Baterija

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretraživanje
Disambig.svg Ovo je glavno značenje pojma Baterija. Za druga značenja, pogledajte Baterija (vojna jedinica).
Elektrotehnika
VFPt Solenoid correct2.svg
Elektricitet · Magnetizam
Kod Daniellovog članka elektrode nisu bile u istom elektrolitu (bakrena u otopini bakrova sulfata, cinkova u otopini cinkova sulfata), a elektroliti su odijeljeni poroznom membranom.
Nekoliko vrsti baterija. Lijevo gore: akubaterija za fotoaparat.

Baterija ili električna baterija (fra. batterie), u elektrotehnici, je spoj (obično serijski) dvaju ili više istosmjernih i istovrsnih izvora električne energije u kojima se kemijska, toplinska, sunčeva ili nuklearna energija pretvara u električnu energiju (galvanska i akumulatorska baterija, termoelektrična baterija, sunčana ili fotoelektrična baterija, nuklearna, atomska ili izotopna baterija). U običnom se govoru, doduše neispravno, baterijom naziva i samo jedan galvanski članak, pa i ručna električna svjetiljka napajana galvanskim člancima. Osim toga, baterijom se naziva i spoj većeg broja energetskih kondenzatora za kompenzaciju faktora snage (kondenzatorska baterija). [1]

Galvanski članak[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Galvanski elementi

Galvanski članak ili galvanski element je primarni električni članak ili neobnovljivi izvor električne struje u kojem se, za razliku od sekundarnog članka (akumulatora), kemijska energija nepovratno pretvara u električnu. Prvi galvanski članak konstruirao je 1800. Alessandro Volta na temelju opažanja Luigija Galvanija o električnim pojavama pri dodiru metala i tkiva (žabljih krakova). Galvanski članak sastoji se od dviju elektroda od različitih metalnih vodiča, koje su u dodiru s elektrolitom, te od depolarizatora kojim se sprječava ili odgađa polarizacija (nepoželjna kemijska promjena na elektrodama). Pojedine su se vrste galvanskih članaka nazivale prema izumiteljima, a najznačajniji su u 19. stoljeću bili Voltin, Daniellov, te osobito Leclanchéov članak, od kojega su se razvili suvremeni članci, obično proizvedeni kao slogovi nazvani električnim baterijama.

Leclanchéov članak[uredi VE | uredi]

Vista-xmag.pngPodrobniji članak o temi: Leclanchéov članak

Čovjek je smislio razne uređaje, koji su u stanju na jednom (negativnom) priključku nagomilati slobodne elektrone, koji zato nedostaju na drugom kraju uređaja ili pozitivnom priključku. Takav učinak može se postići primjerice fizikalno-kemijskim reakcijama u takozvanom Leclansheovom članku, kojega bolje poznajemo pod izrazom baterijski članak ili baterija. Leclanchéov članak je vrsta galvanskog članka koji je dobio ime po francuskom električaru Georgesu Leclanchéu. Sadrži tuljak (ili elektrodu) od cinka u koji se smješta kemijski aktivna tvar, takozvani elektrolit i u njemu uronjen ugljeni štapić. Takav članak će zahvaljujući fizikalno-kemijskim procesima u elektrolitu stvoriti razliku elekričnog potencijala od 1,5 V na svojim izvodima. Pri tome će se elektroni gomilati na cinčanom tuljcu, to jest na cinčani plašt priključit će se negativni izvod, a na ugljeni štapić pozitivni izvod ili pol baterije.

Način rada[uredi VE | uredi]

Negativni pol (anoda) je cinčana čašica. Pozitivni pol (katoda) je ugljeni štapić u smjesi manganovog dioksida (MnO2) i ugljene prašine (čađa). Elektrolit je vodena otopina amonijevog klorida (NH4Cl(aq) ) i cinkovog klorida (ZnCl2) koja je dodavanjem škroba pretvorena u pastu. Zatvaranjem strujnog kruga između negativnog i pozitivnog pola (iskorištavanja "baterije"), počinju kemijske reakcije:

  • anodna reakcija na negativnom polu (čašici):
Zn → Zn2+ + 2e-
  • katodna reakcija na pozitivnom polu (štapiću):
2MnO2 + 2e- + 2NH4+ → Mn2O3 + 2NH3 + H2O

Zbrajanjem tih dviju reakcija dobivamo:

Zn + 2MnO2 + 2NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O

Dakle, na negativnom se polu oslobađaju dva elektrona koja putuju kroz potrošač (gdje obavljaju određeni rad) te dolaze do pozitivnog pola, gdje sudjeluju u kemijskoj reakciji. Kad se sav cink na čašici "potroši" (odnosno kad većina cinka otpusti po dva elektrona), kemijska reakcija više nije moguća pa kažemo da je "baterija prazna". Leclanchéov članak nije ponovo punjiv, odnosno nakon "potrošnje" cinka postaje neupotrebljiv. Pokušaj punjenja baterija koje nisu za to predviđene, redovito će rezultirati eksplodiranjem, ili u najmanju ruku "napuhavanjem" baterije s curenjem agresivog elektrolita koji nagriza uređaje u koje je baterija uložena.

