Nennspannung von Batterien
Die Nennspannung ist die berichtete oder Referenzspannung einer Batterie und wird oft auch als „normale“ Spannung der Batterie angesehen. Verschiedene Batteriechemien erzeugen unterschiedliche Zellenspannungen.
1,5V (Gleichstrom) – Alkaline Batterien
Ein gängiger Wert für die Leerlaufspannung von nicht wiederaufladbaren Alkalibatterien (z.B. AAA, AA und C-Zellen) ist 1,5V (DC). Diese Batterien sind weit verbreitet in Haushaltsgeräten und Spielzeugen.
3V (Gleichstrom) – Lithium-Primärzellen
Lithiumbasierte Primärzellen, Batterien mit metallischem Lithium als Anode, haben häufig eine Spannung von 3V (DC). Dies gilt insbesondere für die meisten Lithium-Metallzellen (z.B. Knopfzellen).
3,8V (Gleichstrom) – Lithium-Ionen-Batterien
Fast alle Lithium-Ionen-Batterien arbeiten mit 3,8 Volt. Um den Stromfluss vom Ladegerät zur Batterie zu ermöglichen, muss ein Potenzialunterschied bestehen. Daher liefern Ladegeräte oder USB-Anschlüsse für fast alle Smartphones eine Spannung von 5V.
12V (Gleichstrom) – Autobatterien
Ein gängiger Wert für die Spannung von Autobatterien ist 12 Volt (DC). Diese Batterie besteht jedoch aus sechs 2V Bleizellen.
Ein elektrischer Akku ist im Wesentlichen eine Quelle von Gleichstromenergie. Er wandelt gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um und stellt so eine Quelle elektromotorischer Kraft bereit, um Ströme in elektrischen und elektronischen Schaltungen fließen zu lassen. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen.
Das grundlegende Prinzip in einer elektrochemischen Zelle sind spontane Redoxreaktionen in zwei Elektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind, einer Substanz, die ionisch leitfähig und elektrisch isolierend ist.
Nennspannung
Die Spannung elektrischer Batterien wird durch den Potenzialunterschied der Materialien erzeugt, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Die Spannung, die von jeder Lithium-Ionen-Zelle erzeugt wird, beträgt etwa 3,6 Volt. Dies bietet viele Vorteile. Da die Spannung höher ist als die der Standard-Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid- und sogar Standard-Alkalizellen bei etwa 1,5 Volt und Bleisäure bei etwa 2 Volt pro Zelle, ist die Spannung jeder Lithium-Ionen-Zelle höher, was in vielen Batterieanwendungen weniger Zellen erfordert. Da die meisten resultierenden Spannungen bei etwa 2V liegen, werden Zellen in Serie geschaltet, um praktikablere elektrische Potenziale zu erhalten (z. B. werden 2V-Bleisäurezellen in Serie geschaltet, um eine typische 12V-Batterie zu erhalten).
Um die Spannung einer Batterie zu kennen, sind Batterien mit Nennspannungen gekennzeichnet, was die durchschnittliche Spannung ist, die eine Zelle liefert, wenn sie vollständig aufgeladen ist. Diese kann jedoch von der Leerlaufspannung abweichen. Zusätzlich können einige Faktoren wie niedrige Temperaturen die erwartete Spannungsausgabe verringern und bei höheren Temperaturen erhöhen, was für die elektrochemischen Reaktionen vorteilhaft ist.
Um zu verhindern, dass Batterien unter ein bestimmtes Niveau entladen werden, was die Batterie beschädigen könnte, gibt es eine Spannungsgrenze, die als Abschaltspannung bezeichnet wird.
Weitere Eigenschaften
Um die Fähigkeit jeder Batterie zu vergleichen und zu verstehen, sind einige wichtige Parameter für jede Batterie charakteristisch, 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 unendliche Zwecke verwendet werden.
Zellspannung
