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1866 Georges Leclanché Erfindung der „Leclanché-Zelle“/Braunstein-Zink-Element 1990 Kommerzialisierung von Nickel-Metallhydrid-Batterien Leclanché erfand das Leclanché-Element, das er 1866 patentieren ließ. Das Leclanché-Element besteht aus einer Anode aus Zink, einem Elektrolyt aus Ammoniumchlorid, und einer Kathode aus Graphit. Die Kathode ist zum Elektrolyt hin durch Mangandioxid (Braunstein) umgeben, der als Depolarisator wirkt. Verbesserungen führten zu einem gelierten Elektrolyt und machten es zu einem Vorläufer der heute üblichen Trockenbatterien. Nickel-Metallhydrid-Batterien werden seit 1990 in leistungsfähigen Elektroautos und Hybridfahrzeugen eingesetzt und serienmäßig hergestellt. Der Toyota Prius NHW11 verfügt über einen solchen Speicher mit über 200 V und 6,5 Ah zur Versorgung eines 33-kW- Elektromotors. 1991 Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren 1887 Carl Gassner/Paul Schmidt Erfindung von Trockenzellen Die Trockenbatterie in ihrer heutigen Form geht auf die Erfindung von Gassner im Jahre 1887 zurück. 1901 entwickelte Schmidt die Trockenbatterie für Taschenlampen. Trockenbatterien sind die häufigsten Energiequellen für transportable elektrische Kleingeräte. Bereits 1989 wurde in Deutschland ein Patent fr einen Lithium- Ionen-Akkumulator angemeldet. Der erste kommerziell erhätliche Li-Ionen-Akku wurde allerdings erst im Jahr 1991 vom Hersteller Sony auf den Markt gebracht und in einer Videokamera eingesetzt. 1992 Kommerzialisierung von Alkali-Mangan-Batterien 1899 Waldemar Jungner Erfindung der Nickel-Cadmium-Batterie Jungner entwickelte 1899 den Nickel-Cadmium-Akkumulator. Neu war nicht nur die Wahl der Elektrodenmaterialien, sondern dass der Elektrolyt sich kaum verändert und dadurch weniger schnell altert. Für den Betrieb eines Fahrzeugs war die Batterie noch zu schwach. Die Alkali-Mangan-Batterie ist ein technischer Nachfahre des Leclanché Elements. Dank ihrer deutlich höheren Kapazität, besseren Belastbarkeit und längeren Lagerfähigkeit ist sie in vielen Anwendungsbereichen an die Stelle der Zink-Kohle- Batterie getreten. 1947 Georg Neumann Erfolgreiches Versiegeln der Nickel-Cadmium-Batterie Dieses 1947 von Georg Neumann zur technischen Reife geführte Herstellungsverfahren ermöglichte es erstmals Nickel- Cadmium- Akkumulatoren gasdicht zu verschließen. Blitz, Kamera, Radio oder Hörgerät konnten nun mit diesem kleinen Akku betrieben werden. 14 Exponat 3 - Geschichte und Grundlagen der Batterie
Anwendungstext im Exponat 3 Geschichte und Grundlagen der Batterie Einführung: Zurück in die Zukunft Strom macht mobil. Vor gut zweihundert Jahren begann ein neues Zeitalter: Der italienische Physiker Alessandro Volta hatte entdeckt, dass in bestimmten Flüssigkeiten zwei Metalle Ladungen tauschen – eine stete elektrische Kraft. Kurz danach entdeckte der Brite Michael Faraday den Elektromagnetismus. Damit legte er die Grundlagen für den Elektromotor. Schon in den 1830er Jahren sollen erste elektrische Fahrzeuge gerollt sein, wenn auch nur als Modelle Im Jahr 1881 stellte der französische Erfinder Gustave Trouvé dann auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris ein dreirädriges Elektromobil vor. Als 1892 der Dieselmotor kam, setzte der sich erst mit der Erfindung des elektrischen Anlassers, dem Angebot billigen Öls und vor allem nach intensiver Werbung durch: In ihm finden viele kleine Explosionen statt. Die Menschen hatten Angst vor dem Knallen. Nach einem Jahrhundert Verbrennungsmotor startet nun das Elektroauto wieder voll durch. Der Schlüssel: die Batterie. Grundlagen Funktionsweise Typisch Batterie Das Prinzip ist stets gleich: Eine Batterie speichert chemische Energie und wandelt sie in elektrische um. An einen Stromkreis angeschlossen, stellt die Batterie elektrische Energie nach außen zur Verfügung. Im Inneren läuft eine chemische Reaktion ab. Sie liefert stetig neue Energie nach – bis die Batterie entladen ist. Ewig Strom liefert sie also nicht, aber ausreichend lang, um Taschenlampen, Handys und heute sogar Autos für eine gewisse Zeit anzutreiben. Sauer macht Strom Was macht eine Batterie aus? Zum Beispiel Säure und zwei verschiedene Metalle – etwa zwei Nägel aus Kupfer und Zink in eine saftige Zitrone gepiekst. Werden die Nägel außen verkabelt, startet in der Frucht eine chemische Reaktion: Es sind elektrische Ladungen unterwegs. Zink gibt sie ab und Kupfer sammelt sie ein und so fort. Durch den Zitronensaft fließt Strom – ein recht schwacher allerdings: Die Zitronenbatterie schafft gerade einmal 1,1 Volt. Dabei fließt auch nur ein sehr geringer Strom von wenigen Milliampere. Um damit ein Auto voranzutreiben, müsste man viele Hundert Zitronenbatterien in Reihe und wahrscheinlich Tausende parallel schalten – zumindest theoretisch. Vom Frosch zur Gleichspannung Jede Stromquelle aus zwei unterschiedlichen Metallpolen und einer leitenden Lösung heißt „galvanisches Element“. Namenspate ist ein italienischer Arzt: Luigi Galvani hatte 1789 Froschschenkel elektrisch zum Zucken gebracht. Wie das? Der Forscher hatte zufällig mit zwei verschiedenen Metallen einen Nerv berührt. Über das Salzwasser im Froschbein floss Strom, die Muskeln zogen sich spontan zusammen. Info-Box – Grundprinzip Zwei Nägel, eine Zitrone, ein äußerer Draht – und die Glühlampe brennt: Zwischen den Nägeln gehen elektrische Ladungen auf Wanderschaft. Elektrochemische Reaktion In einer Batterie findet eine Tausch-Reaktion statt: Die einzelnen, winzigen Bausteine eines „unedlen“ Metalls „verschenken“ negative Ladungen. Der Stoff selbst löst sich dabei nach und nach auf. Ein anderes, „edleres“ Metall, das vergleichsweise positiv geladen ist, sammelt die Ladungen ein. Dazwischen baut sich eine Spannung auf, die weitere Elektronen in Bewegung setzt: Es fließt Strom bis das gebende Metall aufgelöst ist. Exponat 3 - Geschichte und Grundlagen der Batterie 15
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