We leggen uit wat een batterij is en hoe dit apparaat werkt. Ook de soorten batterijen die er zijn en wat een batterij is.
Wat is een batterij?
Een elektrische batterij, ook wel een elektrische batterij of accu genoemd, is een apparaat dat bestaat uit elektrochemische cellen die in staat zijn om de chemische energie binnen in elektrische energie. Batterijen wekken dus gelijkstroom op en dienen op deze manier om verschillende elektrische circuits van stroom te voorzien, afhankelijk van hun grootte en vermogen.
Batterijen zijn volledig geïntegreerd in ons dagelijks leven sinds hun uitvinding in de 19e eeuw en hun massale commercialisering in de 20e. De ontwikkeling van batterijen gaat hand in hand met de technologische vooruitgang van elektronica. Afstandsbedieningen, klokken, computers Van allerlei soorten, mobiele telefoons en een enorme groep moderne gadgets gebruiken batterijen als een bron van elektrische energie, dus worden ze met verschillende vermogens vervaardigd.
Batterijen hebben een laadcapaciteit die wordt bepaald door de aard van hun samenstelling en wordt gemeten in ampère-uur (Ah), wat betekent dat de batterij één ampère stroom kan leveren gedurende een ononderbroken uur. Hoe hoger de laadcapaciteit, hoe meer stroom erin kan worden opgeslagen.
Ten slotte heeft de korte levenscyclus van de meeste commerciële batterijen ze tot een krachtige vervuiler gemaakt van wateren ja bodems, aangezien hun levenscyclus eenmaal is voltooid, ze niet kunnen worden opgeladen of hergebruikt en worden weggegooid. Na het roesten van hun metalen deksel, ontladen de batterijen zich naar de omgeving de chemische inhoud ervan en de samenstelling ervan wijzigen en pH.
Hoe werkt een batterij?
Het fundamentele principe van een batterij bestaat uit oxidatie-reductiereacties (redox) Van bepaalde chemische substanties, waarvan er één verliest elektronen (oxideert) terwijl de andere elektronen opneemt (vermindert), in staat zijn om terug te keren naar zijn oorspronkelijke configuratie onder de noodzakelijke voorwaarden: de toepassing van elektriciteit (opladen) of sluiten van het circuit (ontladen).
Batterijen bevatten chemische cellen met een positieve pool (anode) en een negatieve pool (kathode), evenals elektrolyten die elektrische stroom naar buiten mogelijk maken. Deze cellen zetten chemische energie om in elektrische energie, door middel van een omkeerbaar of onomkeerbaar proces, afhankelijk van het type batterij, dat, eenmaal voltooid, zijn capaciteit om te ontvangen uitgeput raakt Energie. Hierin worden twee soorten cellen onderscheiden:
- Primair. Degenen die, als de reactie eenmaal heeft plaatsgevonden, niet kunnen terugkeren naar hun oorspronkelijke staat, waardoor hun opslagcapaciteit wordt uitgeput elektrische stroom. Ze worden ook wel niet-oplaadbare batterijen genoemd.
- Middelbare scholen. Degenen die een toepassing van elektrische energie kunnen ontvangen om hun oorspronkelijke chemische samenstelling te herstellen, en die vele malen kunnen worden gebruikt voordat ze volledig zijn uitgeput. Ze worden ook wel oplaadbare batterijen genoemd.
Batterijtypes
Er zijn veel soorten batterijen, afhankelijk van de elementen die bij de fabricage worden gebruikt, zoals:
- Alkaline batterijen. Vaak wegwerpbaar. Ze gebruiken kaliumhydroxide (KOH) als elektrolyt. De chemische reactie die energie produceert vindt plaats tussen zink (Zn, anode) en mangaandioxide (MnO2, kathode). Het zijn extreem stabiele batterijen, maar van korte duur.
- Loodzuur batterijen. Vaak in voertuigen en motorfietsen. Het zijn oplaadbare batterijen die, wanneer ze opgeladen zijn, twee elektroden van lood: een looddioxide-kathode (PbO2) en een sponsachtige loodanode (Pb). De gebruikte elektrolyt is: zwavelzuur (H2SO4) in waterige oplossing. Aan de andere kant, wanneer de batterij leeg is, is lood in de vorm van lood (II) sulfaat (PbSO4) afgezet op metallisch lood (Pb). Vervolgens wordt tijdens de eerste lading PbSO4 gereduceerd tot Pb op negatieve platen en wordt PbO2 gevormd op positieve. Daarbij wordt lood tegelijkertijd geoxideerd en gereduceerd. Aan de andere kant wordt PbO2 tijdens de ontlading gereduceerd tot PbSO4 en wordt Pb geoxideerd om ook PbSO4 te produceren. Deze twee processen kunnen cyclisch worden herhaald totdat de PbSO4-kristallen te groot worden om hun chemische reactiviteit te verliezen. Dit is het geval waar in de volksmond wordt gezegd dat de batterij is gesulfateerd en moet worden vervangen door een nieuwe.
