{"id":78336,"date":"2024-01-14T13:06:16","date_gmt":"2024-01-14T13:06:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/spannung-elektrischer-batterien-zellspannung\/"},"modified":"2024-01-14T16:28:25","modified_gmt":"2024-01-14T16:28:25","slug":"spannung-elektrischer-batterien-zellspannung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/spannung-elektrischer-batterien-zellspannung\/","title":{"rendered":"Spannung elektrischer Batterien &#8211; Zellspannung"},"content":{"rendered":"<h2>Spannung von Elektrobatterien &#8211; Zellspannung<\/h2>\n<p>Die Zellspannung elektrischer Batterien entsteht durch die Potentialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden. Die Gesamtspannung elektrischer Batterien wird durch folgende Faktoren bestimmt:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Chemie:<\/strong> Die Potentialdifferenz der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden.<\/li>\n<li><strong>Zellenanzahl:<\/strong> Batterien, die in Serie geschaltet sind, erzeugen eine Spannung, die der Anzahl der Batterien multipliziert mit der Spannung jeder einzelnen Batterie entspricht.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Verschiedene Batteriechemien erzeugen unterschiedliche Zellspannungen. Zum Beispiel:<\/p>\n<ul>\n<li>1,5V (Gleichstrom) &#8211; Eine \u00fcbliche Leerlaufspannung f\u00fcr nicht wiederaufladbare Alkalibatterien (z. B. AAA, AA und C-Zellen).<\/li>\n<li>3V (Gleichstrom) &#8211; Lithiumbasierte Prim\u00e4rzellen sind Batterien mit metallischem Lithium als Anode. Die Spannung der meisten Lithium-Metallzellen (z. B. Knopfzellen) betr\u00e4gt 3V.<\/li>\n<li>3,8V (Gleichstrom) &#8211; Fast alle Lithium-Ionen-Batterien arbeiten mit 3,8 Volt.<\/li>\n<li>12V (Gleichstrom) &#8211; Eine \u00fcbliche Spannung f\u00fcr Autobatterien betr\u00e4gt 12 Volt (Gleichstrom), diese Batterie besteht jedoch aus sechs 2V-Blei-Zellen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Elektrische Batterien sind im Wesentlichen eine Quelle f\u00fcr Gleichstromenergie. Sie wandeln gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um, die dann eine Quelle elektromotorischer Kraft bietet, um Str\u00f6me in elektrischen und elektronischen Schaltungen flie\u00dfen zu lassen. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen.<\/p>\n<p>Das grundlegende Prinzip in einer elektrochemischen Zelle sind spontane Redoxreaktionen in zwei Elektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind, einer Substanz, die ionisch leitf\u00e4hig und elektrisch isolierend ist.<\/p>\n<h2>Warum haben Alkalibatterien 1,5V?<\/h2>\n<p>In einer Alkalibatterie ist die negative Elektrode Zink und die positive Elektrode hochdichtes Manganoxid (MnO<sub>2<\/sub>). Der alkalische Elektrolyt aus Kaliumhydroxid, KOH, wird w\u00e4hrend der Reaktion nicht verbraucht, nur das Zink und MnO<sub>2<\/sub> werden w\u00e4hrend der Entladung verbraucht. Der alkalische Elektrolyt aus Kaliumhydroxid bleibt bestehen, da gleich gro\u00dfe Mengen von OH<sup>\u2212<\/sup> verbraucht und produziert werden. Die Halbreaktionen lauten:<\/p>\n<ul>\n<li>Zn(s) + 2OH<sup>\u2212<\/sup>(aq) \u2192 ZnO(s) + H<sub>2<\/sub>O(l) + 2e<sup>\u2212<\/sup> [E<sub>oxidation<\/sub>\u00b0 = +1,28 V]<\/li>\n<li>2MnO<sub>2<\/sub>(s) + H<sub>2<\/sub>O(l) + 2e<sup>\u2212<\/sup> \u2192 Mn<sub>2<\/sub>O<sub>3<\/sub>(s) + 2OH<sup>\u2212<\/sup>(aq) [E<sub>reduction<\/sub>\u00b0 = +0,15 V]<\/li>\n<\/ul>\n<p>Gesamtreaktion: Zn(s) + 2MnO<sub>2<\/sub>(s) \u21cc ZnO(s) + Mn<sub>2<\/sub>O<sub>3<\/sub>(s) [e\u00b0 = +1,43 V]<\/p>\n<h2>Warum sind Alkalibatterien (AAA oder AA) mit 1,5V und wiederaufladbare mit 1,2V?