Die batterie - akkumulator
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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