Einweg-Batterien: Welche Typen gibt es?

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Einweg-Batterien: Welche Typen gibt es?

Einweg-Batterien sind galvanische Zellen – auch als Primärzellen bezeichnet –, die als Energiespeicher dienen und nach einer einmaligen Entladung nicht wieder aufladbar sind. Wiederaufladbare Akkus werden als Sekundärzellen bezeichnet. Der Begriff Batterie wird somit für Energiespeicher verwendet, die nicht wieder aufgeladen werden können. Wiederaufladbare Energiespeicher werden als Akkus bezeichnet.

Die erste funktionierende Batterie wurde von Alessandro Volta im Jahr 1800 vorgestellt. Bei einer elektrischen Zelle handelt es sich um einen elektrochemischen Speicher bzw. Wandler. Die in der Batterie gespeicherte chemische Energie wird bei der Entladung in elektrische Energie umgewandelt. Bei den Primärzellen ist es nicht möglich, den Neuzustand der Batterie wiederherzustellen. Bei wiederaufladbaren Akkus hingegen ist eine mehrfache Umwandlung der chemischen Energie in elektrische und zurück möglich.

Im Folgenden erfahren Sie alles über die unterschiedlichen Typen der nicht wiederaufladbaren Batterien. Zuvor wird kurz erläutert, woraus eine Batterie besteht und einige Begriffe werden erklärt, die im Zusammenhang mit einer Batterie von Bedeutung sind. Die Verwendung von Akkus erfordert zwar eine höhere Eingangsinvestition, ist langfristig aber wirtschaftlicher und umweltschonender.

Funktionsprinzip einer Batterie

Grundsätzlich besteht eine herkömmliche Batterie aus zwei Elektroden:

  • Der Kathode und
  • der Anode.

Eine Elektrode ist ein elektrisch leitendes Teil, welches den Übergang chemischer Energie in elektrische Energie ermöglicht. Elektroden bestehen aus unterschiedlichen Materialien und befinden sich in einem Elektrolyt. Das sind gelartige, flüssige oder feste chemische Substanzen, die Ionen transportieren, abgeben und aufnehmen können. Die Anode ist negativ, die Kathode positiv geladen. Befinden sich in einem Element zwei unterschiedliche Materialien in einem Elektrolyt, wird von einem galvanischen Element gesprochen. Durch die elektrochemische Umwandlung wird eine Gleichspannung erzeugt.

Wichtige Begriffe rund um die Batterie

Die Selbstentladung

Sämtliche Einweg-Batterien, aber auch Akkus, entladen sich bei langer Lagerung langsam selbst. Wie schnell die Batterie entladen wird, hängt von der umgebenden Temperatur und dem Batterietyp ab. Um die Selbstentladung möglichst gering zu halten, empfiehlt sich eine niedrige Lagertemperatur.

Die Leistung

Als Leistung einer Batterie ist die Menge an elektrischer Energie definiert, die dieser pro Zeiteinheit entnehmbar ist. Die verwendete Einheit ist Watt (W) und wird gebildet aus dem Produkt von Entladespannung und Entladestrom.

Die Kapazität

Die in der Batterie gespeicherte elektrische Ladung wird Kapazität genannt. Die verwendete Einheit ist Amperestunden (Ah).

Die Nennspannung

Mit der Nennspannung wird die Spannung angegeben, die eine Batterie nominal zur Verfügung stellt und die die Endgeräte für den Betrieb benötigen. Diese liegt unterhalb der Leerlaufspannung, welche sich durch den Innenwiderstand der Batterie bei Stromentnahme reduziert.

Die unterschiedlichen Bauformen

Batterien werden grundsätzlich nach der Bauform unterschieden.

Alle 1,5-V-Batterien sind Rundbatterien mit zylindrischer Form. Dazu zählen Mignon- (AA) und Micro- (AAA) Batterien, wie auch Mono- und Babyzellen. Flachbatterien bestehen aus drei Rundbatterien und verfügen über 4,5 V. Weiter gibt es Blockbatterien mit 9 V und Knopfzellen.

Die verschiedenen Typen von Einweg-Batterien

Die Unterscheidung der unterschiedlichen Typen von Batterien erfolgt nach den verwendeten Materialien.

Die Alkali-Mangan-Batterie verfügt über eine Nennspannung von 1,5 V pro Zelle. Aufgrund höherer Kapazität, längerer Lagerfähigkeit und besserer Belastbarkeit hat diese die Zink-Kohle-Zelle in den meisten Anwendungsbereichen verdrängt. Grundsätzlich ist die Alkali-Mangan-Batterie (Alkaline) begrenzt wieder aufladbar, wird aber dennoch zu den Primärbatterien gezählt.

