Von außen nach innen
- Anknüpfung:Eine Batterie ist eine galvanische Zelle, deren Reaktion sich praktisch nicht umkehren lässt — eine Primärzelle, nicht wiederaufladbar.
- Reaktionspartner:Zink (Reduktionsmittel, Minuspol) und Braunstein MnO₂ (Oxidationsmittel, Pluspol).
- Elektrolyt:Kalilauge, zu einem Gel eingedickt — daher „Trockenbatterie“ und „Alkali“ im Namen.
- Bauweise:umgekehrt zur älteren Zink-Kohle-Zelle: Braunstein außen am Stahlbecher, Zink innen als Pulver.
Wickle die Mignonzelle Schicht für Schicht von außen nach innen ab: Knopf „Abwickeln“, ein Klick auf die äußerste Schicht im Schnitt oder →/Enter (zurück mit ←). Ein Klick auf einen abgewickelten Streifen zeigt seine Aufgabe erneut.
Halte fest: In der Alkali-Mangan-Zelle liegt das Oxidationsmittel Braunstein außen am Stahlbecher (Pluspol), das Reduktionsmittel Zink als Pulver innen am Ableiternagel (Minuspol). Ein Separator trennt beide, lässt aber Hydroxid-Ionen durch.
Batterie: Eine Batterie ist eine galvanische Zelle, deren Reaktion sich praktisch nicht umkehren lässt (Primärzelle), also nicht wiederaufladbar.
Alkali-Mangan-Zelle: Zink (Reduktionsmittel, Minuspol) und Braunstein \(\ce{MnO2}\) (Oxidationsmittel, Pluspol) mit Kalilauge-Gel als Elektrolyt.
Aufbau: Braunstein liegt außen am Stahlbecher, Zink als Pulver innen. Ein Separator trennt beide, lässt aber Hydroxid-Ionen durch.
Reaktionen und Kenngrößen
- Minuspol (Anode):\(\ce{Zn + 2 OH-}\) \(\ce{-> ZnO + H2O + 2 e-}\)
- Pluspol (Kathode):\(\ce{MnO2 + H2O + e-}\) \(\ce{-> MnO(OH) + OH-}\) — Mangan von +IV auf +III.
Alkali-Mangan-Zelle: \(\ce{Zn + 2 MnO2 + H2O -> ZnO + 2 MnO(OH)}\), Nennspannung 1,5 V.
Minuspol (Anode): \(\ce{Zn + 2 OH- -> ZnO + H2O + 2 e-}\)
Pluspol (Kathode): \(\ce{MnO2 + H2O + e- -> MnO(OH) + OH-}\) (Mangan von +IV auf +III)
Kapazität und Energie: Ladung \(Q = I \cdot t\) in mAh, Energie \(W = U \cdot Q\).
Nicht laden: Erzwungener Rückstrom zersetzt Wasser, die Zelle kann auslaufen.
- Kapazität:entnehmbare Ladung \(Q = I \cdot t\), angegeben in mAh (AA-Zelle ≈ 2500 mAh).
- Energie:\(W = U \cdot Q\), z. B. \(1{,}5\,\text{V} \cdot 2{,}5\,\text{Ah} \approx 3{,}8\,\text{Wh}\).
- Vorteile:OH⁻ wird an der Kathode gebildet und an der Anode verbraucht — die Spannung bleibt lange stabil; Zinkpulver liefert hohe Ströme.
- Nicht laden:Erzwungener Rückstrom zersetzt Wasser, Gas entsteht, die Zelle kann auslaufen oder platzen.
Allgemeine Hinweise
Außen ist nicht Minus
Der Stahlbecher gehört zum Pluspol, obwohl er die ganze Zelle umhüllt. Das Zink sitzt innen — anders als bei der Zink-Kohle-Zelle, deren Zinkbecher der Minuspol ist.
Größer heißt nicht höhere Spannung
AAA-, AA- und D-Zelle liefern alle 1,5 V; die Spannung hängt von den Redoxpaaren ab. Größere Zellen enthalten mehr Stoff und haben daher eine größere Kapazität.
Teilgleichungen im Basischen
Im alkalischen Elektrolyten mit OH⁻ und H₂O ausgleichen, nie mit H⁺. Kontrolle: Ladungen links und rechts müssen gleich sein.