{"id":10047,"date":"2018-10-04T14:08:43","date_gmt":"2018-10-04T12:08:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/?page_id=10047"},"modified":"2021-04-22T13:15:36","modified_gmt":"2021-04-22T11:15:36","slug":"batterien-und-akkus","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/chemie\/batterien-und-akkus\/","title":{"rendered":"Batterien und Akkus"},"content":{"rendered":"\n

Batterien und Akkus basieren auf dem Prinzip der galvanischen Zelle.<\/p>\n

Batterien<\/strong> sind sogenannte Prim\u00e4relemente, bei denen die Redoxreaktion nicht umkehrbar ist. Daher k\u00f6nnen diese nicht wieder aufgeladen werden. Akkus hingegen sind sogenannte Sekund\u00e4relemente. Bei denen wird die Reaktion durch das Anlegen von elektrischem Strom umgekehrt, so dass sie anschlie\u00dfend zur Gewinnung von elektrischen Stroms erneut ablaufen kann.<\/p>\n

\"Batterien<\/p>\n

Batterien sind sogenannte Prim\u00e4relemente, bei denen die Redoxreaktion nicht umkehrbar ist. Daher k\u00f6nnen diese nicht wieder aufgeladen werden. Akkus hingegen sind sogenannte Sekund\u00e4relemente. Bei denen wird die Reaktion durch das Anlegen von elektrischem Strom umgekehrt, so dass sie anschlie\u00dfend zur Gewinnung von elektrischen Stroms erneut ablaufen kann. Akkus sind beliebig oft
\nwieder aufladbar. Wir betrachten jeweils ein klassisches Beispiel: das Leclanch\u00e9-Element und den Bleiakku.<\/p>\n

Leclanach\u00e9-Elemente<\/h2>\n

Sehr lange Zeit verwendete man als Batterien das Leclanch\u00e9-Element. Es handelt sich dabei um eine kleine Galvanische Zelle, bestehend aus einer Zinkhalbzelle und einer Braunsteinhalbzelle. Hier l\u00e4uft, wie in jeder Galvanischen Zelle eine Redoxreaktion ab. Diese betrachten wir noch genauer:<\/p>\n

\"Leclanach\u00e9-Elemente\"<\/p>\n

Zink ist ein unedles Metall und gibt daher seine Elektronen sehr gerne ab. Braunstein kann diese Elektronen dann aufnehmen und reagiert zu Mn2O3. Wie bereits als Hinweis genannt, findet diese Redoxreaktion im Sauren statt. Die daf\u00fcr ben\u00f6tigten Oxoniumionen werden von dem in der Batterie enthaltenen Ammoniumchlorid geliefert:<\/p>\n

\"Aufbau<\/p>\n

Die Spannung, die durch diese Galvanische Zelle maximal erzeugt werden kann, k\u00f6nnen wir ebenfalls ausrechnen: E = 1,04 V \u2212 (\u22120,76 V) = +1,80 V<\/strong><\/p>\n

Es gibt mittlerweile Batterien mit anderen Halbzellen, die aus dem Leclanch\u00e9-Element weiterentwickelt wurden. Diese funktionieren aber auch nach demselben Prinzip, sodass wir nicht jede im Einzelnen zu betrachten brauchen.<\/p>\n

Der Bleiakku<\/h2>\n

Ein Akku kann, im Gegensatz zu einer gew\u00f6hnlichen Batterie, wieder aufgeladen werden, da die Redoxreaktionen reversibel sind. Ein klassischer Akku ist der Bleiakku. Dieser besteht aus einer Bleielektrode und einer mit Bleioxid \u00fcberzogenen Bleielektrode, welche je in Schwefels\u00e4ure getaucht werden.<\/p>\n

\"Der<\/p>\n

Es laufen folgende Reaktionen bei der Verwendung des Akkus ab:<\/p>\n

\"Reaktionen<\/p>\n

Die Redoxpotenziale weichen stark von den Standardpotenzialen ab, da hier keine 1 molaren L\u00f6sungen vorliegen (andere Konzentrationen der Elektrolyte) und der pH-Wert ebenfalls von den Standardbedingungen abweicht. Wenn wir einen entladenen Bleiakku betrachten, stellen wir fest, dass sich an den Elektroden ein wei\u00dfes Salz absetzt. Es handelt sich hierbei um das schwer l\u00f6sliche Blei(II)-sulfat.<\/p>\n

\\begin{align*}
\n{Pb^{2+}} \\ + {SO_4^{2-}} \\quad \\rightarrow \\quad & {PbSO_4}
\n\\end{align*}<\/p>\n

Wenn wir den Akku wieder aufladen wollen, legen wir eine Spannung (in diesem Fall von ca. 2,5 V) an, wodurch die Elektrodenreaktionen umgekehrt werden. Es l\u00e4uft folgende Elektrolyse ab (das im Akku vorhandene Wasser wird nicht elektrolysiert, da die Spannung aufgrund der \u00dcberspannung nicht ausreicht, um diese Reaktion in Gang zu setzen):<\/p>\n

\"Elektrolyse\"<\/p>\n

Fassen wir diese Teilreaktionen nun zu einer Gesamtgleichung zusammen, k\u00f6nnen wir folgende Reaktionen beim Laden bzw. Entladen eines Bleiakkus formulieren:<\/p>\n

\"Reaktion<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Batterien und Akkus basieren auf dem Prinzip der galvanischen Zelle. Batterien sind sogenannte Prim\u00e4relemente, bei denen die Redoxreaktion nicht umkehrbar ist. Daher k\u00f6nnen diese nicht wieder aufgeladen werden. Akkus hingegen sind sogenannte Sekund\u00e4relemente. 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