Die Zinkchlorid-Batterie verfügt ebenfalls über eine Nennspannung von 1,5 V pro Zelle, wurde jedoch inzwischen nahezu vollständig von der Alkali-Mangan-Batterie ersetzt. Auch die Zink-Kohle-Batterie hat eine Nennspannung von 1,5 V pro Zelle und ist ebenfalls weitgehend von der Alkali-Mangan-Batterie abgelöst.

Unterschiedliche Baugrößen von Gerätebatterien

Batterien, die in kleinen Elektronikgeräten verwendet werden, werden häufig als Gerätebatterien bezeichnet. Diese müssen leicht, kompakt, lageunabhängig einsetzbar und mechanisch robust sein. Sie dürfen weder ausgasen noch auslaufen. Heute handelt es sich meistens um Alkali-Mangan-Batterien. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Typen vorgestellt.

Die Mono-Batterie (D, LR20)

Bei der Mono-Batterie (LR20) handelt es sich um eine zylindrische Rundzelle mit einer Höhe von 59,5 mm bis 61,5 mm und einem Durchmesser von 32,3 mm bis 34,2 mm (IEC-Norm). Die häufigste Verwendungsform dieser Batterien ist in größeren tragbaren elektronischen Geräten, die einen relativ hohen Energiebedarf haben, wie zum Beispiel Taschenlampen, Spielzeug, tragbare Gettoblaster usw. Durch die höhere Leistungsfähigkeit der Alkali-Mangan-Batterien im Vergleich zur Zink-Kohle-Batterie wird die Mono-Batterie zunehmend von der Baby-Batterie verdrängt.

Die Baby-Batterie (C, LR14)

Die Baby-Batterie ist weit verbreitet und mit einer Höhe von rund 50 mm und einem Durchmesser von rund 27 mm deutlich kleiner als die Mono-Batterie. Häufig werden Baby-Batterien in Spielzeugen, Transistorradios, Taschenlampen u. v. m. verwendet. Aufgrund der gestiegenen Leistungsfähigkeit durch die Alkali-Mangan-Zellen wird in neueren Geräten mit relativ niedrigem Energiebedarf häufig die kleinere Mignon-Batterie eingesetzt.

Die Mignon-Batterie (AA, LR6)

Die Mignon-Batterie ist wohl die absolute Standard-Batterie. Die weitverbreitete Batterie ist eine zylindrische Rundzelle mit einer Höhe von rund 50 mm und einem Durchmesser von ca. 14 mm. Kapazität, Nennspannung und Belastbarkeit der Mignon-Batterie können recht stark variieren, da diese mit verschiedenen elektrochemischen Systemen hergestellt wird:

  • Alkali-Mangan: LR6,
  • Zink-Kohle: R6,
  • Lithium-Eisensulfid: FR6,
  • Nickel-Oxyhydroxid: ZR6.

Die Mignon-Batterie hat eine Kapazität von 400 bis 3900 mAh. Die Zellspannung liegt zwischen 1,2 bis 1,5 Volt, weshalb meist mehrere Batterien in einem Gerät zusammengeschaltet werden. Meist wird die Batterie in kleinen tragbaren Geräten wie Wanduhren, Fernbedienungen, Walkman, CD-Player, Fotoapparaten, Computermäusen und zahlreichen weiteren Geräten eingesetzt. Ein großer Vorteil der Mignon-Batterie, wie auch der anderen Rundbatterien, besteht darin, dass diese recht platzsparend in Serie geschaltet werden kann, wodurch höhere Spannungen erzielt werden.

Die Micro-Batterie (AAA)

Ähnlich weit verbreitet wie die AA-Batterie ist die kleinere Micro-Batterie (AAA). Die Batterie hat ebenso eine zylindrische Rundform, ist ca. 44 mm hoch und hat einen Durchmesser von rund 10 mm. Auch die Micro-Batterie wird mit verschiedenen elektrochemischen Systemen hergestellt:

  • Alkali-Mangan: LR03,
  • Zink-Kohle: R03,
  • Lithium-Eisensulfid: FR03,
  • Nickel-Oxyhydroxid: ZR03.

Eingesetzt wird die Batterie in recht kleinen tragbaren Geräten wie sehr kleinen Taschenlampen, Digitalkameras, Fernbedienungen, Spielzeugen, PDAs, MP3-Player u. v. m. Aufgrund des geringen Durchmessers bietet sich der Einsatz in entsprechend dünnen tragbaren Geräten an.

Die Mini-Batterie (AAAA)

Noch kleiner ist die Mini-Batterie mit einer Höhe von ca. 42 mm und einem Durchmesser von rund 8,3 mm. Geeignet ist die Batterie für sehr kleine und dünne tragbare Geräte. Auch diese Batterie hat eine zylindrische Rundform mit einer Nennspannung von 1,5 V.

