Versuch: Funktionsweise eines aufgesägten Nickel-Cadmium-Akkus

Lehrerversuch; 10 min.

Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Vorbereitung
Zunächst muss ein Ni/Cd-Akku aufgesägt werden. (Achtung! Der Inhalt der Zelle ist stark alkalisch!)
Man entfernt zunächst die Kunststoffummantelung der Zelle und sägt dann den Boden ab. Anschließend sägt oder feilt man den Metallmantel senkrecht dazu an, biegt ihn auf und entrollt vorsichtig die Wickelelektroden. Dabei sollte die Verbindung zu den Ableitpolen erhalten bleiben, um Polarität und Aufbau der Elektroden korrelieren zu können. Man findet zwei Metallnetze oder -siebe mit unterschiedlich gefärbten Belägen (hellgrau, Plus-Pol / schwarz, Minus-Pol). Dazwischen liegt ein Diaphragma, das zugleich den alkalischen Elektrolyten (Kalilauge) enthält (s. Bild).


Bild: Aufgesägter Ni/Cd-Akku (Quelle: [38]).

Geräte
Batterie (1,5-2 V) oder Gleichstromquelle, Voltmeter, Kabelmaterial, hochohmige Motoren, Schalter, Becherglas (250 ml).

Geräte
Wickelelektroden des Akkus (C; T), Kalilauge (c = 1 mol/l) (C).

Durchführung
Man trennt die beiden Wickelelektroden aus dem aufgesägten Akku heraus, ohne dass dabei allzu viel von den Belägen abblättert. Dann setzt man die Apparatur so zusammen, dass die Wickelelektroden in die Kalilauge hineinragen. Das Nickeloxidnetz wird mit dem Plus-Pol, das Cadmiumhydroxidnetz mit dem Minus-Pol verbunden. Gleichzeitig wird zu den Elektroden ein Voltmeter parallel geschaltet. Zusätzlich schaltet man einen Stromkreis aus 2 Motoren und einem Schalter parallel.
Anschließend lädt man den Akku für höchstens eine halbe Minute auf. Dann wird die Stromquelle entfernt und der Schalter im Stromkreis mit den Motoren geschlossen.

Beobachtung
Vor dem Aufladen beträgt die Spannung ca. 0,2 V. Nach kurzem Aufladen (Ladespannung 1,8-2 V) liest man am Messgerät 1,3 V ab. Beim Einschalten der Elektromotoren beobachtet man einen überraschend geringen Spannungsabfall auf die Nennspannung von 1,25 V.

Auswertung
Folgende Elektrodenreaktionen laufen beim Entladen (von links nach rechts) und beim Laden (von rechts nach links) ab:

Literatur
R. Blume, H. J. Bader, Umweltchemie im Experiment, Ein praktischer Leitfaden, Cornelsen Verlag, Frankfurt a. M. 1990, 148-151.


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Letzte Überarbeitung: 24. Februar 2013, Dagmar Wiechoczek