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Ratgeber
Eine stets gut funktionierende Stromversorgung ist das A und O in unserer hoch technisierten Gesellschaft. Denn wenn der Strom ausfällt, kommt es fast überall von einem Moment auf den anderen zum totalen Stillstand. Deshalb sind die Stromnetz-Betreiber stets um ein stabiles Netz bemüht.
Aber auch bei den mobilen Geräten muss die Energieversorgung immer sichergestellt sein. Deswegen haben sich Alkaline-Batterien als Stromspender für die unterschiedlichsten Verbraucher bestens bewährt. Vor allen Dingen dann, wenn die jeweiligen Geräte nur selten oder kurzzeitig genutzt werden oder einen geringen Energiebedarf aufweisen. Die mobilen Stromspender funktionieren deshalb so gut, weil die Ursprünge der Batterie-Technologie mittlerweile sehr weit in die Vergangenheit zurück reichen.
Wir erklären Ihnen gerne wie moderne Batterien funktionieren und zeigen Ihnen, wie Sie online vom 9 V E-Block über AAA Micro bis hin zur Monozelle die richtigen Batterien für Ihre Taschenlampen, Fernbedienungen, Wetterstationen oder tragbare CD-Player finden.
Oft stellt sich bei batteriebetriebenen Geräten die Frage, ob der Einsatz von Akkus nicht sinnvoller wäre. Diese recht gute Frage lässt sich aber leider nicht pauschal beantworten.
Alte NiCd-Akkus, aber auch moderne NiMH-Akkus sind einer gewissen Selbstentladung (bis zu 60% im Monat) unterworfen. Darum kann ganz klar gesagt werden, dass für Verbraucher mit einer kurzen Einschaltdauer, aber mit einer langen Bereitschaftszeit, Batterien statt Akkus sinnvoller sind.
Klassische Beispiele für diese Verbraucher wären Notfalltaschenlampen, TV-Fernbedienungen oder auch Funksensoren für Wetterstationen oder Smart Home-Systeme.
Wenn die Einschaltzeiten der Verbraucher länger sind, sich öfter wiederholen oder der Strombedarf nicht unerheblich ist, so sind Akkus die bessere Wahl. Funkgeräte im Baustelleneinsatz, Taschenlampen für Sicherheitsdienste oder die Funkmaus am täglich genutzten Bürocomputer sollten demzufolge eher mit Akkus bestückt werden.
Aber oftmals muss man einfach für sich selbst entscheiden, ob lieber Batterien oder Akkus verwendet werden sollen. In einer Modellbaufernsteuerung, die nur hin und wieder benutzt wird, machen Batterien duchaus Sinn. Wird das Modell aber regelmäßig betrieben, ist es wirtschaftlicher und auch nachhaltiger, Lithium Ionen Akkus in die Fernsteuerung einzusetzen.
Mittlerweile ist es über 200 Jahre her, dass Alessandro Volta nachweislich mit mehreren Zink- und Kupferplatten die erste funktionierende Batterie mit galvanischen Zellen gebaut hat. Auch wenn die Volta`sche Säule, so wie sie damals genannt wurde, noch groß und unhandlich war, ebnete sie doch den Weg zur Elektrotechnik und zu vielen weiteren interessanten Entdeckungen. Und bis in die heutigen Tage hat sich am Funktionsprinzip einer Batterie nicht viel geändert.
Eine Batterie ist ein Energiespeicher, in dem die gespeicherte chemische Energie durch Reduktions-Oxidation in elektrische Energie gewandelt wird. Im Prinzip sind das zwei Stoffe (Elektroden) mit unterschiedlichen elektrochemischen Spannungspotentialen, die in einem Gehäuse untergebracht sind.
Im Falle einer Zink-Mangan-Batterie bestehen die beiden Elektroden aus Mangandioxid (1) für den Plus-Pol bzw. die Kathode und Zink (2) für den Minus-Pol bzw. die Anode. Als Elektrolyt (3) wird konzentrierte Kalilauge (Kaliumhydroxid) verwendet, mit der die beiden Elektroden und der Separator (4) getränkt sind. Wegen der Lauge, die als Elektrolyt dient, werden Zink-Mangan-Batterien auch als Alkali-Mangan-Batterien bezeichnet.
