Galvanische Primärelemente
Galvanische Primärelemente geben sofort nach dem Schließen des Stromkreises eine Spannung ab. Ein Strom fließt dann so lange, bis die Ladungsmenge verbraucht ist.
Batterie-Prinzip
Beim Eintauchen eines Metalls in eine Säure findet ein Ionisierungsprozess statt. Je nach Säurekonzentration und Art des Metalls geht das Metall unterschiedlich stark in Lösung. Dabei werden Elektronen freigesetzt. Gleichzeitig entsteht eine elektrische Spannung, die je nach Metall variiert.
Beim Stromfluss zersetzt sich das unedle Metall. Das edle Metall nimmt dabei Elektronen auf und wird negativ. Das unedle Metall gibt Elektronen ab und wird positiv. Der Stromfluss bleibt so lange bestehen, bis sich das unedle Metall vollständig zersetzt hat.
Ein Primärelement wird auch als Batterie bezeichnet. Die dabei ablaufenden elektrochemischen Vorgänge lassen sich nicht mehr umkehren.
Zink-Kohle-Element
Das Zink-Kohle-Element ist auch unter der Bezeichnung Zink-Braunstein-Element bekannt. Es besteht aus einem Zink-Becher als Minus-Pol und einem Kohlestab als Plus-Pol. Der Kohlestab ist von Braunstein umgeben. Zusammen sind sie in das im Zink-Becher befindlichen Elektrolyten aus Salmiaksalzlösung getaucht. Die Nennspannung beträgt 1,5 V. Bei einer Spannung von 1,0 V gilt die Zelle als Entladen.
Da das Zink das unedle Metall ist, wird es beim Entladen abgebaut. Das führt dazu, dass Zink-Kohle-Elemente in verbrauchtem Zustand auslaufen können. Aber auch alle unbenutzte Zink-Kohle-Elemente können auslaufen. Sie entladen sich selber. Deshalb sollten entladene oder verbrauchte Batterien (Zink-Kohle-Element) möglichst schnell entsorgt werden. Man sollte sie auch nicht unbedingt in großer Menge auf Vorrat kaufen, sondern andere Elemente kaufen oder bedarfsweise "frische" Batterien beschaffen. Auch wenn einzelne Batterien teurer sind also Großpackungen, sollte man die Selbstentladung von Batterien nicht unterschätzen.
Zink-Kohle-Elemente gibt es in verschiedenen Größen und Kapazitäten. Zum Beispiel Mono, Baby, Mignon, Micro und Lady.
| Name | IEC | JIS | Durchmesser | Höhe | Kapazität |
|---|---|---|---|---|---|
| Mono | R20 | UM-1 | 34 mm | 61,5 mm | 5800 mAh |
| Baby | R14 | UM-2 | 26 mm | 50 mm | 2600 mAh |
| Mignon | R6 | UM-3 | 14,5 mm | 50,5 mm | 1000 mAh |
| Micro | R03 | UM-4 | 10,5 mm | 44,5 mm | 370 mAh |
| Lady | R1 | UM-5 | 12 mm | 30 mm | 400 mAh |
Alkali-Mangan-Element (Alkali-Braunstein-Zink-Element)
Das Alkali-Braunstein-Zink-Element ist allgemein unter der Bezeichnung Alkali-Mangan-Element oder noch eher als Alkali-Batterie bekannt. Wegen dem Material der Elektroden müsste es eigentlich Zink-Mangandioxid-Element heißen. Es besteht aus einem Stahlbecher, in dessen Inneren sich ein Hohlzylinder aus Braunstein (Mangandioxid) als Pluspol befindet. Als Minuspol befindet sich in der Mitte eine Zink-Elektrode. Dazwischen ist Kalilauge das Elektrolyt. Die Nennspannung beträgt 1,5 V.
Da das sich lösende unedle Metall Zink nicht als Becher, sondern als Elektrode dient, ist das Alkali-Mangan-Element weitestgehend vor dem Auslaufen sicher. Des weiteren weisen die Zellen eine größere Kapazität, Strombelastbarkeit, Lagerfähigkeit und geringere Selbstentladung im Vergleich zum Zink-Kohle-Element auf.
Auch Alkali-Mangan-Elemente gibt es in verschiedenen Größen und Kapazitäten.
Quecksilberoxid-Element
Das Quecksilberoxid-Element besteht aus einem Stahlbecher in dessen Inneren sich Zink als Minuspol, Kalilauge als Elektrolyt und Quecksilberoxid als Plus-Pol befinden. Die einzelnen Teile sind dabei als Schichten übereinander angeordnet.
Wegen dem Quecksilberanteil sind diese Elemente nicht besonders umweltfreundlich und müssen gesondert entsorgt werden.
Quecksilberoxid-Elemente gibt es ausschließlich als Knopfzellen. Ihre Nennspannung beträgt 1,35 V. Sie haben über den gesamten Entladezeitraum einen konstanten Innenwiderstand und eine konstante Spannung, auch bei großer Dauerbelastung. Deshalb eignen sich Quecksilberoxid-Elemente besonders in Armbanduhren, Hörgeräten, analogen Fotoapparaten und Messgeräten.
Wegen der geringen Selbstentladung lassen sie sich lange lagern.
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