Knopfzelle
Eine Knopfzelle ist in der Elektrotechnik eine elektrochemische Zelle (umgangssprachlich Batterie[1]) mit runder flacher Bauform und Zellspannungen zwischen 1,35 und 3,6 Volt. Sie erhielt ihre Bezeichnung durch die Bauform, die in Größe und Form einem Kleidungsknopf ähnelt. Nach dem Elektrodenmaterial unterscheidet man u. a. Silberoxid-, Quecksilberoxid- und Lithiumzelle.
Knopfzellen werden als Spannungsquelle in Geräten eingesetzt, die einen geringen Strombedarf haben, z. B. gepufferte SRAM-Bausteine auf Mainboards, oder aber in Geräten, die sehr klein sind, wie zum Beispiel Taschenrechner, Armbanduhren und Hörgeräte.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Einsatzbereiche / Unterscheidung
[Bearbeiten] Einsatz
Grundsätzlich gibt es für unterschiedliche Anforderungen auch unterschiedliche Batterietypen, die sich vom Spannungsverlauf bis hin zur Haltbarkeit unterscheiden und auch entsprechend eingesetzt werden sollten. Bei Armbanduhren sind es in der Regel Silberoxid-Batterien und bei Allroundanwendungen, wie z. B. bei kleinen LED-Taschenlampen oder Kinderspielzeug, sind es die preiswerteren Alkaline-Batterien.
Bestes Beispiel sind die „Flohmarkt“-Packungen, in denen man fast alle Größen (nicht Batterietypen) für wenig Geld findet und alle möglichen Batterietypen mit aufgelistet werden. Wenn man dann vielleicht ein bis zwei Batterien braucht, die dann auch wieder schnell leer sind, hat man für wenig Geld viel bekommen, was man dann doch nicht gebrauchen kann. Auch bei einigen großen Elektronik Händlern kann man diese „Großpackungen“ finden.
[Bearbeiten] Unterschiede
Lithium-Knopfzellen werden überall dort eingesetzt, wo man für eine lange Zeit eine Spannungsversorgung benötigt, wie z. B. in Computern auf Hauptplatinen, um als Pufferbatterie die Spannungsversorgung der Uhr und des CMOS-RAMs sicherzustellen, wenn der Rechner vom Netz getrennt oder abgeschaltet ist. Aber auch CR2016, CR2025 usw. sind häufig verwendete Lithium-Knopfzellen, die in kleineren elektronischen Geräten und in vielen Autoschlüsseln eingesetzt werden.
Alkali-Mangan-Knopfzellen sind sehr preiswert und werden daher oft in kleinen elektronischen Geräten, wie z. B. Taschenrechnern und auch in Taschenlampen mit LED-Technik eingesetzt. Da diese Batterien auch auslaufen können, sollte man diese keinesfalls als Ersatz in einer Armbanduhr einsetzen. Bezeichnungen wie L1154, LR44, V13GA, AG13, KA76, LR44H und GPA76 bezeichnen eine einzelne Alkaline-Batterie.
In Armbanduhren sind in den meisten Fällen Silberoxid-Knopfzellen mit Bezeichnungen wie zum Beispiel SR1154, SR44, SR44SW oder 303 im Einsatz. In einigen wenigen Fällen gibt es auch Armbanduhren mit Lithium Batterien, die aber dann auch auffallend groß sind (Beispiel CR2320).
Zink-Luft-Knopfzellen werden in erster Linie in Hörgeräten eingesetzt (siehe auch Hörgerätebatterie).
[Bearbeiten] Abmessungen
Identische Abmessungen bedeuten nicht, dass es sich um die passende Batterie handelt. Einige Anbieter nennen für ein Produkt die unterschiedlichsten Bezeichnungen, die zwar von den Abmessungen identisch sind, aber unterschiedliche Batterietypen (Silberoxid 1,55 V, Alkaline 1,5 V, Zink-Luft 1,4 V) wie zum Beispiel SR41, AG3, SG3, LR41, PR41, 192, 384, 392 beschreiben. Bei solchen Auflistungen werden Silberoxid-Uhrenbatterien, Alkaline Knopfzellen und Zink-Luft-Hörgerätebatterien als angeblich kompatibel aufgeführt.
[Bearbeiten] Spannung
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Die Spannung einer Knopfzelle ist nur von ihrer chemischen Zusammensetzung abhängig.
| Zellen-Typ | IEC-Bezeichnung | Beispiel | Spannung |
|---|---|---|---|
| Quecksilberoxid-Zink-Zelle* | MR | MR52 | 1,35 V |
| Zink-Luft-Zelle | PR | PR41 | 1,4 V |
| Alkali-Mangan-Zelle | LR | LR44, L1154 | 1,5 V |
| Silberoxid-Zink-Zelle | SR | SR44, SR1154 | 1,55 V |
| Lithium-Mangandioxid-Zelle | CR | CR2032 | 3,0 V |
| Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Zelle | BR | BR2016 | 3,0 V |
* Batterien, die Quecksilber enthalten, werden nicht mehr hergestellt.
