Batterier
Texten nedan är maskinöversatt från tysk originaltext.
Batterier, de smarta strömdispensern med en mycket lång tradition
Under tiden är det över 200 år her att Alessandro Volta bevisligen har byggt det första fungerande batteriet med galvaniska celler med flera zink- och kopparplattor. Även om Volta's pelare, som den då kallades, fortfarande var stor och otymplig banade den vägen till elektroteknik och många andra intressanta upptäckter. Och fram till i dag har inte mycket förändrats på ett batteris funktionsprincip.
-
Was är batteri?
-
Batteri eller was använder ICH när?
-
Hur är ett batteri monterat?
-
Hur fungerar ett batteri?
-
Batterityper, jämförelse
-
Batteristorlekar, jämförelse
-
Jämförelsetabell för specialbatterier
Was är batteri?
Ett batteri är en energiackumulator i vilken den lagrade kemiska energin omvandlas till elektrisk energi genom reduktionsoxidation. I princip är de två elektrokemiska ämnena (elektroder) med olika elektrokemiska spänningspotential placerade i ett hölje med elektrolyt (se bild 1).
I fråga om ett alkalimanganbatteri består de två elektroderna av zink (minuspol/anod) och mangandioxid (Plus-pol/katod). Elektrolyten består av ett koncentrerad kaliumhydroxid (kaliumhydroxid), med vilket de två elektroderna och separationssystemet är indränkta (se figur 2).
Eftersom batterier är avsedda för engångsbruk kallas de primärceller. I motsats till detta kallas uppladdningsbara batterier även sekundära batterier.
På språket i fråga används ofta begreppen felaktigt. Även proffs talar om ett bilbatteri eller startbatteriet, även om dessa energigivare är uppladdningsbara blybatterier.
Bild 1: Förenklad konstruktion av ett alkalibatteri
Batteri eller was använder ICH när?
Vid batteridrivna enheter uppstår ofta frågan om det inte vore förnuftigare att använda batterier. Frågan kan tyvärr inte besvaras schablonmässigt.
Eftersom batterierna har en viss självurladdning (upp till 60 % i månaden) kan man säga att batterier är användbara för förbrukare med en kort inkopplingstid, men med en lång standby-tid. Klassiska exempel på dessa konsumenter är ficklampor i nödsituationer, klockor, TV-fjärrkontroller eller även trådlösa sensorer till väderstationer eller smart Home-system.
Om förbrukarnas inkopplingstider är längre, ofta upprepas eller strömförbrukningen inte spelar någon roll, så är batterierna ett bättre val. Följaktligen bör radioenheter på byggplatsen, ficklampor för säkerhetstjänster eller även den trådlösa musen på den dagliga kontorsdatorn hellre utrustas med batterier.
Men ofta måste alla användare själv bestämma om de vill använda batterier eller laddningsbara batterier. I en styrning för modellbygge, som bara används då och då är batterier meningsfulla. Om modellen används regelbundet är det mer ekonomiskt och även mer hållbart att använda batterier i fjärrkontrollen.
Bild 2: I en ficklampa i en nödsituation ingår högkvalitativa alkaliska manganbatterier
Hur är ett batteri monterat?
Bild 3 visar den schematiska uppbyggnaden av ett alkalimanganbatteri.
- Metallbehållare med pluspol på ovansidan
- Ytterfolie med tillverkarmärkning
- Mangandioxid (katod)
- Tätningsbricka i plast
- Bottenplatta (minus-pol)
- Separator för separering av elektroder och som jonbrygga
- Avledningsspik
- Zinkpulver-gel (anod)
Bild 3: Snitt i alkaliskt manganbatteri
Anmärkning:
För ett batteri av zink-kol bestod yttertrågaren av zink. Eftersom zinkelektroden bryts ned och slockna vid urlastning, utlöstes ofta dessa batterier när de var slut.
Med ett alkalimanganbatteri består ytterbehållaren av metall och zinkelektroden finns i Kern av batteriet. På så sätt förhindras att batteriet löper ut.
Olika kemikalier ger olika spänningar
Eftersom de olika ämnen ur vilka batterielektroder kan tillverkas har olika kemiska spänningspotentialer, uppstår även olika nominella spänningar på de olika batterityperna.
- 1,35 V för kvicksilveroxid/zink-cellen
- 1,5 V för alkalimanganceller
- 1,5 V för zink/kol-cellen
- 1,4 V för zink-luft-cellen
- 1,5 V för litium-järn-sulfid-cell
- 1,55 V för silveroxid zink-celler
- 2,9 till 3,7 V för litiumceller, beroende på katoder
I händelse av ett 4,5 V plattbatteri eller 9 V blockbatteri används flera batterier i serien inom batteriet, för att få en högre spänningsnivå.
Med ett 4,5 V plattbatteri är det fyra cellerna (3 x 1,5 V = 4,5 V) och med ett 9 V blockbatteri är det sex cellerna (6 x 1,5 V = 9 V).
Hur fungerar ett batteri?
