Benutzer:GTQ2c1909

Aus ZUM Projektwiki

Schüler am Gymnasium Trittau, Schleswig-Holstein

Benutzer:D.dejager

Projekt: Abiturwissen Chemie Oberstufe

Benutzer:GTQ2c1909/Primärelemente

Primärelemente

Lithium-Batterie (LiMnO2)

Aufbau:

Die Kathode der Lithium-Mangandioxid-Batterie besteht aus wärmebehandeltem Mangandioxid (MnO2) und die Anode aus metallischem Lithium.

Lithium-Batterie.jpg


Anodenreaktion: Li → Li+ + e

Kathodenreaktion: MnO2 + Li+ + e → LiMnO2

Gesamtreaktion: Li + MnO2 → LiMnO2

Vorteile Nachteile
- niedrigstes Elektrodenpotenzial - starke Reaktion mit Wasser,

darf nicht damit in Berührung kommen

- kleinste Dichte - aufwendige Herstellung/hohe Herstellungskosten
- hohe Spannung (2,8-3,6V) - Alterserscheinungen: altert auch ohne Benutzung
- Leichtmetall - Sicherheit: Probleme mit Überhitzung, vor allem durch

Kontakt zweier Akkus (Transport) verursacht Brände

- geringe Selbstentladung lange Lagerfähigkeit
Alkali-Mangan-Batterie

Die Alkali-Mangan-Batterie ist eine eine Fortentwicklung der Zink-Kohle-Batterie (Leclanché-Element). Der bedeutendste Unterschied zwischen den beiden Batterien ist, dass sich das Zink nicht in einem Zinkbecher außerhalb der Batterie befindet, sondern in einer Zinkpaste innerhalb der Batterie.

Alkali-Mangan-Batterie.jpg

Anodenreaktion:

1. Zn(s) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s) + 2e-

2. Zn(OH)(s) + 2OH-(aq) → Zn[(OH)4]2-(aq)

Kathodenreaktion:

1. Mangan(IV)oxid wird zu Mangan(III)hydroxid reduziert:

2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e- → 2MnO(OH)(s) + 2OH-(aq)

Nebenreaktion:

Zink wird oxidiert und Wasser zu gasförmigem Wasserstoff reduziert:

Zn + 2H2O + 2OH- → [Zn(OH)4- + H2


Vorteile: (Vergleich zur LeClanché-Batterie)

- höhere Stromdichte

- weniger Schwankungen

- längere Betriebsdauer

- hohe Auslaufsicherheit, jedoch kann sie aufgrund eines Kurzschlusses und des daraus resultierenden Überdrucks dennoch auslaufen

- auch bei niedrigen Temperaturen funktionsfähig

- geringere Selbstentladung


Zink-Kohle-Batterie

https://www.u-helmich.de/che/Q1/inhaltsfeld-3-ec/61-Batterien/seiteEC-61A1.html

Anodenreaktion:

Zn(s) → Zn²+ + 2e-

Kathodenreaktion:

2MnO2 + 2H2O + 2e- → 2MnO(OH) + 2OH-

Sekundärreaktionen: (NH4 aus dem Elektrolyten)

1. 2NH4+ + 2OH- → 2NH3 + 2H2O

2. Zn²+ + 2NH3 → [Zn(NH3)2+

3. [Zn(NH3)2+ + 2Cl- → [Zn(NH3)2]Cl2

Vorteile Nachteile
- giftige Stoffe binden an einen unlöslichen Komplex - elektrischer Widerstand nimmt zu
- gleichzeitig sinkt die Leistung
- Zinkbecher kann porös werden → Gefahr des Auslaufens des Elektrolyten steigt
- hohe Selbstentladung