[Bearbeiten] Kapazität
Je kleiner die Knopfzellen sind, desto geringer ist die in den Zellen enthaltene Ladungsmenge, die in Milliamperestunden (mAh) angegeben wird. Trotz der sehr kleinen Kapazitäten können Knopfzellen besonders in Armbanduhren und Taschenrechnern mit Flüssigkristallanzeige (LCD) eine in Jahren zu bemessende Laufzeit haben.
[Bearbeiten] Aufbau der Modellnummern
Grundsätzlich gibt es für unterschiedliche Anforderungen auch unterschiedliche Batterietypen, die sich vom Spannungsverlauf bis hin zur Haltbarkeit unterscheiden und auch entsprechend eingesetzt werden sollten. Bei Armbanduhren sind es in der Regel Silberoxid-Batterien und bei Allroundanwendungen, wie z. B. bei kleinen LED-Taschenlampen oder Kinderspielzeug, sind es die preiswerteren Alkaline-Batterien.
[Bearbeiten] Lithium Knopfzellen
CR1620 = Lithium Batterie mit 16 mm Durchmesser und 2 mm Höhe. Das "CR" steht für eine Lithium Batterie als Rundzelle, danach folgt der Durchmesser in mm und die letzten Ziffen die Dicke in 1/10 mm. Für die Lithium Knopfzellen haben sich keine Herstellereigene Bezeichnungen verbreitet.
[Bearbeiten] Alkaline-Knopfzellen
LR1154 = Alkaline Batterie mit 11,6 mm Durchmesser und 5,4 mm Höhe. Das "LR" steht für eine Alkaline Batterie als Rundzelle, danach folgt der Durchmesser in mm (abgerundet) und die letzten Ziffen die Dicke in 1/10 mm. Für diese Knopfzellen werden immer wieder die unterschiedlichsten Bezeichnungen genannt und teilweise auch miteinander vermischt. So gibt es sogar Verpackungen, auf denen werden die Bezeichnungen SR44, LR44, 357 und L1154 in einer Zeile genannt und damit handelt es sich z. B. um eine Alkaline und Silberoxid Batterie gleichzeitig. Einzig und allein die Abmessungen sind identisch.
[Bearbeiten] Silberoxid-Knopfzellen
SR626 = Silberoxid Batterie mit 6 mm Durchmesser und 2,6 mm Höhe. Das "SR" steht für eine Silberoxid Batterie als Rundzelle, danach folgt der Durchmesser in mm (abgerundet) und die letzten Ziffen die Dicke in 1/10 mm. Diese Batterien werden überwiegend in Armbanduhren eingesetzt. Der Vorteil von Silberoxidbatterien ist die gleichbleibende Spannungslage auf lange Zeit hin. Grundsätzlich werden nur Knopfzellen als Silberoxidbatterien hergestellt.
[Bearbeiten] Zink-Luft-Knopfzellen
Die Zink-Luft Batterien haben eine sehr hohe Energiedichte und fallen mit der abzuziehenden Folie auf, damit die Batterie mit der Luft reagieren kann und damit dann auch aktiviert wird. Sobald die Zellen einmal aktiviert wurden, haben diese Batterien eine sehr begrenzte Gebrauchsdauer. Eingesetzt werden diese Zellen überwiegend in Hörgeräten.
[Bearbeiten] Quecksilber-Knopfzellen
Diese früher häufig eingesetzten Knopfzellen sind aufgrund der vom enthaltenen Quecksilber ausgehenden, starken Umweltbelastung in Europa verboten. Für einige Typen gibt es Vergleichsmodelle auf Zink-Luft-, Alkali-Mangan- oder Silberoxid-Basis. Im Einzelfall ist dabei zu prüfen, ob die höheren Spannungen der Vergleichstypen ein Problem für das Gerät darstellen.
