Studie warnt vor Risiken beim Mischen alter und neuer Batterien

Batterien treiben unsere moderne Welt an, von Fernbedienungen und Spielzeug bis hin zu Taschenlampen, Digitalkameras und sogar Elektrofahrzeugen. Eine gängige, aber oft übersehene Praxis – das Mischen alter und neuer Batterien – kann jedoch ernsthafte Leistungsprobleme und Sicherheitsrisiken verursachen. Dieser Artikel untersucht die wissenschaftlichen Gründe für diese Risiken und gibt praktische Hinweise für eine sicherere Batterienutzung.

Um zu verstehen, warum das Mischen alter und neuer Batterien problematisch ist, müssen wir zunächst untersuchen, wie Batterien funktionieren. Batterien sind im Wesentlichen Geräte, die chemische Energie durch kontrollierte chemische Reaktionen in elektrische Energie umwandeln.

Eine typische Batterie besteht aus:

• Anode (Positive Elektrode): Hier findet Oxidation statt, wodurch Elektronen freigesetzt werden.
• Kathode (Negative Elektrode): Hier findet Reduktion statt, wodurch Elektronen aufgenommen werden.
• Elektrolyt: Erleichtert die Ionenbewegung zwischen den Elektroden.
• Separator: Verhindert Kurzschlüsse und ermöglicht gleichzeitig den Ionenfluss.
• Gehäuse: Schützt die internen Komponenten.

Während der Entladung erzeugen chemische Reaktionen an den Elektroden einen Elektronenfluss durch einen externen Stromkreis, während sich Ionen intern bewegen. Wenn sich die Reaktanten erschöpfen, sinkt die Spannung allmählich, bis die Batterie erschöpft ist.

Batterien können als ideale Spannungsquelle mit Reihenwiderstand (Innenwiderstand) modelliert werden. Neue Batterien haben einen geringen Innenwiderstand, was einen starken Stromfluss ermöglicht. Mit zunehmendem Alter der Batterien erhöht sich der Innenwiderstand aufgrund von:

• Erschöpfung der Reaktanten
• Änderungen der Elektrodenoberfläche
• Abbau des Elektrolyten

Das Kombinieren alter und neuer Batterien erzeugt Ungleichgewichte, die zu drei Hauptgefahren führen:

Gemäß dem Jouleschen Gesetz (P = I²R) erzeugen alte Batterien mit hohem Widerstand, die gezwungen werden, Strom von neuen Batterien zu leiten, gefährliche Wärme. Dies kann Folgendes verursachen:

• Chemische Zersetzung
• Elektrolyt-Leckage
• Beschleunigte Alterung
• Mögliche Explosionen

Wenn alte Batterien den Strom von neuen Batterien nicht sicher verarbeiten können, können interne Kurzschlüsse auftreten, die möglicherweise korrosive Substanzen freisetzen oder thermisches Durchgehen verursachen.

Gemischte Batterien entladen sich ungleichmäßig, wodurch die Gesamtleistung und -kapazität verringert und die Wahrscheinlichkeit einer Falschladung bei wiederaufladbaren Batterien erhöht wird.

Führende Batteriehersteller raten generell davon ab, Batterien zu mischen:

• Ersetzen Sie alle Batterien gleichzeitig
• Verwenden Sie identische Batterietypen und -marken
• Vermeiden Sie die Kombination von Einweg- und wiederaufladbaren Batterien

Um Sicherheit und Leistung zu maximieren:

• Überprüfen Sie Batterien regelmäßig auf Beschädigungen oder Auslaufen
• Lagern Sie Batterien sachgerecht an einem kühlen, trockenen Ort
• Befolgen Sie die Richtlinien des Herstellers zum Aufladen
• Recyceln Sie verbrauchte Batterien verantwortungsvoll

Zu den gängigen Batteriechemikalien gehören:

• Alkalisch: 1,5 V, Einweg, wirtschaftlich
• NiMH: 1,2 V, wiederaufladbar, umweltfreundlich
• Lithium-Ionen: 3,7 V, hohe Energie, leicht

Zukünftige Batterieentwicklungen konzentrieren sich auf:

• Höhere Energiedichte
• Schnelleres Aufladen
• Verbesserte Sicherheit
• Längere Lebensdauer
• Verbesserte Nachhaltigkeit

Das Verständnis der Batteriegrundlagen und die Einhaltung der richtigen Nutzungsrichtlinien helfen, Unfälle zu vermeiden und gleichzeitig die Leistung zu optimieren. Kleine Vorsichtsmaßnahmen bei der Batteriewahl und -handhabung können die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Geräts erheblich verbessern.