AhA: Warum laufen Batterien aus?

Die Uhr auf dem Nachttisch war ein Auslaufmodell. Die Batterie auch. Nachdem ihr letztes Stündlein geschlagen hatte, lag ein weißer, krümeliger Belag auf den elektrischen Kontakten im Uhrengehäuse. Zeit für ein bisschen Chemie.

Eine Batterie wandelt chemische in elektrische Energie um. Sie liefert einen Strom, bei dem Elektronen von Ort zu Ort wandern. Dazu müssen in der Batterie auf einer Seite viele Atome vorhanden sein, die gerne Elektronen abgeben (Minuspol), auf der anderen Seite solche, die Elektronen aufnehmen (Pluspol). Die Pole werden von außen über einen Stromverbraucher, etwa den Wecker, miteinander verbunden. Im Innern der Batterie leitet eine Flüssigkeit, meist eine Säure, elektrisch geladene Teilchen (Ionen) zwischen den Polen weiter. Hier spielt die Chemie.

Ein klassisches Beispiel ist eine Batterie aus Zink. Das unedle Metall lässt sich als Batteriebehälter verwenden und bildet zugleich den negativen Pol. Als Pluspol kommen Substanzen wie Manganoxid, Braunstein genannt, in Betracht.

Das Zink gibt Elektronen ab. Es wird oxidiert und mit der Zeit abgebaut: Zinkionen gehen in die Flüssigkeit über. „Das ist ähnlich wie bei einem Rostprozess“, sagt Stefan Vetter, Elektronikingenieur beim Batteriehersteller Varta in Ellwangen. „Wenn der Zinkbecher mit der Zeit korrodiert, kann die Batterie auslaufen.“ Aus den entstandenen Löchern tritt eine ätzende Brühe aus.

Heute baut man Zinkbatterien meist aufwendiger: aus einem Stahlbehälter, an dessen Wand das Manganoxid gepresst wurde. Das Zink dagegen liegt nun in Form eines Pulvers vor. Es hat daher eine große reaktive Oberfläche. Solche Alkali-Mangan-Batterien sind leistungsfähiger und sicherer. Allerdings laufen auch sie in seltenen Fällen aus.

Während das Zink oxidiert, bildet sich im Innern der Batterie aus Wasser gasförmiger Wasserstoff. Normalerweise nur in kleinen Mengen. Wenn das Zinkpulver jedoch viele Verunreinigungen durch Schwermetalle wie Eisen enthält, erhöht sich die Gasmenge. Der Wasserstoff muss dann über eine Membran abgelassen werden, damit der Druck nicht so stark steigt, dass die Batterie explodiert.

Öffnet sich die Membran innerhalb der Nutzungszeit, kann auch hier Flüssigkeit austreten: eine durchsichtige Lauge, die an der Luft mit CO2 reagiert und einen bröseligen Niederschlag bildet. Man sollte ihn vorsichtig mit einem Tuch entfernen. Thomas de Padova