- Batterijen nikkel. Zeer lage kosten maar verschrikkelijke prestaties, ze zijn enkele van de eersten die in de geschiedenis zijn vervaardigd. Op hun beurt gaven ze aanleiding tot nieuwe batterijen zoals:
- Nikkel-ijzer (Ni-Fe). Ze bestonden uit dunne buizen die waren gewikkeld door platen van vernikkeld staal. Op de positieve platen zat nikkel (III)hydroxide (Ni (OH) 3) en op de negatieve platen ijzer (Fe). De gebruikte elektrolyt is kaliumhydroxide (KOH). Hoewel hun levensduur erg lang was, werden ze stopgezet vanwege hun lage prestaties en hoge kosten.
- Nikkel-cadmium (Ni-Cd). Ze zijn samengesteld uit een cadmium (Cd) anode en een nikkel (III) hydroxide (Ni (OH) 3) kathode, en kaliumhydroxide (KOH) als elektrolyt. Deze accu's zijn perfect oplaadbaar, maar hebben een lage energiedichtheid (nauwelijks 50Wh/kg). Bovendien worden ze steeds minder gebruikt vanwege hun hoge geheugeneffect (vermindering van de capaciteit van batterijen wanneer we onvolledige ladingen uitvoeren) en omdat cadmium zeer vervuilend is.
- Nikkelhydride (Ni-MH). Ze gebruiken nikkeloxyhydroxide (NiOOH) voor de anode en a legering metaalhydride als kathode. Ze hebben een hogere laadcapaciteit en minder geheugeneffect in vergelijking met Ni-Cd-batterijen, en ze hebben ook geen invloed op de omgeving omdat ze geen Cd hebben (zeer vervuilend en gevaarlijk). Ze waren de pioniers in het gebruik voor elektrische voertuigen, omdat ze perfect oplaadbaar zijn.
- Lithium-ion (Li-ION) batterijen. Ze gebruiken een lithiumzout als elektrolyt. Het zijn de meest gebruikte batterijen in de elektronica klein van formaat, zoals mobiele telefoons en andere draagbare apparaten. Ze vallen op door hun enorme energiedichtheid, daarnaast zijn ze erg licht, klein van formaat en goede prestaties, maar hebben ze een maximale levensduur van drie jaar. Een ander voordeel dat ze hebben, is hun lage geheugeneffect. Bovendien kunnen ze bij oververhitting exploderen, aangezien hun elementen ontvlambaar zijn, zodat hun productiekosten hoog zijn vanwege het feit dat er veiligheidselementen moeten worden ingebouwd.
- Lithium-polymeer (LiPo) batterijen. Ze zijn een variatie op de gewone batterijen van lithium, hebben een betere energiedichtheid en een betere ontlaadsnelheid, maar hebben het nadeel dat ze onbruikbaar zijn als ze hun lading onder de 30% verliezen, dus het is essentieel om ze niet volledig te laten ontladen. Ze kunnen ook oververhit raken en exploderen, dus het is erg belangrijk om nooit te lang te wachten om naar de batterij te kijken, of deze altijd op een veilige plaats uit de buurt van ontvlambare stoffen te bewaren.
Batterij en batterij
In veel Spaanstalige landen is alleen de termbatterij.
De voorwaarden batterij ja batterij in deze context zijn ze synoniem en stammen ze uit de begindagen van menselijke manipulatie van elektriciteit. De eerste accumulatoren bestonden uit groepen cellen of metalen schijven om de aanvankelijk geleverde stroom te verhogen, en dat kon op twee manieren worden gerangschikt: boven elkaar, waardoor een batterij, of naast elkaar, in de vorm van batterij.
Er moet echter worden verduidelijkt dat in veel Spaanssprekende landen alleen de term batterij, en het heeft de voorkeur accumulator voor andere elektrische apparaten, zoals condensatoren, enz.