Hoe werken batterijen?

Batterijen zijn onmisbaar in ons dagelijks leven. Ze zorgen ervoor dat we onze afstandsbediening kunnen gebruiken, onze zaklamp laten branden en onze draadloze apparaten kunnen opladen. Maar hoe werkt een batterij eigenlijk? En wat gebeurt er binnenin zo’n klein energiebronnetje waardoor er stroom ontstaat?

In dit artikel leggen we stap voor stap uit hoe werken batterijen, wat een batterij precies is en hoe de werking van een batterij ervoor zorgt dat jouw apparaten betrouwbaar blijven functioneren.

Wat is een batterij?

Batterijen zijn apparaten die elektrische energie opslaan in een chemische vorm. Deze energie kan later worden vrijgegeven om elektronische apparaten van stroom te voorzien. Ze werken door elektronen van de ene elektrode naar de andere over te dragen. Dit proces veroorzaakt een chemische reactie die spanning en stroom creëert. In dit artikel bespreken we hoe ze precies werken, welke types er zijn en hoe ze eventueel worden opgeladen.

De werking van batterijen

Batterijen bestaan al eeuwen en hun functie is eenvoudig: energie opslaan in een draagbare vorm. Wanneer de meeste mensen aan batterijen denken, denken ze aan de AA- of AAA-exemplaren die worden gebruikt om kleine apparaten van stroom te voorzien. Maar ze zijn er in alle soorten en maten, van horlogebatterijen tot autobatterijen. Ongeacht hun grootte hebben ze allemaal drie basiscomponenten: de positieve pool, de negatieve pool en de elektrolyt. In elke batterij is een chemische reactie die een spanning creëert tussen de positieve en negatieve terminals. Deze spanning is wat jouw apparaat van stroom voorziet. De batterij heeft twee elektroden: een negatieve elektrode (meestal gemaakt van grafiet) en een positieve elektrode (meestal gemaakt van koper). Tussen deze twee elektroden bevindt zich een elektrolyt, een vloeistof of gel die ervoor zorgt dat elektriciteit vrij kan stromen. En het scheiden van de elektroden is een afscheider, die voorkomt dat de twee elektroden elkaar raken. Deze begint elektriciteit op te wekken wanneer je hem aansluit op iets dat stroom nodig heeft. Dit heet ontladen. De batterij zal proberen een gelijk aantal positief geladen ionen (kationen genoemd) en negatief geladen ionen (anionen genoemd) te creëren. Dit gebeurt wanneer atomen elektronen verliezen of winnen.

Verschillende soorten en hun werking

Batterijtechnologie heeft in de loop der jaren een lange weg afgelegd, met verschillende soorten die nu op de markt verkrijgbaar zijn. De vier meest voorkomende soorten zijn loodzuur, nikkel-cadmium, nikkelmetaalhydride en lithium. Elk type heeft zijn eigen voor- en nadelen, dus het is belangrijk om de juiste te kiezen voor uw behoeften.

• Loodzuurbatterijen worden tegenwoordig nog steeds in veel toepassingen gebruikt. Ze zijn relatief goedkoop en duurzaam, maar hebben een lage energiedichtheid en zijn daarom niet erg efficiënt.
  
  
• Nikkel-cadmiumbatterijen waren ooit het meest populaire oplaadbare type, maar zijn grotendeels vervangen door nikkel-metaalhydridebatterijen. Nikkel-cadmiumbatterijen hebben een hoge energiedichtheid en zijn zeer efficiënt, maar ze kunnen duur zijn en kunnen last hebben van een geheugeneffect.
  
  
• Nikkel-metaalhydridebatterijen worden steeds populairder vanwege hun hoge energiedichtheid en lage kosten. Het belangrijkste nadeel van nikkel-metaalhydridebatterijen is dat ze relatief duur zijn en niet zo duurzaam als andere oplaadbare exemplaren. Een ander nadeel van NiMH is dat ze geen hoge energiedichtheid hebben, waardoor deze na verloop van tijd minder goed oplaadt.
  
  
• Lithium soorten zijn vooral bedoeld voor geavanceerde apparaten en toepassingen waarin meer en langer vermogen gewenst is. In het verleden werden lithiumbatterijen gebruikt in consumentenelektronica zoals mobiele telefoons, laptops en digitale camera's. Meer recentelijk worden ze echter gebruikt in industriële toepassingen waar hun grotere energiedichtheid en hogere vermogenscapaciteit ideaal zijn.

Hoe werkt het als een batterij wordt opgeladen?

De manier waarop een batterij werkt, is door de chemische reactie tussen de positieve en negatieve platen. Wanneer je voor het eerst begint met het opladen van een accu, begint de laadstroom van de acculader door het elektrolyt (zuur) in de accu te stromen. Deze stroom veroorzaakt een chemische reactie op de platen die loodsulfaat op de negatieve plaat en looddioxide op de positieve plaat begint te creëren. Naarmate deze reactie voortduurt, worden er steeds meer van deze nieuwe verbindingen gemaakt totdat ze het oppervlak van elke plaat volledig bedekken. Op dit punt kan er geen stroom meer in of uit vloeien en wordt gezegd dat deze volledig is opgeladen.