Wie funktioniert eine Batterie?

Eine Batterie macht Strom aus einer chemischen Reaktion. In einer Mignon-Batterie gibt Zink in der Mitte Elektronen ab, und Braunstein am Rand nimmt sie auf. Innen trennt sie ein Separator, also müssen die Elektronen außen herum: vom Minuspol durch Draht und Lampe zum Pluspol. Ist das Zink verbraucht, ist die Batterie leer.

Haus und Strom

Batterie zum Drehen und Durchschauen

Was drinnen passiert

1Zwei Stoffe, getrennt

In einer Mignon-Batterie (AA, 1,5 Volt) steckt in der Mitte ein Gel aus Zinkpulver und Lauge, außen ein Ring aus Braunstein. Dazwischen liegt der Separator, ein getränktes Vlies. Er trennt die beiden Stoffe, lässt aber geladene Teilchen aus der Lauge durch.
2Zink gibt Elektronen ab

Sobald der Schalter den Stromkreis schließt, reagiert das Zink mit der Lauge und wird zu Zinkoxid. Dabei gibt es Elektronen ab. Ein Messingnagel mitten im Gel sammelt sie und leitet sie zum flachen Minuspol.
3Strom fließt durch die Lampe

Die Elektronen laufen vom Minuspol durch den Draht, den Glühfaden und den Schalter zum Pluspol. Im dünnen Glühfaden wird es eng, er wird heiß und leuchtet. Ist der Schalter offen, ist der Weg unterbrochen und nichts fließt.
4Braunstein nimmt sie auf

Am Pluspol kommen die Elektronen über den Stahlbecher zurück in den Braunstein. Innen wandern dafür geladene Teilchen aus der Lauge durch den Separator zum Zink. So ist der Kreis geschlossen.
5Die Batterie wird leer

Nach vielen Stunden ist das meiste Zink zu Zinkoxid geworden. Die Spannung sinkt von 1,5 auf etwa 0,9 Volt, die Lampe glimmt nur noch. Eine Alkali-Batterie lässt sich nicht wieder aufladen.

Die wichtigsten Teile

Zinkgel: Zinkpulver in Kalilauge in der Mitte der Batterie; es gibt die Elektronen ab und ist der Minus-Teil.
Messingnagel: Ein Stift aus Messing im Zinkgel, der die Elektronen sammelt und zum Minuspol leitet.
Separator: Ein mit Lauge getränktes Vlies, das Zink und Braunstein trennt und nur geladene Teilchen durchlässt.
Braunstein: Ein Ring aus Mangandioxid und Graphit an der Wand, der die Elektronen wieder aufnimmt.
Stahlbecher: Das Gehäuse aus vernickeltem Stahl; es leitet die Elektronen vom Pluspol in den Braunstein.
Schalter: Ein Messerschalter, der den Stromkreis schließt oder unterbricht.
Glühlampe: Eine kleine 1,5-Volt-Lampe, deren dünner Draht heiß wird und leuchtet, wenn Strom fließt.

So erklärst du es deinem Kind

4–6 Jahre: In der Batterie wohnen zwei Stoffe, die etwas tauschen wollen. Eine Wand ist dazwischen, also geht es nur außen herum durch den Draht. Und auf diesem Weg bringen sie die Lampe zum Leuchten.
7–9 Jahre: Das Zink in der Mitte hat kleine Teilchen übrig, die Elektronen, der Braunstein außen will sie haben. Durch die Trennwand kommen sie nicht, darum nehmen sie den Umweg durch Draht und Lampe. Das ist wie Wasser, das nur über ein Mühlrad ins Tal kann und es dabei dreht.
ab 10 Jahren: Zink gibt Elektronen leicht ab, Braunstein nimmt sie gern auf. Dieser Unterschied ist die Spannung: 1,5 Volt. Andere Stoffpaare geben andere Spannungen, Kupfer und Zink in einer Zitrone etwa 1 Volt.

Zitronenbatterie

Steck eine Kupfermünze (1 oder 2 Cent) und einen verzinkten Nagel in eine Zitrone, ohne dass sie sich berühren. Das ergibt etwa 1 Volt. Verbinde drei bis vier Zitronen mit Krokodilkabeln, immer Münze an Nagel der nächsten. Dann glimmt eine rote LED, das lange Bein an die Münze. Die Zitronen danach nicht essen.

Sicherheit

Batterien nie aufschneiden oder aufbrechen: Innen ist ätzende Kalilauge.
Knopfzellen außer Reichweite von Kindern aufbewahren. Verschluckt kann eine Knopfzelle in der Speiseröhre stecken bleiben und schon nach zwei Stunden schwere Verätzungen verursachen. Bei Verdacht sofort in die Notaufnahme.
Nur Akkus aufladen, keine Batterien: Eine geladene Alkali-Batterie kann auslaufen oder platzen.

Häufige Fragen

Was ist in einer AA-Batterie drin?

Ein Becher aus vernickeltem Stahl, darin ein Ring aus Braunstein mit Graphit, ein Separator und in der Mitte ein Gel aus Zinkpulver und Kalilauge. Ein Messingnagel steckt im Gel und führt zum Minuspol. Eine Kunststoffdichtung schließt die Batterie unten ab.

Warum geht eine Batterie leer?

Beim Entladen wird das Zink zu Zinkoxid, und der Braunstein wandelt sich ebenfalls um. Je weniger Zink übrig ist, desto tiefer sinkt die Spannung; bei etwa 0,9 Volt laufen die meisten Geräte nicht mehr. Auch unbenutzt verliert eine Alkali-Batterie bei Zimmertemperatur rund 3 Prozent im Jahr.

Akku oder Batterie – was ist der Unterschied?

Eine Batterie im engeren Sinn (Primärbatterie) wird einmal entladen und ist dann verbraucht. Ein Akku (Sekundärbatterie) lässt sich mit einem Ladegerät wieder aufladen, weil seine Reaktion umkehrbar ist. Ein Nickel-Metallhydrid-Akku im Mignon-Format hat 1,2 statt 1,5 Volt; die meisten Geräte kommen damit aus.

Wie viel Volt hat eine AA-Batterie?

Eine Alkali-Mignon-Batterie (AA, LR6) hat 1,5 Volt Nennspannung, frisch etwas mehr. Beim Gebrauch sinkt die Spannung langsam ab. Ein 9-Volt-Block enthält sechs kleine 1,5-Volt-Zellen hintereinander.

Warum dürfen Batterien nicht in den Hausmüll?

Batterien enthalten Metalle, die sich zurückgewinnen lassen, und teils Schadstoffe, die im Müll nichts verloren haben. Darum gilt in Deutschland eine Rückgabepflicht. Geschäfte, die Batterien verkaufen, nehmen alte kostenlos zurück, meist in einer Sammelbox an der Kasse.