Zink-Luft-Batterie
Sammeln und benennen Sie wesentliche Eigenschaften, die eine Batterie ihrer Meinung nach aufweisen sollte.
Meiner Meinung sind folgende Eigenschaften allgemein für Batterien von Bedeutung:
- Ortsunabhängigkeit
- Erreichbare Spannung (Volt)
- Kapazität (Amperestunden; Ah)
- Eine hohe Energiedichte
- Geringe Selbstentladung
- Wiederaufladbarkeit
- Umweltfreundlichkeit / Sicherheit
- Preis / Rohstoffverfügbarkeit
- Entsorgung
- Gewicht
Entspricht eine Zink-Luft-Batterie diesen Ansprüchen?
Um diese Frage zu beantworten bin ich der Meinung dies separat in jeder Kategorie zu tun:
- Ortsunabhängikeit: Aufgrund der Tatsache, dass bei der Entladung einer
Zink-Luft-Batterie Luftsauerstoff verbraucht wird,
kann man festhalten, dass eine solche Batterie einen
sauerstoffhaltiges Milieu benötigt. ? ortsabhängig
- Erreichbare Spannung: In einer Zink-Luft-Batterie entsteht eine Spannung von maximal
1,65 V aufgrund einer Zink-Sauerstoff-Reaktion:
(Bild in der Word-Datei)
Eine weitere durchaus nennenswerte Eigenschaft ist die bis zum
Ende der Entladung nahezu konstante Spannung.
- Kapazität: Die in der Zink-Luft-Batterie gespeicherte elektrische Ladung ist in Betracht der
Größe relativ hoch, da z.B. eine Zink-Luft-Knopfzelle, die vorwiegend in
Hörgeräten ihre Verwendung findet, mit den Maßen 11,56 mm × 5,33 mm
(Durchmesser × Höhe) eine Kapazität von 600 mAh bestizt.
Im Vergleich dazu besitzt eine Zink-Kohle-Batterie mit einer Größe von
Ø 10,3 x H 45 mm eine Kapazität von 370-540mAh.
- Energiedichte: Wie unter anderem der oben genannte Vergleich zeigt, besitzt die
Zink-Luft-Batterie eine sehr Hohe Energiedichte, welches, was die Größe
betrifft, ein großer Vorteil anderen Batterien gegenüber darstellt.
- Selbstentladung: Eine Zink-Luft-Batterie weißt bei einem inaktiven Zustand,in dem eine
Schutzfolie die Luftlöcher blockiert, eine geringe Selbstentladung von
ca. 3% in einem Jahr auf, welches eine gute Lagerfähigkeit auszeichnet.
Jedoch sollte sie nach Aktivierung( nach Entfernen der Schutzfolie) in
wenigen Wochen verbraucht werden, da sie ab der Aktivierung
elektrischen Strom liefert.
- Wiederaufladbarkeit: Zink-Luft-Batterien sind in den meisten Fällen Primärzellen, d.h.
man kann diese nicht aufladen bzw. technisch sehr aufwendig, welches
ein großes Problem in der Benutzung, für beispielsweise Elektroautos,
darstellt.Probleme in der Wiederaufladbarkeit sind zum Beispiel die bei
elektrischen Aufladungen in einem wässrigen alkalischem Elektrolyten
entstehenden Dendriten, die zu Kurzschlüssen führen. Des Weiteren
müsste eine „bifunktionale“ Luftelektrode, eine poröse Gasdiffusions-
elektrode, verwendet werden, die in der Lage sein muss eine Reduktion
des Luftsauerstoffs und Oxidation des Entladungsprodukts (OH-) an der
elektrochemischen Doppelschicht durchzuführen. Wie oben schon
erwähnt ist diese Methode sehr aufwendig und kompliziert und wird
deswegen auch nicht durchgeführt.
- Umweltfreundlichkeit / Sicherheit: Die Zink-Luft-Batterie zeichnet sich insofern
umweltfreundlich aus, da sie keine toxischen Materialien
besitzt im Vergleich zu Batterien in denen Blei bzw. Silber
vorhanden ist, da diese beispielsweise im Trinkwasser
große Schäden anrichten können. Des Weiteren ist keine
Batterie-Komponente brennbar und die chemischen
Reaktionen limitieren sich sogar selbst im Laufe der Zeit.
- Preis / Rohstoffverfügbarkeit:
Vergleich
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Eigenschaften
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Lithium-Knopfzelle
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Zink-Luft-Knopfzelle
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Preis
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4,79€
|
3,49€
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Menge
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1
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6
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Kapazität
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600mAh
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630mAh
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Lithium-Knopfzelle
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Zink-Luft-Knopfzelle
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Abbau/Produktion
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0,015 Mio. t/Jahr
|
12 Mio. t/Jahr
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- Entsorgung: Zink-Luft-Batterien können wie viele andere kleine Batterien in speziellen
Sammelbehältern, die sich in den meisten Geschäften befinden, in denen man
Batterien erwerben kann, entsorgt werden.
- Gewicht: Auch in dieser Eigenschaft zeichnet sich die Zink-Luft-Batterie aus, da die Kathode
(der Luftsauerstoff) nicht fester Teil der Batterie ist ,und somit auch das Gewicht
nicht beeinflusst.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zink-Luft-Batterie vieler dieser Ansprüche entspricht, jedoch große Defizite aufgrund der technisch aufwendigen Aufladung und des Nichtaufhalten der ablaufenden, elektrochemischen Reaktionen aufweist:
Minuspol: (Bild in der Word-Datei)
Pluspol: (Bild in der Word-Datei)
Diese Defizite werden jedoch bereits von beispielsweise ReVolt, einem norwegischen Batteriehersteller, versucht zu beheben, um die verbesserten Zink-Luft-Batterien in Zukunft auch in Elektroautos zu verwenden, und nicht wie zurzeit ausschließlich in Weidezaungeräten, Baustellenbeleuchtung und wie bereits schon erwähnt in Hörgeräten als Knopfzellen.
Quellen:
- http://de.wikipedia.org/wiki/Zink-Luft-Batterie
- http://www.hoerhelfer.de/hoergeraetebatterien/hoerpower/hoerpower-675.html
- http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6rger%C3%A4tebatterie
- http://de.wikipedia.org/wiki/Batterie
- http://www.grueneautos.com/2009/01/powern-horgerate-batterien-bald-unsere-elektroautos/
- http://www.med.uni-marburg.de/stpg/ukm/lt/umwelthyg/kapb321.htm
- http://www.accu3000.de/stores/catalog/product_info.php/ref/12/products_id/27100
- http://referateguru.heim.at/Knopf-Dateien/image003.gif
- Chemie heute ; Sekundarbereich II, Schroedel-Verlag, 2007, S.159 ff.
Zink-Luft-batterie (Word 1998-2003)
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