Батерия

Химическият състав на батерията

Батерията може да бъде с една или с много клетки. Всяка клетка има анод, катод и електролит. Електролитът е основният материал в батерията. Той често е вид киселина и може да бъде опасен при допир. Анодът реагира с електролита, за да произведе електрони (това е отрицателният или - край). Катодът реагира с електролита и приема електрони (това е положителният или + край). Електрическият ток възниква, когато проводник свързва анода с катода и електроните се движат от единия край към другия. (Но една батерия може да се повреди само от проводник, свързващ двата края, затова е необходим и товар между двата края. Товарът е нещо, което забавя електроните и обикновено прави нещо полезно, като например крушка във фенерче или електроника в калкулатор).

Електролитът може да бъде течен или твърд. В зависимост от вида на електролита батерията се нарича батерия с мокри или сухи клетки.

Химичните реакции, които протичат в батерията, са екзотермични. При този тип реакции се отделя топлина. Например, ако оставите лаптопа си включен за дълго време и след това докоснете батерията, тя ще бъде топла или гореща.

Акумулаторната батерия се зарежда чрез обръщане на химическата реакция, която протича в батерията. Но акумулаторната батерия може да се зарежда само определен брой пъти (живот на зареждане). Дори вградените батерии не могат да се зареждат вечно. Освен това всеки път, когато батерията се презарежда, нейната способност да задържа заряд намалява малко. Непрезареждаемите батерии не трябва да се зареждат, тъй като от тях могат да изтекат различни вредни вещества, например калиев хидроксид.

Клетките могат да бъдат свързани, за да се получи по-голяма батерия. Свързването на положителния елемент на една клетка с отрицателния на следващата се нарича последователно свързване. Напреженията на всяка батерия се събират. Две последователно свързани батерии с напрежение 6 волта ще създадат напрежение 12 волта.

Свързването на положителния елемент на едната клетка с положителния елемент на другата и на отрицателния с отрицателния се нарича паралелно свързване. Напрежението остава същото, но токът се събира. Напрежението е налягането, което изтласква електроните през проводниците, и се измерва във волтове. Токът е колко електрона могат да преминат наведнъж, измерва се в ампери. Комбинацията от тока и напрежението е мощността (ватове = волтажи х ампери) на батерията.

Батерии, свързани паралелно - показано на схема и чертеж

Размери на батериите

Батериите се предлагат в много различни форми, размери и напрежения.

АА, ААА, С и D клетките, включително алкалните батерии, са със стандартни размери и форми и имат напрежение около 1,5 волта. Напрежението на една клетка зависи от използваните химикали. Електрическият заряд, който тя може да осигури, зависи от това колко голяма е клетката, както и от това какви химикали. Зарядът, който батерията осигурява, обикновено се измерва в амперчасове. Тъй като напрежението остава едно и също, по-голям заряд означава, че по-голяма клетка може да осигури повече ампери или да работи по-дълго време.

История

Първата батерия е изобретена през 1800 от Алесандро Волта. В наши дни неговата батерия се нарича волтова батерия.

В малките съвременни батерии течността е обездвижена в нещо като паста и всичко е поставено в запечатан корпус. Благодарение на този корпус нищо не може да се излее от батерията. По-големите батерии, като например автомобилните, все още имат течност вътре и не са запечатани. По време на Втората световна война е изобретен вид акумулатор, който използва разтопени соли като електролит.

Видове батерии

• Сухи клетки, клетки, които не съдържат течност (или съдържат имобилизирана течност като паста или гел) като електролит.
• Първична клетка, клетки, които не могат да бъдат презареждани
• Алкална батерия, "алкална", без възможност за презареждане
• Живачна батерия, която не може да се презарежда
• Батерия Leclanche, "супер тежка", не се презарежда
• Литиева батерия, която не може да се презарежда, "монетна клетка"
• Батерия от сребърен оксид, неакумулаторна, батерия за часовник
• Волтаична купчина, първата батерия на Алесандро Волтас
• Вторична клетка, клетки, които могат да се зареждат
• Запечатана оловно-киселинна батерия
• Литиево-йонна батерия, презареждаща се, използвана в мобилни телефони и лаптопи
• Никел-кадмиева батерия, "NiCd", презареждаща се
• Никел-металхидридна батерия, "NiMH", презареждаща се
• Никел-цинкова батерия

• Мокри клетки - клетки, които съдържат течност като електролит.
• Оловно-киселинна батерия, акумулаторна, автомобилна батерия
• Никелово-желязна батерия, акумулаторна, батерия Едисон
• Горивна клетка, която се зарежда чрез добавяне на гориво

Изглед отгоре на автомобилна батерия

Алтернативи на батерии

Горивните и слънчевите клетки не са батерии, защото не съхраняват енергията в тях.

Кондензаторът не е батерия, защото не съхранява енергията от химическа реакция. Кондензаторът може да съхранява електроенергия и да създава електроенергия много по-бързо от батерията, но обикновено струва твърде скъпо, за да бъде направен толкова голям, колкото може да бъде батерията. Учените и инженерите-химици работят за създаването на по-добри кондензатори и батерии за електрически автомобили.

Малките електрически генератори, които се управляват с ръка или крак, могат да захранват малки електрически устройства. Радиоприемниците с часовников механизъм, факлите с часовников механизъм и други подобни устройства също имат навиваща се пружина за съхраняване на механична енергия.