[Bearbeiten] Übersicht Größen- und Batterietypen
Bezeichnungen verschiedener Knopfzellen sind in der Norm DIN/EN der 60086er-Reihe standardisiert. Es gibt aber auch populäre Bezeichnungen, die von einzelnen Herstellern entwickelt wurden.[2]
Bei der Auswahl der Batterien ist nicht alleine auf die Abmessungen zu achten, sondern auf den Einsatzbereich.
| Durchm. ⌀ | Höhe | Spannung | IEC | diverse | Seiko | Renata | Varta | Maxell | Citizen | GP | Bulova | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5,8 mm | 2,2 mm | 1,55 V | SR63 | S521 | SB-AC | RE379 | V379 | SR521SW | 280-59 | GP379 | 618 | |
| 1,5 V | LR63 | L521 | AG0 | |||||||||
| 2,6 mm | 1,55 V | SR64 | S527 | SB-AE | 319 | V319 | SR527SW | 280-60 | 615 | |||
| 6,8 mm | 2,2 mm | 1,5 V | LR60 | L621 | AG1 | |||||||
| 1,55 V | SR60 | S621 | SG1 | 364 | V364 | SR621SW | 280-34 | 602 | ||||
| 2,6 mm | 1,55 V | SR66 | S626 | SB-AW | V377 | SR626SW | 280-39 | 606 | ||||
| 1,5 V | LR66 | L626 | AG4 | LR626 | ||||||||
| 7,9 mm | 2,1 mm | 1,5 V | LR58 | L721 | AG11 | |||||||
| 1,55 V | SR58 | S721 | SB-AK | 362 | V362 | SR721SW | 280-29 | 601 | ||||
| 2,6 mm | 1,5 V | LR59 | L726 | AG2 | ||||||||
| 1,55 V | SR59 | S726 | 397 | V397 | 607 | |||||||
| 3,6 mm | 1,5 V | LR41 | L736 | AG3 | GP192 | |||||||
| 1,55 V | SR41 | S736 | SG3 | SB-A1/D1 | 384 | V384 | SR41SW | 280-18 | 247 | |||
| 1,55 V | SR41 | S736 | SG3 | SB-B1 | 392 | V392 | SR41W | 280-13 | 247 | |||
| 1,5 V | LR41 | L736 | AG3 | |||||||||
| 5,4 mm | 1,55 V | SR48 | S754 | SB-B3 | 393 | V393 | 255 | |||||
| 1,55 V | SR48 | S754 | 309 | V309 | SR754SW | |||||||
| 1,5 V | LR48 | L754 | AG5 | |||||||||
| 1,45 V | PR48 | ZA13 | ZA13 | |||||||||
| 9,5 mm | 2,7 mm | 1,55 V | SR57 | S927 | SG7 | SB-BP/EP | 399 | V399 | SR927W | 280-44 | GP395 | 613 |
| 3,6 mm | 1,5 V | LR45 | L936 | AG9 | ||||||||
| 1,55 V | SR45 | S936 | SG9 | SB-A | 394 | V394 | SR936W | 625 | ||||
| 11,6 mm | 2,1 mm | 1,5 V | LR55 | L1120 | ||||||||
| 1,55 V | SR55 | S1120 | SG8 | SB-BS/ES | 391 | V391 | ||||||
| 3,05 mm | 1,5 V | LR54 | L1130 | AG10 | V10GA | GP189 | ||||||
| 1,55 V | SR54 | S1130 | SG10 | SB-BU | 389 | V389 | SR1130W | 280-15 | 626 | |||
| 1,55 V | SR54 | S1130 | SG10 | SB-AU | 390 | V390 | SR1130SW | 280-24 | 603 | |||
| 4,2 mm | 1,5 V | LR43 | L1142 | AG12 | V12GA | GP186 | ||||||
| 1,55 V | SR43 | S1142 | SB-A8 | 301 | V301 | SR43SW | 280-01 | |||||
| 5,4 mm | 1,5 V | LR44 | L1154 | AG13 | LR44 | V13GA | LR44 | GPA76 | ||||
| 1,55 V | SR44 | S1154 | SG13 | SB-B9 | 357 | V357 | SR44W | 280-82 | GP357 | 228 | ||
| 1,45 V | PR44 | ZA675 | HA675A |
[Bearbeiten] Aufladbare Knopfzellen
Knopfzellen gibt es auch als wiederaufladbare Akkumulatoren (kurz Akku), die in Computern, Laptops, schnurlosen Telefonen, Kopfhörern, Hörgeräten usw. zum Einsatz kommen. Die Nennspannung von Nickel-Cadmium-Akkus oder Nickel-Metallhydrid-Akkus beträgt 1,2 Volt. In Europa sind Nickel-Cadmium-Knopfzellen inzwischen verboten und daher vollständig vom Markt verschwunden. Siehe Richtlinie 2002/95/EG (RoHS).
