Im Haushalt kommen als Einwegbatterien vor allem Alkalines sowie die kleinen wiederaufladbaren Nickel-Metallhydrid-Akkus zum Einsatz. Für Spezialzwecke sind Knopfzellen die Batterie der Wahl. Wir stellen vor, wie die wichtigsten Typen im Detail funktionieren und was bei ihrer Verwendung zu beachten ist.
Die richtige Batterie für jeden Zweck
Batterie-Typ | Übliche Größen | Einsatzbereich |
Alkali-Mangan-Batterie | AA, AAA, C, D, 9V | In Geräten mit langfristig niedrigem Energiebedarf; zum Beispiel in Rauchmeldern, Spielzeug oder Wanduhren. |
Lithium-Batterie | AA, AAA, 9V, Knopfzelle | In Geräten mit punktuell hohem Energiebedarf; zum Beispiel in einer Taschenlampe. Da keine Probleme bei Kälte bestehen, auch gut im Außenbereich einsetzbar; etwa in Alarm- und Überwachungsanlagen sowie in Ortungssystemen. |
Nickel-Metallhydrid-Akku (wiederaufladbare Batterie) | AA, AAA, Knopfzelle | Nur sinnvoll, wenn sie über viele Ladezyklen in Benutzung sind, daher werden sie in häufig benutzen Geräten mit mittlerem bis hohem Energiebedarf eingesetzt (z.B. Kameras, portable Lautsprecher). |
Silberoxid-Batterie | Knopfzellen | Hohe Energiedichte bei geringem Gewicht und kleiner Größe, daher vor allem in in Armbanduhren und medizinischen Geräten eingesetzt. |
Zink-Luft-Batterie | Knopfzellen vom Typ 10,13, 312, 675 | Entladen sich gleichmäßig und über einen recht langen Zeitraum, daher in Hörgeräten eingesetzt. |
Alkaline-Batterien
Alkalische Batterien, auch bekannt als AA- sowie AAA-Zelle oder 9V-Block, verdrängten in den 60er-Jahren die zuvor üblichen Zink-Kohlebatterien.
Wie funktionieren sie? Alkalines haben eine Zellspannung von 1,5 Volt und speichern etwa 190 Wattstunden pro Kilogramm. Ihre Selbstentladung ist gering: Eine unbenutzte Batterie kann nach drei Jahren noch etwa 90 Prozent ihrer ursprünglichen Energie abgeben.
Welche Materialien stecken drin? Für die Elektroden kommt Zink-Manganoxid zum Einsatz, das Elektrolyt ist Kaliumhydroxid in einer wässrigen Lösung.
Wo werden sie eingesetzt? In portablen Radios, Taschenlampen und etwa Funkfernsteuerungen für Modellfahrzeuge.
Was ist zu beachten?
- Alkaline-Batterien sind mechanisch recht robust, können jedoch „auslaufen“, etwa nach einem internen Kurzschluss oder mehrjähriger Lagerung.
- Kühl gelagert ist die Selbstentladung am geringsten.
- Eine schnell entladene Batterie (etwa in einer Taschenlampe) hat tatsächlich noch etwa 30 Prozent ihrer Energie, die sie allerdings nur in einem Gerät mit geringerem Leistungsbedarf abgeben kann – etwa in einem Funkwecker.
Lithium-Batterien
Lithium-Batterien werden im High-Tech-Bereich eingesetzt. Sie stellen eine Alternative zu den Einweg-Alkalibatterien dar. Sind deutlich teurer, halten aber oftmals weit länger – zum Beispiel bei kalten Temperaturen unter 5 Grad Celsius. Die Güte von Lithium-Batterien zeigte sich auch im Batterie-Test unserer britischen Partnerorganisation Which (Test in englischer Sprache und gebührenpflichtig).
Wie funktionieren sie? Lithiumbatteriensind komplizierter aufgebaut. Die Anode aus Lithium und die Kathode (zum Beispiel aus Eisensulfit) sind in dünnen Schichten um einen Kern gewickelt. Dadurch ist die Gesamtfläche, die für elektrochemische Prozesse zur Verfügung steht, relativ groß.
Wo werden sie eingesetzt? Lithiumbatterien eignen sich eher für die punktuelle energieintensive Nutzung, zum Beispiel in Taschenlampen, Fotokameras und portablen Lautsprechern oder Radios.
Was ist zu beachten?
- Oft halten sie bei mittlerer und hoher Beanspruchung deutlich länger als die Alkali-Varianten.
- Ein Vorteil der Lithiumtechnik besteht darin, dass ihre Kapazität bei Kälte voll zur Verfügung steht. Deshalb eigenen sie sich auch für energieintensive Einsätze im Außenbereich.
- Sie aber auch sind deutlich teurer als Alkalines.
Nickel-Metallhydrid-Akku (NiMH)
Diese ab etwa 1980 gebräuchlichen Akkus lösten die inzwischen verbotenen, hochgiftigen Nickel-Cadmium-Akkus ab. NiMH-Akkus sind eine Alternative zu Alkali-Batterien, sie werden ebenfalls in den üblichen Bauformen, etwa als Rundbatterie der Größe AA oder AAA gehandelt.
