Batterie

Geschichte der Batterie

Der italienische Arzt Luigi Galvani entdeckte 1780 zufällig, dass sich Muskeln bei Berührung mit zwei unterschiedlichen Metallen kontraktieren. Mit seinem „Froschschenkel-Experiment“ bildete Galvani unwissend die Grundlage für die „galvanische Zelle“: Die Kombination von zwei verschiedenen Elektroden (den beiden Metallen) und einem Elektrolyt (das Wasser in den Froschschenkeln) erzeugt Spannung. Auf Basis dieser Erkenntnis erfand Allesandro Volta im Jahr 1800 die Voltasche Säule. Dabei wurden mehrere „galvanischen Zellen“ im Sandwich-Prinzip übereinandergestapelt. Eine Zelle bestand jeweils aus einem Kupfer- und Zinkblättchen sowie einer in Salzwasser getränkten Pappscheibe. Die Verbindung der obersten und der untersten Zelle mit einem Draht brachte einen stetig fließenden Stromkreis zustande. Je mehr Zellen die Säule aufwies, desto höher war die elektrische Spannung – die Vorläuferin der heutigen Batterien war geboren.

1936 legte der Fund eines österreichischen Archäologen die Vermutung nahe, dass das Prinzip der Batterie bereits in der Antike bekannt war. Nahe Bagdad kam bei einer Ausgrabung ein Tongefäß zutage, das einen Kupferzylinder und ein stark oxidiertes Eisenstäbchen enthielt. Wissenschaftler vermuten, dass die sogenannte Bagdad-Batterie bereits vor 2000 Jahren Energie erzeugt haben könnte, als Elektrizität eigentlich noch unbekannt war. Diese Theorie ist jedoch umstritten.

Heute ist die Batterie aus dem menschlichen Alltag nicht mehr wegzudenken. Für tragbare elektrische Geräte wie Taschenlampen, Radios oder Fernbedienungen werden jährlich weltweit über 15 Milliarden Batterien verkauft, Tendenz steigend. In Digitalkameras und Handys kommen heute vorwiegend Akkus zum Einsatz, auch deren Produktion stieg in den vergangenen Jahren extrem an.

Batterie-Typen und Verwendung

Neben den bereits erwähnten Primärzellen und Akkus unterscheidet man Batterien auch nach Material, Größe und Einsatzbereich. So gibt es beispielsweise neben den recht kleinen Gerätebatterien auch die wesentlich größeren Auto-Batterien. Die Alkali-Mangan-Batterien dürften den meisten Verbrauchern bekannt sein. Es gibt sie in genormten Baugrößen zu kaufen, z.B. Micro (AAA), Mignon (AA) oder Baby (C). In Digitalkameras und Handys finden hingegen meist Lithium-Ionen-Akkumulatoren (Li-Ion-Akkus) Verwendung.

Kapazität, Leistung und Selbstentladung

Die Kapazität bezeichnet die elektrische Ladung in einer Batterie. Sie wird meist in Amperestunden (Ah) angegeben. Die elektrische Energie, die eine Batterie in einer bestimmten Zeit abgeben kann, bezeichnet man als Leistung (Watt). Alle Batterie-Typen entladen sich auf Dauer selbst, wenn sie nicht genutzt werden. Ein wichtiger Einflussfaktor ist die Lagertemperatur: Je kälter es ist, desto langsamer entlädt sich eine Batterie. Verbraucher sollten Batterien deshalb immer aus Geräten entfernen, die sie lange Zeit nicht nutzen. Sonst besteht die Gefahr, dass Elektrolyt aus der Batterie ausläuft und das Gerät beschädigt.

Entsorgung

Der Hausmüll ist für alte Batterien kein geeigneter Ort. Zum einen sind die chemischen Bestandteile umweltschädlich, zum anderen können aber auch zahlreiche Rohstoffe wiederverwertet werden. Kleine Batterien können Verbraucher in Einzelhandelsgeschäften zurückgeben. Diese müssen spezielle Sammelbehälter aufstellen, wenn sie Batterien im Angebot haben. Alte Autobatterien sollte man beim Kauf einer neuen abgeben – sonst fällt für die neue Batterie eine Pfandgebühr an.

Batterie: Die Schwachstelle bei Elektroautos

Große Bedeutung kommt der Batterie-Forschung für Elektrofahrzeuge zu. Diese müssen vor allem leistungsfähiger werden, damit Elektroautos mit nur einer Aufladung ähnlich weite Strecken zurücklegen können, wie Autos mit Verbrennungsmotor. Derzeit sind die Akkus zudem noch sehr teuer in der Herstellung, auch die Lebensdauer ist relativ kurz, die Ladezeiten noch zu lang. Ob Elektroautos in Zukunft der Durchbruch gelingen wird, hängt also entscheidend von der Entwicklung neuer Speichertechnologien ab. Die Bundesregierung hat das Ziel, bis 2020 eine Million E-Autos auf deutsche Straßen zu bringen. Im Jahr 2016 wurden jedoch nur circa 11.000 Elektrofahrzeuge zugelassen.