Od redakcji 2/2018

I okladkaSzanowni Państwo,

W dniu 18 lutego br. obchodziliśmy Dzień Baterii. Urządzenia do magazynowania energii elektrycznej pokonały w swym rozwoju długą drogę. Począwszy od starożytnych narzędzi dla złotników, poprzez zasilanie podzespołów samochodów, na aparaturze medycznej skończywszy.

Więcej…

Baterie i akumulatory

Baterie i akumulatory to dziś bardzo powszechne podzespoły zasilające różnego rodzaju urządzenia wykorzystywane w przemyśle, motoryzacji, sprzęcie elektronicznym powszechnego użytku, telefonach komórkowych, aparatach fotograficznych, szczoteczkach do zębów itp.

9Ogólna dostępność i stosunkowo niskie ceny baterii powodują, że są one nadal bardzo popularne i powszechnie używane – choć ich zastosowanie jest zawsze jednorazowe i po wyładowaniu wymagają wymiany na nowe. Baterie świetnie sprawdzają się w urządzeniach niepobierających dużych energii, dzięki czemu czas pracy z baterii jest bardzo długi – przykładem mogą tu być piloty do urządzeń RTV. Akumulatory znajdują natomiast zastosowanie w urządzeniach, w których częsta wymiana baterii byłaby niekomfortowym problemem i generowałaby stosunkowo wysoki koszt eksploatacji urządzenia.

Czym jest bateria, a czym akumulator?
Czym różni się bateria od akumulatora wie każdy użytkownik tego typu urządzeń. Są to elektrochemiczne źródła zasilania, w których w wyniku zachodzących reakcji chemicznych powstaje energia elektryczna. Każda bateria lub akumulator składa się z jednego, lub więcej ogniw. Ogniwa dzielą się na pierwotne (nieładowalne) i wtórne (ładowalne). Pierwsze z nich stosowane są w bateriach i nie są ładowalne dlatego, że zachodzi w nich nieodwracalna reakcja chemiczna. Kiedy reakcje chemiczne się zakończą, ogniwa są wyczerpane i bateria jest zużyta. Akumulatory są ogniwami, które można powtórnie ładować. Ładowanie akumulatora odwraca reakcje chemiczne zachodzące w ogniwie tak, że akumulator jest zdolny znów dostarczać energię elektryczną.

Warto w tym miejscu przypomnieć, że baterii nie można łączyć równolegle, ponieważ grozi to rozładowaniem jednej baterii przez drugą. Dla tego baterie mogą być łączone tylko szeregowo. Tego problemu wyzbyto się w akumulatorach, które mogą być łączone zarówno szeregowo lub równolegle oraz w sposób mieszany. Wszystko to pozwala na uzyskanie żądanej pojemności i napięcia akumulatorów. Jedynym wymaganiem jest, aby akumulatory były tego samego typu.

Podstawowym parametrem baterii i akumulatorów jest pojemność, czyli zdolność ogniwa do przechowywania ładunku elektrycznego zwykle wyrażana w amperogodzinach [Ah] i jednostkach krotnych (w układzie SI jednostką ładunku jest kulomb, 1 Ah = 3600 C).

Rodzaje baterii i akumulatorów
Baterie znajdują szerokie zastosowanie w życiu codziennym. Prawie każdy orientuje się w nazewnictwie i potrafi odróżnić baterie R14 od R20 czy też od baterii R6. Powszechna jest też wiedza na temat dłuższej żywotności baterii alkalicznej od zwykłej. Rodzajów baterii jest jednak kilka. Różnią się nie tylko nazwą, ale przede wszystkim budową i parametrami co przedstawiono poniżej.

Baterie cynkowo-węglowe
Baterie te zwane też są często bateriami cynkowo – grafitowymi i charakteryzują się znamionowym napięciem ogniwa o wartości 1,5 V. Jest to najstarszy rodzaj baterii wprowadzonych do powszechnej sprzedaży. Zastosowanie znajdują w urządzeniach o niewielkim poborze prądu (do 100 mA), takich jak latarki, zabawki, kalkulatory, zegary, piloty, gry elektroniczne, radia, budziki oraz golarki, elektryczne szczoteczki do zębów i różnego rodzaju sprzęt pomiarowy. Charakteryzują się niskim kosztem produkcji i niską ceną. Jednakże mają najmniejszą gęstość energii (ilość energii znajdującej w określonej objętości lub masie) i słabą wydajność w urządzeniach wymagających natężeń prądu powyżej 100 mA. Zakres temperatur pracy tego typu baterii waha się w granicach -10°C...+50°C. Czas przechowywania baterii cynkowo-węglowych jest stosunkowo krótki i wynosi około 2 lat. Baterie tego typu nie mogą być pozostawione w urządzeniu, jeśli są wyczerpane. Bardzo często następuje z nich wyciek elektrolitu, co może spowodować zniszczenie urządzeń. Żywotność takich baterii można wydłużyć, czasowo wyłączając urządzenie. Ciągła praca zmniejsza ich pojemność.

