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2026-07-27T14:06:16Z

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{{T}}
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= Batterien - Chemie =

[[Datei:Electric batteries.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Einleitung =

Batterien begleiten Dich im Alltag: in Taschenlampen, Fernbedienungen, Smartphones, E-Bikes und Fahrzeugen. Chemisch betrachtet sind sie '''Energiewandler'''. Beim Entladen wird ein Teil der gespeicherten [[Chemische Energie|chemischen Energie]] durch eine [[Redoxreaktion]] in elektrische Energie umgewandelt. Eine Batterie besteht aus einer oder mehreren [[Galvanische Zelle|galvanischen Zellen]]. Im Alltag wird jedoch oft schon eine einzelne Zelle als Batterie bezeichnet.<ref name="Batterie">[https://de.wikipedia.org/wiki/Batterie_(Elektrotechnik) Wikipedia: Batterie (Elektrotechnik)]</ref>

In diesem aiMOOC lernst Du den Aufbau elektrochemischer Zellen, den Elektronen- und Ionenfluss, wichtige Batterietypen und den Unterschied zwischen [[Primärzelle]] und [[Akkumulator]]. Du übst außerdem, Reaktionsgleichungen zu deuten, Spannungen zu berechnen und Batterien sicher sowie umweltgerecht zu behandeln.

[[Datei:Batteries comparison 4,5 D C AA AAA AAAA A23 9V CR2032 LR44 matchstick-1.jpeg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=JNgWRwPLj8s |500|center}}

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== Lernziele ==

Nach der Bearbeitung kannst Du erklären, wie eine Batterie Strom liefert. Du kannst [[Oxidation]] und [[Reduktion]] den Elektroden zuordnen, eine einfache Zellspannung aus Elektrodenpotenzialen berechnen und typische Batteriesysteme vergleichen. Außerdem kannst Du begründen, weshalb Akkus nur mit geeigneten Ladegeräten geladen und Altbatterien getrennt gesammelt werden müssen.

{{BR}}
= Vom Redoxvorgang zum elektrischen Strom =

Eine Redoxreaktion besteht aus zwei gekoppelten Teilreaktionen. Bei der '''Oxidation''' werden Elektronen abgegeben. Bei der '''Reduktion''' werden Elektronen aufgenommen. Werden beide Teilreaktionen räumlich getrennt, müssen die Elektronen über einen äußeren Leiter von einer Elektrode zur anderen fließen. Dieser gerichtete Elektronenfluss kann ein elektrisches Gerät betreiben.

Im Inneren der Zelle transportiert ein [[Elektrolyt]] Ionen. Er schließt den Stromkreis, ohne dass Elektronen direkt durch die Lösung fließen müssen. Ein [[Separator]] verhindert den unmittelbaren Kontakt der Elektroden und lässt dennoch Ionen passieren. In einer schulischen Modellzelle übernimmt häufig eine [[Salzbrücke]] diese Aufgabe.

# [[Anode]]: Ort der Oxidation
# [[Kathode]]: Ort der Reduktion
# [[Elektrolyt]]: Ionenleiter zwischen den Reaktionsräumen
# [[Äußerer Stromkreis]]: Weg der Elektronen durch Kabel und Verbraucher

Bei der Entladung einer galvanischen Zelle ist die Anode der Minuspol und die Kathode der Pluspol. Die Elektronen bewegen sich außen vom Minuspol zum Pluspol. Die technische Stromrichtung ist entgegengesetzt definiert. Die Merksätze '''Anode = Oxidation''' und '''Kathode = Reduktion''' gelten immer; beim Laden eines Akkus ändern sich jedoch Reaktionsrichtung und Vorzeichenbezug.

[[Datei:Galvanic Cell Diagram.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=gifwGurgfVk |500|center}}

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= Das Daniell-Element als Modell =

Das [[Daniell-Element]] besteht aus einer Zink-Halbzelle und einer Kupfer-Halbzelle. Eine Zinkelektrode taucht in eine Lösung mit Zink-Ionen, eine Kupferelektrode in eine Lösung mit Kupfer-Ionen. Eine Salzbrücke ermöglicht den Ionenausgleich.

