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Wie funktioniert eine Batterie?
Kleine, elektrisch geladene Teilchen wandern vom Minus-Pol der Batterie zum Plus-Pol, erzeugen Strom und bringen so zum Beispiel deine Taschenlampe zum Leuchten.
Ist es nicht toll, dass du mit einer Batterie ganz ohne Kabel deine Taschenlampe oder deinen iPod zum Laufen bringen kannst? Es wäre ja nicht lustig, wenn diese Geräte ständig an der Steckdose hängen müssten!
Das Prinzip der Batterie
Batterien und Akkus funktionieren nach dem Prinzip der sogenannten „Galvanischen Zelle“. Dabei sausen kleine elektrisch geladene Teilchen in einem Kreislauf umher und erzeugen Strom. Dadurch beginnt deine Taschenlampe zu leuchten oder dein iPod spielt deine Lieblingsmusik. Wie im Bild unten dargestellt, findet man in einer „Galvanischen Zelle“ zwei miteinander verbundene Gefässe mit verschiedenen Flüssigkeiten und Metallen.
Metalle und ihre Vorlieben
Metalle haben die Eigenschaft, dass sie kleine, elektrisch geladene Teilchen abgeben können. Diese Teilchen werden Elektronen genannt. Sie sind negativ geladen. Manche Metalle geben diese Teilchen gerne ab, andere möchten sie lieber behalten. Darum sagt man auch, dass Metalle „unterschiedlich edel“ sind. Gold, Silber und Kupfer sind edle Metalle. Das heisst, sie möchten so bleiben wie sie sind und ihre Elektronen lieber bei sich behalten. Die nicht so edlen Metalle, wie zum Beispiel Zink, geben ihre Elektronen viel lieber ab. Diese Eigenschaften werden bei einer Batterie ausgenutzt.
Warum die Teilchen im Kreise wandern
Im Bild oben (Galvanische Zelle) sind die zwei Gefässe mit den zwei verschiedenen Metallen dargestellt. Bei einer Batterie entsprechen diese Gefässe dem Minus- und Plus-Pol. Das unedle Metall befindet sich im linken Gefäss in einer Flüssigkeit. Es wird „glücklicher“, wenn es die Elektronen abgeben kann. Im rechten Gefäss findest du das edle Metall, das in diesem Zustand total zufrieden ist. Allerdings gibt es in dieser Flüssigkeit andere Teilchen, die unbedingt Elektronen erhalten möchten, um so zu werden, wie das edle Metall. Diese Flüssigkeit zieht die Elektronen an. Wenn du nun die Taschenlampe einschaltest, gibt das unedle Metall im linken Gefäss die Elektronen ab. Die Teilchen in der Flüssigkeit im rechten Gefäss nehmen diese Elektronen sehr gerne auf. So entsteht ein Elektronenfluss vom linken Gefäss ins rechte. Dabei sausen die Elektronen an der Glühbirne vorbei und bringen sie zum Leuchten. Die „Ionenbrücke“ wird als Verbindung zwischen den beiden Gefässen benötigt, damit der Kreislauf nicht unterbrochen ist.
Weitere Quellen: BASF, der Chemie Reporter
In diesem Podcast wird die Frage "Wie funktioniert eine Batterie" auch erklärt.