Telefon, daljinski upravljač, automobil i ručni sat rade zahvaljujući istom principu, starom više od dva stoljeća. Baterija ne skladišti struju kao što posuda skladišti vodu. Ona čuva energiju u hemijskom obliku i pretvara je u električnu tek kada se priključi potrošač.
Tri osnovna dijela
Svaka baterijska ćelija ima dvije elektrode od različitih materijala i elektrolit između njih. Jedna elektroda, anoda, lako otpušta elektrone, a druga, katoda, lako ih prima. Elektroni bi najradije prešli s jedne na drugu, ali kroz elektrolit ne mogu proći.
Kada se elektrode spoje vanjskim provodnikom, elektroni krenu tim putem i usput obave koristan rad: upale sijalicu ili pokrenu motor. Istovremeno kroz elektrolit putuju nabijeni atomi, joni, i tako se zatvara strujni krug. Kada se materijali na elektrodama hemijski potroše, baterija je prazna.
Kod običnih, primarnih baterija ta se reakcija ne može vratiti unazad. Kod punjivih, vanjski izvor struje tjera reakciju u suprotnom smjeru i vraća materijale u početno stanje.
Litij-jonska baterija
U telefonima, prijenosnim računarima i električnim vozilima koriste se litij-jonske baterije. Anoda je najčešće od grafita, a katoda od spojeva litija s metalima. Pri pražnjenju joni litija prelaze iz anode kroz elektrolit u katodu, a elektroni istovremeno teku vanjskim krugom. Pri punjenju se joni vraćaju u grafit.
Litij je najlakši metal i lako otpušta elektron, pa takve baterije na malu masu pohrane mnogo energije. Za njihov razvoj John Goodenough, Stanley Whittingham i Akira Yoshino dobili su Nobelovu nagradu za hemiju 2019. godine. Na tržištu su se pojavile početkom devedesetih godina.
Zašto baterija stari
Pri svakom punjenju i pražnjenju odvijaju se i neželjene sporedne reakcije. Dio litija ostaje trajno vezan, a materijali elektroda se postepeno mijenjaju. Zato baterija nakon nekoliko stotina ciklusa primi manje energije nego kada je bila nova. Taj proces je neizbježan, ali ga navike mogu ubrzati ili usporiti.
- Toplota je najveći neprijatelj: uređaj ostavljen na suncu ili u vrelom automobilu stari brže.
- Krajnja stanja opterećuju bateriju: dugo stajanje na sto posto ili potpuno ispražnjena baterija nisu povoljni. Mnogi uređaji zato nude ograničenje punjenja.
- Vrlo brzo punjenje praktično je, ali stvara više toplote.
Litij-jonske baterije nemaju takozvani efekat pamćenja, pa ih nije potrebno prazniti do kraja prije punjenja. Taj savjet potiče iz doba starijih, nikl-kadmijskih baterija.
Sigurnost i odlaganje
Oštećena, probušena ili napuhana litij-jonska baterija može se pregrijati i zapaliti, pa se takva ne puni i ne koristi. Preporučuje se korištenje ispravnih punjača predviđenih za uređaj.
Istrošene baterije ne bacaju se u kućni otpad. Sadrže metale koji zagađuju tlo i vodu, a mogu se i reciklirati. Predaju se na mjestima za prikupljanje, koja se često nalaze u trgovinama elektronikom i reciklažnim dvorištima.
Prvu bateriju napravio je italijanski fizičar Alessandro Volta 1800. godine, slažući pločice cinka i bakra odvojene tkaninom natopljenom slanom vodom. Po njemu je nazvana jedinica električnog napona, volt.
