Batterien - kleine Kraftwerke für jeden Anspruch

Batterien, die es mittlerweile in zahlreichen Bauarten, elektrochemischen Funktionsweisen und Leistungsklassen gibt, sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Trotz enorm gesteigerter Leistungsparameter werden sie immer kleiner und universeller im Einsatz.

Als Großmutter der heute üblichen Primärbatterien (nicht wiederaufladbar) gilt die Zink-Kohle-Batterie. In einem als Minuspol dienenden Zinkbecher befindet sich ein mit Mangandioxid umhüllter Graphitstab als Positivelektrode. Als Elektrolyt dient Ammoniumchloridlösung. Eine Zelle liefert 1,5 Volt, durch Reihenschaltung einzelner Zellen können Flachbatterien bzw. Blockbatterien mit 4,5, 6 oder 9 Volt erzeugt werden. Zink-Kohle-Batterien sind vor allem in letztgenannten Bauformen noch gebräuchlich für ältere Geräte, Bastlerzwecke und einfache Anwendungen. Sie haben jedoch nicht die für moderne Ansprüche erforderliche Langzeitleistung, Energiedichte und neigen durch ein weitgehendes Aufbrauchen des Zinkbechers während der Elektrolyse zum Auslaufen.
Anwendung: ältere Kofferradios, Modellbau, Elektrobastelei, Laternen

Als modernerer und funktionssicherer Nachfolger gelten Alkaline-Batterien. Auch bei ihnen dienen Zink als Negativelektrode und Mangandioxid als Positivelektrode. Kaliumhydroxidlösung kommt als Elektrolytlösung zum Einsatz. Alkaline-Batterien liefern auch eine Betriebsspannung von 1,5 Volt je Primärelement und können in Reihe zu höheren Spannungen verschaltet werden. Sie sind weitaus lagerfähiger und bieten eine höhere Kapazität, als Zink-Kohle-Batterien. Alterungssymptom bei ihnen sind Ausgasungen, die durch chemische Verunreinigungen ihrer Inhaltsstoffe verstärkt werden können.
Anwendung: breiter Alltagsgebrauch, Radios, Fernbedienungen, Uhren, Taschenlampen

Als leistungsfähigste allgemeingebräuchliche Primärelemente gelten heute Lithiumbatterien mit Spannungen von 1,5 bis über 3 Volt, da Lithium von allen Elementen das negativste Standardpotenzial aufweist. In der Anode kommen Lithium und Graphit zum Einsatz, als Kathode dienen unterschiedliche chemische Verbindungen, die letztlich Typ und Spannungshöhe bestimmen. Problematisch ist, dass Lithium mit jedem wässrigen Medium äußerst reaktiv ist und deshalb Festelektrolyte (Salze) zum Einsatz kommen müssen. Lithiumbatterien haben nicht nur hohe elektrische Leistungsparameter und versehen in den jeweiligen Anwendungen sehr lange ihren Dienst; sie neigen auch zu minimaler Selbstentladung und sind dadurch ausgesprochen langzeitlagerfähig.
Anwendung: Geräte mit höherem Anspruch, Uhren, Kameras, Messtechnik, Medizin