Hopp til innhald

  1. Home
  2. Teknikk og industriell produksjonChevronRight
  3. ElektrisitetslæreChevronRight
  4. BatteriChevronRight
SubjectMaterialFagstoff

Fagartikkel

Oppladbare batteri

Dei oppladbare batteria kan verta lada opp att når spenninga byrjar å avta. Ved oppladinga vert elektrodereaksjonane tvinga til å gå motsett veg samanlikna med det som skjer når elementet leverer straum.

Mobiltelefon ligger på trådløs lader. Foto.

Blyakkumulatoren

Denne batteritypen har vore ein slitar i mange år, mellom anna som startbatteri i bilar og andre bensin- og dieseldrivne farkostar. Blyakkumulatoren utviklar knallgass når han blir ladd, og han inneheld svovelsyre.

Blyakkumulator. Foto.

Det mest kjende oppladbare batteriet er blyakkumulatoren. Han blir ladd opp ved at vi sender straum gjennom han i ei bestemt retning frå ei anna spenningskjelde. Under oppladinga vil blyakkumulatoren samle opp (akkumulere) kjemisk energi frå den andre spenningskjelda. Etterpå kan vi få energien tilbake som elektrisk straum, men då går straumen den andre vegen.

Knallgass ved oppladning av blyakkumulatoren

Gassblandinga som blir danna ved oppladinga av blyakkumulatoren, er knallgass (2 volumdelar H2 og 1 volumdel O2). Denne gassen eksploderer ved påtenning. Men gassen kan òg gjere skade utan at han eksploderer. Når vi lader opp bilbatteriet, må vi passe på at gassen slepp ut av batteriet ved å skru ut proppane, elles kan det oppstå overtrykk inne i batteriet, og det kan bli øydelagt.

Ladingstilstand for blyakkumulatoren

Under utladinga av ein blyakkumulator blir noko av svovelsyra omdanna til andre stoff, og da går massetettleiken av elektrolytten ned. Ved å måle massetettleiken kan vi undersøkje kva ladingstilstand batteriet er i.

Dei kjemiske reaksjonane i blyakkumulatoren

Blyakkumulatoren består av to blyelektrodar med svovelsyre som . Straks blyelektrodane kjem i kontakt med svovelsyra, får dei eit belegg av blysulfat (PbSO4).
Ved oppladinga blir blysulfatet på den positive elektroden danna om til brunt blyoksid (PbO2), mens blysulfatet på den negative elektroden blir danna om til metallisk bly. Dermed blir det danna to ulike elektrodar, og mellom dei blir det ei spenning på 2 V. I bilbatteriet er seks element kopla i serie slik at spenninga blir 12 V.

Modell av gjennomskåret bilbatteri. Illustrasjon.
Gjennomskåret bilbatteri.

Forenkla skriv vi elektrodereaksjonane ved opplading slik:

Positiv elektrode (oksidasjon):

Pb2+ →Pb4+ + 2 e-

Negativ elektrode (reduksjon):

Pb2+ + 2 e- → Pb

Ved utlading av blyakkumulatoren skjer dei motsette reaksjonane:

Positiv elektrode (reduksjon):

Pb4+ + 2 e- → Pb2+

Negativ elektrode (oksidasjon):

Pb → Pb2+ + 2 e-

Forenkla er totalreaksjonen

Pb2+ + Pb2+⇋ Pb + Pb4+


Nikkel-metallhydridbatteri (Ni-MH batteri)

Batteri som kan ladast opp inntil 1000 gonger, er miljøvennlege, ettersom dei erstattar 1000 eingongsbatteri. Desse blir mykje brukte i vanlege elektronikkprodukt.

Nikkel-metallhydridbatteri har negativ elektrode av metallet nikkel og positiv elektrode av eit metallhydrid.

Metallhydrid er sambindingar mellom eitt eller fleire metall og hydrogen (eksempel NaAlH4 som er natrium, aluminium og hydrogen). Formelen NiMH blir ofte brukt som forkorta skrivemåte, der M står for eit eller anna metall.

Spenninga mellom elektrodane i eit nikkel-metallhydridbatteri er 1,2 V, altså litt mindre enn den tilsvarande spenninga for tørrelementa og dei alkaliske batteria. NiMH-batteria blir laga både som vanlege sylinderforma batteri og prismeforma spesialbatteri til ulike slag elektronisk utstyr.

Gjennomskåret nikkel-metallhydridbatteri fra hybridbil. Foto.
Gjennomskåret nikkel-metallhydridbatteri fra hybridbil.

Bruksområde

Nikkel-metallhydridbatteria blir mellom anna brukte i digitalkamera, videokamera, mobiltelefonar, barbermaskiner, elektrisk verktøy, berbare pc-ar og anna tilsvarande elektronisk utstyr.

Bruken av nikkel-metallhydridbatteri aukar raskt. NiMH-batteri med høg kvalitet kan ladast opp om lag 1000 gonger. Det vil i så fall seie at eitt einskilt oppladbart NiMH-batteri kan erstatte 1000 eingongsbatteri!

Litiumionebatteri

Denne batteritypen gir høgare spenning enn eingongsbatteria og andre oppladbare batteri. Det er veldig stabilt og varig.

Litiumionebatteri. Foto.
Litiumionebatteri

Eit litiumionebatteri skil seg frå eit litiumbatteri mellom anna ved at den negative elektroden er av grafitt. Den positive elektroden består av ei sambinding av litium og eit metalloksid.

Ved opplading av batteriet blir Li+- frigjorde frå plusspolen. Dei vandrar gjennom ein organisk og blir absorberte i materialet i den negative grafittelektroden. Denne prosessen krev energi. Ved utlading skjer den motsette prosessen, og vi får energien tilbake.

Det som skjer både ved opplading og utlading i eit litiumionebatteri, er i hovudsak ei form for pendling av Li+-ion fram og tilbake mellom elektrodane. Spenninga mellom elektrodane i eit litiumionebatteri er 3,7 V og er dermed høgare enn både i eingongsbatteria og i nikkel-metallhydridbatteria. Litiumionebatteriet kan derfor ikkje utan vidare erstatte dei.

Dei fleste batteria mister med tida noko av spenninga på grunn av ei viss form for sjølvutlading. Slik sett er litiumionebatteriet svært stabilt samanlikna med eit nikkel-metallhydridbatteri. Litiumionebatteria blir laga både som vanlege sylinderforma batteri og prismeforma spesialbatteri til ulike slags elektronisk utstyr. Bruksområdet er som for nikkel-metallhydridbatteria.

Nikkel-kadmiumbatteri

Desse batteria er miljøfarleg, og blir ikkje lenger produseret. Eit nikkel-kadmiumbatteri består av metallet kadmium som negativ elektrode og ei nikkelsambinding som positiv elektrode. Kadmium er ei miljøgift, og når brukte nikkel-kadmiumbatteri skal kastast, må dei behandlast som spesialavfall. Batteria kan leverast tilbake til forretningane der dei er kjøpte. Batteria blir ikkje lenger produserte, men blei tidlegare brukte i barbermaskiner, mobiltelefonar og videokamera. Nikkel-kadmiumbatteria er i dag erstatta av nikkel-metallhydridbatteri.

Læringsressursar

Batteri

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

  • SubjectMaterialFagstoff

    Galvaniske element – straum frå kjemiske stoff

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
SubjectEmne

Oppgaver og aktiviteter