Elektrická baterie

Chemie uvnitř baterie

Baterie může mít jeden nebo více článků. Každý článek má anodu, katodu a elektrolyt. Elektrolyt je hlavní materiál uvnitř baterie. Často se jedná o druh kyseliny a může být nebezpečný při dotyku. Anoda reaguje s elektrolytem a vytváří elektrony (jedná se o záporný nebo - konec). Katoda reaguje s elektrolytem a přijímá elektrony (jedná se o kladný nebo + konec). Elektrický proud vzniká, když vodič spojí anodu s katodou a elektrony se pohybují z jednoho konce na druhý. (Baterie se však může poškodit pouhým drátem spojujícím oba konce, proto je mezi oběma konci potřeba také zátěž. Zátěž je něco, co zpomaluje elektrony a obvykle dělá něco užitečného, jako je žárovka ve svítilně nebo elektronika v kalkulačce).

Elektrolyt může být kapalný nebo pevný. V závislosti na typu elektrolytu se baterie nazývá mokrý nebo suchý článek.

Chemické reakce, které probíhají v baterii, jsou exotermické. Při tomto typu reakce vzniká teplo. Pokud například necháte notebook dlouho zapnutý a pak se dotknete baterie, bude teplá nebo horká.

Dobíjecí baterie se dobíjí obrácenou chemickou reakcí, která probíhá uvnitř baterie. Dobíjecí baterii lze však dobít pouze určitý početkrát (doba nabíjení). Ani vestavěné baterie nelze dobíjet donekonečna. Navíc při každém dobíjení baterie se její schopnost udržet náboj o něco sníží. Nenabíjecí baterie by se neměly nabíjet, protože z nich mohou unikat různé škodlivé látky, například hydroxid draselný.

Články lze propojit a vytvořit tak větší baterii. Propojení kladného článku se záporným článkem se nazývá sériové zapojení. Napětí jednotlivých baterií se sčítají. Dvě šestivoltové baterie zapojené do série vytvoří 12 voltů.

Propojení kladného článku s kladným článkem a záporného se záporným se nazývá paralelní zapojení. Napětí zůstává stejné, ale proud se sčítá. Napětí je tlak, který tlačí elektrony skrz vodiče, měří se ve voltech. Proud je to, kolik elektronů může projít najednou, měří se v ampérech. Kombinace proudu a napětí je výkon (watty = volty x ampéry) baterie.

Paralelně zapojené baterie - znázorněno na schématu a výkresu

Velikosti baterií

Baterie se vyrábějí v mnoha různých tvarech, velikostech a napětích.

Články AA, AAA, C a D, včetně alkalických baterií, jsou standardních velikostí a tvarů a mají napětí přibližně 1,5 V. Napětí článku závisí na použitých chemikáliích. Elektrický náboj, který může dodat, závisí na tom, jak velký článek je a jaké chemikálie. Náboj, který baterie dodává, se obvykle měří v ampérhodinách. Protože napětí zůstává stejné, větší náboj znamená, že větší článek může dodávat více ampérů nebo pracovat delší dobu.

Historie

První baterie byla vynalezena v roce 1800 Alessandro Volta. Dnes se jeho baterie nazývá voltova.

V malých moderních bateriích je kapalina znehybněna v jakési pastě a vše je uloženo v uzavřeném pouzdře. Díky tomuto pouzdru se z baterie nemůže nic vylít. Větší baterie, například autobaterie, mají uvnitř stále kapalinu a nejsou utěsněné. Druh baterie, který jako elektrolyt používá roztavené soli, byl vynalezen během druhé světové války.

Typy baterií

• Suché články, články, které neobsahují kapalinu (nebo obsahují imobilizovanou kapalinu, jako je pasta nebo gel) jako elektrolyt.
• Primární článek, článek, který nelze dobíjet
• Alkalická baterie, "alkalická", nenabíjecí
• Rtuťová baterie, nenabíjecí
• Baterie Leclanche, "super heavy duty", nenabíjecí
• Lithiová baterie, nenabíjecí, "mincovní článek"
• Baterie s oxidem stříbrným, nenabíjecí, hodinková baterie
• Voltova hromada, první baterie Allesandra Voltase
• Sekundární článek, články, které lze dobíjet
• Uzavřený olověný akumulátor
• Lithium-iontová baterie, dobíjecí, používaná v mobilních telefonech a noteboocích
• Nikl-kadmiová baterie, "NiCd", dobíjecí
• Nikl-metal-hydridová baterie, "NiMH", dobíjecí
• Nikl-zinkové baterie

• Mokré články, články, které obsahují kapalinu jako elektrolyt.
• Olověný akumulátor, dobíjecí, autobaterie
• Niklová baterie, dobíjecí, Edisonova baterie
• Palivový článek, dobíjený přidáním paliva

Pohled na autobaterii shora

Alternativy k bateriím

Palivové a solární články nejsou baterie, protože v sobě neukládají energii.

Kondenzátor není baterie, protože neukládá energii v chemické reakci. Kondenzátor může uchovávat elektrickou energii a vytvářet ji mnohem rychleji než baterie, ale jeho výroba je obvykle příliš nákladná, než aby mohl být tak velký jako baterie. Vědci a chemičtí inženýři pracují na výrobě lepších kondenzátorů a baterií pro elektromobily.

Malé elektrické generátory ovládané rukou nebo nohou mohou napájet malá elektrická zařízení. Hodinová rádia, hodinové svítilny a podobná zařízení mají také natahovací pružinu, která uchovává mechanickou energii.