Wie funktioniert eine Batterie?

Rubrik: Wie funktionierts?

Batterien liefern Strom, wenn wir unterwegs sind. Wie machen sie das? Wozu brauchen sie Elektroden?

1.5V Batterien, die sie am häufigsten benötigt werden
1.5V Batterien, die sie am häufigsten benötigt werden

Elektrotechnik: Schaltbild einer Batterie
Elektrotechnik: Schaltbild einer Batterie

Anschlüsse einer 1.5V Batterie
Anschlüsse einer 1.5V Batterie

Anschlüsse einer 9V Batterie
Anschlüsse einer 9V Batterie

Verschiedene Batterietypen
Verschiedene Batterietypen

Eine Batterie hat fast jedes Kind schon einmal benötigt, sei es für die Fernsteuerung eines Autos, für die Taschenlampe oder andere Geräte. Ist eine Batterie lange im Einsatz, verbraucht sie sich. Man sagt dann auch, die "Batterie ist leer". Batterien stellen uns elektrische Energie zur Verfügung, die in der Batterie durch chemisch-physikalische Vorgänge entsteht. Schon um 1800 wurden erste Batterien hergestellt.

Wie ist eine Batterie aufgebaut?

Im Inneren der Batterien gibt es zwei sogenannte Elektroden, eine Anode und eine Kathode. Diese sind mit den Anschlüssen der Batterie außen verbunden. Die Anode wird auch "Minuspol" und die Kathode "Pluspol" genannt. Die gesamte Batterie befindet sich in einem "Becher" aus Metall. In der Becherinnenwand befindet sich die Kathode aus Metalloxid. Ganz innen befindet sich die Anode aus Metall. Zwischen diesen beiden Elektroden befindet sich eine Flüssigkeit, die Elektrolyt genannt wird. Damit zwischen den Elektroden kein Kurzschluß entsteht, ist eine Schicht, die "Separator" genannt wird, zwischen ihnen eingefügt. Diese kann aus einer Art Papier bestehen.

Was passiert in der Batterie?

Schließt man an die Batterie ein elektrisches Bauelemen wie z.B. eine Glühbirne an, so startet in der Batterie ein Vorgang namens "Elektrolyse". Anode und Kathode reagieren miteinander und es werden elektrische Ladungen zwischen ihnen übertragen. Ein Ionenstrom im Elektrolyt fließt von der Kathode zur Anode. Die Separatorschicht muß diese Ionen durchlassen.

Was passiert außerhalb der Batterie?

Der Minuspol der Batterie, die Anode, stellt Elektronen, die elektrisch negativ ("minus") geladen sind, zur Verfügung. Der Pluspol der Batterie, die Kathode, sammelt diese wieder ein. Auf dem Weg von der Anode zur Kathode fließt ein Strom. Dieser Strom bringt eine Glühbirne zum leuchten und einen Motor zum arbeiten. Je mehr und je schneller Elektronen zur Verfügung stehen, desto mehr Strom kann auch fließen. Man spricht daher auch von "elektrischer Spannung" , dies ist ein Maß für die Menge an Elektronen, die zur Verfügung steht.

Warum ist die Anode negativ und die Kathode postiv, ist es nicht umgekehrt?

Bei elektrischen Verbrauchern (z.B. einer füher üblichen Radioröhre) ist die Anode das Bauelement, welches die in der Kathode ("Glühkathode") erzeugten Elektronen wieder aufnimmt. Damit sie das kann, muß sie positiv geladen sein, da die Elektronen negativ geladen sind. Durch die ungleiche Polarität kommt es zur Anziehung. Dies ist die gängige Vorstellung vom Zusammenspiel von Anode und Kathode.

Bei einem elektrischen Erzeuger (wie einer Batterie) ändert sich diese Betrachtung: Im Inneren entstehen Elektronen, die zur Kathode wandern. Daher werden die Kathode bei dieser Sichtweise zum Pluspol und die Anode zum Minuspol, da sie eine negative Spannung gegenüber der Kathode besitzt.