kupować produkty

Jak działają akumulatory (baterie wielokrotnego ładowania)?

Akumulatory wynaleziono już ponad sto lat temu, jednak wprowadzono je do użytku całkiem niedawno. Dzisiaj akumulatory znajdują się wszędzie wokół nas, przede wszystkim w urządzeniach mobilnych i artykułach gospodarstwa domowego. Ale jak działają akumulatory? I do czego służy ładowarka? W tym artykule przyjrzymy się zasadom działania akumulatorów (baterii wielokrotnego ładowania).

Trochę chemii

Jak wszystko wokół nas akumulator zbudowany jest z atomów. Każdy atom składa się z trzech typów cząsteczek:

  • protonów (cząsteczki dodatnie)
  • elektronów (cząsteczki ujemne)
  • neutronów.

W idealnej sytuacji ładunek powinien być wyrównany: liczba cząsteczek dodatnich i ujemnych jest wtedy taka sama. Usunięcie jednego elektronu (np. cząsteczki ujemnej) sprawia, że atom staje się dodatni i na odwrót. Ponieważ atomy dążą do zachowania neutralnego ładunku, zbliżają się do innych atomów w celu wymiany elektronów i odzyskania równowagi. Ten „przepływ” elektronów jest przyczyną zjawiska znanego jako prąd elektryczny.

Anoda, elektrolit i katoda

Proces wymiany elektronów zachodzi również w akumulatorze. Każdy akumulator składa się z trzech części: anody, elektrolitu i katody. Jednak każdy rodzaj wykorzystuje inne substancje chemiczne do utworzenia tych części.

W całkowicie naładowanym akumulatorze anoda ma znak ujemny, a katoda — dodatni. Dlaczego? Anoda zawiera nadmierną liczbę elektronów (ujemnych), natomiast katoda — niedostateczną. W zwykłych warunkach anoda przekazałaby katodzie ten nadmiar.

Jednak włączając do układu trzeci element — separator z elektrolitem — można kontrolować przepływ i utworzyć akumulator. Separator działa jak bariera wewnątrz ogniwa, ustanowiona między anodą i katodą. Pozwala na przepływ prądu jedynie wtedy, gdy akumulator jest podłączony do urządzenia.

Jak działają akumulatory?

Wszystkie akumulatory działają w następujący sposób: elektrony przemieszczają się z anody na katodę do chwili, gdy anoda nie zawiera już żadnego z nich. Akumulator określa się wtedy jak pusty lub „martwy”.

W przypadku ogniw pierwotnych oznacza to koniec okresu eksploatacyjnego. W przypadku ogniw wtórnych ładowarka możne odwrócić przepływ elektronów, a więc przywrócić początkowy nadmiar elektronów w anodzie — w ten sposób powstaje akumulator.

W zależności od składników chemicznych zawartych w akumulatorze ta reakcja ulega odwróceniu lub nie. Baterie alkaliczne są zbudowane w taki sposób, że przepływu nie można odwrócić. Próby wzbudzenia tej reakcji mogą być naprawdę niebezpieczne.

Akumulator NiMH (niklowo-metalowy) pozwala na wymuszone odwrócenie przepływu, i to setki, a czasami nawet tysiące razy. Z czasem proces powoduje jednak uszkodzenie składników chemicznych. Nie można więc ładować i rozładowywać akumulatorów w nieskończoność — w pewnym momencie substancje nie będą już mogły utrzymywać ładunku.

Dalsze informacje

Jak więc działają akumulatory? Długość okresu eksploatacyjnego w przypadku każdego akumulatora zależy od producenta, rodzaju akumulatora i warunków, w których jest używany. Aby dowiedzieć się więcej na temat tego, jak powstają akumulatory NiMH, zapoznaj się z jednym z naszych wcześniejszych artykułów tutaj.