Wie funktionieren sie? Die Energiedichte beträgt etwa 80 Wattstunden pro Kilogramm, die Zellspannung 1,2 Volt. Durch Selbstentladung verlieren NiMH-Akkus am ersten Tag bis zu zehn Prozent ihrer Ladung und danach bis zu einem Prozent täglich. Seit etwa 2006 sind NiMH-Akkus mit geringer Selbstentladung erhältlich (vorgeladen, ready-to-use), die pro Jahr höchstens 15 Prozent ihrer Ladung verlieren. Sie speichern allerdings weniger Energie als Modelle mit hoher Selbstentladung (bei einer AA-Zelle etwa 2500 statt 3000 Milliamperestunden). NiMH-Akkus überstehen 500 bis 1000 Ladezyklen, bei wöchentlicher Ladung halten sie bis zu 10 Jahre. Für 100 Wattstunden entnommener Energie müssen beim Laden etwa 110 Watt eingespeist werden.
Welche Materialien stecken drin? Für die Elektroden kommen Nickel(II)-hydroxid und pulvriges Metallhydrid zu Einsatz. Das Elektrolyt ist eine verdünnte Kalilauge.
Wo werden sie eingesetzt? NiMH-Akkus sind eine Alternative zu Alkali-Batterien. Wie diese stecken sie in portablen Radios, Taschenlampen und etwa Funkfernsteuerungen für Modellfahrzeuge.
Was ist zu beachten?
- NiMH-Akkus sind beim Abkühlen bereits wenige Grad oberhalb des Gefrierpunktes kaum noch brauchbar, unterhalb von –10 Grad bricht ihre Leistungsfähigkeit ein.
- In Geräte, bei denen mehrere NiMH-Akkus eingelegt werden, muss wirklich jede richtig eingesetzt sein und nicht etwa eine oder mehrere falsch: NiMH-Akkus können durch falsche Polung zerstört werden. Empfindlich reagieren sie auch auf Hitze, Über- und Unterladung.
Was Sie zu Akkus wissen sollten
Streng genommen handelt es sich bei den wiederaufladbaren Batterien um Akkus. Natürlich gibt es noch weitere und auch deutliche größere Akkuformen, etwa die Lithium-Ionen-Akkus, die in Smartphones zum Einsatz kommen. Welche Typen es gibt und wie Akkus lange und sicher nutzbar sind, steht im Akku-Special der Stiftung Warentest.
Silberoxid-Batterien
Diese kleinen Knopfzellen sind Primärzellen, können also nur einmal entladen werden. Dabei haben sie eine viel höhere Energiedichte als Alkali- oder Lithiumknopfzellen. Aufgrund der hohen Kosten für Rohstoffe und Herstellung sind sie vergleichsweise teuer.
Wie funktionieren sie? Die Anode aus Zinkpulver wird bei der Entladung oxidiert, die Katode aus Silberoxid reduziert zu elementarem Siler. Dabei kommt eine Zellspannung von rund 1,5 Volt zustande.
Wo werden sie eingesetzt? Aufgrund ihrer hohen Energiedichte bei geringer Größe und Gewicht kommen Silberoxid-Zellen zum Beispiel in Armbanduhren oder medizinischen Geräten zum Einsatz, die sie über einen sehr langen Zeitraum betreiben können.
Zink-Kohle-Batterien
Dieser Batterietyp ist stark veraltet und wurde in den 1960er-Jahren von den Alkalibatterien abgelöst. Im Vergleich zu ihnen sind Zink-Kohle-Batterien leistungsschwach und laufen zudem gelegentlich aus. Auf sie sollte man nur zurückgreifen, wenn keine anderen Batterien erhältlich sind.
Zink-Luft-Batterien
Zink-Luft-Batterien wurden nach dem zweiten Weltkrieg entwickelt. Ein Grund war die Rohstoffknappheit etwa bei Blei. Heute werden diese Batterien wegen ihrer hohen Energiedichte geschätzt und als Hörgerätebatterien eingesetzt.
Wie funktionieren sie? Das wichtigste Merkmal ist die hohe Energiedichte von bis zu 400 Wattstunden pro Kilogramm. Ihre Zellspannung beträgt etwa 1,45 Volt. Aufgrund ihrer geringen Selbstentladung können Zink-Luft-Batterien fast sechs Jahre lagern.
Welche Materialien stecken drin? Zinkpulver beziehungsweise Zinkschwamm und ein poröses, luftdurchlässiges Material dienen als Elektroden, Kalilauge als Elektrolyt.
Wo werden sie eingesetzt? Bekannt sind Zink-Luft-Batterien vor allem als Energiequelle für Hörgeräte. Sie wird meist als Knopfzelle produziert, es gibt verschiedene Baugrößen.
Was ist zu beachten?
- Das Abziehen der Schutzfolie aktiviert die Batterie: Luft dringt durch bis dahin von der Folie verschlossenen winzige Löcher ein und startet die chemische Reaktion. Verschmutzen Sie also nicht diese feinen Löcher.
- Es braucht einige Minuten, ehe die Zink-Luft-Batterie ihre volle Leistung abgibt. Läuft nach einem Zellenwechsel das Hörgerät nicht gleich, geben Sie ihr diese Zeit, statt die vermeintlich überlagerte Knopfzelle wegzuwerfen.
- Nach dem Abziehen der Schutzfolie entlädt sich auch eine unbenutzte Zink-Luft-Batterie binnen etwa 30 Tagen. Der chemische Prozess kann nicht gestoppt werden – auch nicht durch erneutes Aufkleben der Folie.