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Zink-Braunstein-Zelle

Die Zink-Braunstein-Zelle, auch Leclanché-Element (nach Georges Leclanché), Trockenelement, Zink-Kohle-Element (wegen der Verwendung einer festen Kohle-Elektrode) oder Zink-Kohle-Trockenbatterie (wegen der der Eindickung des Elektrolyten bzw. dessen Speicherung in einem aufsaugenden Separator), ist ein galvanisches Element und erzeugt elektrische aus chemischer Energie. Sie zählt zu den Primärelementen, da sie, anders als Akkumulatoren, nicht wiederaufladbar ist. Zink-Braunstein-Zellen sind preiswert in der Herstellung und waren verbreitet, sind aber mittlerweile durch die weitaus leistungsfähigeren und betriebssicheren (auslaufsichereren) Alkali-Mangan-Batterien verdrängt worden.

Inhaltsverzeichnis

Aufbau

Das Zink-Kohle-Element besteht aus einer zu einem Becher geformten Zinkelektrode (negativer Pol) und Braunsteinpulver (positiver Pol) mit einer Kohleelektrode als zentrischer elektrischer Zuleitung. Als Elektrolyt wird dabei eine 20%ige Ammoniumchloridlösung eingesetzt. Der Verbraucher wird zwischen die beiden Elektroden geschaltet. Die Zelle liefert eine Spannung von in etwa 1,5 Volt.

Im Bild erkennt man außen die Metall-Ummantelung. Sie erhöht die mechanische Stabilität der Zelle. Die Kunststoff-Folie unter dem Metall-Mantel soll ein Auslaufen der Zelle verhindern. Der Zink-Becher, der das Elektrolyt und den Braunstein umschließt, ist bei entladenen Batterien nahezu aufgebraucht und auf der Abbildung nicht zu erkennen. Der Graphitstift mit Braunsteinummantelung in der Mitte wurde zusammen mit dem Plus-Außenkontakt der Batterie etwas herausgezogen.

Probleme

Zink-Braunstein-Zellen sind oft nicht auslaufsicher (leak proof). Früher besaßen sie oft nur einen Pappmantel um den Zinkbecher. Kommt es zum Auslaufen des Elektrolyten in einem Gerät, dann zerfrisst er die Batteriekontakte und oft auch die Leiterbahnen und Lötstellen benachbarter Leiterplatten. Aus diesem Grund soll man diese Batterien in solchen Geräten, in denen sie länger verbleiben, nicht verwenden.
Zudem besteht bei dem Leclanché-Element das Problem, dass ein schwerlöslicher Zinkkomplex (Diamminzinkchlorid) ausfällt. Dieser feste Komplex setzt sich an den Elektroden des Elementes ab und der elektrische Widerstand wird erhöht, sodass in der Folge die Leistung der Batterie schnell absinkt.

Reaktion (Entladen)

Minuspol (Anode):

Pluspol (Kathode):

Nachlieferung der nötigen Oxonium-Ionen aus dem Ammoniumchlorid-Elektrolyten:

Die entstandenen Ammoniakmoleküle werden von den Zinkionen-Komplex gebunden:

Die Reaktion dieses Komplexes mit den Chloridionen aus dem Ammoniumchlorid:


Gesamtgleichung:

Entsorgung

Zink-Kohle-Batterien können in Deutschland wie auch andere Batterien zurück in Batterien verkaufende Einzelhandelsgeschäfte gebracht werden, die zu diesem Zweck Sammelbehälter aufgestellt haben.

Batterien und Akkumulatoren gehören nicht in andere Müllsammelbehälter oder in die Umwelt, da sie umweltrelevante und wiedergewinnbare Stoffe enthalten.