektronenüberschuss in der Anode erzeugen, zum Stillstand und die Batterie stirbt. Bei wiederaufladbaren Batterien (auch Sekundärbatterien genannt) kann dieser Vorgang jedoch umgekehrt werden, indem die Batterien nach dem Ableben an Ladegeräte angeschlossen werden. Das Aufladen einer Batterie kehrt den Elektronenfluss um, indem eine andere Stromquelle verwendet wird. Durch diese zusätzliche Energie können sich die chemischen Prozesse in der Batterie umkehren und die Batterie wird wieder in der Lage sein, einen Stromkreis eigenständig zu versorgen.
Erstellen Sie Ihre eigene Zitronenbatterie!
Eine hervorragende Möglichkeit, die Funktionsweise einer Batterie besser zu verstehen, besteht darin, sich zu Hause mit einer Zitrone, einem Zinknagel und einer Kupfermünze eine eigene Batterie zu bauen und damit eine kleine Glühbirne zu betreiben.
Stecken Sie eine Kupfermünze in eine Seite der Zitrone und stecken Sie den verzinkten (verzinkten) Nagel in die andere Seite (achten Sie darauf, dass sich die beiden Gegenstände nicht in der Zitrone berühren). Der Nagel dient als positive Elektrode (Kathode) und die Münze als negative Elektrode (Anode). Als Elektrolyt dient der Saft der Zitrone. Sie können dann ein Voltmeter an Ihre Zitronenbatterie anschließen, um zu sehen, wie viel Spannung sie erzeugt. Bei Bedarf können Sie mehrere Zitronenbatterien in Reihe schalten, um genug Spannung zu erzeugen, um eine kleine Glühbirne zu betreiben.
Verschiedene Arten von Batterien
Batterien gibt es in allen möglichen Formen, Größen, Zusammensetzungen und Spannungen. Einige der häufigsten Arten sind:
- Wiederaufladbare Batterien, die in üblichen elektronischen Haushaltsgeräten verwendet werden. Dazu gehören Lithium-Ionen-Akkus, Nickel-Cadmium und Nickel-Metallhydrid (NiMH). Die Namen der Batterien weisen auf die enthaltenen Elektrolyte hin.
- Blei-Säure-Batterien sind ebenfalls wiederaufladbar, werden jedoch für anspruchsvollere Anwendungen (z. B. als Autobatterien) verwendet.
- Batterien, die normalerweise nicht wiederaufladbar sind, umfassen Alkalibatterien oder Zink-Kohle-Trockenzellenbatterien.