Die elektrische Batterie

Autor:
Publikation:	1.4.1998
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Die elektrische Batterie wurde im Jahre 1800 von dem italienischen Gelehrten Alessandro Volta erfunden. Dieses Datum stellte einen Wendepunkt für das Jahrhundert, aber auch für die Geschichte der Elektrizität dar. Die Volta'sche Säule oder Batterie war nämlich die erste Elektrizitätsquelle, die es erlaubte, in einem elektrischen Stromkreis einen Gleichstrom fließen zu lassen. In ihrer ursprünglichen Form war sie einfach ein Stapel aus Kupfer- und Zinkscheiben (immer alternierend), jeweils getrennt durch eine mit Salzwasser getränkte Pappscheibe. Die Kupfer- und Zinkscheiben nennt man Elektroden der Batterie, die Salzlösung Elektrolyt. Chemische Reaktionen zwischen diesen verschiede­nen Bestandteilen erzeugen die Elektrizität.

Wie geschieht das?

Bei Kontakt mit der Lösung verliert die Kupferelektrode Elektronen und wird dadurch positiv geladen. Das ist der Pluspol. Dagegen löst sich die Zinkelektrode in der Lösung und nimmt Elektronen auf. Diese Elektrode wird also negativ geladen. Das ist der Minuspol[1]. Zwischen den beiden Polen (Anschlüssen) der Batterie besteht eine Spannung. Dadurch ist sie imstande, eine dauernde Bewegung von Elektronen zu erzeugen. Die Elektronen fließen vom Minuspol zum Pluspol durch den elektrischen Stromkreis und dann innerhalb der Batterie vom Pluspol zum Minuspol durch die Elektrolytlösung hindurch, die den anderen Teil des Stromkreises bildet.

Abb. 1: Rundbatterie

Die Kathode wird dauernd wieder aufgebaut, denn sie nimmt durch den Stromkreis herangeführte Elektronen auf, um das Kupfer wieder herzustellen, das mit der Lösung reagiert hat. Nur die Zinkelektrode wird verbraucht. Der Vorgang kann daher weitergehen, bis diese Elektrode vollständig aufgelöst ist.

Die Spannung an den Anschlüssen der Batterie hängt von der Art der verwendeten Elemente ab. Durch Übereinanderstapeln mehrerer Scheiben gelang es Volta eine Spannung von bis zu 24 V zu erreichen.

Im Jahre 1866 verbesserte der Chemiker Georges Leclanché dieses System, indem er die Kupferelektrode durch einen Kohlestab und die Salzlösung durch ein Gelee aus Manganoxid und Kohlenstoffpulver ersetzte. Die Batterie wurde so kompakter und vor allem transportabel, die moderne Batterie war geboren. Sie erfuhr verschiedene Abwandlungen: Die runde Batterie mit einem Graphitstab in der Mitte, die Alkalibatterien, die Kalilauge als Elektrolyt verwenden, oder auch die Knopfzelle, die unsere Uhren oder Taschenrechner betreibt.

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Fußnoten

1: Anmerkung der Übersetzer: Sie werden vermutlich in diesem Zusammenhang auch häufig auf die Begriffe "Anode" und "Kathode" stoßen. Bei der "Anode" handelt es sich immer um den Pol, der Elektronen (also negative Ladungen) abgibt, während die "Kathode" Elektronen aufnimmt. Insofern ist bei einer Batterie der mit einem '−' bezeichnet Pol die Anode, während der Plus-Pol die Kathode ist. Bei einem Akku ist die Situation schon komplizierter: Solange er als Stromquelle genutzt wird, hat man die gleiche Situation wie bei einer Batterie, aber wenn er wieder aufgeladen wird (was Sie niemals mit einer Batterie versuchen dürfen, es besteht sonst Explosionsgefahr!), drehen sich die Verhältnisse um: In dieser Situation werden dem Minus-Pol die Elektronen – die von ihm beim Entladen abgegeben wurden – wieder zugeführt; er nimmt also jetzt Elektronen auf und wird damit zur Kathode (und entsprechend für den Plus-Pol). Wegen der möglicherweise daraus resultierenden Begriffsver­wirrung haben wir hier auf die Verwendung der Begriffe "Anode" und "Kathode" verzichtet.

Wenn Sie diese Begriffe trotzdem einführen wollen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass bei einer Stromquelle (Batterie, Akku, wenn er entladen wird usw.) die "Anode" der Minus-Pol (also der mit einem '−' bezeichnete Pol) ist und die "Kathode" der Plus-Pol, aber dass sich bei einem "Verbraucher" die Verhältnisse gerade umdrehen. Wenn Ihnen das verwirrend erscheint, dann sind Sie in guter Gesellschaft – uns geht es genauso. Es gibt allerdings einen Grund für dieses Wirrwarr: Die Begriffe "Anode" und "Kathode" stammen aus dem Bereich der Chemie, wo die Frage, ob etwas Elektronen aufnimmt oder abgibt, von großer Bedeutung ist. Die Begriffe "Minus-Pol" und "Plus-Pol" kommen dagegen aus der Elektronik. Und da wollte man vermutlich gern eine Bezeichnungsform haben, aus der sofort klar ist, dass man den Minus-Pol einer Batterie (die die Elektronen abgibt) an den mit einem '−' bezeichneten Pol eines Verbrauchers (Radio, Leuchtdiode usw.) anschließen muss (der dann die Elektronen aufnimmt).

Letzte Aktualisierung: 18.7.2014