In wenigen Fällen werden auch aufladbare Kondensatorbatterien in Uhren eingesetzt.
| Bezeichnung | Spannung | Durchm. ⌀ | Höhe |
|---|---|---|---|
| MT-516 | 1,5 V | 5,8 mm | 1,6 mm |
| MT-621 | 1,5 V | 6,8 mm | 2,1 mm |
| MT-920 | 1,5 V | 9,5 mm | 2,0 mm |
[Bearbeiten] Austausch
Beim Austausch entladener Knopfzellen sollte man sorgfältig arbeiten. Die neue Zelle sollte nicht mit den Fingern angefasst werden. Auf die Knopfzelle übertragenes Fingerfett bildet einen Übergangswiderstand, wodurch der Stromfluss von der Oberfläche zur Halterung behindert wird. Knopfzellen werden am besten mit Silikon- oder Gummihandschuhen (bzw. Fingerlingen) oder einer Kunststoffpinzette entnommen und eingesetzt. Eine Metallpinzette ist ungeeignet, sie kann den Rand der Zelle kaum fassen. Beide Stirnseiten sollten nicht kurzgeschlossen werden, was beim Greifen mit einer Metallpinzette möglich wäre. Wenn man die Batterie mit bloßen Fingern nur an der Mantelfläche berührt (und zwar nur an Stellen, die nach dem Einbau nicht mit den Kontakten in Berührung kommen), hat das ebenfalls keinen Einfluss auf den Übergangswiderstand, da an diesen Stellen kein Strom fließt.
Neben der Standardausführung als austauschbare Zelle gibt es Knopfzellen mit Printanschluss oder Lötfahne. Diese werden fest in Schaltungen eingelötet und sind somit nur durch Auslöten auszutauschen.
[Bearbeiten] Knopfzellen und Kleinkinder
Knopfzellen sollten, wie alle Kleinteile, kindersicher aufbewahrt werden. Gerade bei vollen Knopfzellen geht nicht nur durch die Größe (vergleichbar mit dem Verschlucken von Münzen), sondern auch durch die enthaltene Spannung eine Gefahr aus. Besonders gefährlich sind relativ große Knopfzellen mit einer hohen Spannung, in der medizinischen Literatur wird häufig das Modell CR2032 (3 V, typisch 200 mAh) genannt.[3][4][5][6]
[Bearbeiten] Einzelnachweise
- ↑ Korrekt bezeichnet Batterie eine Zusammenschaltung mehrerer elektrochemischer Zellen.
- ↑ Vergleichstabelle Knopfzellen (Batterien)
- ↑ Kindersicherheit: Tipps zur Nutzung von Produkten
- ↑ T. Litovitz, B. F. Schmitz: Ingestion of cylindrical and button batteries. An analysis of 2382 cases. Pediatrics 89(1992), S. 747–757.
- ↑ D. Yardeni, H. Yardeni, A. G. Coran et al.: Severe esophageal damage due to button battery ingestion – can it be prevented? Pediatr Surg Int 20(2004), S. 496–501.
- ↑ T. Geis, T. Lang: Nächtliches Erbrechen und Schiefhals, Monatsschrift Kinderheilkunde 2008.
[Bearbeiten] Weblinks
Commons: Knopfzelle – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien- Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien
- Erich Käser: Batterie-Vergleichstabelle
- Eine weitere Vergleichstabelle mit mehr Knopfzellentypen
Primärzellen: Alkali-Mangan-Batterie | Lithiumbatterie | Lithium-Eisensulfid-Batterie | Lithium-Mangandioxid-Batterie | Lithium-Thionylchlorid-Batterie | Lithium-Schwefeldioxid-Batterie | Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie | Nickel-Oxyhydroxid-Batterie | Quecksilberoxid-Zink-Batterie | Silberoxid-Zink-Batterie | Zink-Braunstein-Zelle | Zinkchlorid-Batterie | Zink-Luft-Batterie
Sekundärzellen: Bleiakkumulator | Natrium-Schwefel-Akkumulator | Nickel-Cadmium-Akkumulator | Nickel-Eisen-Akkumulator | Nickel-Lithium-Akkumulator | Nickel-Metallhydrid-Akkumulator | Nickel-Wasserstoff-Akkumulator | Nickel-Zink-Akkumulator | Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator | Lithium-Ionen-Akkumulator | Lithium-Mangan-Akkumulator | Lithium-Polymer-Akkumulator | Lithium-Schwefel-Akkumulator | Silber-Zink-Akkumulator | STAIR-Zelle | Vanadium-Redox-Akkumulator | Zink-Brom-Akkumulator | Zink-Luft-Akkumulator | Zebra-Batterie | Zellulose-Polypyrrol-Zelle | Zinn-Schwefel-Lithium-Akkumulator
Historische Zellen: Daniell-Element | Gravity-Daniell-Element | Leclanché-Element | Voltasche Säule | Clark-Normalelement | Weston-Normalelement | Zambonisäule
Ausführungen: Akkumulator | Batterie | Brennstoffzelle | Knopfzelle | Konzentrationselement | Redox-Flow-Zelle | Thermalbatterie | Bestandteile: Halbzelle (Donator- und Akzeptorhalbzelle)
