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Funktionsweise

Was ist eine Zink-Luft-Batterie und wie funktioniert sie?

Heutzutage funktionieren gängige Hörgerätebatterien alle nach der Zink-Luft-Technologie. Diese wurde 1977 eingeführt und löste schrittweise die Quecksilberoxid-Zink-Batterie ab. Zunächst enthielten auch Zink-Luft-Batterien geringe Mengen an Quecksilber, da dieses ein sehr guter elektrischer Leiter ist und die elektrochemischen Stabilitätsverhältnisse aufrecht erhält. Moderne Batterien verzichten jedoch komplett darauf, weshalb auf der Verpackung der Hinweis „Mercury free“ (dt.: quecksilberfrei) zu finden ist.

Eigenschaften

Zink-Luft-Batterien sehen zwar aus wie handelsübliche Knopfzellen, weisen jedoch ein paar Besonderheiten auf, welche sie für die Nutzung im Hörgerät wesentlich effektiver machen.
So verfügen sie über eine geringere Spannung als handelsübliche Knopfzellen, weshalb letztere niemals in ein Hörgerät eingesetzt werden sollten, da dies zu einem Kurzschluss führen könnte. Des Weiteren bleibt die Spannung innerhalb der Zink-Luft-Batterie bis zum Ende der Entladung nahezu konstant, wodurch kein Leistungsabfall bei der Nutzung des Hörgerätes bemerkbar ist. Der wohl größte Unterschied liegt in der hohen Energiedichte, welche eine Zink-Luft-Batterie aufweist. Denn für den Antrieb eines Hörgerätes, wird schlichtweg mehr Energie benötigt, als für den Antrieb einer Armbanduhr.

Funktionsweise

Das Geheimnis der Zink-Luft-Batterie liegt in ihrer Funktionsweise. Eine normale Batterie enthält alle Komponenten, die sie für eine Energie erzeugende Reaktion benötigt. Bei der Zink-Luft-Technologie hingegen wird der in der Umgebungsluft enthaltene Sauerstoff genutzt. Da dieser dementsprechend nicht in der Batterie gelagert werden muss, enthält eine Zink-Luft-Batterie, bei gleicher Größe, vergleichsweise mehr Zink, als z.  B. eine früher für Hörgeräte verwendete Quecksilberoxid-Zink-Batterie. Je mehr Zink die Batterie enthält, desto länger ist ihre Lebensdauer.

Damit der Sauerstoff in die Batterie gelangen kann, haben Zink-Luft-Batterien kleine Löcher an der Oberfläche. Diese sind mit einer farbigen Schutzfolie versiegelt. Die Farbe der Folie entspricht meist dem Farbcode der jeweiligen Batteriegröße. Die Schutzfolie verhindert, dass Sauerstoff in die Batterie eindringen kann. Da ohne Sauerstoff innerhalb der Zelle auch keine Energie erzeugt werden kann, weisen Hörgerätebatterien in der Verpackung eine Spannung von lediglich 1,0 V – 1,1 V auf.

Durch das Entfernen der Schutzfolie aktiviert man die Batterie. Durch die eingearbeiteten Löcher in der Batterieoberfläche dringt Luft in das Gehäuse ein und verbindet sich dort mit dem enthaltenen Zink. Das Zink wird oxidiert, die dabei frei werdende Energie elektrochemisch genutzt. Es sind einige Minuten erforderlich, bis genug Sauerstoff eingedrungen ist und die Batterie ihre volle Leistung erreicht hat. Nach spätestens 24 Stunden hat sie ihre maximale Spannung von 1,45 V aufgebaut. Sie ist jedoch schon vorher problemlos einsetzbar.
Ist die Folie einmal entfernt, ist eine normale Selbstentladung auch durch ein erneutes Anbringen des Schutzes nicht mehr zu verhindern. Nach spätestens 30 Tagen ist das enthaltene Zink vollständig oxidiert und die Batterie damit komplett entladen. Dies geschieht auch, wenn die Batterie nicht genutzt wird.

Vorteile einer Zink-Luft-Batterie

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Hohe Energiedichte (Verhältnis Kapazität zu Volumen) → hohe Leistungsfähigkeit
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Hohe spezifische Energie und Kapazität
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Konstante Spannung
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Geringe jährliche Selbstentladung
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Zink ist günstig und leicht förderbar
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Umweltfreundlicher als Quecksilberoxid-Zink-Batterien

Nachteile einer Zink-Luft-Batterie

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Sensibel gegenüber Umwelteinflüssen
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Begrenzte Lebensdauer nach Entsiegelung
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Hohe Auslaufgefahr

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