Da Batterien zum eimaligen Gebrauch vorgesehen sind, werden sie auch Primärzellen genannt. Im Gegensatz dazu sind wiederaufladbare Akkus Sekundärzellen.
In der Umgangssprache werden die Begriffe Akku und Batterie aber oft falsch benutzt. So sprechen selbst Fachleute von einer Autobatterie oder Starterbatterie, obwohl es sich bei diesen Energiespendern im Kfz um wieder aufladbare Blei-Akkus handelt.
Das folgende Bild zeigt den schematischen Aufbau einer handelsüblichen Alkali-Mangan-Batterie, wie sie heute überall in Geschäften oder auch online erhältlich ist.
- Metallbecher mit Pluspol an der Oberseite
- Außenfolie mit Hersteller-Beschriftung
- Mangandioxid (Kathode bzw. Plus-Pol)
- Dichtscheibe aus Kunststoff
- Bodenplatte (Anode bzw. Minus-Pol)
- Separator zur Trennung der Elektroden und als Ionenbrücke
- Ableitnagel
- Zinkpulver-Gel (Anode)
Unterschied zur Zink-Kohle-Batterie
Bei einer Zink-Kohle-Batterie besteht der Außenbecher aus Zink. Da sich die Zink-Elektrode beim Entladen zersetzt und löchrig wird, kam es häufig zum Auslaufen dieser Batterien, wenn sie aufgebraucht waren. Das ist einer der Hauptgründe, warum diese Batterien immer mehr vom Markt verschwinden.
Bei einer Alkali-Mangan-Batterie besteht der Außenbecher aus Metall und die Zink-Elektrode ist im Kern der Batterie untergebracht.
Somit wird ein Auslaufen der Batterie zuverlässig verhindert.
Die verwendete Chemie ergibt unterschiedliche Spannungen
Die verschiedenen Substanzen, aus denen Batterie-Elektroden gefertigt werden, haben unterschiedliche chemische Spannungspotentiale. Dadurch ergeben sich bei den jeweiligen Batterietypen auch unterschiedliche Nennspannungen. Im Gegensatz zu einer Quecksilberoxid-Zink-Batterie hat eine Silberoxid-Zink-Batterie eine um über 10% höhere Spannungslage. Die Spannungslage der gängigen Batterietypen haben wir für Sie aufgelistet:
- 1,35 V für die Quecksilberoxid-Zink-Zelle
- 1,4 V für die Zink-Luft-Zelle
- 1,5 V für die Alkali-Mangan-Zelle
- 1,5 V für die Zink-Kohle-Zelle
- 1,5 V für die Lithium-Eisensulfid-Zelle
- 1,55 V für die Silberoxid-Zink-Zelle
- 1,8 bis 3,7 V für Lithium-Zellen, abhängig vom Kathodenmaterial
Im Falle einer 4,5 V Flachbatterie oder 9 V Blockbatterie werden innerhalb der Batterie mehrere Einzelzellen bzw. Galvanische Zellen in Serie geschaltet, um so die höhere Spannungslage zu erhalten.
Bei einer 4,5 V Flachbatterie sind das drei Zellen (3 x 1,5 V = 4,5 V) und bei einer 9 V Blockbatterie sind das sechs Zellen (6 x 1,5 V = 9 V).
Vereinfacht ausgedrückt, wird bei einer Alkaline-Batterie die elektrische Energie durch die Oxidation des Zinks bzw. durch die Reduktion des Mangandioxids zur Verfügung gestellt. Da Oxidation und Reduktion gleichzeitig stattfinden, spricht man von einer Redoxreaktion. Die dabei freiwerdenden Elektronen stehen am Minuspol der Batterie zur Verfügung.
Wird mit der Batterie ein Verbraucher betrieben, wandern die Elektronen vom Minuspol (Anode) über den Verbraucher, z.B. einer Taschenlampen-Glühbirne, zum Pluspol (Kathode). Zum Ladungsausgleich wandern innerhalb der Batterie Hydroxid-Ionen von der Kathode zur Anode. Die chemischen Prozesse, die dabei in der Batterie ablaufen, erklärt das Video recht anschaulich.
