Co oznacza bateria?
Bateria to źródło energii składające się z jednego lub więcej ogniw elektrochemicznych i zacisków na obu końcach zwanych anodą (-) i katodą (+). Ogniwa elektrochemiczne przekształcają energię chemiczną w energię elektryczną. Wewnątrz baterii znajduje się elektrolit, często składający się z rozpuszczalnych soli lub kwasów, który służy jako ośrodek przewodzący, umożliwiając przepływ ładunku elektrycznego przez baterię.
Gdy bateria jest odłączona, ładunek na dodatnim i ujemnym końcu jest równy, co oznacza, że nie ma prądu elektrycznego. Po podłączeniu do zewnętrznego oporu lub urządzenia bateria doświadcza nierównowagi ładunku, która wypycha elektrony przez przewodzący materiał urządzenia do dodatniego końca baterii. Ale podczas gdy elektrony — lub ładunek ujemny — przemieszczają się przez obwód, prąd elektryczny jest mierzony zgodnie z kierunkiem ładunku dodatniego, który płynie od dodatniego do ujemnego końca wewnątrz baterii i odwrotnie na zewnątrz.
W zależności od napięcia i obciążenia, pojedyncza bateria może zasilać wszystko, od silnika samochodu lub komputera po telefon komórkowy lub żarówkę. Jeśli chodzi o większość urządzeń elektronicznych, praca z niewłaściwym napięciem może spowodować, że urządzenie się nie włączy lub grozi uszkodzeniem jego podzespołów elektrycznych, czasami nieodwracalnym.
Akumulator o odpowiednim napięciu byłby w stanie zasilać urządzenie bez utrudniania jego działania lub uszkadzania jego sprzętu. Ponadto, w zależności od zużycia energii przez urządzenie i obciążenia akumulatora, jedno ładowanie akumulatora może wystarczyć na kilka godzin lub kilka dni.
Techoteka wyjaśnia jak działa bateria
Akumulatorzy występują w różnych kształtach i rozmiarach, aby sprostać różnym potrzebom. Są to baterie od miniaturowych baterii stosowanych w zegarkach naręcznych i aparatach słuchowych po baterie o szerokości kilku metrów, służące jako awaryjne źródło zasilania lub magazynujące energię odnawialną z elektrowni słonecznych i farm wiatrowych.
Benjamin Franklin wymyślił słowo „akumulator” w odniesieniu do połączonych kondensatorów w swoich eksperymentach, ale to Alexandro Volta opracował pierwszą „prawdziwą” baterię w 1800 roku. Od tego czasu użyteczność i powszechność tych ogniw energetycznych stale rosła.
Ogólnie rzecz biorąc, baterie są klasyfikowane jako baterie pierwotne lub wtórne, w zależności od rodzaju ogniw elektrochemicznych, z których są wykonane.
Baterie pierwotne
Baterie pierwotne, znane również jako baterie nieładowalne, to baterie jednorazowego użytku, których można użyć tylko raz. Dzieje się tak, ponieważ reakcje chemiczne, które wytwarzają energię elektryczną w ich ogniwach elektrochemicznych, nie mogą zostać odwrócone. Materiały, które reagują ze sobą, aby wytworzyć energię elektryczną, nie mogą powrócić do swojego pierwotnego stanu sprzed reakcji.
Baterie te są często używane w urządzeniach przenośnych, które nie wymagają dużo energii, takich jak piloty i zabawki dla dzieci. Baterie jednorazowe są szeroko stosowane, ponieważ są wygodne, tanie, wymagają niewielkiej lub żadnej konserwacji i są niezawodne w sytuacjach awaryjnych.
Jednak nie wszystkie baterie jednorazowe są takie same. Elementy ogniw elektrochemicznych baterii odgrywają znaczącą rolę w jej wydajności i zastosowaniach. Baterie cynkowo-węglowe są najpopularniejszym typem, dzięki ich niskim kosztom i niezawodnej wydajności. Dla porównania, baterie takie jak baterie alkaliczne i baterie rtęciowo-tlenkowe służą bardziej niszowej grupie odbiorców. Są droższe od swoich odpowiedników cynkowo-węglowych, ale są bardziej stabilne i mogą działać w ekstremalnych warunkach środowiskowych i pogodowych, a także mają ogólnie dłuższy okres przydatności do użycia.
Akumulatory wtórne
Akumulatory wtórne to akumulatory, które można używać więcej niż raz, ale mają określoną oczekiwaną żywotność. Ze względu na ich trwałość i zdolność do dostarczania większych ilości energii, są często używane w większych urządzeniach, takich jak laptopy, tablety, a nawet samochody. Po wyczerpaniu energii elektrochemicznej akumulatora, zewnętrzny prąd elektryczny może przywrócić substancje chemiczne do ich pierwotnego stanu, gotowego do ponownego powtórzenia cyklu produkcji energii elektrycznej. Podobnie jak w przypadku urządzeń elektrycznych, podczas ładowania akumulatorów wtórnych ładowarka musi zapewnić odpowiednie napięcie dla akumulatora. Zbyt wysokie napięcie może drastycznie skrócić żywotność akumulatora, spowodować pożar lub zniszczyć jego ogniwa elektrochemiczne.
Jeśli chodzi o rodzaje akumulatorów, są one podzielone według ich składu chemicznego i stanu elektrolitu na akumulatory z ogniwami mokrymi i suchymi. Akumulatory z ogniwami mokrymi są najstarszym rodzajem akumulatorów. Zawierają one płynny elektrolit z dwiema elektrodami zanurzonymi w nim, które działają jak anoda i katoda akumulatora. Akumulatory z mokrymi ogniwami są często używane w wymagających gałęziach przemysłu, takich jak lotnictwo, magazynowanie energii elektrycznej, wieże telefonii komórkowej i zakłady energetyczne, ponieważ są niedrogie i trwałe w odpowiednich okolicznościach.
Akumulatory z suchymi ogniwami nie są całkowicie suche, pomimo nazwy. Ich elektrolit składa się z pasty z wystarczającą ilością wilgoci, aby umożliwić przepływ elektronów.