Batterien

„Wir müssen an einer Ladestation zu anhalten", bemerkte Lily lässig, während sie die Soleil Autobahn verließen und auf die Europäische Route E15 fuhren. Die beiden Freunde hatten gerade Paris hinter sich gelassen in Richtung Como, der Heimat von Alessandro Volta, dem Erfinder der Batterie.

„Warum hast du das nicht früher gesagt?“, beschwerte sich Max, während er auf die leere Straße vor ihnen schaute. „Wir sind an mindestens drei Ladestationen vorbei gekommen, als wir noch in der Stadt waren.“ Lily fuhr ruhig weiter. „Wir werden schon eine auf dem Weg finden“, beruhigte sie ihn.

Eine halbe Stunde später, kurz hinter Fontainebleau, fanden sie eine straßennahe Ladestation and Lily stoppte. Sie stiegen beide aus und steckten den Ladestecker des Autos in die Steckdose. „Fünfzehn Minuten bis es ganz voll ist“, meldete Lily. „Was? Zu Hause haben wir einen Schnelllademodus, da geht das in der Hälfte der Zeit!“, sagte Max. „Warum die Eile?“, fragte Lily, „Lass uns einen Spaziergang machen, die Natur ist so schön hier. Es gibt einen Wald in der Nähe.“

Max überging den Vorschlag, da er auch seinen Laptop irgendwo aufladen wollte. Lily sagte, dass eine Autoladestation nicht geeignet sei für andere Geräte. Max argumentierte, dass das grundlegende Prinzip das gleiche sei.

Batterien machen alle das gleiche: Sie konvertieren gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie.

Sie haben alle zwei Pole, einen positiven und einen negativen, die Elektroden genannt werden und aus bestimmten Materialien bestehen. Es gibt außerdem ein Material, was beide Pole voneinander trennt, der Elektrolyt. Elektrolyten haben eine charakteristische Eigenschaft: Sie enthalten Ladungen, die sich im Material bewegen können. Die positiven Ladungen wandern zur einen Elektrode während die negativen Ladungen zur anderen wandern, auf Grund einer chemischen Reaktion. Das bedeutet, in einer Batterie entsteht ein direkter Fluss elektrischer Ladungen. Der elektrische Strom, der Leistung an ein Gerät liefern kann, ist die Fortsetzung dieses Flusses über Kabel außerhalb der Batterie.

Die Energie einer Batterie ist aufgebraucht, wenn alle Ladungen des Elektrolyts ihr Zeil erreicht haben. Das heißt, wenn alle chemische Energie aufgebraucht ist.

Während des Ladens nimmt eine Batterie elektrische Leistung von der Steckdose auf, um diese zurück in chemische Energie umzuwandeln. Die Ladungen bewegen sich nun in die entgegengesetzte Richtung und elektrische Energie wird verbraucht um chemische Energie aufzubauen.

Es hängt von den Materialien ab, aus denen die Batterie aufgebaut ist, wie hoch ihre Ladekapazität ist, denn verschiedene Materialien können unterschiedlich viel Energie speichern. Das Element, welches oft als Träger und Speicher für elektrische Ladung in der Batterie benutzt wird, ist Lithium. Lithium ist allerdings kein weit verbreitetes Material. Fortschrittliche Materialien haben die Ladezeiten verringert and einige Materialien ersetzt, die selten, wie Lithium, oder giftig sind, wie Cadmium, Blei oder Quecksilber. Neuartige Batterien haben Elektroden aus kohlenstoffbasierten Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen und sind frei von Leckströmen, da leitfähige Polymere anstelle der flüssigen Bestandteile eingesetzt werden.

„Das ist alles großartig“, sagte Lily, „aber was davon bringt dich dazu, zu glauben, dass du hier deinen Laptop aufladen kannst?“

„Gleicher Prozess, gleiche Materialien, warum nicht?“ bestand Max und kontrollierte unbemerkt, dass nur noch fünf Minuten Ladezeit übrig waren.

„Weil diese Ladestation deinen Laptop in die Luft jagen wird, darum! Diese Energiequelle ist zu stark. Die Spannung ist riesig!“

„Wie hoch ist die Spannung?“, fragte Max unschuldig.

Lily hielt inne und fragte sich ob er sie auf den Arm nahm und entschloss sich dann zu antworten: „Es ist im Grunde genommen die Tendenz zweier Ladungen sich zwischen zwei Punkten zu bewegen, zwischen den zwei Elektroden, über die wir schon gesprochen hatten. Wenn wir uns den elektrischen Strom wie fließendes Wasser in einem Flussbett vorstellen, dann ist die Spannung die Höhendifferenz zwischen zwei Punkten. Sie bringt das Wasser dazu in eine bestimmte Richtung zu fließen, ähnlich einem Wasserfall. Die Höhendifferenz die benutzt wird um deinen Laptop zu laden sind 220 Volt. Die Höhendifferenz die gerade unser Auto lädt sind 500 Volt. Dein Laptop würde zerstört werden, er hält so viel Leistung nicht aus.“

„Oh, also liegt es an der hohen Spannung, dass unser Auto schon geladen ist?“, fragte Max schmuzelnd.

Jetzt merkte Lily endlich, dass Max sie auf den Arm nahm um einem Waldspaziergang zu entkommen. Sie begang darauf Richtung Wald zu laufen während Max ihr hinterher rief: „Warte! Das Auto ist voll geladen! Komm zurück! Wir können immer noch bei der nächsten Ladestation einen Spaziergag machen … in 800 Kilometern!“