För att uttrycka det enklare, tillhandahålls elektrisk energi vid ett alkaliskt batteri genom oxidering av zink eller genom reduktion av mangandioxiden. Eftersom oxidering och reduktion sker samtidigt talar man om en redoxreaktion. Elektronerna som då frigörs finns tillgängliga på batteriets minuspol.
Om en förbrukare används med batteriet, vandrar elektronerna från minuspol (anod) via förbrukaren, t.ex. en ficklampsglödlampa, till pluspol (katod). För laddningsutjämning vandrar inne i batterioxidjonerna från katoden till anod. De kemiska processer som då sker i batteriet förklarar videon som nämns nedan ganska tydligt.
Hur fungerar ett batteri?
Batteritest utan hjälpmedel
Vårt praktiska tips:
Eftersom vatten förbrukas vid urladdning av alkaliska batterier, ”torkar” batteriet internt. För batterier av R6-storlek kan du genom ett enkelt test kontrollera om batteriet är fullt eller tomt. Videon ovan visar hur det går till.
Vid ett fullt batteri är elektrolyten gel-liknande och dämpar så kraschen på bordsskivan. Är batteriet urladdat är elektrolyten fast och batteriet absorberar flera gånger i bordsskivan. Tyvärr fungerar detta trick endast med batterier av R6-storlek (AA).
Batterityper, jämförelse
Som redan nämnts kan batterielektroder tillverkas av olika kemiska ämnen. Förutom de olika spänningar som blir följden uppstår dessutom typiska för- och nackdelar, samt rekommenderade användningsområden.
Zink-kol
Zink/kol-batterierna (ZnC) är framför allt anpassade för mindre krävande tillämpningar som t.ex. i fjärrkontroller eller väggklockor. Dessa batterier erbjuds knappt, eller trängs undan av billigare alkaliska batterier.
Fördelar:
- prisvärd
Nackdelar:
- inte läckagesäkra
- ingen hög strömbelastning
Litium
Litium (LiMnO2)-batterier visar lång hållbarhet och en mycket konstant, konstant cellspänning. Användningsområdet är överallt där man måste förlita sig på batteriström.
Litiumbatterier bör framför allt användas i apparater med hög strömförbrukning, som till exempel kameror, digicams, videokameror, bärbara datorer men även i rökdetektorer och utomhussensorer. Litiumbatterier bör också användas i alla nödfallslampor.
Fördelar
: Extremt hög kapacitet
– ideal för apparater med hög strömförbrukning
– låg självurladdning (långa lagringstider)
– brett temperaturområde (-40 till 60° C)
Nackdelar:
- dyrare än alkaliska batterier
Alkalimangan
Alkaliskt mangan (AlMn) eller oftast bara alkaliska batterier har hög effekt och lång livslängd. Den vanligaste användningsområdet är radio, fjärrkontroller, leksaker och klockor.
Fördelar:
- högre kapacitet än zink-kol
- högre strömkapacitet
- läckagesäker
Nackdelar:
- dyrare än zink/kol-batterier
- temperaturkänslig
Batteristorlekar, jämförelse
Vid val av rätt batteri är batteristorleken eller konstruktionen det viktigaste kriteriet, förutom cellkemi och cellspänning. Slutligen måste ersättningsbatteriet även passa i batterifacket på enheten. Olika storleksbeteckningar och standarder har etablerat sig.
Standardbatterier
| Allmänt namn | ANSI-standard | Nominell spänning | Mått i mm | Beteckningar |
|---|---|---|---|---|
| R1 | N | 1,5 V | Ø x H 12 x 30 | LR1, R1, A1, UM5 |
| R3 | AAA | 1,5 V | Ø x H 10,5 x 44,5 | LR03, R03. AM4 UM4 |
| R6 | R6 | 1,5 V | Ø x H 14,5 x 50,5 | LR6, R6, AM3, UM3, L91 |
| R14 | C | 1,5 V | Ø x H 26,2 x 50 | LR14, R14, AM2 |
| Mono | D | 1,5 V | Ø x H 34,2 x 61,5 | LR20, R20, AM1 |
| 9 V blockbatteri | 1604D (PP3) | 9 V | L x B x H 26,5 x 17,5 x 48,5 | 6LR61, 6F22, 6AM6 |
| 4,5 V plattbatteri | - | 4,5 V | L x B x H 67 x 62 x 22 | 3LR12, 3R12, 1203 |
Specialbatterier;
| Allmänt namn | ANSI-standard | Nominell spänning | Mått i mm | Beteckningar |
| Mini | R61 | 1,5 V | Ø x H 8,3 x 42,5 | LR8, LR8D425, LR61, E96 |
| Stavbatteri | - | 3 V; | Ø x H 21,8 x 74,6 | 2R10, 2R10R, 3010, 2010 |
| Flat Pack | J | 6 V | L x B x H 47 x 34 x 8 | 4LR61, 4018, 7K67, 866, KJ |
| Lastbatteriet | 908D | 6 V | L x B x H 115 x 67 x 67 | 4R25, 4R25C, 430, GP908X |
| A23-batteri | V23GA | 12 V | Ø x H 10 x 28 | E23A, V23A, L1028, MN21, ... |
Jämförelsetabell för specialbatterier
Speciellt för specialbatterier finns det en mängd olika namn som alltid skapar förvirring. Därför har vi för er sammanfattat de olika batteribeteckningarna i en tabell.