[[Datei:Daniell-Element.svg|500px|rahmenlos|center]]

An der Zinkelektrode findet die Oxidation statt:

<math>\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-}</math>

An der Kupferelektrode werden Kupfer-Ionen reduziert:

<math>\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu}</math>

Die Gesamtreaktion lautet:

<math>\mathrm{Zn + Cu^{2+} \rightarrow Zn^{2+} + Cu}</math>

Zinkatome gehen als Ionen in Lösung. Gleichzeitig scheidet sich elementares Kupfer an der Kupferelektrode ab. Die Elektronen fließen durch den äußeren Stromkreis von Zink zu Kupfer. Ohne Salzbrücke würde sich in den Halbzellen eine Ladungstrennung aufbauen und der Stromfluss rasch zum Stillstand kommen.

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== Zellspannung und Elektrodenpotenziale ==

Die Zellspannung entsteht aus der Differenz der Elektrodenpotenziale. Unter Standardbedingungen gilt für das Daniell-Element näherungsweise:

<math>E^\circ_\mathrm{Zelle}=E^\circ_\mathrm{Kathode}-E^\circ_\mathrm{Anode}</math>

<math>E^\circ_\mathrm{Zelle}=0{,}34\,\mathrm{V}-(-0{,}76\,\mathrm{V})=1{,}10\,\mathrm{V}</math>

Eine positive Zellspannung zeigt, dass die betrachtete Gesamtreaktion unter Standardbedingungen freiwillig in der angegebenen Richtung ablaufen kann. In realen Batterien hängt die Klemmenspannung zusätzlich von Temperatur, Konzentration, Ladezustand, Stromstärke und Innenwiderstand ab.

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= Von der Zelle zur Batterie =

Mehrere Zellen können zusammengeschaltet werden. Bei einer '''Reihenschaltung''' addieren sich die Spannungen, während die Kapazität idealerweise gleich bleibt. Bei einer '''Parallelschaltung''' bleibt die Spannung gleich, während sich die Kapazitäten addieren. Für echte Akkupacks müssen Zellen hinsichtlich Typ, Alter, Ladezustand und Schutztechnik zusammenpassen. Solche Packs solltest Du nicht selbst bauen.

[[Datei:Fig bat Discharge Charge3.png|500px|rahmenlos|center]]

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== Kapazität, Energie und Leistung ==

Die elektrische Ladungsmenge einer Batterie wird häufig als Kapazität in Amperestunden angegeben:

<math>Q=I\cdot t</math>

Dabei gilt <math>1\,\mathrm{Ah}=3600\,\mathrm{C}</math>. Die gespeicherte elektrische Energie lässt sich näherungsweise mit

<math>W=U\cdot Q</math>

berechnen. Verwendest Du Volt und Amperestunden, erhältst Du Wattstunden. Ein Akku mit <math>3{,}7\,\mathrm{V}</math> und <math>2{,}0\,\mathrm{Ah}</math> speichert idealisiert etwa

<math>W=3{,}7\,\mathrm{V}\cdot 2{,}0\,\mathrm{Ah}=7{,}4\,\mathrm{Wh}</math>.

Die Leistung beschreibt, wie schnell Energie abgegeben wird:

<math>P=U\cdot I</math>

Die tatsächlich nutzbare Energie ist meist kleiner als der rechnerische Wert. Ursachen sind unter anderem Spannungsabfall, Innenwiderstand, Selbstentladung und eine vom Entladestrom abhängige Kapazität.

[[Datei:AA Alkaline battery energy usage - discharge current 100mA.svg|500px|rahmenlos|center]]

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= Primärzellen und Sekundärzellen =

'''Primärzellen''' sind für die einmalige Entladung vorgesehen. Ihre chemischen Reaktionen lassen sich technisch nicht ausreichend umkehren. Sie dürfen nicht in einem Ladegerät für Akkus geladen werden.

'''Sekundärzellen''' heißen auch Akkumulatoren oder kurz Akkus. Beim Laden erzwingt eine äußere Spannung die weitgehende Umkehr der Entladereaktion. Dieser Vorgang ist eine Form der [[Elektrolyse]]. Jede Lade- und Entladerunde beansprucht die Materialien, weshalb Kapazität und Leistung mit der Zeit abnehmen.<ref name="Akkumulator">[https://de.wikipedia.org/wiki/Akkumulator Wikipedia: Akkumulator]</ref>

{| class="wikitable"
! System
! Typische Zellspannung
! Wiederaufladbar
! Typische Verwendung
|-
| Zink-Kohle
| etwa 1,5 V
| nein
| Geräte mit geringem Energiebedarf
|-
| Alkali-Mangan
| etwa 1,5 V
| nein
| Fernbedienungen, Spielzeug, Taschenlampen
|-
| Nickel-Metallhydrid
| etwa 1,2 V
| ja
| wiederaufladbare Rundzellen
|-
| Lithium-Ionen
| häufig 3,6 bis 3,7 V
| ja
| Smartphones, Laptops, E-Bikes
|-
| Bleiakku
| etwa 2,0 V je Zelle
| ja
| Fahrzeuge, Notstromanlagen
|}

