Batterien

Batterien sind elektrochemische Energiespeicher, die chemische Energie in elektrischen Strom umwandeln. Sie bestehen aus Zellen mit Elektroden, Elektrolyten und Separatoren, deren Reaktionen den elektrischen Kreis schließen. Batterien liefern Energie für tragbare Geräte, Fahrzeuge, Netzspeicher und Notstromversorgung.

Die erste galvanische Zelle wurde 1800 von Alessandro Volta erfunden. Im 19. Jahrhundert entwickelte Gaston Planté die bleibasierte Batterie (Bleisäure) und legte damit den Grundstein für wiederaufladbare Speicher. Spätere Entwicklungen führten zu NiCd-, NiMH- und Lithium-Systemen.

Man unterscheidet Primärbatterien (nicht wiederaufladbar) wie Zink-Kohle, Zink-Luft und Alkaline, von Sekundärbatterien (wiederaufladbar) wie Blei-Säure, Nickelmetallhydrid, Lithium-Ionen und Lithium-Eisenphosphat.

Blei-Säure ist robust und kostengünstig, jedoch schwer und mit relativ niedriger Energiedichte. NiMH bietet höhere Kapazität, doch schwerer und teurer als moderne Li-Ionen-Systeme. Lithium-Ionen-Batterien erreichen hohe Energiedichte und geringe Selbstentladung; Lithium-Eisenphosphat gilt als besonders sicher, Lithium-Polymer als flexibel formbar.

Wichtige Kenngrößen sind Energiedichte (Wh/kg), Zyklenfestigkeit, Kalendertauglichkeit und Selbstentladungsrate. Bei unsachgemäßer Nutzung können Gasbildung, Überhitzung oder Thermal Runaway auftreten; daher sind Sicherheitsmechanismen, Temperaturmanagement und passende Ladeelektronik erforderlich.

Batterien enthalten wertvolle und potenziell schädliche Materialien wie Blei, Nickel, Kobalt oder Lithium. Recycling reduziert Umwelteinflüsse, schont Ressourcen und erleichtert Rückführung. Länder regeln Sammlung, Rücknahme und Wiederverwertung nach Richtlinien wie der EU-Batterierichtlinie.

Normen wie IEC/ISO-Standards und UN 38.3 betreffen Transport, Sicherheit und Prüfung von Batterien. Die Entwicklung fokussiert auf höhere Energiedichte, längere Lebensdauer und verbesserte Sicherheit, einschließlich Festkörperbatterien.