Unser Praxistipp: Batterietesten ohne Tester
Da beim Entladen einer Alkaline-Batterie Wasser verbraucht wird, „trocknet“ die Batterie innerlich aus. Bei Batterien der Größe Mignon (AA) lässt sich somit durch einen einfachen Test prüfen, ob die Batterie voll oder leer ist. Der beigefügte Link zum Video zeigt, wie Sie den Test in der Praxis durchführen können
Bei einer vollen Batterie ist das Elektrolyt noch Gel-artig und dämpft so den Aufprall auf der Tischplatte. Ist die Batterie entladen, ist das Elektrolyt fest und die Batterie federt mehrmals auf der Tischplatte.
Leider funktioniert dieser Trick nur mit Batterien der Größe Mignon (AA).
Wie bereits erwähnt, können Batterie-Elektroden aus den unterschiedlichsten chemischen Substanzen gefertigt werden. Neben den daraus resultierenden unterschiedlichen Spannungen ergeben sich zudem noch typenspezifische Vor- und Nachteile, sowie bevorzugte Einsatzgebiete.
Zink-Kohle-Batterien
Die Zink-Kohle-Batterien (ZnC) sind vor allem für weniger anspruchsvolle Anwendungen wie z.B. in Fernbedienungen oder Wanduhren geeignet. Diese Batterien werden kaum noch angeboten oder von günstigeren Alkalis verdrängt.
Vorteile:
✓ Preiswert
Nachteile:
✗ Nicht auslaufsicher
✗ Keine hohe Strombelastung
Alkali-Mangan
Die Alkali-Mangan (AlMn) oder meist auch nur Alkali-Batterien haben eine hohe Leistung und sind langlebig. Der häufigste Einsatzbereich ist in Radios, Fernbedienungen, Spielzeug und Uhren.
Vorteile:
✓ Höhere Kapazität als Zink-Kohle
✓ Höhere Strombelastbarkeit
✓ Auslaufsicher
Nachteile:
✗ Teurer als Zink-Kohle-Batterien
✗ Temperaturempfindlich
Lithium-Batterien
Lithium (LiMnO2) Batterien zeigen eine lange Haltbarkeit und eine sehr konstant bleibende Zellenspannung. Ihr Einsatzgebiet ist überall dort, wo man sich auf Batteriestrom verlassen muss.
Lithium-Batterien sollten vor allem in Geräten mit erhöhtem Strombedarf verwendet werden, wie z.B. in Fotoapparaten, Digicams, aber auch in Rauchmeldern und Außensensoren. Lithium-Batterien sollten auch in jeder Notfalltaschenlampe eingesetzt werden.
Vorteile:
✓ Extrem hohe Kapazität
✓ Ideal für Hochstromverbraucher
✓ Geringe Selbstentladung (lange Lagerzeiten)
✓ Breiter Temperaturbereich (-40 bis 60°C)
Nachteile:
✗ Teurer als Alkaline-Batterien
Bei der Auswahl der richtigen Batterie ist neben der Zellenchemie und der Zellenspannung die Batteriegröße bzw. die Bauform das wohl wichtigste Entscheidungskriterium. Schließlich muss die Ersatzbatterie auch in das Batteriefach passen. Für die meisten Geräte werden Micro-Batterien (Micro AAA), Mignon-Batterien (Mignon AA), Mono-Batterien (D) oder 9 V E-Block benötigt. Aber es gibt noch weitere Bauformen, die nach wie vor weit verbreitet sind.
Standard-Batterien
1 = Lady-Batterie (N), 2 = Micro-Batterie (AAA), 3 = Mignon-Batterie (AA), 4 = Baby-Batterie (C), 5 = Mono-Batterie (D), 6 = E-Block / 9 V Block-Batterie (1604D / PP3), 7 = 4,5 Volt Flachbatterie.