{{BR}}
= Wichtige Batteriesysteme =

{{BR}}
== Alkali-Mangan-Zelle ==

Die [[Alkali-Mangan-Zelle]] ist eine häufige Primärzelle. Am Minuspol wird Zink oxidiert. Mangandioxid wird am Pluspol reduziert. Als Elektrolyt dient Kalilauge. Eine vereinfachte Darstellung der Teilreaktionen beim Entladen lautet:

<math>\mathrm{Zn + 2OH^- \rightarrow ZnO + H_2O + 2e^-}</math>

<math>\mathrm{2MnO_2 + 2H_2O + 2e^- \rightarrow 2MnOOH + 2OH^-}</math>

Daraus ergibt sich vereinfacht:

<math>\mathrm{Zn + 2MnO_2 + H_2O \rightarrow ZnO + 2MnOOH}</math>

Die realen Vorgänge sind komplexer und hängen vom Ladezustand ab. Für das Schulmodell zeigt die Gleichung jedoch deutlich: Zink gibt Elektronen ab, während Manganverbindungen Elektronen aufnehmen.

[[Datei:Alkaline-battery-english.svg|500px|rahmenlos|center]]

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== Lithium-Ionen-Akkumulator ==

Im [[Lithium-Ionen-Akkumulator]] wandern Lithium-Ionen beim Entladen durch den Elektrolyten von der negativen zur positiven Elektrode. Die Elektronen nehmen den äußeren Weg durch das Gerät. Beim Laden werden beide Bewegungen umgekehrt. Die Lithium-Ionen werden dabei in Schicht- oder Gerüststrukturen der Elektroden eingelagert. Dieser Vorgang wird [[Interkalation]] genannt.

Lithium-Ionen-Akkus besitzen eine hohe spezifische Energie und eine geringe Selbstentladung. Sie benötigen jedoch eine Schutzschaltung und ein passendes Ladeverfahren. Überladung, Tiefentladung, starke Erwärmung oder mechanische Beschädigung können zu gefährlichen Reaktionen führen.

[[Datei:General discharging Li battery diagram.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=krRzH0myAOc |500|center}}

{{BR}}
== Bleiakkumulator ==

Der [[Bleiakkumulator]] enthält eine Elektrode aus Blei, eine Elektrode aus Bleidioxid und Schwefelsäure als Elektrolyt. Beim Entladen entstehen an beiden Elektroden Bleisulfat und Wasser:

<math>\mathrm{Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O}</math>

Beim Laden wird die Reaktion weitgehend umgekehrt. Sechs in Reihe geschaltete Zellen liefern typischerweise eine Nennspannung von etwa 12 V. Bleiakkus können große Ströme abgeben, sind aber schwer. Blei und Schwefelsäure erfordern einen geschlossenen Aufbau und fachgerechtes Recycling.

[[Datei:Bleiakku.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Nickel-Metallhydrid-Akkumulator ==

Der [[Nickel-Metallhydrid-Akkumulator]] wird häufig in wiederaufladbaren AA- und AAA-Zellen verwendet. Die negative Elektrode speichert Wasserstoff in einer Metalllegierung. An der positiven Elektrode reagiert ein Nickel-Oxyhydroxid-System. NiMH-Zellen sind robust und enthalten kein Cadmium, besitzen aber eine niedrigere Zellspannung als Alkali-Mangan-Zellen.

{{BR}}
== Redox-Flow-Batterie ==

Bei einer [[Redox-Flow-Batterie]] befinden sich die energiereichen Stoffe in flüssigen Elektrolyten, die aus Tanks durch eine Reaktionszelle gepumpt werden. Leistung und gespeicherte Energiemenge können dadurch teilweise unabhängig voneinander geplant werden. Solche Systeme eignen sich vor allem für stationäre Speicher.

[[Datei:Redox flow battery.PNG|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Historische Entwicklung =

Die [[Voltasche Säule]] von Alessandro Volta lieferte um 1800 einen länger anhaltenden elektrischen Strom. Sie bestand aus abwechselnden Metall- und elektrolytgetränkten Scheiben. Das Daniell-Element verbesserte später die Konstanz der Spannung. Das Leclanché-Element wurde zur Grundlage der Zink-Kohle-Zelle. Moderne Batteriesysteme verwenden weiterhin dasselbe Grundprinzip: räumlich gekoppelte Oxidation und Reduktion erzeugen eine nutzbare Spannung.