Baterie alkaliczne
Znamionowe napięcie ogniw alkalicznych wynosi 1,5 V. Tego typu baterie dobrze sprawdzają się w urządzeniach o średnim (100-300 mA) i dużym (rzędu 0,5 A) poborze prądu. Charakteryzują się większą pojemnością, dłuższą żywotnością i szerszym zakresem temperatur pracy (-30°C...+70°C) w stosunku do baterii cynkowo-węglowych. Czas przechowywania baterii alkalicznych wynosi około 5-7 lat. Wylania elektrolitu (po całkowitym rozładowaniu) zdarzają się zdecydowanie rzadziej, niż w przypadku baterii cynkowo-węglowych. Jednak kosztują od nich zdecydowanie więcej.

10

Baterie srebrowe
Znamionowe napięcie ogniw srebrowych wynosi 1,55 V. W stosunku do tych baterii często używa się nazwy baterie tlenkowo-srebrowe lub srebrowo-cynkowe. Baterie srebrowe mają stabilne napięcie wyjściowe (płaska charakterystyka rozładowania), które po rozładowaniu szybko spada. Są przeznaczone do stosowania wszędzie tam, gdzie wymagana jest stałość napięcia, Znajdują zatem zastosowanie w urządzeniach czułych na zmiany napięcia zasilania. Praktyczny czas przechowywania baterii zdatnej do użytkowania wynosi ponad 2 lata, natomiast po około 5 latach zaczynają przeciekać i stają się niebezpieczne dla środowiska.

Baterie rtęciowe
Znamionowe napięcie ogniw rtęciowych wynosi 1,35 V i jest względnie stabilne. Jednak po rozładowaniu szybko spada. Ze względu na zawartość rtęci obecnie niespotykane na rynku.

Baterie litowo-manganowe
Znamionowe napięcie ogniw litowo-manganowych (LiMnO2) wynosi 3,0 V. Baterie litowo – manganowe są odporne na duże wahania temperatury. Charakteryzują się bardzo dużą gęstością energii. Pozwala to na uzyskanie z baterii o rozmiarze AA trzykrotnie więcej energii niż z takiej samej wielkości baterii alkalicznej. Baterie litowe są powszechnie stosowane w urządzeniach wymagających niezawodności. Mogą pracować w zakresie temperatur -40°C...+65°C i charakteryzują się niskim współczynnikiem samorozładowania, dzięki czemu czas ich przechowywania sięga nawet 10 lat.

Baterie cynkowo-powietrzne
Baterie cynkowo-powietrzne są bateriami alkalicznymi (ze względu na użyty elektrolit). Baterie takie charakteryzują się bardzo dużą gęstością energii na jednostkę masy – co wynika z faktu, że bateria taka nie „zawiera" katody, a dokładnie waga katody nie liczy się w masie baterii. Niestety, gęstość energii na jednostkę objętości pozostaje niewielka. Bardzo ważną zaletą jest długi czas przechowywania tych baterii. Praktycznie jest on nieograniczony do momentu, zanim baterie nie zostaną wystawione na działanie powietrza. Po aktywizacji ich czas działania nie jest zbyt długi, nawet jeżeli nie są wykorzystywane i wynoszą 3-4 miesiące. Zastosowanie znajdują w aparatach słuchowych i urządzeniach telemetrycznych.

Baterie litowe
Baterie litowe (Li-FeS2) wprowadzone zostały na rynek popularnej elektroniki konsumenckiej na początku roku 2007 przez firmę Energizer (baterie Energizer Ultimate Lithium). Baterie te cechują się nominalnym napięciem ogniwa 1,7 V, lecz na początku pracy dostarczają nawet 1,8 V. Baterie litowe są odporne na temperatury od -35 do +60°C i mają bardzo długi – bo aż 15-letni okres przydatności do użytku. Baterie litowe są bardzo odporne na rozładowanie dużym prądem np. lampy błyskowe aparatów fotograficznych. Przy obciążeniu dużym prądem rozładowania baterie litowe wykazują 4 razy większą pojemność od baterii alkalicznych. Tak wygląda asortyment mniej lub bardziej dziś popularnych baterii. Na pewno spośród wymienionych powyżej szczególnie zauważalne na rynku są baterie alkaliczne oraz cynkowo-węglowe jako te najpowszechniej stosowane.

(...)

Robert Gabrysiak


Pełna wersja artykułu w EI 3/2016 do zakupu na portalu www.e-czasopismo.pl oraz www.magazyn-online.com

Wyszukiwarka

like Newsletter!

like Nowości!

quote Na skróty

like Najczęściej czytane!

like Polecamy!

Znajdź nas na facebooku!

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem