Batterietechnik: Trends bei Primär- und Sekundärzellen

Der Batterien- und Akkumulatorenmarkt wird maßgeblich durch Trends und Entwicklungen in der Elektronikindustrie beeinflusst – immer kleinere, leichtere, aber leistungsfähigere Geräte. Entsprechend müssen auch Energiespeicher kleiner und leichter werden – bei gleichzeitig höherer...

Der Batterien- und Akkumulatorenmarkt wird maßgeblich durch Trends und Entwicklungen in der Elektronikindustrie beeinflusst – immer kleinere, leichtere, aber leistungsfähigere Geräte. Entsprechend müssen auch Energiespeicher kleiner und leichter werden – bei gleichzeitig höherer Leistung, Kapazität und Lebensdauer zu niedrigeren Kosten.

Zu den wichtigsten elektrochemischen Energiespeichern zählt die Alkali-Mangan-Batterie (ZnMnO2); etwa zwei Drittel aller Batterien in Deutschland entfallen auf dieses System. Essenziell sind ZnMnO2-Batterien Zink-Braunstein-Zellen mit alkalischem Elektrolyt. Der elektrochemisch aktive Stoff in der negativen Elektrode ist Zink und in der positiven Elektrode Braunstein bzw. Mangandioxid. Als Elektrolyt dient eine Kaliumhydroxid-Lösung. Die elektrische Energie wird durch die Oxidation von Zink und die Reduktion von Mangandioxid geliefert.

Trends und Entwicklungen bei Sekundärzellen

Besonders für Geräte, die viel Energie benötigen, sind heutzutage optimierte ZnMnO2-Batterien erhältlich. Im Prinzip gibt es zwei Wege, die Leistungsfähigkeit derartiger Batterien zu erhöhen und ihre Nutzungsdauer zu verlängern. Zum einen durch den vermehrten Einsatz von aktiver Masse in einer dickeren Katode, in einem größeren Zellinnen-Volumen; zum anderen durch die Nutzung verbesserter Elektrolyten mit höherer Leitfähigkeit. Batteriehersteller wie Duracell (www.duracell. de) setzen beispielsweise eine Hochleistungskatode (HPC, High Performance Cathode) ein. Diese Katode besteht aus Graphit (SCG, Single Crystal Graphite) und Mangandioxid. Da das Graphit aus besonders kleinen Partikeln besteht, wird eine höhere Leitfähigkeit erreicht und es muss insgesamt weniger Material verwendet werden. Als aktiver Bestandteil dient reines Mangandioxid. Verglichen mit einer herkömmlichen Katode kann dies in einer größeren Menge eingesetzt werden. Damit steigt die in der Zelle gespeicherte Energie, sie erlaubt eine längere Betriebszeit.

Gemäß der neuesten EU-Batterie-Richtlinie dürfen Gerätebatterien maximal 20 ppm Cadmium enthalten. Zwar sind davon momentan noch Notleuchten, Alarmsysteme und medizinische Geräte sowie Elektrowerkzeuge ausgenommen, doch die Tage des bewährten Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd) sind gezählt.