Novi Leclansheov članak (cink - ugljen) daje napon od 1,5 V. Neke vrste baterija (litijeve, nikal-kadmijum i druge) mogu međutim imati i manji radni napon, to jest 1,2 V po članku. Za veće napone, kombinira se (povezuje se u seriju) više članaka.

Baterije imaju mali kapacitet, pa se koriste za uređaje s malom potrošnjom struje. Za veću potrošnju koristimo akumulatore ili ispravljače, koji priključeni na gradsku električnu mrežu, postaju istosmjernim izvorom. Ispravljači se često ugrađuju u uređaj koga napajaju.

Vrste baterija[uredi VE | uredi]

Primarne baterije pretvaraju kemijsku energiju u električnu i nakon trošenja se više ne mogu koristiti. Naziv dobivaju prema materijalima od kojih su načinjene, a najpoznatije su:

Postoje međutim i punjive baterije, koje se mogu višekratno puniti nakon pražnjenja. To su takozvane aku-baterije (Rechargeable batteries) (akumulatorske baterije).

Oblici baterija označavaju se standardnim, a kod rjeđe korištenih tipova tvorničkim oznakama. U primjeni su američke, europske i druge vrste oznaka. Češće korišteni tipovi baterija dati su tabeli.

OBLIK BATERIJE

DIMENZIJE DxL_mm

NAPON V
KAPAC. mAh
OKRUGLE
D / MONO / LR20
33x62
1,5
2000
D / MONO / LR20
33x62
1,5
1200
C / BABY / LR14
18,4x65
1,5
1800
C / BABY / LR14
18,4x65
1,5
1200
AA / lithium
14x50,5
1,2
2300
AA / MIGNON / LR6
14x50,5
1,5
500
AAA / MICRO / LR3
10,2x45
1,5
240
DUGMASTE LITHIUM 3 V
CR2032 / L1_MIN
20x3,2
3

ML1220 / 65013
12,5x2
3
16
MC621 / 60621 6.8x2,15 3
3
MC614 / 60614
6,8x1,4
3
1,5
ALKALNE DUGMASTE_1,5 V
AG13 / 357 / LR44 11,5x5,3
1,5

AG12 / 386 / LR43
11,5x4,2
1,5

AG5 / 393 / LR754
8x5,3
1,5

AG4 / 377 / LR626
6,8x2,5
1,5

AG3 / 392 / LR41
6,7x
1,5

AG1 / 364 / LR621
6,7x2,1
1,5

PRIZMATIČNE
V7 / 8H / 5622
26,5x17,5x48,5
8,4
150
P7 / 8 Hultra / 5122
26,5x16x48,5
8,4
180


Kapacitet baterije iskazuje se u mAh (miliampersatima), a zavisi od vrste i veličine baterije. Punjive baterije trebale bi se puniti strujom punjenja (mA) približno u visini 1/10 kapaciteta u mAh. Kao kompromisna vrijednost jakosti struje univerzalnih punjača za okrugle baterije može se uzeti 100 - 150 mA, a za prizmatične i dugmaste desetak mA. Približni kapacitet po gramu težine baterije zavisi o vrsti baterije:

tip baterije od - do mAh/gr prosjek mAh/gr
dugmasta 12-14 26
valjkasta 38-67 55
valjkasta NiMH 77-103 90
prizmatična 3,2-3,8 3,5

Trajanje[uredi VE | uredi]

Životni vijek baterije u radu skraćuje visoka temperatura radne okoline i same baterije, odnosno bateriji gode uvjeti koji gode i čovjeku. I nepotrebni porast temperature pri punjenju skraćuje životni vijek baterije. Ali, padom temperature pada kapacitet baterije, zbog čega se zbiva da akumulatori zataje pri zahlađenjima. Kod punjenja baterije vrlo je bitna struja (napon i jakost) punjenja i poželjno je da mora biti između 10 % i 20 % kapaciteta baterije (za kapacitet od 100 Ah ide jakost između 10 A i 20A). Struju pražnjenja je bitna budući da kapacitet izravno ovisi o struji kojom se prazni bateriju. Pri stalnoj temperaturi okoline, kapacitet baterije pada s povećanjem struje pražnjenja. Potrebno je pratiti proces plinjenja: isprve se bateriju puni konstantnom strujom, a posebnim algoritmom napon se postupno podiže.[2]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. baterija, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.
  2. Schrack-Majstor Pražnjenje i kontrola baterije 05-06/2015. (pristupljeno 10. studenoga 2019.)