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Wie sieht eine Batterie von innen aus? - Erklärung der Funktionen

Batterien sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Jeder kennt sie in unterschiedlichen Größen und Formen. Wie eine Batterie jedoch von innen aussieht und funktioniert, wissen die wenigsten Menschen.

Trotz unterschiedlichem Äußeren ist das Innere ähnlich.
Trotz unterschiedlichem Äußeren ist das Innere ähnlich.

So sieht eine Batterie von innen aus

Der genaue Aufbau einer Batterie variiert je nach verwendeten Materialien. Eine zylinderförmige Batterie sieht von innen jedoch immer ähnlich aus.

  • Die äußerste Schicht des Zylindermantels besteht aus einer Folie. Diese ist zumeist mit Informationen über die Spannung und die verwendeten Materialien bedruckt.
  • Die Form der Batterie gibt ein Metallbecher, meist Zinkbecher. Diese Hülle ist gleichzeitig eine Elektrode.
  • Ein Ende der Batterie verschließt eine Metallplatte, die, um einen Stromaustausch der Hülle mit der Minuspolplatte zu verhindern, durch eine Kunststoffschicht von der Metallhülle getrennt ist.
  • Ein Ableitungsnagel oder auch eine Kohlenelektrode liegt innen in der Batterie und stellt die zweite Elektrode dar. Je nach verwendeten Materialien handelt es hier um eine Kathode oder eine Anode.

Abläufe in einer Zink-Braunstein-Batterie

Eine Zink-Braunstein-Batterie sieht von innen wie folgt aus: Sie enthält ein mit Ammoniumchlorid getränktes Papier, das direkt an die Zinkhülle, die Anode, angrenzt. Mangandioxid befindet sich im Inneren. Mittig von der Batterie befindet sich die Kathode. Diese ist in der Regel ein Kohlestäbchen, welches mit dem Pluspol verbunden ist. Es laufen folgende Reaktionen ab:

  • An der Anode wird Zink oxidiert. Es läuft folgende Reaktion ab:
    Zn → Zn2+ + 2 e- .
  • An der Kathode läuft folgende Reduktion ab:
    2MnO2 + 2 H2O + 2 e- → 2 MnO(OH) + 2OH- .
  • Mit Ammoniumionen wird aus dem OH- erneut Wasser:
    NH4+ + OH- → NH3 + H2O.
  • Die Zinkionen bilden wiederum mit dem Ammoniak und dem Chlorid einen Komplex. Dies sieht wie folgt aus:
    Zn2+ 2 NH3 + 2 Cl- → [Zn(NH3)2]Cl2.
  • Die Gesamtreaktion sieht also wie folgt aus:
    Zn + 2 MnO2 + 2 NH4Cl → [Zn(NH3)2]Cl2 + 2 MnO(OH).

Reaktionen in einer Zinkchlorid-Batterie

Eine Zinkchlorid-Batterie besteht außen aus einer Metallhülle, die den Pluspol darstellt. Angrenzend befindet sich Mangandioxid. Dieses ist durch eine Separatorschicht vom Zinkpulver-Gel getrennt. In der Mitte befindet sich der Ableitnagel, der mit dem Minuspol verbunden ist. Der chemische Ablauf ist bei Zinkchlorid-Batterien, die auch Alkali-Mangan-Batterien genannt werden, kann vereinfacht so dargestellt werden:

  • Oxidation: Zn + 4 OH- → [Zn(OH)4]2- + 2 e-.
  • Reduktion: MnO2 + H2O + e- → MnO(OH) + OH-.
  • Gesamtreaktion:  Zn + 2 MnO2 + 2 OH- + 2 H2O  → [Zn(OH)4]2- + 2 MnO(OH).
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