captcha image

A password will be e-mailed to you.

Świętujecie dziś? W końcu to okazja, która dotyczy nas wszystkich. Tak, 18 lutego obchodzimy Międzynarodowy Dzień Baterii.  Chociaż, prawdę mówiąc, dużo lepszy byłby Międzynarodowy Dzień Akumulatorów. W języku potocznym niestety tak się utarło, że akumulator to jest w aucie pod maską, za to w smartfonie mamy baterie… Tyle, że to nieprawda. No ale nie chcemy poprzestawać na czepialstwie językowym (#grammarnazi), więc w niniejszym artykule jest też kilka praktycznych porad ?

Skąd wiedzieć, że mam do czynienia z akumulatorem, a nie baterią?

Akumulator ładujesz. W mowie potocznej mówi się, że „ładuję baterię” w smartfonie, w słuchawkach na Bluetooth, w szczoteczce elektrycznej itd., ale w rzeczywistości ładuje się TYLKO akumulatory. Na tym polega różnica między nimi – zawsze mamy do czynienia z reakcją chemiczną zachodzącą na elektrodach, ale w bateriach reakcja ta jest nieodwracalna, a w akumulatorach może zachodzić w obie strony. Kojarzycie, że na chemii można było postawić strzałkę w jedną stronę lub w dwie strony? No właśnie.

A ziemniak to bateria czy akumulator?

Ziemniak to warzywo. Pamiętasz to doświadczenie, gdzie wtyka się w warzywo dwa druciki i nagle świeci jakaś dioda? Jeśli uważasz, że z warzywa można zrobić baterię, to padłeś ofiarą kiepskiego pokazu… Do zrobienia ogniwa, czyli układu, które daje napięcie, potrzeba dwóch ELEKTROD połączonych ELEKTROLITEM. W tego ziemniaka ktoś wbił dwie różne blaszki czy gwoździe, prawda? Pewnie miedzianą i cynkową? Hmm… ciekawe, że z dwóch miedzianych drutów wbitych w ziemniaka nie dało się zrobić baterii… Ech… no więc…

To na elektrodach zachodzi kluczowa reakcja chemiczna generująca napięcie! To znane z liceum reakcje utleniania i redukcji, czyli odpowiednio oddawania i przyjmowania elektronów (przy przechodzeniu na wyższy i niższy stopień utlenienia). W wypadku ogniwa Alessandro Volty z 1800 roku, to właśnie elektroda cynkowa się utlenia, czyli Zn zamienia się w Zn2+. Elektrolitem był tam kwas solny, który ulega dysocjacji w roztworze wodnym, a na drugiej elektrodzie, miedzianej, jony hydroniowe redukują się do gazowego wodoru (tak, widać bąbelki!).

Co do tego ma ziemniak? Nic. Zamiast ziemniaka można wbić sobie elektrody w rękę, też mamy wewnątrz ciała mnóstwo elektrolitów, albo można użyć wody z solą, też zadziała (don’t try this at home). I ważna sprawa – skoro te elektrody są połączone drutem, to jak jedna oddaje, a druga przyjmuje elektrody, to… mamy prąd, czyli przepływ ładunków.

A jak nie miedź i cynk, to co? Kadm? Lit? Polimery?

Wspomniane ogniwo Volty to elektroda miedziana i cynkowa zanurzone w wodnym roztworze kwasu siarkowego. Słaba opcja do zrobienia z tego paluszka, który wkładamy do kieszonkowej latarki…

Ale 66 lat później George Lechlanché zrobił inne ogniwo: też jest elektroda cynkowa, ale druga to elektroda węglowa umieszczona w porowatym pojemniku ze sproszkowanym tlenkiem manganu(IV). A wszystko zalane chlorkiem amonu. To znacznie lepsze, niż kwas siarkowy. Ale może być jeszcze lepiej – masę tlenku manganu możemy nasączyć roztworem chlorku amonu i proszę – mamy ogniwo, które jest „suche”. I to właśnie kupujemy w sklepie jako zwykłą baterię 1,5 V, paluszek. No chyba, że kupujemy baterie alkaliczne, gdzie elektrolitem są roztwory zasadowe. Za to rozwiązanie podziękujmy panu Lewisowi Urry’iemu, który ją opracował jako chemik-inżynier w firmie, która się dziś nazywa Energizer. Ale to wszystko są baterie! A miało być o akumulatorach, zatem szybki przegląd:

Litowo-jonowe, Li-Ion, absolutnie najpopularniejsze

Elektrolitem są złożone sole litu, rozpuszczone w rozpuszczalniku organicznym. Jedna z elektrod wykonana jest z porowatego węgla, druga z tlenku metalu. Zdominowały rynek ponieważ nie zawierają takich metali ciężkich jak ołów i kadm (kwestie środowiskowe i prawne) oraz ze względu na mała masę (podręczna elektronika użytkowa). Ale także w samochodach elektrycznych – w modelu Tesla Roadster jest prawie 7000 ogniw Li-Ion. Trochę do nich podobne są akumulatory litowo-polimerowe, Li-Po. Tu elektrody są takie same, jak w Li-Ion, ale zamiast ciekłego elektrolitu korzysta się z polimeru, czegoś w rodzaju gąbki.

