24V Batterien: Ein umfassender Überblick
Die Spannung elektrischer Batterien wird durch zwei Hauptfaktoren bestimmt: Die Chemie und die Anzahl der Zellen. Im Fokus dieses Artikels stehen 24-Volt-Batterien, die typischerweise aus mehreren Zellen bestehen und eine Nennspannung von 24 Volt liefern können.
Chemie und Aufbau von 24V Batterien
Die Chemie der Batterien bestimmt die potenzielle Differenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Bei 24V Batterien gibt es verschiedene Typen:
Blei-Säure 24V Batterie
Eine Blei-Säure-Batterie besteht aus zwei 12V Blei-Säure-Batterien. Diese sekundären (wiederaufladbaren) Batterien bestehen aus einem Gehäuse, zwei Bleiplatten oder -gruppen von Platten, wobei eine als positive und die andere als negative Elektrode dient, und einem Elektrolyt aus 37% Schwefelsäure (H2SO4). Die Batterie enthält flüssigen Elektrolyten in einem unversiegelten Behälter, was erfordert, dass sie aufrecht gehalten wird und der Bereich gut belüftet ist, um die sichere Verbreitung des bei Überladung produzierten Wasserstoffgases zu gewährleisten. Blei-Säure-Batterien weisen typischerweise koulometrische Effizienzen von 85% und Energieeffizienzen in der Größenordnung von 70% auf.
24V Lithium-Ionen-Batterien
Eine Lithium-Ionen-Batterie, auch bekannt als Li-Ion-Batterie, ist eine Art sekundärer (wiederaufladbarer) Batterie, die aus Zellen besteht, in denen Lithiumionen während der Entladung vom Anoden durch einen Elektrolyten zur Kathode und beim Laden wieder zurückbewegen. Die Zellspannung der Lithium-Ionen-Batterien beträgt etwa 3,6 Volt.
Prinzipien und Funktionsweise
Eine elektrische Batterie ist im Wesentlichen eine Quelle von Gleichstromenergie. Sie wandelt gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um und liefert so eine Quelle der elektromotorischen Kraft, um Ströme in elektrischen und elektronischen Schaltungen zu ermöglichen. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen.
Chemie der Blei-Säure-Batterien
Das Prinzip der Blei-Säure-Batterie kann durch die chemischen Prozesse veranschaulicht werden, die während des Ladens und Entladens stattfinden. Bei der Entladung findet an der Anode die Reaktion Pb + SO42- → PbSO4 + 2e– statt. Blei wird mit dem Elektrolyten zu Bleisulfat oxidiert, wobei zwei Elektronen freigesetzt werden. An der Kathode wird Bleisulfat auch durch PbO2 + SO42- + 4H+ +2e– → PbSO4 + 2H2O gebildet, aber hier findet eine Reduktion von Bleioxid statt. Beim Laden laufen die Prozesse in umgekehrter Richtung ab, so dass das während der Entladung gebildete Bleisulfat zu Blei und reduziertem Bleioxid oxidiert wird.
Weitere Arten von Batterien
Es gibt zahlreiche weitere Batterietypen, die sich in Größe, Format und Chemie unterscheiden. Zu den primären (nicht wiederaufladbaren) und sekundären (wiederaufladbaren) Zelltypen gehören:
Alkaline-Batterien
Lithium-Metall-Batterien
Zink-Kohlenstoff-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien
Lithium-Polymer-Batterien
Nickel-Metallhydrid (NiMH)-Batterien
Nickel-Cadmium (NiCd)-Batterien
Diese Batterien finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, von USV-Systemen über Elektroautos bis hin zu Smartphones und Laptops.
