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Chemie

Der Akku: Laden und Entladen

Ein Akkumulator lässt sich wieder aufladen. Beim Entladen arbeitet er als galvanisches Element, beim Laden als Elektrolyse.

  • ca. 13 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich erkläre den Unterschied zwischen Batterie und Akku.
  • Ich beschreibe Laden und Entladen als Umkehrung.
  • Ich ordne die Energieumwandlungen richtig zu.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Die Batterie: Aufbau und Funktion, Elektrolyse: Mit Strom Stoffe zerlegen

Ein Akkumulator, kurz Akku, ist ein Energiespeicher, den man wieder aufladen kann. Man nennt ihn auch Sekundärzelle. Beim Entladen läuft eine Redoxreaktion von allein ab. Der Akku arbeitet wie ein galvanisches Element und liefert Strom. Chemische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt. Beim Laden legt man von außen Gleichstrom an. Dann läuft die Reaktion rückwärts ab, so wie bei einer Elektrolyse. Elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt. Das Ladegerät erzwingt die Umkehrung. Das klassische Beispiel ist der Bleiakku im Auto. Er enthält Blei, Bleidioxid und Schwefelsäure. Beim Entladen gilt: Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄ → 2 PbSO₄ + 2 H₂O. Am Minuspol gibt Blei Elektronen ab: Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2 e⁻. Beim Laden läuft die Gleichung rückwärts. Eine Zelle liefert etwa 2 V. Sechs Zellen in Reihe ergeben die 12 V im Auto. Ein Akku lässt sich nicht beliebig oft laden. Mit jedem Zyklus verändern sich die Elektroden ein wenig. Nach vielen Zyklen sinkt die Kapazität. Bleiakkus enthalten giftiges Blei und ätzende Schwefelsäure. Beim Laden kann Knallgas entstehen. Arbeiten am Autoakku gehören in die Fachwerkstatt.

Der Bleiakku beim Entladen und Laden.
EntladenLaden
Arbeitsweisewie ein galvanisches Elementwie eine Elektrolyse
Reaktionläuft von allein abwird durch Strom erzwungen
Energiechemisch → elektrischelektrisch → chemisch
BleiakkuPb + PbO₂ + 2 H₂SO₄ → 2 PbSO₄ + 2 H₂O2 PbSO₄ + 2 H₂O → Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄

Spannung des Autoakkus

  1. Eine Zelle liefert etwa 2 V.
  2. Der Autoakku liefert 12 V.
  3. 12 V : 2 V = 6.
  4. Er besteht aus 6 Zellen in Reihe.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Entladen: Reaktion liefert Strom.

Laden: Strom kehrt die Reaktion um.

So lässt sich der Akku wieder nutzen.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Akku ist wie ein Gummiband. Beim Spannen steckst du Energie hinein (Laden). Beim Loslassen bekommst du sie zurück (Entladen). Nach sehr vielen Malen wird das Band schlaff.

Schritt für Schritt

Wir ordnen Laden und Entladen zu

  1. Ein Handy-Akku liefert Strom: Das ist das Entladen.
  2. Dabei läuft die Reaktion von allein ab, chemische Energie wird elektrisch.
  3. Am Ladegerät läuft die Umkehrung ab, elektrische Energie wird chemisch.
  4. Laden und Entladen gehen nicht unbegrenzt oft.

Mit einem Bild erklärt

SituationEntladen oder Laden?
Die Lampe leuchtetEntladen
Das Ladegerät stecktLaden
Der Anlasser dreht den MotorEntladen

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Was passiert beim Laden eines Akkus?
Zeig mir den ersten Schritt

Denke an die Elektrolyse.

Lösung ansehen

Lösung: Strom kehrt die Reaktion um.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Autoakku hat 12 V. Eine Zelle liefert etwa 2 V. Wie viele Zellen sind es?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 12 durch 2.

Lösung ansehen

Lösung: 6

12 : 2 = 6 Zellen.

Tipp: Frage bei jedem Vorgang: Läuft die Reaktion von allein ab oder erzwingt sie ein Ladegerät? Daran erkennst du Entladen und Laden.

Merksatz: Akku: wiederaufladbar. Entladen = galvanisches Element (chemisch → elektrisch). Laden = Elektrolyse (elektrisch → chemisch).

Typischer Fehler: Viele denken, beim Laden werde Strom einfach eingefüllt. Der Strom löst eine Reaktion aus, bei der Stoffe zurückgebildet werden. Die Energie steckt dann in den Stoffen.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie nennt man einen wiederaufladbaren Energiespeicher?
Lösung ansehen

Lösung: Akkumulator

Frage 2 Beim Entladen wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Welche Gleichung gehört zum Entladen des Bleiakkus?
Lösung ansehen

Lösung: Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄ → 2 PbSO₄ + 2 H₂O

Frage 4 Warum gehören Arbeiten am Autoakku in die Fachwerkstatt?
Lösung ansehen

Lösung: Er enthält Blei und Schwefelsäure, beim Laden kann Knallgas entstehen.

Frage 5 Ein Akku lässt sich unbegrenzt oft laden.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Geschafft

Ein Akku ist ein wiederaufladbares galvanisches Element. Beim Laden wird die Reaktion durch Strom umgekehrt.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Batterie, Akku und Brennstoffzelle

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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