[[Datei:Voltaic pile.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=ZSUfxre88CI |500|center}}

{{BR}}
= Schulversuch: Eine einfache Obst- oder Kartoffelzelle =

Mit einer Zink- und einer Kupferelektrode kannst Du eine einfache galvanische Zelle untersuchen. Stecke die gereinigten Metalle mit Abstand in eine Zitrone oder Kartoffel und miss die Spannung mit einem Multimeter. Das feuchte Innere dient als Elektrolyt. Die Zinkoberfläche wird oxidiert; an der Kupferelektrode läuft eine Reduktion gelöster Teilchen ab. Mehrere Zellen in Reihe können eine höhere Spannung liefern.

'''Sicherheit:''' Führe den Versuch nur nach Anweisung der Lehrkraft durch. Verwende keine beschädigten kommerziellen Batterien, vermeide Kurzschlüsse und iss die verwendeten Lebensmittel anschließend nicht. Eine einzelne Obst- oder Kartoffelzelle liefert meist nur wenig Strom; die Messung mit dem Multimeter ist daher aussagekräftiger als der Betrieb einer Lampe.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=LUGQijL9rO4 |500|center}}

{{BR}}
= Sicherheit, Nutzung und Recycling =

Batterien enthalten energiereiche und teilweise reizende, ätzende oder umweltgefährdende Stoffe. Öffne Batterien und Akkus nicht. Schließe die Pole nicht kurz, wirf Zellen nicht ins Feuer und verwende zum Laden nur ein geeignetes Ladegerät. Mische in einem Gerät möglichst keine unterschiedlichen Typen, Ladezustände oder Altersstufen.

Ein aufgeblähter, stark erwärmter, undichter oder mechanisch beschädigter Lithium-Ionen-Akku darf nicht weiterverwendet oder geladen werden. Informiere eine erwachsene Person beziehungsweise eine Fachstelle. Frei liegende Pole lithiumhaltiger Altbatterien können für den Transport zur Sammelstelle gegen Kurzschluss abgeklebt werden.

Altbatterien und Altakkus gehören in Deutschland nicht in den Hausmüll. Sie können im Handel oder bei kommunalen Sammelstellen getrennt abgegeben werden. Dadurch lassen sich Wertstoffe zurückgewinnen und Schadstoffe kontrolliert behandeln.<ref name="UBA">[https://www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-ressourcen/produktverantwortung-in-der-abfallwirtschaft/batterien-altbatterien Umweltbundesamt: Batterien und Altbatterien]</ref>

[[Datei:Pilas electricas usadas.JPG|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Recycling Li-ion.svg|300px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Nachhaltigkeit beurteilen ==

Ob eine Batterie nachhaltig ist, hängt nicht nur von ihrer Zellchemie ab. Wichtig sind Rohstoffgewinnung, Herstellung, Lebensdauer, Wirkungsgrad, Reparierbarkeit, Transport, Nutzung und Recycling. Ein Akku kann ökologisch vorteilhaft sein, wenn er oft genutzt und sachgerecht geladen wird. Für selten genutzte Geräte mit sehr geringem Strombedarf kann eine langlebige Primärzelle sinnvoll sein. Eine faire Bewertung betrachtet deshalb den gesamten [[Lebenszyklus]] und den konkreten Einsatz.

{{BR}}
= Zusammenfassung =

Eine Batterie trennt Oxidation und Reduktion räumlich. Elektronen fließen außen durch den Verbraucher, Ionen bewegen sich im Elektrolyten. Bei der Entladung ist die Anode der Minuspol und die Kathode der Pluspol. Primärzellen sind nicht zum Wiederaufladen bestimmt; Sekundärzellen können durch eine äußere Spannung regeneriert werden. Spannung, Kapazität, Energie, Leistung, Sicherheit und Recycling sind zentrale Größen für die Bewertung eines Batteriesystems.