| Allgemeine Bezeichnung | Abb. | ANSI-Norm | Nennspannung | Abmessungen in mm | Bezeichnugen |
|---|---|---|---|---|---|
| Lady | 1 | N | 1,5 V | Ø x H 12 x 30 | LR1, R1, A1, UM5 |
| Micro | 2 | AAA | 1,5 V | Ø x H 10,5 x 44,5 | LR03, R03. AM4, UM4 |
| Mignon | 3 | AA | 1,5 V | Ø x H 14,5 x 50,5 | LR6, R6, AM3, UM3, L91 |
| Baby | 4 | C | 1,5 V | Ø x H 26,2 x 50 | LR14, R14, AM2 |
| Mono | 5 | D | 1,5 V | Ø x H 34,2 x 61,5 | LR20, R20, AM1 |
| 9 V Block | 6 | 1604D(PP3) | 9 V | L x B x H 26,5 x 17,5 x 48,5 | 6LR61, 6F22, 6AM6 |
| 4,5 V Flachbatterie | 7 | - | 4,5 V | L x B x H 67 x 62 x 22 | 3LR12, 3R12, 1203 |
Spezialbatterien
| Allgemeine Bezeichnung | ANSI-Norm | Nennspannung | Abmessungen in mm | Bezeichnugen |
|---|---|---|---|---|
| Mini | AAAA | 1,5 V | Ø x H 8,3 x 42,5 | LR8, LR8D425, LR61, E96 |
| Stabbatterie | - | 3 V | Ø x H 21,8 x 74,6 | 2R10, 2R10R, 3010, 2010 |
| Flat Pack | J | 6 V | L x B x H 47 x 34 x 8 |
4LR61, 4018, 7K67, 866, KJ |
| Laternenbatterie | 908D | 6 V | L x B x H 115 x 67 x 67 |
4R25, 4R25C, 430, GP908X |
| A23 Batterie | V23GA | 12 V | Ø x H 10 x 28 | E23A, V23A, L1028, MN21, ... |
In kleinen Geräten wie Armbanduhren und Fieberthermometer, die kompakte Gehäuse aufweisen, sind Batterien in Form einer Knopfzelle unverzichtbar. Auch bei den Knopfzellen werden unterschiedliche chemische Substanzen für die Elektroden verwendet, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Ein besonderer Typ von Knopfzellen, und zwar die Zink-Luft-Batterie, wurde früher gerne für Hörgeräte verwendet.
Eine umfangreiche Übersichtstabelle der verschiedenen Typen und Größen finden Sie in unserem Ratgeber zu den Knopfzellen.
Besonders bei Spezialbatterien gibt es die unterschiedlichsten Bezeichnungen, die immer wieder zu Verwirrungen führen. Aus diesem Grund haben wir für Sie die verschiedenen Batterie-Bezeichnungen in einer Tabelle zusammengefasst.
Alkaline/Zink Spezialbatterien
| Batterietyp | Bezeichnungen |
|---|---|
| 10A | A10, E10A, V10A, V10PX, V10GA, L1021, L1022, MN10, G10A, GP10A, WE10A, UM10A, LR10A, K10A, 10AE, P10GA, PX10, EPX10, KX10, RPX10, R10A |
| 11A | A11, E11A, V11A, V11PX, V11GA, L1016, MN11, G11A, GP11A, WE11A, CA21, CX21A, UM11A, LR11A, K11A, 11AE, P11GA, PX11, EPX11, KX11, RPX11, R11A |
| 23A | A23, E23A, V23A, V23PX, V23GA, L1028, MN21, G23A, GP23A, WE23A, CA20, UM23A, LR23A, LRV08, RVO8, MS21, K23A, 8LR932, 8LR23, 3LR50, 23AE, A23S, P23GA, VR22, 8F10R, MN23, PX23, EPX23, KX23, RPX23, 4NR23, R23A |
| 27A | A27, E27A, V27A, V27PX, V27GA, L728, L828, MN27, G27A, GP27A, WE27A, CA22, UM27A, LR27A, K27A, 27AE, A27S,P27GA, EPX27, KX27, RPX27, HS3, NR43, EL812, EL8212, R27A |
| 476A | A476, E476A, V4034PX, V476A, V476GA, L1325, V34PX, GP476A, WE476A, UM476A, LR476A, K476A, 476AE,A476S, P476GA, EPX476, KX476, RPX476, 4LR44, 7H34, 537, 4LR44P, 1414A, K28A, 4L1325, 4G13, R476A |
| 544A | A544, E544A, V28PX, V28PXL, V28GA, V544A, L544, KS28, PX28A, WE544A, PX544A, GP544A, LR544A, K544A,544AE, A544S, P544GA, KX544, RPX544, 4SR44, 4NZ13, G13, 4028, K544A, R544A, 28L |
