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Die Alkali-Mangan-Batterie

Eine Mignonzelle sieht aus wie ein schlichter Metallzylinder — im Inneren stecken sechs Schichten, die genau zusammenspielen.

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Von außen nach innen

  • Anknüpfung (4.3.2):Eine Batterie ist eine galvanische Zelle, deren Reaktion sich praktisch nicht umkehren lässt — eine Primärzelle, nicht wiederaufladbar.
  • Reaktionspartner:Zink (Reduktionsmittel, Minuspol) und Braunstein MnO₂ (Oxidationsmittel, Pluspol).
  • Elektrolyt:Kalilauge, zu einem Gel eingedickt — daher „Trockenbatterie“ und „Alkali“ im Namen.
  • Bauweise:umgekehrt zur älteren Zink-Kohle-Zelle: Braunstein außen am Stahlbecher, Zink innen als Pulver.

Wickle die Mignonzelle Schicht für Schicht von außen nach innen ab: Knopf „Abwickeln“, ein Klick auf die äußerste Schicht im Schnitt oder →/Enter (zurück mit ←). Ein Klick auf einen abgewickelten Streifen zeigt seine Aufgabe erneut.

Eine AA-Zelle abwickeln

Halte fest: In der Alkali-Mangan-Zelle liegt das Oxidationsmittel Braunstein außen am Stahlbecher (Pluspol), das Reduktionsmittel Zink als Pulver innen am Ableiternagel (Minuspol). Ein Separator trennt beide, lässt aber Hydroxid-Ionen durch.

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Reaktionen und Kenngrößen

  • Minuspol (Anode):\(\ce{Zn + 2 OH-}\) \(\ce{-> ZnO + H2O + 2 e-}\)
  • Pluspol (Kathode):\(\ce{MnO2 + H2O + e-}\) \(\ce{-> MnO(OH) + OH-}\) — Mangan von +IV auf +III.
Merke

Alkali-Mangan-Zelle: \(\ce{Zn + 2 MnO2 + H2O}\) \(\ce{-> ZnO + 2 MnO(OH)}\), Nennspannung 1,5 V

  • Kapazität:entnehmbare Ladung \(Q = I \cdot t\), angegeben in mAh (AA-Zelle ≈ 2500 mAh).
  • Energie:\(W = U \cdot Q\), z. B. \(1{,}5\,\text{V} \cdot 2{,}5\,\text{Ah} \approx 3{,}8\,\text{Wh}\).
  • Vorteile:OH⁻ wird an der Kathode gebildet und an der Anode verbraucht — die Spannung bleibt lange stabil; Zinkpulver liefert hohe Ströme.
  • Nicht laden:Erzwungener Rückstrom zersetzt Wasser, Gas entsteht, die Zelle kann auslaufen oder platzen.
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Allgemeine Hinweise

Außen ist nicht Minus

Der Stahlbecher gehört zum Pluspol, obwohl er die ganze Zelle umhüllt. Das Zink sitzt innen — anders als bei der Zink-Kohle-Zelle, deren Zinkbecher der Minuspol ist.

Größer heißt nicht höhere Spannung

AAA-, AA- und D-Zelle liefern alle 1,5 V; die Spannung hängt von den Redoxpaaren ab. Größere Zellen enthalten mehr Stoff und haben daher eine größere Kapazität.

Teilgleichungen im Basischen

Im alkalischen Elektrolyten mit OH⁻ und H₂O ausgleichen, nie mit H⁺. Kontrolle: Ladungen links und rechts müssen gleich sein.

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