CR2 Batterie: Ein umfassender Überblick
Die CR2 Batterie, eine zylindrische Zelle mit einer Spannung von 3V, basiert auf Lithium-Metall und findet vielseitige Verwendung in Geräten wie Bewegungsmeldern von Alarmanlagen, Taschenlampen, Kameras, Monitoren, Computerspeichern, Spielzeugen, Spielen, LED-Leuchten und vielem mehr. Diese primären (nicht wiederaufladbaren) Batterien zeichnen sich üblicherweise durch eine Knopfoberseite aus.
Eigenschaften der CR2 Batterie
Die CR2 Batterie kann in einem weiten Temperaturbereich von -30°C bis +60°C eingesetzt werden. Sie bietet eine hohe Spannung von 3V und eine sehr geringe Selbstentladung, was zu einer langen Lagerfähigkeit von bis zu 10 Jahren führt. Ihre breite Anwendbarkeit, das Fehlen von Quecksilber und ein sehr hohes Verhältnis von Gewicht zu Leistung machen sie besonders attraktiv. Zudem bieten sie einen hohen Schutz gegen Auslaufen.
Chemie und Reaktion von Lithium-Metall-Batterien
Lithium-Metall-Batterien wie die CR2 zeichnen sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus, die doppelt so hoch ist wie die von hochwertigen Alkalibatterien. Sie haben eine hohe Zellspannung, flache Entladeeigenschaften, geringe Selbstentladung, eine sehr lange Betriebsdauer (15 bis 20 Jahre bei Lithium-Thionylchlorid) und einen breiten Betriebstemperaturbereich (-60 °C bis +85 °C für Lithium-Schwefeldioxid). Ihre Haltbarkeit und kleine Größe sind weitere Vorteile.
Die Gesamtreaktion in einer Li/MnO2-Zelle ist wie folgt:
Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]
Grundlagen einer elektrischen Batterie
Ein elektrischer Akkumulator ist im Wesentlichen eine Quelle für Gleichstromenergie. Er wandelt gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um und bietet so eine Quelle elektromotorischer Kraft, um Ströme in elektrischen und elektronischen Schaltungen zu ermöglichen. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren galvanischen Zellen.
Das grundlegende Prinzip einer elektrochemischen Zelle sind spontane Redoxreaktionen in zwei durch einen Elektrolyten getrennten Elektroden, wobei der Elektrolyt eine Substanz ist, die ionisch leitfähig und elektrisch isolierend ist.
Dimensionen, Gewicht und Kapazität der CR2 Batterie
CR2 Batterien haben einen Nenndurchmesser von 15,6 Millimetern und eine Gesamthöhe von 27 Millimetern. Sie wiegen 11 Gramm und behalten auch nach 10 Jahren noch 90% ihrer ursprünglichen Kapazität. Diese Stabilität ist das Ergebnis der Kombination von Lithium und Manganoxid. Die langanhaltende Funktion dieser Batterien wurde bei allen Betriebstemperaturen unter Bedingungen mit geringer Lastentladung nachgewiesen.
Merkmale von CR2 Batterien
Um die Fähigkeiten jeder Batterie zu vergleichen und zu verstehen, sind einige wichtige Parameter charakteristisch für jede Batterie, auch innerhalb eines Batterietyps. Diese Parameter sind eine Referenz, wenn eine Batterie benötigt wird und spezifische Qualitäten erforderlich sind, da Batterien in allen Arten von Geräten und für unendlich viele Zwecke verwendet werden.
- Zellspannung: Die Spannung elektrischer Batterien entsteht durch die Potentialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Für Lithium-Mangandioxid-Zellen beträgt die Zellspannung 3V.
- Abschaltspannung: Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Sie definiert im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie. Die Nennspannung der CR2 Batterie beträgt 3,0 V, und die Abschaltspannung liegt bei 2,0 V.
- Kapazität: Die koulometrische Kapazität ist die Gesamtamperestunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie mit einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC bis zur Abschaltspannung entladen wird. Die CR2-Batterie hat eine typische Kapazität von etwa 850 mAh.
- C-Rate der Batterie: Die C-Rate wird verwendet, um auszudrücken, wie schnell eine Batterie relativ zu ihrer maximalen Kapazität entladen oder geladen wird. Sie hat Einheiten h−1. Eine 1C-Rate bedeutet, dass der Entladestrom die gesamte Batterie in 1 Stunde entlädt.
- 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, selbst wenn keine Last angelegt wird. Die jährliche Selbstentladerate der CR2-Batterie bei Raumtemperatur und normaler Luftfeuchtigkeit beträgt weniger als 1% der Nennkapazität.
Vor- und Nachteile von Lithium-Metall-Batterien
Vorteile: Primärbatterien haben eine höhere Energiedichte als wiederaufladbare Sekundärzellen. Hohe spezifische Energie, lange Lagerzeiten (niedrige Selbstentladung) und sofortige Einsatzbereitschaft geben Primärbatterien einen einzigartigen Vorteil gegenüber anderen Energiequellen. Sie sind in der Regel die beste Wahl für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch.
Nachteile: Der Hauptnachteil von Primärbatterien ist, dass sie nicht wiederaufladbar sind. Ein weiterer Nachteil ist ihre geringe C-Rate. Selbst Hochstromtypen gelten im Vergleich zu wiederaufladbaren Batterien als niedrig. Sie sind auch weniger umweltfreundlich als wiederaufladbare Batterien.
Andere Arten von Batterien
Die folgende Liste fasst bemerkenswerte elektrische Batterietypen zusammen, die aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen bestehen. Vier Listen werden in der Tabelle bereitgestellt. Die erste Liste ist eine Batterieklassifizierung nach Größe und Format. Dann folgen die Listen der primären (nicht wiederaufladbaren) und sekundären (wiederaufladbaren) Zellen, die Listen der Batteriechemie sind. Die dritte Liste ist eine Liste der Batterieanwendungen. Die letzte Liste ist eine Liste verschiedener Batteriespannungen.