{{BR}}
= Quellen und Vertiefung =

<references />

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Welche Energieumwandlung findet beim Entladen einer Batterie hauptsächlich statt?'''
(Chemische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt)
(!Elektrische Energie wird vollständig in Kernenergie umgewandelt)
(!Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt)
(!Mechanische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht bei einer Oxidation?'''
(Elektronen werden abgegeben)
(!Elektronen werden aufgenommen)
(!Protonen werden immer vollständig entfernt)
(!Neutronen werden freigesetzt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''An welcher Elektrode findet die Reduktion statt?'''
(An der Kathode)
(!An der Anode)
(!Am Separator)
(!Am Gehäuse)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''In welche Richtung fließen Elektronen beim Entladen einer galvanischen Zelle im äußeren Stromkreis?'''
(Vom Minuspol zum Pluspol)
(!Vom Pluspol zum Minuspol)
(!Vom Elektrolyten zum Separator)
(!Von der Salzbrücke zur Anode)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aufgabe erfüllt der Elektrolyt?'''
(Er leitet Ionen)
(!Er leitet nur Licht)
(!Er verhindert jede chemische Reaktion)
(!Er ersetzt beide Elektroden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zur Reihenschaltung gleicher Zellen ist richtig?'''
(Die Spannungen addieren sich)
(!Die Spannung wird immer null)
(!Die Kapazität vervierfacht sich stets)
(!Die Elektrodenpotenziale verschwinden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Größe wird üblicherweise in Amperestunden angegeben?'''
(Die Kapazität)
(!Die Temperatur)
(!Die Dichte)
(!Der elektrische Widerstand)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Zelle ist wiederaufladbar?'''
(Eine Sekundärzelle)
(!Eine reine Primärzelle)
(!Eine Einweg-Alkali-Mangan-Zelle)
(!Eine gewöhnliche Zink-Kohle-Zelle)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche typische Zellspannung besitzt ein Lithium-Ionen-Akku häufig?'''
(Etwa 3,6 bis 3,7 Volt)
(!Genau 0 Volt)
(!Etwa 100 Volt)
(!Etwa 0,01 Volt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie werden Altbatterien richtig behandelt?'''
(Sie werden getrennt gesammelt und zurückgegeben)
(!Sie werden in den Hausmüll geworfen)
(!Sie werden geöffnet und ausgespült)
(!Sie werden im Feuer entladen)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Oxidation || Elektronenabgabe
|-
| Reduktion || Elektronenaufnahme
|-
| Anode || Ort der Oxidation
|-
| Kathode || Ort der Reduktion
|-
| Elektrolyt || Ionenleiter
|-
| Primärzelle || Einmalige Entladung
|-
| Akkumulator || Wiederaufladbare Zelle
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Zink'''
| Oxidierbares Metall im Daniell-Element
|-
| '''Kupferionen'''
| Teilchenaufnahme von Elektronen
|-
| '''Salzbrücke'''
| Ionenausgleich zwischen Halbzellen
|-
| '''Separator'''
| Trennung der Elektroden
|-
| '''Reihenschaltung'''
| Erhöhung der Gesamtspannung
|-
| '''Parallelschaltung'''
| Erhöhung der Gesamtkapazität