Die Lady-Batterie (N)

Wie die zuvor vorgestellten Batterietypen wird auch die Lady-Batterie (LR1) mit verschiedenen elektrochemischen Systemen hergestellt. Die Alkali-Mangan-Variante ist verbreiteter als die ebenfalls noch immer marktübliche Zink-Kohle-Variante. Mit einer Höhe von rund 30 mm und einem Durchmesser von 12 mm ist die Batterie auffällig kompakt. Angewendet wird die Lady-Batterie in sehr begrenzten Platzverhältnissen, wie z. B. der elektrischen Fahrradbeleuchtung oder bei LED-Taschenlampen. Die Nennspannung beträgt 1,5 V.

Der 9-Volt-Block (9V)

Der 9-Volt-Block hat eine rechteckige Form, ähnlich einer Streichholzschachtel. Im Inneren des Blocks befinden sich sechs in Reihe geschaltete Rundzellen mit jeweils 1,5 Volt. Alternativ sind sechs Flachzellen in der Batterie elektrisch in Reihe geschaltet. Die kompakte Batterie hat eine Länge von 48,5 mm, ist 26,2 mm breit und 17 mm hoch. Auch größere Varianten sind verfügbar. Das Einsatzgebiet ist weit gefächert und reicht von tragbaren Radios bis Baustellenbeleuchtungen. Über druckknopfförmige Kontakte wird an einem Ende der Batterie die elektrische Verbindung hergestellt.

Wie die anderen Batterietypen wird der 9-Volt-Block ebenfalls mit unterschiedlichen elektrochemischen Systemen hergestellt. Die Nennspannung, Belastbarkeit und Kapazität können dementsprechend variieren. 9V-Zink-Kohle Batterien verfügen über eine Kapazität von 190 bis 330 mAh, Alkaline zwischen 500 und 600 mAh und Lithium-9V-Batterien haben eine Kapazität von 900 bis 1.300 mAh. Verwendet wird der 9-Volt-Block in elektrischen Geräten, die zwar eine höhere Spannung, jedoch nur geringe elektrische Leistung benötigen, wie z. B. Fernbedienungen, Rauchmelder, Spielzeuge und kleine Messgeräte.

Die Flachbatterie (4.5V)

In einer Flachbatterie sind drei Zellen hintereinandergeschaltet. Bei den Zellen handelt es sich in der Regel um Alkali-Mangan-Zellen (3LR12) oder Zink-Kohle-Zellen (3R12). Aus der Batterie ragen zwei Anschlusszungen heraus, die kürzere Zunge ist der Pluspol, die längere der Minuspol. Da drei 1,5-V-Zellen in Reihe geschaltet werden, ergibt sich eine Gesamtspannung von 4,5 V. Aufgrund der recht sperrigen Bauweise der Flachbatterie kommt diese immer seltener zum Einsatz. Für alte Geräte, die eine Flachbatterie benötigen, werden entsprechende Adapter für drei Mignon-Batterien angeboten.

Die Laternenbatterie/Blockbatterie

Die Laternenbatterie, auch als Blockbatterie bezeichnet, verfügt über eine Gesamtspannung von 6 V, da vier 1,5-V-Zellen elektrisch in Reihe geschaltet sind. Weit verbreitet ist dieser Batterietyp in Nordamerika, in Europa jedoch weniger. Elektronische Geräte werden über Federkontakte angeschlossen, die oben aus der Batterie herausragen. Hergestellt wird die Batterie mit unterschiedlichen elektrochemischen Systemen. Üblich sind Zink-Kohle-Blockbatterien mit 7,0 bis 8,5 Ah und Alkaline-Blockbatterien mit 15 Ah. Eingesetzt wird dieser Batterietyp meist für Beleuchtungen beim Camping, in der Landwirtschaft und auf Baustellen.

23A (1811A)

Die 23A-Batterie weist eine Gesamtspannung von 12 V auf und ist eine Trockenzelle. Mit einer Höhe von 28,5 mm und einem Durchmesser von 10,3 mm ist die Batterie kleiner als eine AAA-Batterie. Die Kapazität beträgt rund 55 mAh. Die 12-V-Nennspannung kommt dadurch zustande, dass acht 1,5-V-Knopfzellen elektrisch in Reihe geschaltet werden. Notwendig ist die hohe Spannung z. B. bei Radiofrequenz-Sendern und Empfangseinrichtungen.

Batterieadapter

Da nicht jeder Batterietyp in jedem Land verbreitet ist, werden entsprechende Adapter angeboten. So kann z. B. ein Flachbatterie-Adapter drei AA-Zellen aufnehmen. Geräte, die die Verwendung einer Flachbatterie erfordern, sind so weiter einsetzbar. 

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