Batterie erhitzt sich stark und geht kaputt. Was ist passier

mathilope · Anmeldungsdatum: 26.06.2015 Beiträge: 6

Meine Frage:
Hallo,
es ist diesmal eine alltägliche kuriosität und mehr in der Kategorie Elektronik und physikalische Chemie als Elektrik. Habe zwei neue Batterien (AAA alkalisch 1,5V longlife) aus der Verpackung in meine Fahrradlampe eingelegt.
Dann eingeschaltet und festgestellt, dass die Leuchtkraft sehr zu wünschen übrig lässt, also ausgeschaltet und geöffnet, um einen Einlegefehler auszuschließen.
Es war der Fall, dass beide richtig eingelegt waren, allerdings war eine sehr heiß (Ich schätze 50 bis 60 °C) sodass man sich schon ein wenig die Finger verbrennt. Die goldene Folie um die Batterie war am Ende (minuspol) beschädigt und rollte sich ein wenig ab. Jetzt frage ich mich mehrere Dinge:

Wo war der Fehler?
War die Batterie mechanisch beschädigt und deshalb irgendwie kurzgeschlossen und entwickelte dadurch diese Hitze?
Oder hat die Batterie einen inneren Fehler und die Folie hat sich deshalb abgerollt? Wodruch kommt diese Hitzeentwicklung eigentlich zustande? - Vermutlich durch eine chemische Reaktion.
Es war allerdings nur kurz Zeit zwischen Einbau und Ausbau (höchtens 10 sekunden) und die Erhitzung begann erst mit dem Einbau (davor war die Batterie auf Raumtemperatur - sicher auch etwa 30°C) und ging danach nicht mehr messbar weiter. Nach etwa 2 Minuten war eine leichte Abkühlung zu spüren.

Grundsätzlich bin ich auch beeindruckt, welche Energiedichten in den Batterien offenbar vorhanden sind und wie schnell eine chemische Freisetzung möglich ist.

Vielleicht wissen Menschen hier mehr über Batterien als ich und können mich aufklären.

Meine Ideen:
Also,
mein Erklärungsansatz wäre:
Der geschlossene Stromkreis hat wohl eine Reaktion in Gang gesetzt (möglicherweise war auch die Spannung der anderen Batterie nötig, um die Reaktion zu aktivieren. In der Regek sind sowohl Kathoden- als auch Anodenreaktion thermodynamisch instabil und führen zu höherer Entropie, aber mein Fall war ja extremer und die Entropiezunahme untypischerweise mit starker Wärmeentwicklung verbunden. Deswegen würde ich darauf tippen, dass sich am üblichen Reaktionsschema was geändert hat, was dann aber leider den Raum für Spekulationen öffnet, bei denen ich jetzt nicht als erster ins Kraut schießen möchte.
Wie ich schon sagte, es war eine Beschädigung in der Nähe des Minuspols zu sehen. Dort ist nach Konstruktion der Batterie nur eine dünne Isolatorschicht zwischen dem Metallbecher, der die Mangankathode eischließt und der Anodenplatte vorhanden.
Mein erster Ansatz wäre also, dass die Batterie hier kurz geschlossen war.
Frage ist dann, was würde dann passieren? Woher kommt die Hitze? Wenn die Batterie kurzgeschlossen ist, dass habe wir keinen Potentialunterschied zwischen Kathode und Anode, warum geht dann ein Reaktion los, die eine so starke Hitzeentwicklung erklärt? Das ist mir nicht plausibel.
Eine andere Idee wäre, dass eben chemisch gar nichts passiert und sich die zweite Batterie über die erste entlädt und dabei am Widerstand Hitze entsteht. Der Widerstand könnte ja auch recht hoch sein, wenn die leitung nur über einen sehr kleinen Leiterbereich zustande kommt. Die schwache Lichtleistung würde das möglicherweise auch erklären, wobie ich nicht weiß, wie diese mit der Spannung zusammenhängt bei diesem Modell, sind wohl Dioden. Wenn der Zusammenhang linear ist, dann hat die Leuchtleistung diesen Zusammenhang nicht erfüllt, denn mit einer statt zwei Batterien wäre ja dann die halbe Leuchtleistung zu erwarten gewesen (ich weiß, dass da eine logarithmische Beziehung für die Wahrnehmung von Helligkeit mit reinspielt und die Leuchtleistung und Empfangsleistung nicht linear zusammenhängen, aber aus meinen subjektiven Erfahrungen heraus würde ich sagen, dass da deutlich keine halbe leuchtleistung aus der Quelle kam).
Interessant ist auch die Sache mit der Temperatur. Die Batterie (also der Metallkörper außen) hat sich sehr schnell erhitzt, aber nur langsam abgekühlt. Das spricht eher für eine Wärmeentwicklung im Metall (die sich dort durch hohe Wärmeleitfähigkeit auch schnell verteilt). Wenn die Auheizung durch Kontakt mit einer erhitzten warmen Flüssigkeit im Innern zustande kam, dann war die Batterie im Innern entweder nochmal deutlich heißer als die Hülle oder die Hülle nimmt die Wärme sehr schnell auf bei direktem Kontakt. Dann würde sie die aber auch schneller wieder abgeben an die Luft und nicht so langsam abkühlen. Gut eine unbekannte Variable ist naütlrich die Temperatur des Innern. War diese noch eine Weile nach Ausbau recht hoch (bspw. dadurch, dass die Reaktion, wenn es sie gab, weiterging) dann wären die Phänomene auch dadruch erklärlich.
Kann auch eine Reaktion der Alkalimasse mit der Luft eine Erklärung sein? Warum braucht es dafür den elektrischen Zünder?

Mehr Ideen habe ich leider nicht, es kommt wohl sehr darauf an, ihre Plausibilität einzuschätzen, dazu bin ich aber nicht in der Lage.
Liebe Grüße,
mathilope