{"id":78366,"date":"2024-01-14T13:07:42","date_gmt":"2024-01-14T13:07:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/chemie-von-alkalibatterien-chemische-reaktion\/"},"modified":"2024-01-14T16:29:40","modified_gmt":"2024-01-14T16:29:40","slug":"chemie-von-alkalibatterien-chemische-reaktion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/chemie-von-alkalibatterien-chemische-reaktion\/","title":{"rendered":"Chemie von Alkalibatterien | Chemische Reaktion"},"content":{"rendered":"

Chemie der Alkalibatterien<\/h2>\n

Alkalibatterien (IEC-Code: L) sind eine Art von Prim\u00e4rbatterien, die elektrischen Strom direkt aus der elektrochemischen Reaktion zwischen Zink und Mangan(IV)-oxid (MnO2<\/sub>) in Gegenwart eines alkalischen Elektrolyten liefern. Der Name „Alkalibatterie“ r\u00fchrt daher, dass sie einen alkalischen Elektrolyten aus Kaliumhydroxid (KOH) anstelle des sauren Ammoniumchlorids (NH4<\/sub>Cl) oder Zinkchlorids (ZnCl2<\/sub>) der Zink-Kohle-Batterien verwenden. Andere Batteriesysteme nutzen ebenfalls alkalische Elektrolyte, verwenden jedoch unterschiedliche aktive Materialien f\u00fcr die Elektroden.<\/p>\n

Die prim\u00e4re Alkalibatterie ist ein weit verbreitetes Produkt, das f\u00fcr den Betrieb vieler tragbarer Ger\u00e4te wie Elektrowerkzeuge, Radios, Spielzeuge und Fernbedienungen unerl\u00e4sslich ist. Die g\u00e4ngigste Gr\u00f6\u00dfe einer Alkalibatterie ist die bekannte AA-Batterie. Alkalibatterien werden am h\u00e4ufigsten in tragbaren Ger\u00e4ten verwendet, die einen niedrigen Stromverbrauch haben, nur gelegentlich benutzt werden oder weit entfernt von einer alternativen Stromquelle sind, wie in Alarm- und Kommunikationsschaltungen, wo anderer elektrischer Strom nur gelegentlich verf\u00fcgbar ist.<\/p>\n

Chemie der Alkalibatterien<\/h2>\n

In einfachen Worten ist jede Batterie so konzipiert, dass Kathode und Anode getrennt bleiben, um eine Reaktion zu verhindern. Die gespeicherten Elektronen flie\u00dfen nur, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Dies geschieht, wenn die Batterie in ein Ger\u00e4t eingelegt und das Ger\u00e4t eingeschaltet wird. Wenn der Stromkreis geschlossen ist, zieht die st\u00e4rkere Anziehung der Elektronen durch die Kathode (z.B. Mangan(IV)-oxid in Alkalibatterien) die Elektronen von der Anode (z.B. Zink) durch den Draht im Stromkreis zur Kathodenelektrode. Diese chemische Reaktion der Batterie, dieser Fluss von Elektronen durch den Draht, ist Elektrizit\u00e4t.<\/p>\n

Batterien wandeln chemische Energie direkt in elektrische Energie um. Chemische Energie kann beispielsweise in Zn oder Li gespeichert werden, die hochenergetische Metalle sind, da sie nicht durch d-Elektronenbindung stabilisiert sind, im Gegensatz zu \u00dcbergangsmetallen. Obwohl es eine Vielzahl von Batterietypen mit unterschiedlichen Materialkombinationen gibt, nutzen alle das gleiche Prinzip der Oxidations-Reduktions-Reaktion.<\/p>\n

In einer elektrochemischen Zelle finden spontane Redoxreaktionen in zwei Elektroden statt, die durch einen Elektrolyten getrennt sind, eine ionisch leitf\u00e4hige und elektrisch isolierende Substanz. Die Redoxreaktion ist eine chemische Reaktion, die eine Ver\u00e4nderung der Oxidationszust\u00e4nde der beteiligten Atome bewirkt. Elektronen werden von einem Element auf ein anderes \u00fcbertragen. Als Ergebnis wird das Donatorelement, die Anode, oxidiert (verliert Elektronen), und das Empf\u00e4ngerelement, die Kathode, wird reduziert (gewinnt Elektronen).<\/p>\n

In einer Alkalibatterie ist die negative Elektrode Zink, und die positive Elektrode ist hochdichtes Mangan(IV)-oxid (MnO2<\/sub>). Der alkalische Elektrolyt aus Kaliumhydroxid, KOH, wird w\u00e4hrend der Reaktion nicht verbraucht. Nur das Zink und MnO2<\/sub> werden w\u00e4hrend der Entladung verbraucht. Der alkalische Elektrolyt aus Kaliumhydroxid bleibt bestehen, da gleich viele OH\u2212<\/sup> verbraucht und produziert werden. Die Halbreaktionen lauten:<\/p>\n