Baterija je izvor energije koji se sastoji od jedne ili više elektrokemijskih ćelija i terminala na oba kraja koji se nazivaju anoda (-) i katoda (+). Elektrokemijske ćelije pretvaraju kemijsku energiju u električnu energiju. Unutar baterije nalazi se elektrolit, koji se često sastoji od topljivih soli ili kiselina, služi kao vodljivi medij, dopuštajući električnom naboju da putuje kroz bateriju.

Kada je baterija isključena, naboj na pozitivnom i negativnom kraju je jednak, što znači da nema električne struje. Kada je spojena na vanjski otpornik ili uređaj, baterija doživljava neravnotežu u naboju koja gura elektrone kroz vodljivi materijal uređaja do pozitivnog kraja baterije. No dok su elektroni — ili negativni naboj — ono što se kreće kroz krug, električna struja se mjeri slijedeći smjer pozitivnog naboja, koji teče od pozitivnog prema negativnom kraju unutar baterije, i obrnuto izvan nje.

 

Ovisno o naponu (V) i kapacitetu (Ah), jedna baterija može napajati bilo što, od motora automobila ili računala do mobilnog telefona ili žarulje. Kad je riječ o većini elektroničkih uređaja, rad s pogrešnim naponom može dovesti do toga da se vaš uređaj ne uključi ili postoji opasnost od prženja njegovih električnih komponenti, ponekad nepopravljivih.

 

Baterija odgovarajućeg napona mogla bi napajati uređaj bez ometanja njegovih performansi ili štete njegovom hardveru. Također, ovisno o potrošnji energije uređaja i kapacitetu baterije, jedno punjenje baterije može trajati od nekoliko sati do više dana.

 

Baterije dolaze u svim oblicima i veličinama kako bi zadovoljile različite potrebe. Oni se kreću od minijaturnih baterija koje se koriste u ručnim satovima i slušnim aparatima do nekoliko metara širokih, koje služe kao izvor energije za hitne slučajeve ili skladištenje obnovljive energije iz solarnih elektrana i vjetroelektrana.

 

Benjamin Franklin skovao je riječ “baterija” kako bi se odnosio na povezane kondenzatore u svojim eksperimentima, ali je Alessandro Volta bio taj koji je razvio prvu “pravu” bateriju 1800. Od tada se korisnost i sveprisutnost ovih energetskih ćelija stalno povećavala.

 

Općenito, baterije se klasificiraju kao primarne ili sekundarne baterije, prema vrsti elektrokemijskih ćelija od kojih su napravljene.

 

Primarne baterije, poznate i kao baterije koje se ne mogu puniti, jednokratne su baterije koje se mogu koristiti samo jednom. To je zato što se kemijske reakcije koje proizvode elektricitet u njihovim elektrokemijskim ćelijama ne mogu poništiti. Materijali koji zajedno reagiraju kako bi proizveli električnu energiju ne mogu se vratiti u svoje izvorno stanje prije reakcije.

 

Ove baterije se često koriste u prijenosnim uređajima koji ne zahtijevaju mnogo energije, kao što su daljinski upravljači i dječje igračke. Baterije za jednokratnu upotrebu naširoko se koriste jer su praktične, jeftine, zahtijevaju malo ili nimalo održavanja i pouzdane su u hitnim slučajevima.

 

Ali nisu sve jednokratne baterije iste. Komponente elektrokemijskih ćelija baterije igraju značajnu ulogu u njezinim performansama i primjenama. Baterije cink-ugljik najčešći su tip, zahvaljujući niskoj cijeni i pouzdanom radu. Za usporedbu, baterije kao što su alkalne baterije i baterije sa živinim oksidom služe široj publici. Oni su skuplji od svog pandana cink-ugljik, ali su stabilniji i mogu funkcionirati u ekstremnim okruženjima i vremenskim uvjetima te imaju ukupno duži vijek trajanja.

 

Sekundarne baterije su punjive baterije koje se mogu koristiti više puta, ali imaju postavljen očekivani životni vijek. Zbog svoje izdržljivosti i sposobnosti davanja veće količine energije često se koriste u većim uređajima poput prijenosnih računala, tableta, pa čak i automobila. Nakon što punjiva baterija iscrpi svoju elektrokemijsku energiju, vanjska električna struja može vratiti kemikalije u njihovo izvorno stanje, spremne za ponovno ponavljanje ciklusa proizvodnje električne energije. Poput električnih uređaja, prilikom punjenja sekundarnih baterija, punjač treba osigurati odgovarajući napon za bateriju. Previsok napon mogao bi drastično skratiti životni vijek baterije, izazvati požar ili uništiti njezine elektrokemijske ćelije.

