Ako fungujú nabíjateľné batérie?

11.4.2012 13:27:51 | * q
| Počet zobrazení: 4732x

Asi najznámejším typom nabíjacích batérií sú zaiste lítiovo-iónové batérie. Využívajú sa najmä v prenosných zariadeniach, keďže sú schopné uchovávať energiu vo veľkej hustote aj v malom priestore. Hoci už pred storočím, v roku 1912, uskutočnil známy nositeľ Nobelovej ceny G. N. Lewis pokusy s lítiovo-iónovými batériami, prvú predajnú verziu vyrobila firma Sony až v roku 1991. Odvtedy však batérie prešli značnými zmenami.

 

Lítium je kov s najvyšším elektrochemickým potenciálom a najmenšou atómovou hmotnosťou. Tieto vlastnosti ho robia veľmi atraktívnym pri výrobe batérií. Lítium v kovovej forme je však veľmi reaktívne a je problematické zvládnuť ho. Preto sa používa len v primárnych (jednorazových) článkoch, známych ako coin cell a používaných najmä v hodinkách a iných malých prístrojoch. V sekundárnych článkoch (nabíjacích) sa využívajú len kladné ióny lítia, ktoré sú rozpustené v elektrolyte a ich pohybom z anódy do katódy vzniká elektrický prúd. Nabitím sa kladné ióny opäť presunú z katódy do anódy.

Zloženie batérie 

Ako katóda sa obvykle používajú oxidy železa alebo výnimočne aj kyslík. Proces prebiehajúci na katóde spočíva v redukcii kovu, ktorý katóda obsahuje. Veľmi vhodným variantom pre lítiové batérie elektromobilov je fosforečnan železnatolítny, pretože je ekologicky veľmi ohľaduplný, cenovo dostupný a tepelne aj mechanicky stály.

Anóda predstavuje zápornú elektródu, ktorá dáva elektróny do vonkajšieho obvodu a v priebehu elektrochemickej reakcie na nej prebieha oxidácia. Všeobecne je anóda zastúpená vo forme kovu alebo zliatiny. Aktívne anódové materiály v komerčne využívaných batériách sú predovšetkým na báze uhlíka a grafitu.

Elektrolyt, najčastejšie zo zmesi alkyl-uhličitanov a lítiových solí, zabezpečuje prenos elektrónov medzi anódou a katódou. Mal by byť nevodivý, aby sa zabránilo samovybíjaniu článkov.
Separátor má za úlohu zabrániť fyzickému kontaktu kladnej a zápornej elektródy a slúži aj ako zásobník elektrolytu pre voľný pohyb iónov. Najčastejšie sa používajú separátory vyrobené na báze sklených vlákien.

Vnútri každej batérie je čip, ktorý stráži stav a kontroluje priebeh nabíjania.