| Mini | AAAA, LR8, LR8D425, R8D425, LR61, E96, MX2500, V4004, V4761, MN2500, 25A |
| V74PX | MN154, 504, KA74, 220, 220A, 4074, 10LR54 |
| 6V Flat Pack | 4LR61, Flat Pack, 4018, 7K67, 866, 539, 1412AP, KJ, J |
| 4R25 | 4R25C, 430, GP908X |
| 4R25-2 | 4R25C, 430, GP908X |
| 4LR25 | MN908, PC915, 4R25-2P, 529, 908A, DC908, 4LR25Y |
| 4LR25-2 | MN918, PC918, 4LR25-24, 4R25-2C, EV31, R25-2, 731, 991, 1231, LR825 |
| 2R10 | 2R10R, 3010, 2010 |
| 6F100 | V439, 439, PP9 |
| U23PX | V23PX, EPX23, PX23, 4SR42, PX23S, RPX23A, 4NR42, 4LR42, RPX23S, PX23A, KX23, RPX23, RX23 |
| U21PX | V21PX, EPX21, PX21, 3LR50, PX21S, RPX21A, RPX21S, PX21A, KX21, RPX21, UG-523, 3MR50, RX21, E523, BK-1, PC133A, 523 |
| TR164 | PX164A, S4164, EPX164A, E164, V164P, PX164, A32PX, HM-4N |
| U72PX | UG015, S4072, MN122, 15LR43, NM412, UG 015, 15F20, PX72, 412, 215, V72, V72PX, A72PX |
| PX27A | PX27, 4AG12, EPX27, 4AG13, S27PX, 4LR43, PX27S, 4SR43, 4NR43. U27PX, HS3C, RPX27S, RPX27A, RPX27, V27PX, KX27, HS-3 |
| LL4 | PS-LL4 |
| CR435 | BR435, 435 Pin-Type, 435PT |
Lithium Spezialbatterien
| Batterietyp | Bezeichnungen |
|---|---|
| 2CR5 | EL2CR5, KL2CR5, EL2CR5BP, RL2CR5, DL245, DL345, 2CR5M, 5032LC, 245 |
| CR2 | EL1CR2, KCR2, RLCR2, DLCR2, DLCR2B, DR2R, RLCR2-L, 5046LC, CR17355 |
| CRV3 | LB01, CRV3P, RB104358 |
| CR-123A | EL123AP, K123LA, RL123A, EL123A, DL123A, 5018LC, LR123, VL123, CR17345 |
| CR-P2 | EL223AP, K223LA, RLP2, EL223APBP, DL223A, 5024LC, VL223, CR223A , CRP2, CRP2P, CR17-33, CRP2S, PC223A, DL223, K223, PC223, 223 |
Wieviel Strom kann aus einer AA Mignon entnommen werden?
Diese Frage lässt sich weder bei AA Mignon noch AAA Micro oder irgendeiner anderen Batterie konkret beantworten. Denn die Höhe der nutzbaren Kapazität hängt einerseits von der Größe der Batterie, vom Typ bzw. der Zellchemie (z.B. Alkali oder Lithium) und vom Entladestrom ab. Je geringer der Strom ist, den zum Beispiel eine Mignon AA-Batterie abgibt, desto höher ist die nutzbare Kapazität. So kann unter Laborbedingungen bei minimalen Entladeströmen ein hoher Kapazitätswert erreicht werden. Diese Werte werden zum Teil auch bei der Produktauslobung mit angegeben. Wenn aber die Entladeströme in der Praxis deutlich höher sind, werden die ermitteltem Laborwerte nur schwer oder nicht erreicht.
Dürfen Batterien aufgeladen werden?
Nein, definitiv nicht. Batterien sind als Primärzellen für den einmaligen Gebrauch vorgesehen und müssen vorschriftsmäßig entsorgt werden, wenn sie leer sind. In der Vergangenheit wurden wiederaufladbare Alkaline Batterien angeboten, die aber dann zum System passende Ladegeräte erfordert haben. Zudem ist die nutzbare Kapazität mit jedem Ladevorgang deutlich geringer geworden.
Kann ich anstelle einer Zink-Kohle AA Mignon eine Alkaline AA-Mignon verwenden?
Ja, das geht, solange das Preis-Leistungs-Verhältnis stimmt. Allerdings müssen die Grenzwerte des Temperaturbereiches der Alkaline-Batterie beim Betrieb oder bei der Lagerung eingehalten werden.