Nærbilde av batteriet

Batterier er en energikilde som blir stadig viktigere i hverdagen. Uten batterier hadde det ikke vært mulig å høre på musikk på bussen, sitte i sofaen med datamaskinen eller starte bilen på en behagelig måte. Men hva er egentlig et batteri? Det er mye som skiller de ulike batteritypene fra hverandre, som kjemisk innhold, størrelse, kapasitet og spenning. Alle disse egenskapene henger faktisk sammen og er et resultat av hverandre. De følgende kapitlene tar en nærmere titt på hvordan batterier og akkumulatorer fungerer.

Et batteri brukes til å lagre energi på en kjemisk måte og består av en eller flere celler som er koblet sammen. I de kommende kapitlene kommer vi til å likestille begrepene batteri og celle i mange sammenhenger, det gjør vi fordi det sjelden er forskjell på dem i dagligtale. For eksempel snakker vi sjelden om AA-celler, men heller om AA-batterier. Vi sier også batteri når vi snaller om akkumulatorer (oppladbare batterier).

Et batteri består av tre hoveddeler: anode, katode og elektrolytt. Anode og katode er de negative og positive polene i et vanlig batteri som utlades (i motsetning til lading) og elektrolytt er løsningen eller gelen som polene er i kontakt med. Et alkalisk batteri bruker sink (Zn) som anode (negativ pol) og mangandioksid (MnO2) som katode (positiv pol). Elektrolytt består av kaliumhydroksid (KOH).

Batteriets prinsipp

Et batteri begynner å utlades når de to polene kobles sammen, for eksempel via en lampe. Da oksiderer anoden, det vil si at positive ioner frigjøres og at det dannes et overskudd av negative elektroner. Det fører til at batteriet blir satt ut av balanse, batteriet strever dermed hele tiden å utjevne dette. Elektronene kan ikke ta snarveien via elektrolytten, men sikter i stedet mot katoden ved å gå via lampen. Når elektronene suser gjennom glødetråden, begynner den å lyse, det får lampen til å sende ut lys. Vel fremme ved katoden skjer det en reduksjon der elektronene er bundet til positive ioner inntil den positive polen. Således holdes polene på batteriet balansert til enhver tid. Batteriet regnes som tomt når den negative polen er brukt opp og kan ikke avgi flere elektroner.

Ved å koble en likespenningskilde til polene er det mulig å få hele prosessen til å gå baklengs. Da blir i stedet den positive polen anoden og den negative polen katoden. Denne toveis funksjonen er begrenset til oppladbare batterityper, for eksempel nikkel-metallhydrid og litium-ion.

Alle batterityper har forskjellige egenskaper. Avhengig av stoffene de er laget av, slippes de ut på forskjellige måter og har ulik varighet.

Enheter krever et visst "trykk" fra batteriene for at de skal fungere. Er trykket for lavt vil ikke enheten gjøre det den skal, og er trykket for høyt risikerer det å gå i stykker. En batteridrevet vifte snurrer optimalt hvis den drives med riktig spenning, langsommere hvis spenningen er for lav og for raskt for viftens ve og vel hvis spenningen er for høy.

Spenningen varierer mellom de ulike batteritypene.

Standard alkaliske AA-batterier har en polspenning på 1,5 V. Hvis det er to AA-batterier i en enhet er disse seriekoblet. Enheten drives dermed med 3 V. Det trenger ikke nødvendigvis være alkaliske batterier, men andre batterityper fungerer også bra. Det viktige er at de passer og har en spenning rundt 1,5 V. Det betyr at det ikke er mulig å bruke litium-tionylklorid-batterier, selv om de fysisk passer. De har nemlig en spenning på 3,6 V og er de seriekoblet vil det bli 7,2 V.

Kapasiteten er verdien som beskriver hvor lenge et batteri kan levere en gitt strøm. Batteriene LR20 og LR03 har forskjellige størrelser, men fortsatt samme spenning (1,5 V). Forskjellen mellom dem er kapasiteten. Jo høyere kapasitet et batteri har, jo lenger varighet vil det ha i en enhet. I oppladbare batterier er kapasiteten ofte oppgitt i tusendeler av en amperetime (mAh), for eksempel 2500 mAh. Det er mulig å bytte til et batteri med høyere kapasitet, forutsatt at det har samme spenning og passer fysisk. 

Spenningen er den samme for AAA-, AA-, C- og D-batterier, men kapasiteten varierer.

Kapasiteten til et batteri påvirkes av batteriets kjemiske sammensetning. Dette til tross for at batteriene kan ha samme størrelse og spenning. GP Batteries produserer engangsbatterier basert på fire forskjellige batteriteknologier. Diagrammet viser GPs engangsbatterier i AA-størrelse. På GPs nettsted (gpbatteries.com) finnes det datablad som viser hvor lenge et batteri varer når det er koblet til en teoretisk enhet med en utladningsmotstand på 10 Ω. I dette tilfellet kan enheten drives med en spenning ned til 0,9 V.

Kapasiteten varierer mellom batterier av samme størrelse. Det avhenger av batterienes kjemiske sammensetning.