<\/h2>\n<p>Prim\u00e4rzellen (Einweg- oder Alkalibatterien) verwenden Zellen mit 1,5V Leerlaufspannung, wenn sie frisch sind. Sekund\u00e4rzellen (wiederaufladbare Batterien) verwenden Zellen aus NiMh oder NiCd, die 1,2V Leerlaufspannung haben. In der Praxis k\u00f6nnen die Alkalibatterien und die wiederaufladbaren Batterien austauschbar in Sets verwendet werden. Sie haben nur unterschiedliche Spannungscharakteristika. Dies wird durch ihre unterschiedliche Chemie gegeben. Prim\u00e4rzellen verringern allm\u00e4hlich die Spannung von der Nutzung; sie starten bei 1,5 Volt, fallen auf 1,2 und weiter auf 1,0, wo das Ger\u00e4t aufh\u00f6rt zu funktionieren. Sekund\u00e4rzellen arbeiten gleichm\u00e4\u00dfiger, selbst mit nur 1,2 Volt; sie haben eine flache Entladung, bei der sie ziemlich konstant bei 1,2 Volt bleiben, bis sie ersch\u00f6pft sind, und dann sehr schnell auf unter 1,0 Volt abfallen. Da elektronische Ger\u00e4te in der Regel f\u00fcr Zellspannungen von 1,0 bis 1,5 Volt ausgelegt sind, funktionieren die Alkalibatterien und die wiederaufladbaren Batterien \u00e4hnlich.<\/p>\n<h2>Weitere Eigenschaften<\/h2>\n<p>Um die F\u00e4higkeit jeder Batterie zu vergleichen und zu verstehen, sind einige wichtige Parameter charakteristisch f\u00fcr jede Batterie, auch innerhalb eines Batterietyps. Diese Parameter sind eine Referenz, wenn eine Batterie ben\u00f6tigt wird und spezifische Qualit\u00e4ten erforderlich sind, da Batterien in allen Arten von Ger\u00e4ten und f\u00fcr unendliche Zwecke verwendet werden.<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Zellspannung:<\/strong> Die Spannung elektrischer Batterien wird durch die Potentialdifferenz der Materialien erzeugt, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden.<\/li>\n<li><strong>Abschaltspannung:<\/strong> Die Abschaltspannung ist die minimal zul\u00e4ssige Spannung. Es ist diese Spannung, die im Allgemeinen den &#8222;leeren&#8220; Zustand der Batterie definiert.<\/li>\n<li><strong>Kapazit\u00e4t:<\/strong> Die koulometrische Kapazit\u00e4t ist die gesamten verf\u00fcgbaren Amperestunden, wenn die Batterie bei einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC auf die Abschaltspannung entladen wird.<\/li>\n<li><strong>C-Rate der Batterie:<\/strong> Die Abschaltspannung ist die minimal zul\u00e4ssige Spannung. Es ist diese Spannung, die im Allgemeinen den &#8222;leeren&#8220; Zustand der Batterie definiert.<\/li>\n<li><strong>Selbstentladung:<\/strong> Batterien entladen sich allm\u00e4hlich selbst, auch wenn sie nicht angeschlossen sind und keinen Strom liefern. Dies ist auf nicht stromerzeugende &#8222;Seiten&#8220; chemische Reaktionen zur\u00fcckzuf\u00fchren, die innerhalb der Zelle auftreten, selbst wenn keine Last anliegt.<\/li>\n<li><strong>Degradation:<\/strong> Einige Degradationen wiederaufladbarer Batterien treten bei jedem Lade-Entlade-Zyklus auf. Die Degradation tritt normalerweise auf, weil der Elektrolyt von den Elektroden wegwandert oder weil aktives Material sich von den Elektroden l\u00f6st.<\/li>\n<li><strong>Entladetiefe:<\/strong> Die Entladetiefe ist ein Ma\u00df daf\u00fcr, wie viel Energie aus einer Batterie entnommen wurde und wird als Prozentsatz der vollen Kapazit\u00e4t ausgedr\u00fcckt. Zum Beispiel hat eine 100-Ah-Batterie, aus der 40 Ah entnommen wurden, eine Entladetiefe von 40% erfahren.<\/li>\n<li><strong>Ladezustand:<\/strong> Der Ladezustand bezieht sich auf die Menge der Ladung in einer Batterie im Verh\u00e4ltnis zu ihren vordefinierten &#8222;vollen&#8220; und &#8222;leeren&#8220; Zust\u00e4nden, d. h. die Menge der Ladung in Amperestunden, die noch in der Batterie verbleibt.<\/li>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/Cell-Voltage-image.png\" alt=\"Voltage of Electric Batteries - Cell Voltage\" \/><\/p>\n<div style=\"text-align: center; font-size: 20px;\">\n    <a href=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/electric-battery\/cell-voltage\/\">Original Article<\/a>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Zellspannung von Elektrobatterien entsteht durch die Potentialdifferenz der Materialien, aus denen bei der elektrochemischen Reaktion die positive und negative Elektrode besteht.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3461,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_generate-full-width-content":"","footnotes":""},"categories":[11],"tags":[],"class_list":["post-78336","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-unkategorisiert","generate-columns","tablet-grid-50","mobile-grid-100","grid-parent","grid-50"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v17.9 - 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