Primärbatterien: Einmalige Energiequellen
Primärbatterien, auch Primärzellen genannt, sind nicht wiederaufladbare Batterien, die nach einmaliger Nutzung entsorgt werden. Diese Batterien unterscheiden sich von sekundären (wiederaufladbaren) Batterien, da die Redoxreaktion innerhalb der Zelle nicht umkehrbar ist. Primärzellen zeichnen sich durch eine höhere Energiedichte als wiederaufladbare Sekundärzellen aus. Hohe spezifische Energie, lange Lagerzeiten (geringe Selbstentladung) und sofortige Einsatzbereitschaft verleihen Primärbatterien einen einzigartigen Vorteil gegenüber anderen Energiequellen. Sie sind in der Regel die beste Wahl für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch. Sie können an abgelegene Orte transportiert und sofort eingesetzt werden, auch nach langer Lagerung; zudem sind sie leicht verfügbar und umweltfreundlich bei der Entsorgung.
Nachteile von Primärbatterien
Der Hauptnachteil von Primärbatterien ist, dass sie nicht wiederaufladbar sind. Ein weiterer Nachteil ist ihre niedrige C-Rate. Selbst Hochstromtypen gelten im Vergleich zu wiederaufladbaren Batterien als niedrig. Sie sind auch weniger umweltfreundlich als wiederaufladbare Batterien. Der Einsatz von Primärbatterien führt zu einer großen Menge an zu recycelnden Abfallbatterien. Für große Batterien sind Primärbatterien in der Regel nicht kosteneffektiv.
Elektrische Batterien: Eine Quelle der Gleichstromenergie
Eine elektrische Batterie ist im Wesentlichen eine Quelle von Gleichstromenergie. Sie wandelt gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um. Dies bietet eine Quelle der elektromotorischen Kraft, um Ströme in elektrischen und elektronischen Schaltungen fließen zu lassen. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen.
Grundprinzip einer elektrochemischen Zelle
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. Chemische Energie kann beispielsweise in Zn oder Li gespeichert werden, die aufgrund des Fehlens von d-Elektronenbindung im Vergleich zu Übergangsmetallen Hochenergiemetalle sind. Obwohl eine Vielzahl von Batterietypen mit unterschiedlichen Materialkombinationen existiert, nutzen alle dasselbe Prinzip der Oxidations-Reduktions-Reaktion.
Primäralkalibatterie: Ein weit verbreitetes Produkt
Die Primäralkalibatterie ist ein weit verbreitetes Produkt, das für den Betrieb vieler tragbarer Geräte wie Elektrowerkzeuge, Radios, Spielzeuge und Fernbedienungen unerlässlich ist. Diese Batterien werden am häufigsten in tragbaren Geräten mit geringem Stromverbrauch, die nur gelegentlich verwendet werden oder weit entfernt von einer alternativen Stromquelle sind, wie in Alarm- und Kommunikationsschaltungen, eingesetzt.
Gängige Typen von Primärbatterien
Die gebräuchlichsten Primärbatterien basieren auf Zink-Mangan-Dioxid-Systemen. Es gibt drei Haupttypen von Primärbatterien: Alkalibatterien (Zink/Alkali/Manganoxid), Zink-Kohlenstoff-Batterien und Zink-Chlorid-Batterien. Alkalibatterien, eingeführt im Jahr 1959, übertrafen die Zink-Kohlenstoff-Zellen um 1980. Zink-Chlorid-Zellen sind eine Verbesserung der ursprünglichen Zink-Kohlenstoff-Zelle und bieten eine längere Lebensdauer und eine stabilere Spannungsausgabe.
Andere Typen von Batterien
Neben Primärbatterien gibt es auch sekundäre (wiederaufladbare) Batterien, wie Lithium-Ionen-Batterien, Nickel-Metallhydrid-Batterien und Blei-Säure-Batterien. Diese Batterien werden in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter unterbrechungsfreie Stromversorgungen, Elektrofahrzeuge, Mobiltelefone und Laptops.
Häufig gestellte Fragen zu Batterien
Warum haben Alkalibatterien (AAA oder AA) 1,5V, während wiederaufladbare 1,2V haben? In der Praxis können Alkalibatterien und wiederaufladbare Batterien austauschbar verwendet werden. Sie haben nur unterschiedliche Spannungseigenschaften, die durch ihre unterschiedliche Chemie bedingt sind. Primärzellen fallen allmählich in der Spannung ab, während Sekundärzellen gleichmäßiger arbeiten.