Nikolowo-kadmowe, Ni-Cd, dawniej bardzo popularne

Elektrolit: bardzo silne zasady. Elektrody z wodorotlenku niklu i wodorotlenku kadmu. Akumulatory Ni-Cd wykazywały efekt pamięci, o którym za chwilę, stąd wrażenie, że trzeba telefon rozładować do zera. Od 2009 roku w Unii Europejskiej praktycznie nie stosuje się tych akumulatorów.

Kwasowo-ołowiowe, które każdy samochód ma pod maską

Elektrolitem jest kwas siarkowy. Jedna elektroda jest wykonana z ołowiu, druga z dwutlenku ołowiu. Ołów się utlenia, tlenek ołowiu się redukuje, w obu reakcjach wydziela się siarczan ołowiu(II). Przy ładowaniu mamy tę samą reakcję, ale w drugą stronę. Chyba, że całe elektrody zamieniły się w siarczan ołowiu, czyli rozładowaliśmy akumulator do zera – wtedy siarczan ołowiu może krystalizować, jeśli zostawimy go na dłużej, a że jest izolatorem, to już nie naładujemy takiego akumulatora bez regeneracji polegającej na odsiarczeniu.

Czy akumulator pamięta, co mu zrobiłem?

Zależy który – niektóre typy akumulatorów faktycznie należy rozładować do zera i naładować do pełna. Nazywa się to „formowaniem baterii”, znanym bardziej jako „formatowanie baterii” (ale tu znowu się włącza #grammarnazi, bo to nie są baterie). W przeciwnym wypadku zachodzi „efekt pamięci”.

Ale to dotyczy akumulatorów Ni-Cd, a nie tych, z których korzystamy na co dzień w telefonach i laptopach! Zresztą ładowarki z funkcją „refresh” sobie z tym radzą, a szczegóły zainteresują już tylko fanów modelarstwa, bo tam stosuje się niklowo-kadmowe akumulatory ze względu na ich dużą wydajność prądową. Akumulatorów Li-Ion nie należy rozładowywać do zera, ani stale doładowywać, gdy są pełne w 100%. Za to trzeba umieć je dobrze naładować!

Krzywa ładowania

Akumulatory litowo-jonowe trzeba ładować na początku stałym natężeniem prądu, a później stałym napięciem. Dobra ładowarka mierzy aktualne napięcie na ładowanym akumulatorze, więc „wie” jak ma go ładować. Kiepska ładuje „bezmyślnie” i może akumulator uszkodzić (lub nawet doprowadzić do przegrzania i wybuchu). Dlatego lepiej uważać z bardzo tanimi ładowarkami z niepewnego źródła.

Na dowód, że temat jest złożony i tania ładowarka nie wystarczy, polecam poniższy dość techniczny artykuł, ale przede wszystkim spojrzenie na zawarte w nim wykresy pokazujące, jak powinno wyglądać ładowanie.

https://elektronikab2b.pl/technika/19533-projektowanie-ladowarki-akumulatorow-litowo-jonowych

No i dobre rady na koniec

  • Dobrze wiedzieć, czego się używa – akumulatora czy baterii 😀
  • Zarówno na pojemność, jak i na żywotność akumulatora bardzo wpływa temperatura pracy i przechowywania. Trzeba unikać gwałtownych skoków temperatury. Trzeba unikać przegrzewania, oraz niskich temperatur.
  • Nie trzymać akumulatora ciągle naładowanego na 100%, szczególnie gdy przez dłuższy czas go nie używamy.
  • Używać porządnej ładowarki.
  • No i oczywiście nie wyrzucać zużytych baterii i akumulatorów do kosza, tylko oddawać do recyklingu! O tyle mniej kilogramów będą musiały wydobyć z kopalni w Kongo dzieci, na baterię Twojego nowego iPhona czy Tesli.

A więcej porad przeczytacie w artykule Piotra sprzed paru lat:

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

4 komentarzy
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
bingen
bingen
5 miesięcy temu

Dzięki wielkie za info

Marcin
Marcin
5 miesięcy temu

Myślałem, że najpopularniejsze akumulatory to Ni-MH, a tu ani słowa…

Kamil
Kamil
5 miesięcy temu

W końcu ktoś napisał o „porządnej ładowarce” a nie oryginalnej, bo większość na rynku nie jest przecież podróbkami, ale może nam nawet spalić mieszkanie, a przy okazji kogoś zabić.

Dominik
Dominik
5 miesięcy temu

Jak już chcemy być precyzyjni, to konsekwentnie: bateria to zespół jednakowych elementów, na przykład dział albo ogniw. Więc może to być równie dobrze bateria ogniw galwanicznych pierwotnych (jednorazowych), jak i wtórnych (akumulatorów). Utożsamianie pojęcia baterii z ogniwem galwanicznym pierwotnym (lub baterią takich ogniw) jest błędne. „Bateria R6” nie jest żadną baterią, a pojedynczym ogniwem. „Bateria płaska” jest baterią trzech szeregowo połączonych ogniw.

Nie ma więcej wpisów
4
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x