Eigenschaften Alkali Batterien (Innenwiderstand)

[Gerald K. (geku)]

Die Spannung einer Alkalibatterie sinkt mit zunehmender Entladung ab.
Wie kommt diese Eigenschaft zusammen?

Erhöht sich der Innenwiderstand oder sinkt das *elektrochemische 
Potential* ?

In https://de.wikipedia.org/wiki/Alkali-Mangan-Zelle ist kein Hinweis zu 
finden.

Ich bin davon ausgegangen, dass das elektrochemische Potential eine 
Materialkonstante ist. Liege ich vielleicht falsch?

Bei Batterie mit flüssigen Elektrolyten bilden sich bei Belastung 
Gasbläschen an den Elektroden, die den Innenwiderstand erhöhen. Mit der 
Zeit kann sich die unbelastet Batterie erholen und die Spannung steigt 
wieder an. Würde für den Innenwiderstand sprechen.

Wenn das elektrochemische Potential eine Materialkonstante ist, dann 
müsste die Leerlaufspannung unabhängig vom Ladungszustand sein. Oder 
gibt es in der Batterie auch einen internen Parallelwiderstand 
(Selbstentladung), der mit zunehmender Entladung kleiner wird und die 
Spannung an der Batterie absenkt.

Gibt es eine Ersatzschaltung für eine Alkalizelle?

Ich habe die Erfahrung gemacht, dass Geräte (z.B. Funkmodule) mit 
kurzzeitiger Belastung länger mit Alkalibatterien betrieben werden 
können, wenn eine LIC parallel geschaltet wird. Die Spannung sinkt mit 
der Entladung nicht so stark ab. Gibt es eine Erklärung?

[Hp M. (nachtmix)]

Gerald K. schrieb:
> Erhöht sich der Innenwiderstand oder sinkt das *elektrochemische
> Potential* ?

Beides.

Gerald K. schrieb:
> Ich bin davon ausgegangen, dass das elektrochemische Potential eine
> Materialkonstante ist. Liege ich vielleicht falsch?

Die EMK ist aber konzentrationsabhängig, und die Konzentration der KOH 
sinkt während der Entladung. Ausserdem steigt die Konzentration der Zn2+ 
Ionen in der Lösung.

Gleichzeitig verringert sich die Oberfläche der Zink Elektrode und der 
gut leitende Braunstein verwandelt sich in schlecht leitende Manganoxide 
und ~hydroxide, die den Zutritt des Elektrolyten behindern.
Durch diese Effekte steigt der Innenwiderstand.



Gerald K. schrieb:
> wenn eine LIC parallel geschaltet wird

Was ist das?



P.S.:
Gerald K. schrieb:
> Bei Batterie mit flüssigen Elektrolyten bilden sich bei Belastung
> Gasbläschen an den Elektroden, die den Innenwiderstand erhöhen.

Ist mir neu. Jedenfalls passiert das nicht bei kommerziell gefertigten 
Zellen.

[Gerald K. (geku)]

Hp M. schrieb:
> Was ist das?

Danke für die Erklärung!

Sorry, ich hätte es ausschreiben sollen,
ein LIC ist ein Lithium-Ionen-Kondensator:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Kondensator

Wobei es ausreicht den LIC parallel zu schalten nachdem das Gerät nicht 
mehr funktioniert. Ich vermute es liegt an den stark reduzieren 
Innenwiderstand durch den LIC. Die Spannung an der Batterie/LIC 
Kombination steigt an.

[Gerald K. (geku)]

Hp M. schrieb:
> Ist mir neu. Jedenfalls passiert das nicht bei kommerziell gefertigten
> Zellen.

Das ist richtig, ich habe es bei einer Laborübung festgestellt, also 
keine kommerziell gefertigten Zelle. Man braucht die Anordnung nur zu 
erschüttern und der Strom steigt an.

[was (Gast)]

Gerald K. schrieb:
> Man braucht die Anordnung nur zu
> erschüttern und der Strom steigt an

Könnte auch an der besseren Durchmischung der teilweise verbrauchten 
Lösung liegen. Ist aber genauso wie die Gasbläschentheorie, genau das, 
eine Theorie.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Gerald K. schrieb:
> Wobei es ausreicht den LIC parallel zu schalten nachdem das Gerät nicht
> mehr funktioniert. Ich vermute es liegt an den stark reduzieren
> Innenwiderstand durch den LIC. Die Spannung an der Batterie/LIC
> Kombination steigt an.

Das könnte ich mir aber nur erklären, wenn das Gerät relativ kurze 
Stromspitzen aufnimmt. Bei konstanter Last dürfte der LIC dann keine 
Wirkung haben.

[Hp M. (nachtmix)]

Dietrich L. schrieb:
> Das könnte ich mir aber nur erklären, wenn das Gerät relativ kurze
> Stromspitzen aufnimmt. Bei konstanter Last dürfte der LIC dann keine
> Wirkung haben.

Genau.
Der durch den Kondensator gleichmäßigere Stromfluß reduziert den 
Spannungsabfall am Innenwiderstand.