Manchmal scheint es, als würden sich AA-Batterien vermehren, wenn sie allein in dunklen Schubladen im Haus liegen. Wenn Kinder sie aus Spielzeugen herausreißen, weil sie keinen Saft mehr haben, werden die leeren Batterien mit den neuen verwechselt. Und irgendwie hat man nie einen funktionierenden Batterietester oder ein Multimeter zur Hand, um sie zu testen (und vielleicht wurden die Batterien sogar entwendet, um sie in etwas anderem zu verwenden).
Ein gerüchteweise einfacher Test, um eine leere Batterie von einer guten zu unterscheiden, ist der „dead battery bounce“ – man lässt sie auf den Boden fallen, und die leeren hüpfen. Diesem Test wurde mit einer gewissen Skepsis begegnet, da viele behaupteten, die Technik entbehre jeglicher wissenschaftlicher Grundlage. Mit den Ergebnissen einer von Experten begutachteten Studie von Forschern der Princeton University, die im Journal of Materials Chemistry veröffentlicht wurde, ist diese Frage nun geklärt.
Der Rückprall der leeren Batterie
Die Studie zeigt, dass der Rückprall umso größer ist, je mehr sich die Batterie entlädt – dies wird gemessen, indem man Batterien in Plexiglasröhren fallen lässt und die Höhe des Rückpralls aufzeichnet. Diese Korrelation gleicht sich aus, wenn die Hälfte der Energie verbraucht ist. Die Autoren haben nicht nur die Zweifel an der Nützlichkeit dieser Technik ausgeräumt, sondern auch herausgefunden, warum sich die Eigenschaften der Batterien und ihre Tendenz zu springen ändern, wenn ihre Energie verbraucht ist.
Batterien zerlegen
Die meisten Einwegbatterien bestehen aus zwei Kammern. Die eine ist die positiv geladene Kathode, die Mangandioxid enthält. Die andere ist die negativ geladene Anode, die Zink in Form eines Gels und etwas Kaliumhydroxid enthält – das Alkali, das normalen, nicht wiederaufladbaren Alkalibatterien ihren Namen gibt.
Im Inneren einer Alkalibatterie. Tympanus
Wenn die beiden Enden einer Batterie verbunden werden, reagiert das Zink mit dem Hydroxid in der Anode, wodurch Elektronen frei werden, die zum Mangandioxid an der Kathode fließen und Strom erzeugen. Während dieses Prozesses reagieren die verschiedenen Chemikalien zu Zinkoxid und einer anderen Form von Manganoxid. Wenn das gesamte Zink reagiert hat, kann kein Elektronenfluss mehr erzeugt werden, und die Batterie entlädt sich.
Das Team der Princeton University hat dann Batterien mit verschiedenen Entladungsgraden zerlegt und ihren Inhalt unter einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Sie entdeckten, dass sich bei der Entladung sowohl die physikalische als auch die chemische Beschaffenheit der Batterie verändert.
Das Zinkoxid bildet sich um die im Gel eingebetteten Zinkpartikel und verwandelt das Gel langsam in eine Keramik. Während das Material zu Beginn aus dicht gepackten Teilchen besteht, bildet der Oxidationsprozess winzige Brücken zwischen ihnen, so dass ein Material entsteht, das ein bisschen wie ein Netz aus miteinander verbundenen Federn aussieht, was dem Material Sprungkraft verleiht. Jeder, der schon einmal einen Wackelpudding auf den Boden fallen lassen hat, weiß, dass Gele nicht federn – aber die Keramikform, in der sie geformt werden, schon.
Die „maximale Sprungkraft“ wird jedoch erreicht, wenn die Batterie nur noch etwa die Hälfte ihrer Ladung hat; zu diesem Zeitpunkt lässt die Sprungkraft nach, obwohl sich immer noch mehr Zinkoxid bildet. Die Bounce-Methode kann also zeigen, dass eine Batterie nicht mehr frisch ist, aber sie ist kein Indikator dafür, dass sie völlig entladen ist. Dennoch ist es eine einfache und sofortige Möglichkeit, die Fülle von Batterien in unseren Schubladen zu überprüfen – ganz ohne Multimeter.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.