Grundlagen und Anwendungen von Batterien

Batterietechnologie: Aufbau und Funktion

Eine Batterie wird sowohl als Fertigungstechnologie als auch hinsichtlich ihrer Architektur und der physischen Baumaterialien, aus denen sie besteht, verstanden. Da Batterien elektrische Energie mittels Elektroden und eines Elektrolyten speichern, werden sie in der Regel nach ihren Elektroden und Elektrolyten benannt.

Gängige Batterietypen

Zu den bekannten Batterietypen gehören:

• Blei-Säure-Batterien
• Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion)
• Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)
• Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH)
• Nickel-Zink-Batterien (NiZn)

Zellen und Spannung

Jede Batterie hat eine grundlegende Einheit, die Zelle genannt wird. Die Spannung, die eine einzelne Zelle liefert, liegt in der Regel zwischen 1 und 2 Volt. Um höhere Spannungen wie 12 oder 24 Volt zu erreichen, müssen mehrere Zellen, beispielsweise sechs Zellen, in Reihe geschaltet werden.

Blei-Säure-Batterien: Eigenschaften und Einsatz

Blei-Säure-Batterien sind die am häufigsten verwendeten. Ihr vielleicht größter Nachteil ist ihr Gewicht. Sie sind jedoch weit verbreitet, da Blei ein in der Natur sehr häufig vorkommendes Metall ist, was die Herstellung vieler Batterien zu einem wettbewerbsfähigen Preis ermöglicht. Die in der Marine verwendeten Batterien sind oft vom Blei-Säure-Typ, weshalb ihnen besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird.

Stromlieferung und Anwendungsbereiche

Variationen in Form und Beschaffenheit der Elektroden und des Elektrolyten ermöglichen es Batterien, entweder hohe Ströme in kurzer Zeit oder kleinere Ströme über einen langen Zeitraum zu liefern. Einige Batterien können sehr hohe Ströme in Sekunden liefern, die wir zum Starten von Verbrennungsmotoren (z.B. in Motorbooten oder Autos) verwenden. Andere Batterien liefern einen geringeren Strom, haben aber eine längere Lebensdauer und werden zur Versorgung der Ausrüstung und für allgemeine Anwendungen auf einem Boot eingesetzt.

Batteriekapazität und Einflussfaktoren

Einer der wichtigsten Parameter einer Batterie ist natürlich ihre Fähigkeit, Ladung zu speichern. Diese Fähigkeit, elektrische Ladung zu speichern, ist sehr variabel und hängt von vielen Faktoren ab. Diese Faktoren reichen von der Fertigungstechnologie und dem Hersteller über die Anzahl der Lade-/Entladezyklen oder das Lade-/Entladeregime bis hin zur Spannungsabhängigkeit von der Betriebstemperatur, um nur einige der wichtigsten zu nennen.

Das Peukert-Modell zur Batterieentladung

Peukert schlug ein Modell für die Entladung von Batterien vor, das besagt, dass bei der Entladung einer Batterie die Batteriekapazität C, die Entladestromstärke I und die Entladedauer T in folgender Beziehung stehen:

Cⁿ = I x T