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1 Die Batterie
1.1 Definition Eine Batterie bezeichnet allgemein eine Anordnung mehrerer gleichartiger Objekte. Im Speziellen gibt es: . die elektrische Batterie als einzelne oder Zusammenschaltung mehrerer galvanischer Zellen . die Batterie als militärische Geschützaufstellung . die Legebatterie als Form der Hühnerhaltung Eine elektrische Batterie (auch: Akkumulator) ist eine Galvanische Zelle. Der Begriff Batterie bezeichnete ursprünglich die Zusammenschaltung mehrerer Zellen, jedoch hat sich inzwischen ein Bedeutungswandel des Begriffs vollzogen, so dass auch von einer einzelnen Zelle die Rede sein kann. 1.2 Anwendungsgrundlagen Die Elektrodenmaterialien legen die elektrische Spannung der Zelle in ihrer Ausgangsgröße fest. Höhere Spannungen erhält man durch ein Hintereinanderschalten (Reihenschaltung) mehrerer Elemente. Die Kapazität einer Batterie wird als theoretisch entnehmbare Ladungsmenge in Amperestunden angegeben. Diese ergibt sich bei einem Entladevorgang nach einer vorgegebenen Norm.
Die praktisch erreichbare Kapazität hängt von der tatsächlichen Höhe des Entladestroms und der Temperatur der Batterie ab. Die Kapazität (Energiemenge) oder der Maximalstrom bei fester Spannung lässt sich durch größer gebaute Zellen erhöhen. Ein Parallelschalten zur Kapazitätserhöhung kann demgegenüber zur baldigen gegenseitigen Entladung führen da sich einzelne Zellen im Innenwiderstand unterscheiden und unter sich einen eigenen Stromkreis bilden. Eine Haltbarkeit bzw. Brauchbarkeitsdauer von Akkumulatoren wird mit der Zahl von Lade-/Entlade-Zyklen angegeben, bis zu der der Akkumulator nur noch eine bestimmte Lade-Kapazität hat In Deutschland regelt die Batterieverordnung die Rücknahme und Entsorgung von Batterien. Sie legt unter anderem fest, dass in Deutschland keine Batterien oder Zellen mit einem Quecksilbergehalt von mehr als zwei Gewichtsprozent in den Verkehr gebracht werden dürfen. Quecksilberknopfzellen sind in Deutschland nicht mehr zulässig. Auch Alkali-Mangan-Batterien enthalten heutzutage kein Quecksilber mehr, während es in den ersten Baureihen noch zum Amalgieren des Elektrodenmaterials erforderlich war 1.3 Einsatzbereiche Nach dem Einsatzgebiet gibt es folgende Begriffe und Zuordnungen: . Gerätebatterien werden zur Stromversorgung kleiner, meist tragbarer Geräte eingesetzt, beispielsweise in Taschenlampen. Besonders kleine Ausführungen werden als Knopfzelle bezeichnet. . Insbesondere für Kraftfahrzeuge werden Starterbatterien verwendet. . Elektrofahrzeuge verfügen über Traktionsbatterien. . Stationäre Batterien kommen bei ortsfesten Anwendungen wie beispielsweise unterbrechungsfreien Stromversorgungen in der Industrie zum Einsatz. 1.3.1 Primärzellen Als Primärzellen werden galvanische Zellen bezeichnet, die nach der Entladung nicht wieder neu aufgeladen werden können. Die verschiedenen Typen werden nach den eingesetzten Materialien bezeichnet: Alkali-Mangan-Batterie; 1,5 V pro Zelle Zink-Kohle-Batterie; 1,5 V pro Zelle Oxy-Nickel-Hydroxid-Batterie; 1,5 V pro Zelle Lithium-Batterie; je nach Kathodenmaterial 2,9 bis 3,6 V, spezielle Typen auch 1,5 V Zink-Luft-Batterie; 1,5 V pro Zelle Quecksilberoxid-Zink-Batterie; 1,35 V pro Zelle Silberoxid-Zink-Batterie; 1,55 V pro Zelle 1.3.2 Sekundärzellen Als Sekundärzellen oder Akkumulatoren werden galvanische Zellen bezeichnet, die nach der Entladung wieder neu aufgeladen werden können. Verbreitete Typen werden ebenfalls nach den verwendeten Materialien bezeichnet: Bleiakkumulator (Blei/Schwefel) 2,3 Volt pro Zelle, verbreitet als 6-, 12- und 24 Volt-Autobatterien Nickel-Cadmium-Akku; 1,2 V pro Zelle Nickel-Metallhydrid-Akku; 1,2 V pro Zelle Lithium-Ionen-Akku; 3,7 V pro Zelle Lithium-Polymer-Akku Alkali-Mangan-Batterie (englisch: Reusable Alkaline Manganese, kurz: RAM); 1,5 V Dryfit- oder Gel-Akkus sind geschlossene, wartungsfreie und auslaufsichere Akkumulatoren, deren Elektrolyt in ein Gel eingebunden ist. 1.4 Baugrößen Handelsübliche Batterien: Knopfzellen, 9-V-Block, Micro, Mignon, Baby, Mono, Flachbatterie. Als Gerätebatterien werden häufig die elektrischen Batterien bezeichnet, die sehr verbreitet im Alltagsgebrauch für die Energieversorgung von Elektrokleingeräten wie Uhren, Radios, Spielzeug, Taschenlampen oder sonstigen tragbaren Geräten und auch in fest installierten Geräten wie beispielsweise Brandmeldern verwendet werden. Gerätebatterien müssen kompakt, lageunabhängig einsetzbar, leicht und trotzdem mechanisch widerstandsfähig sein. Sie dürfen bei normaler Lagerung und Verwendung im Gerät weder auslaufen noch gasen. Sie sind in einer Vielzahl von Ausführungen auf der Basis von Zink-Kohle- oder Alkali-Mangan-Batterie im Handel erhältlich. 1.5 Zweck Batterien (Akkumulatoren) werden gebraucht, um elektrische Geräte netzunabhängig zu betreiben. Die Nachteile der herkömmlichen Batterien (hohes Gewicht, beschränkte Leistung, problematische Entsorgung) wurden lange als prinzipielles Hindernis auf dem Wege zu einer umweltgerechten Stromversorgung angesehen. Das Gegenteil ist der Fall. Es gibt zahlreiche Energiespeichertechniken: elektrochemische (Blei-, Nickel-Cadmium-, Lithium-Akkus), elektrostatische (Superkondensatoren), elektromechanische (Schwungräder und Druckluft), thermochemische (Wasserstoff-Brennstoffzelle). Wie Luftfahrt und Handys zeigen, können Batterien ausgereift und ökonomisch funktionieren. Würden die weitverbreiteten elektrischen stand-by- oder stand-alone-Geräte konsequent mit Photovoltaikzellen und eingebauten kleinen Akkus oder Superkondensatoren ausgestattet oder würden die handelsüblichen Batterien mit Solar-Ladegeräten (zum Beispiel Dünnschicht-Solarmodule) nachgeladen, könnte man, Schätzungen zufolge, allein in Deutschland auf die Leistung von vier Atomkraftwerken verzichten.
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