Alkaliska/zink specialbatterier
| Batterityp | Namn |
| 10A | A10, E10A, V10A, V10PX, V10GA, L1021, L1022, MN10, G10A, GP10A, WE10A, UM10A, LR10A, K10A, 10AE, P10GA, PX10, EPX10, RX10, R10A |
| 11 A. | A11, E11A, V11A, V11PX, V11GA, L1016, MN11, G11A, GP11A, WE11A, CA21, CX21A, UM11A, LR11A, K11A, 11AE, P11GA, PX11, EPX11, KX11, RPX11, R11A |
| 23 A. | A23, E23A, V23A, V23PX, V23GA, L1028, MN21, G23A, GP23A, WE23A, CA20, UM23A, LR23A, LRV08, RVO8, MS21, K23A, 8LR932, 8LR23, 3LR50, 23AE, A23S, P23GA, VR22, 8F10R, RMX23, RPX23, RX23, RX23, RX23, RX23 |
| 27A | A27, E27A, V27A, V27PX, V27GA, L728, L828, MN27, G27A, GP27A, WE27A, CA22, UM27A, LR27A, K27A, 27AE, A27S,P27GA, EPX8227, PX27, RPX27, HS3, NR43, EL812, EL12, R27A |
| 476A | A476, E476A, V4034PX, V476A, V476GA, L1325, V34PX, GP476A, WE476A, UM476A, LR476A, K476A, 476AE,A476S, P476GA, EPX4776, KX4776, RPX4776, 4LR44, 7H476A, 537, 4LR44P, 14A, K2825 A, R425 A. |
| 544A | A544, E544A, V28PX, V28PXL, V28GA, V544A, L544, KS28, PX28A, WE544A, PX544A, GP544A, LR544A, K544A,544AE, A544S, P544GA, KX544, RPX44, 4SR44, 4NZ13, G13 4028, K544A, R544A, R544A, A284A |
| Mini | AAAA, LR8, LR8D425, R8D425, LR61, E96, MX2500, V4004, V4761, MN2500, 25A |
| V74PX | MN154, 504, KA74, 220, 220A, 4074, 10LR54 |
| 6V flat paket | 4LR61, Flat Pack, 4018, 7K67, 866, 539, 1412AP, KJ, J. |
| 4R25 | 4R25C, 430, GP908X |
| 4R25-2 | 4R25C, 430, GP908X |
| 4LR25 | MN908, PC915, 4R25-2P, 529, 908A, DC908, 4LR25Y |
| 4LR25-2 | MN918, PC918, 4LR25-24, 4R25-2C, EV31, R25-2, 731, 991, 1231, LR825 |
| 2R10 | 2R10R, 3010, 2010 |
| 6F100 | V439, 439, PP9 |
| U23PX | V23PX, EPX23, PX23, 4SR42, PX23S, RPX23A, 4NR42, 4LR42, RPX23S, PX23A, PX23, RPX23, RX23 |
| U21PX | V21PX, EPX21, PX21, 3LR50, PX21S, RPX21A, RPX21S, PX21A, KX21, RPX21, UG-523, 3MR50, RX21, E523, BK-1, PC133A, 523 |
| TR164 | PX164A, S4164, EPX164A, E164, V164P, PX164, A32PX, HM-4N |
| U72PX | UG015, S4072, MN122, 15LR43, NM412, UG 015, 15F20, PX72, 412, 215, V72, V72PX, A72PX |
| PX27A | PX27, 4AG12, EPX27, 4AG13, S27PX, 4LR43, PX27S, 4SR43, 4NR43. U27PX, HS3C, RPX27S, RPX27A, RPX27, V27PX, KX27, HS-3 |
| LL4 | PS-L4 |
| CR435 | BR435, 435 PIN-typ, 435PT |
Litium, specialbatterier
| Batterityp | Namn |
| 2CR5 | EL2CR5, KL2CR5, EL2CR5BP, RL2CR5, DL245, DL345, 2CR5M, 5032LC, 245 |
| CR2 | EL1CR2, KCR2, RLCR2, DLCR2, DLCR2B, DR2R, RLCR2-L, 5046LC, CR17355 |
| CRV3 | LB01, CRV3P, RB104358 |
| CR123A | EL123AP, K123LA, RL123A, EL123A, DL123A, 5018LC, LR123, VL123, CR123A |
| CR-P2 | EL223AP, K223LA, RLP2, EL223APBP, DL223A, 5024LC, VL223, CR223A , CRP2, CRP2P, CR17-33, CRP2S, PC223A, DL223, K223, PC223, 223 |