C-Batterie: Ein umfassender Überblick
Was ist eine C-Batterie?
Eine C-Batterie, auch bekannt als R14-Batterie, ist ein Typ der zylindrischen Einzelzellenbatterien. Häufig findet sie Verwendung in Geräten mit mittlerem Stromverbrauch, wie Spielzeugen, Taschenlampen und Musikinstrumenten. Mit einer deutlich höheren Kapazität als AA-Batterien, variiert ihre genaue Spannung, Kapazität und praktische Entladerate je nach Zellchemie. Üblicherweise akzeptieren für C-Zellen konzipierte Geräte nur 1,2-1,5 V, es sei denn, der Hersteller gibt etwas anderes an.
Arten von C-Batterien
Primärbatterien
- Alkalibatterie
- Lithium-Metall-Batterie
- Zink-Kohle-Batterie
- Zink-Chlorid-Batterie
Sekundärbatterien
- NiMH-Batterie
- NiCd-Batterie
Grundlagen der elektrischen Batterien
Elektrische Batterien sind Quellen für Gleichstrom. Sie wandeln gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen. Das fundamentale Prinzip einer elektrochemischen Zelle basiert auf spontanen Redoxreaktionen in zwei durch einen Elektrolyten getrennten Elektroden. Der Elektrolyt ist dabei eine ionisch leitende und elektrisch isolierende Substanz.
Dimensionen und Gewicht der C-Batterie
Eine C-Batterie misst 50 mm in der Länge und 26,2 mm im Durchmesser. Das Gewicht einer Alkali-C-Zelle liegt bei etwa 71 g, während wiederaufladbare NiMH-Zellen rund 64 g wiegen. Spannung und Kapazität einer C-Batterie hängen von der Batteriechemie und den Entladebedingungen ab. Die Nennspannung beträgt 1,5V. Alkali-C-Batterien haben eine Speicherkapazität von bis zu 8000 mAh, während wiederaufladbare NiMH-C-Batterien bis zu 6000 mAh speichern können. Zink-Kohle-C-Batterien haben in der Regel bis zu 3800 mAh Kapazität.
Charakteristika von C-Batterien
Um die Fähigkeit jeder Batterie zu verstehen und zu vergleichen, sind einige wichtige Parameter charakteristisch für jede Batterie, auch innerhalb eines Batterietyps. Diese Parameter sind Referenzpunkte, wenn eine Batterie benötigt wird und spezifische Eigenschaften gefordert sind, da Batterien in allen Arten von Geräten und für unendliche Zwecke verwendet werden.
Zellspannung
Die Spannung elektrischer Batterien entsteht durch die Potenzialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Alkali-Batterien haben eine offene Zellspannung von etwa 1,5 V. Eine gängige offene Zellspannung für NiMH-Batterien (z. B. C- und D-Zellen) beträgt 1,2V.
Abschaltspannung
Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Sie definiert im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie. Beim Testen der Kapazität einer NiMH- oder NiCd-Batterie wird normalerweise eine Abschaltspannung von 1,0 V pro Zelle verwendet, während bei einer Alkali-Zelle 0,9 V als Abschaltspannung genutzt werden.
Kapazität
Die koulometrische Kapazität ist die Gesamtanzahl der Amperestunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie mit einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC bis zur Abschaltspannung entladen wird. Eine typische Alkali- oder NiMH-Batterie in der Standardgröße „C“ hat etwa 6000 (NiMH) bis 8000 mAh (Alkali).
C-Rate der Batterie
C-Rate wird verwendet, um auszudrücken, wie schnell eine Batterie im Verhältnis zu ihrer maximalen Kapazität entladen oder geladen wird. Ihre Einheit ist h−1. Eine C-Rate von 1C bedeutet, dass der Entladestrom die gesamte Batterie in 1 Stunde entlädt. Um eine vernünftig gute Kapazitätsangabe zu erhalten, bewerten Hersteller Alkali- und Blei-Säure-Batterien häufig bei einer sehr niedrigen 0,05C oder einer 20-stündigen Entladung.
Selbstentladung
Batterien entladen sich allmählich selbst, auch wenn sie nicht angeschlossen sind und keinen Strom liefern. Dies ist auf nicht stromerzeugende „Neben“-chemische Reaktionen zurückzuführen, die innerhalb der Zelle auftreten, auch wenn keine Last anliegt. Ein Hauptvorteil von Alkali-Batterien ist ihre einfache Lagerung. Sie sind chemisch stabil und haben eine sehr niedrige Selbstentladungsrate. Alkali-Batterien verlieren typischerweise 2 bis 3 Prozent ihrer ursprünglichen Ladung pro Jahr bei Raumtemperatur (20–30 °C). Die NiMH-Batterie hat ebenfalls eine hohe Selbstentladung und kann in den ersten 24 Stunden bis zu 20 % ihrer Ladung verlieren, danach 10 % pro Monat.
Degradation
Bei jedem Lade-Entlade-Zyklus tritt eine gewisse Degradation bei wiederaufladbaren Batterien auf. Degradation tritt normalerweise auf, weil Elektrolyt von den Elektroden weg migriert oder weil aktives Material von den Elektroden abgelöst wird. Die Lebensdauer für NiMH-Batterien liegt typischerweise bei 700-1.000 Ladezyklen.
Weitere Batterietypen
Die folgende Liste fasst bemerkenswerte Elektrobatterietypen zusammen, die aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen bestehen. Es werden vier Listen in der Tabelle bereitgestellt. Die erste Liste ist eine Batterieklassifizierung nach Größe und Format. Dann folgen die Listen der Primär- (nicht wiederaufladbar) und Sekundärzellen (wiederaufladbar), die Listen der Batteriechemie. Die dritte Liste ist eine Liste von Batterieanwendungen. Die letzte Liste ist eine Liste verschiedener Batteriespannungen.
