Zink-Kohle-Batterie
Die Zink-Kohle-Batterie, auch als Leclanché-Zelle bekannt, ist eine traditionelle Allzweck-Trockenzelle. Sie war die erste kommerzielle Trockenbatterie, entwickelt aus der Technologie der nassen Leclanché-Zelle. Diese Batterie erzeugt einen direkten elektrischen Strom durch die elektrochemische Reaktion zwischen Zink und Mangandioxid (MnO2) in Gegenwart eines Elektrolyten.
Aufbau und Funktionsweise
Der Name der Batterie leitet sich von der Kathode ab, einer Mischung aus pulverförmigem Kohlenstoff (üblicherweise Graphitpulver) und Mangan(IV)-oxid (MnO2), die um einen Kohlenstoffstab gepackt ist. In den USA hat die alkalische Zink-Mangandioxid-Batterie (Zn-MnO2) im Allgemeinen alle Leclanché-Zellen ersetzt.
Elektrochemischer Prozess
Eine elektrische Batterie ist im Wesentlichen eine Quelle von Gleichstromenergie. Sie wandelt gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um. Typischerweise besteht eine Batterie aus einer oder mehreren Volta-Zellen. Der grundlegende Prozess in einer elektrochemischen Zelle ist die spontane Redoxreaktion in zwei Elektroden, getrennt durch einen Elektrolyten, der eine ionisch leitfähige und elektrisch isolierende Substanz ist.
Chemische Energie und Elektrodenpotenzial
Chemische Energie kann beispielsweise in Zn oder Li gespeichert werden, die als hochenergetische Metalle gelten, da sie nicht durch d-Elektronenbindung stabilisiert sind, wie es bei Übergangsmetallen der Fall ist. Obwohl es eine Vielzahl von Batterietypen mit unterschiedlichen Materialkombinationen gibt, nutzen alle dasselbe Prinzip der Oxidations-Reduktions-Reaktion. Batterien sind so konstruiert, dass die energetisch günstige Redoxreaktion nur stattfinden kann, wenn Elektronen durch den externen Teil des Stromkreises fließen. Die Spannung elektrischer Batterien entsteht durch den Potenzialunterschied der Materialien, die die positiven und negativen Elektroden in der elektrochemischen Reaktion bilden.
Zink-Kohle-Batterie Heute
Die Zink-Kohle-Zelle hat einen Elektrolyten aus Ammoniumchlorid oder Zinkchlorid, der in Wasser gelöst ist. Zink-Kohle-Batterien wurden heute größtenteils durch effizientere und sicherere alkalische Batterien ersetzt. Sie erzeugen eine Spannung von etwa 1,5 Volt zwischen der Zinkanode, die typischerweise als zylindrischer Behälter für die Batteriezelle konstruiert ist, und einem Kohlenstoffstab, der von der Kathode umgeben ist und den Strom von der Mangandioxidelektrode sammelt.
Vor- und Nachteile von Primärbatterien