 

Što se tiče vrsta punjivih baterija, one se prema kemijskom sastavu i stanju elektrolita dijele na mokre i suhe baterije. Wet-cell baterije su najstarija vrsta punjive baterije. Sadrže tekući elektrolit s dvije elektrode uronjene u njega, koje djeluju kao anoda i katoda baterije. Baterije s vlažnim ćelijama često se koriste u zahtjevnim industrijama kao što su zrakoplovstvo, skladištenje električne energije, tornjevi za mobilne telefone i elektroprivrede jer su pristupačne i izdržljive u pravim okolnostima.

 

Baterije sa suhim ćelijama nisu potpuno suhe, unatoč nazivu. Njihov elektrolit sastoji se od paste s dovoljno vlage da dopusti elektronima da putuju. To su punjive vrste koje se često koriste u prijenosnoj elektronici poput telefona i prijenosnih računala jer se smatraju sigurnijima. Litij-ionske (Li-ion ili LIB) baterije su najčešće korištena vrsta punjivih baterija. Kada se optimizira, njihova gustoća energije može se povećati za 56,8%, što im daje najveći omjer snage i težine, što im omogućuje da budu kompaktni, a da pritom i dalje daju energiju učinkovito. Nedavne studije također su otkrile da se Li-ion baterije mogu spriječiti od propadanja davanjem kratkih, isprekidanih impulsa visoke struje tijekom njihove uporabe.

 

Ostale vrste uključuju nikal-metalne hibridne (NiMH), nikal-cink (NiZn) i nikal-kadmijeve (NiCd) ćelije. Slično jednokratnim baterijama, razlikuju se po kapacitetu i trajnosti. NiMH baterije se često preferiraju u odnosu na NiCd zbog većeg kapaciteta baterije i nedostatka toksičnih metala. Međutim, NiCd baterije se još uvijek široko koriste u medicinskoj opremi i električnim alatima zbog duljeg vijeka trajanja.

 

Izvor: https://www.techopedia.com/definition/16316/battery

 

Otkrivanje principa rada

“Bagdadska baterija” – keramička baterija i najstarija “keramička baterija” na svijetu otkrivena je u ostacima Khu jut Rabua, sela u predgrađu glavnog grada Iraka Bagdada. Ova baterija je stara više od 2000 godina. Smatralo se da se koristio za metaliziranje, a ne kao baterija za proizvodnju električne energije. Napon bi bio oko 1,5-2 volta. Ne zna se točno kakva bi bila otopina elektrolita, ali možemo zamisliti da su možda koristili ocat ili vino.

 

Godine 1780. talijanski biolog po imenu Luigi Galvani otkrio je da kada dvije različite vrste metala dođu u kontakt s batakom mrtve žabe, između njih teče električna struja i uzrokuje trzanje bataka. Rečeno je da ovo označava prvo otkriće principa iza baterija.

 

Kada se bakar i cink stave u otopinu elektrolita kao što je razrijeđena sumporna kiselina ili fiziološka otopina, atomi bakra se gotovo uopće ne razgrađuju, ali se atomi cinka razgrađuju i elektroni istječu.

 

Tako bakar postaje pozitivan (+) pol, a cink negativan (-) pol, a kada se njih dvoje spoje vodičem, elektricitet teče od bakra prema cinku. Ovo je Volta baterija, koja čini osnovu za moderne kemijske baterije. Otkrio ju je još jedan Talijan po imenu Alessandro Volta, po kojem je baterija i dobila ime, 1800. godine.

 

Zatim je 1868. Francuz po imenu Georges Leclanché izumio “Leclanché ćeliju”. To je bilo podrijetlo današnjih suhih baterija, ali moglo bi biti nezgodno za korištenje jer bi se njegova otopina amonijevog klorida prelila.

 

Godine 1888. Nijemac po imenu Carl Gassner izumio je bateriju kod koje nije bilo opasnosti od prolijevanja otopine. Budući da se baterija ne bi prolila iako je sadržavala tekućinu, Gassnerov izum postao je poznat kao “suha ćelija” ili “suha baterija”.

 

Godine 1899. švedski inženjer Waldemar Jungner izumio je nikal-kadmijevu bateriju. Ovo je bila epohalna baterija kao izvor današnje baterije za pohranu podataka.

 

Godine 1900. veliki izumitelj Thomas Edison koji je također bio poznat po komercijalizaciji žarulja sa žarnom niti izumio je bateriju za pohranu nikal-željezo. Zove se Edisonova baterija.