Baterie są często błędnie uważane za pojedynczą monolityczną całość, ale w rzeczywistości są zbiorem małych, współpracujących ogniw elektrochemicznych. W swojej istocie urządzenia te wykonują pewną „alchemię”: przekształcają zgromadzoną energię chemiczną w prąd elektryczny. Chociaż termin „bateria” technicznie odnosi się do zbioru ogniw, w praktyce zwykle używany jest w odniesieniu do pojedynczego ogniwa, takiego jak bateria AA w pilocie lub moduł zasilający duży pojazd elektryczny.
Jak działa prąd
Wewnątrz żywiołów zachodzą niesamowite procesy. Dwie elektrody (ujemna i dodatnia) są oddzielone elektrolitem. Elektrolit jest ośrodkiem umożliwiającym przemieszczanie się jonów pomiędzy elektrodami. Może to być sypka ciecz (tzw. elementy „mokre”) lub pasta zawarta w materiale chłonnym (tzw. elementy „suche”).
Podłączenie urządzenia do akumulatora zamyka obwód. Zachodzi reakcja chemiczna. Elektrony są uwalniane z bieguna ujemnego i przechodzą przez obwody zewnętrzne (przewody i elementy urządzenia), zanim dotrą do bieguna dodatniego. Ten przepływ elektronów nazywa się prądem elektrycznym.
Napięcie uzyskiwane z akumulatora zależy od dwóch czynników: specjalnego składu chemicznego elektrod oraz liczby ogniw połączonych szeregowo. Łączenie elementów szeregowo zwiększa napięcie. Jednak rzeczywisty przepływ prądu zależy od całkowitej rezystancji obwodu, w tym rezystancji wewnętrznej samego akumulatora i wielkości elektrod.
Mokro i sucho: gdzie leży siła
Ogólnie akumulatory można klasyfikować w zależności od stanu elektrolitu. Ogniwa mokre zawierają wolny ciekły elektrolit. Są bardzo trwałe i często używane w zastosowaniach, w których wymagany jest wysoki prąd i niezawodność. Na przykład akumulatory kwasowo-ołowiowe pod maską samochodu lub akumulatory specjalistyczne stosowane w zastosowaniach morskich, górniczych i wojskowych.
Z drugiej strony akumulatory z ogniwami suchymi wykorzystują materiały pochłaniające, które utrzymują elektrolit na miejscu. Dzięki temu są bezpieczniejsze w transporcie i łatwiejsze w użyciu w urządzeniach przenośnych. Typowymi przykładami są baterie cynkowo-węglowe i alkaliczne stosowane w latarkach i zegarkach.
Możliwość ładowania i jednorazowego użytku
Nie wszystkie baterie są sobie równe pod względem żywotności. Niektóre są przeznaczone do jednorazowego użytku. Zwykłych akumulatorów suchych (takich jak 4-pakowe zakupione w sklepie spożywczym) nie można ładować. Po zakończeniu reakcji chemicznej i zużyciu materiałów wyjściowych akumulator ulega rozładowaniu. Baterie te są często stosowane w zastosowaniach o niskim poborze mocy, gdzie cena opcji wielokrotnego ładowania nie jest uzasadniona.
Pozostałe akumulatory służą do ładowania. Ta odwracalność jest kluczem do nowoczesnej technologii przenośnej. Najbardziej oczywistym przykładem jest akumulator samochodowy. Zapewnia wysoki prąd rozruchowy potrzebny do uruchomienia silnika i jest ładowany przez alternator podczas jazdy. Dodatkowo kilka akumulatorów działa w urządzeniach bezprzewodowych, od wiertarek po odkurzacze. Modele specjalne są również wykorzystywane w zastosowaniach wojskowych i lotniczych, gdzie nie ma kompromisów w zakresie niezawodności i wydajności.
Połączenie ma znaczenie
Sposób podłączenia wielu akumulatorów wpływa na ich wydajność. Łączenie ich szeregowo (łączenie dodatniego zacisku jednego z ujemnym zaciskiem następnego) zwiększa całkowite napięcie. Jest to przydatne, gdy wymagane jest większe „ciśnienie”, aby przeforsować prąd przez obwód o wysokiej rezystancji.
Jeśli je połączysz