|}
{{E}}

<br>
...
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Anode || An welcher Elektrode findet die Oxidation statt?
|-
| Kathode || An welcher Elektrode findet die Reduktion statt?
|-
| Elektrolyt || Wie heißt der Ionenleiter einer Zelle?
|-
| Separator || Welches Bauteil trennt die Elektroden?
|-
| Lithium || Welches leichte Metall gibt einem verbreiteten Akkutyp den Namen?
|-
| Kapazitaet || Welche Größe wird häufig in Amperestunden angegeben?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Batterien+-+Chemie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Beim Entladen wird chemische Energie in { elektrische Energie } umgewandelt. Eine Oxidation ist mit der { Abgabe von Elektronen } verbunden. Die Reduktion findet an der { Kathode } statt. Im äußeren Stromkreis bewegen sich die Elektronen vom { Minuspol } zum Pluspol. Der Elektrolyt transportiert { Ionen } im Inneren der Zelle. Im Daniell-Element wird Zink zu { Zinkionen } oxidiert. Bei einer Reihenschaltung addieren sich die { Spannungen }. Die Kapazität wird häufig in { Amperestunden } angegeben. Wiederaufladbare Zellen heißen { Sekundärzellen }. Altbatterien müssen zu einer { Sammelstelle } gebracht werden.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Batterien im Alltag]]: Fotografiere oder zeichne fünf batteriebetriebene Geräte und ordne ihnen den verwendeten Batterietyp zu.
# [[Batteriesymbole]]: Erstelle ein Plakat, das Pluspol, Minuspol, Anode, Kathode, Elektronenfluss und Ionenfluss erklärt.
# [[Kapazität]]: Vergleiche die Angaben auf drei Batterien oder Akkus und erkläre Spannung, Kapazität und Energie in eigenen Worten.
# [[Recycling]]: Suche in Deiner Schule oder Wohnumgebung eine Rückgabestelle und gestalte eine verständliche Wegbeschreibung.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Daniell-Element]]: Zeichne eine beschriftete Modellzelle und ergänze beide Teilgleichungen sowie die Gesamtgleichung.
# [[Spannungsmessung]]: Plane mit der Lehrkraft eine Obst- oder Kartoffelzelle, miss die Spannung und dokumentiere Aufbau, Messwerte und Beobachtungen.
# [[Batterievergleich]]: Vergleiche Alkali-Mangan-, NiMH- und Lithium-Ionen-Systeme anhand von Einsatz, Wiederaufladbarkeit, Spannung, Sicherheit und Recycling.
# [[Erklärvideo]]: Produziere ein zweiminütiges Video, in dem Du den Unterschied zwischen Elektronenfluss und Ionenfluss erklärst.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Kennlinie]]: Miss unter Aufsicht die Spannung einer geeigneten Zelle bei verschiedenen Widerständen und deute den Einfluss des Innenwiderstands.
# [[Ökobilanz]]: Entwickle Kriterien für einen Lebenszyklusvergleich zwischen Primärbatterien und Akkus und begründe die Gewichtung Deiner Kriterien.
# [[Batteriemanagementsystem]]: Recherchiere die Aufgaben eines Batteriemanagementsystems und entwirf ein vereinfachtes Blockschaltbild.
# [[Zukunftsspeicher]]: Untersuche Redox-Flow-, Natrium-Ionen- oder Festkörperbatterien und präsentiere Chancen, Grenzen und offene Forschungsfragen.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Redoxanalyse]]: Erkläre anhand einer unbekannten galvanischen Zelle, wie Du aus zwei Teilgleichungen Anode, Kathode und Elektronenfluss bestimmst.
# [[Spannungsberechnung]]: Berechne aus gegebenen Standardpotenzialen eine Zellspannung und beurteile, ob die angegebene Reaktionsrichtung freiwillig ist.
# [[Geräteentscheidung]]: Wähle für eine selten genutzte Fernbedienung und für ein täglich genutztes Aufnahmegerät jeweils ein geeignetes Batteriesystem und begründe Deine Entscheidung.
# [[Fehlerdiagnose]]: Ein Gerät mit zwei in Reihe geschalteten Zellen funktioniert nach dem Mischen einer alten und einer neuen Zelle nur kurz. Erkläre mögliche Ursachen und Risiken.
# [[Sicherheitskonzept]]: Entwickle Regeln für Sammlung, Lagerung und Rückgabe gebrauchter Batterien in einer Schule.
# [[Nachhaltigkeitsurteil]]: Beurteile die Aussage, Akkus seien grundsätzlich immer umweltfreundlicher als Primärbatterien, mithilfe einer Lebenszyklusbetrachtung.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

# [[Zellaufbau]]: Du kannst Elektroden, Elektrolyt, Separator und äußeren Stromkreis fachsprachlich beschreiben.
# [[Redoxgleichungen]]: Du kannst Oxidation, Reduktion und Gesamtreaktion korrekt formulieren.
# [[Ladungstransport]]: Du kannst Elektronenfluss und Ionenbewegung unterscheiden und erklären.
# [[Berechnungen]]: Du kannst eine einfache Zellspannung sowie Energie aus Spannung und Kapazität bestimmen.
# [[Batteriesysteme]]: Du kannst mindestens drei Zelltypen anhand ihrer Eigenschaften und Anwendungen vergleichen.
# [[Sicherheit und Nachhaltigkeit]]: Du kannst sichere Nutzung, getrennte Rückgabe und eine Lebenszyklusbewertung begründen.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Batterie_(Elektrotechnik) </iframe>

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Galvanische_Zelle </iframe>

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Batterien - Chemie]]'''
# [[Elektrochemie]]
# [[Redoxreaktion]]
# [[Galvanische Zelle]]
# [[Elektrolyse]]
# [[Elektrochemische Spannungsreihe]]
# [[Akkumulator]]
# [[Lithium-Ionen-Akkumulator]]
# [[Recycling]]
|}

[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Elektrochemie]]
[[Kategorie:Batterie]]
[[Kategorie:Physikalische Chemie]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]
[[Kategorie:Sekundarstufe II]]
[[Kategorie:Schule]]
[[Kategorie:Nachhaltigkeit]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Batterien - Chemie - Versionsgeschichte

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