Kako akumulator daje struju | Rad akumulatora

Kako akumulator daje struju?

Akumulator je uređaj koji pohranjuje kemijsku energiju i pretvara je u električnu energiju kad god je to potrebno. Bez njega, vaš automobil ne bi mogao upaliti, a mobilni uređaji ostali bi bez napajanja u roku od nekoliko sati. Razumijevanje načina rada akumulatora pomaže nam bolje koristiti i čuvati ove svakodnevne uređaje.

Osnove kemijskog procesa

Srž svake baterije ili akumulatora čine elektrokemijske reakcije. Svaki akumulator sastoji se od tri ključna dijela:

• Anoda (negativna elektroda) – elektroda koja otpušta elektrone
• Katoda (pozitivna elektroda) – elektroda koja prima elektrone
• Elektrolit – tekućina ili gel koji omogućuje kretanje iona između elektroda

Kada akumulator priključimo na uređaj, na anodi se odvija oksidacija – materijal anode otpušta elektrone. Ti elektroni putuju vanjskim krugom (žicama) prema katodi, a taj tok elektrona je upravo električna struja koja napaja vaš uređaj. Istovremeno, u elektrolitu putuju ioni koji balansiraju električki naboj.

Olovno-kiselinski akumulator u automobilu

Najpoznatiji tip akumulatora koji svakodnevno koristimo je olovno-kiselinski akumulator u automobilima. Sastoji se od olovnih ploča uronjenih u razrijeđenu sumpornu kiselinu (elektrolit).

Kad akumulator daje struju (pražnjenje):

• Olovo na anodi reagira sa sumpornom kiselinom i stvara olovni sulfat, oslobađajući elektrone
• Na katodi se olovni dioksid reducira, prima elektrone i također stvara olovni sulfat
• Struja teče prema starterskom motoru koji upali motor

Jednom kada automobil krene, alternator generira struju kojom se akumulator puni – odvija se obrnuti kemijski proces koji vraća olovo i olovni dioksid u elektrode.

Punjivi i nepunjivi akumulatori

Postoje dvije glavne kategorije:

• Primarni (nepunjivi) – kemijska reakcija je jednosmjerna i ne može se obrnuti. Jednom kada se istrošeni, bacaju se. Primjer su klasične AA baterije.
• Sekundarni (punjivi) – reakcija je reverzibilna, što znači da dovođenjem električne energije možemo obnoviti kemijsko stanje elektroda. Primjeri su akumulatori u automobilima, laptopima i mobitelima.

Litij-ionske baterije u modernim uređajima

Danas su litij-ionske baterije standard u pametnim telefonima, tabletima i električnim vozilima. Umjesto teških olovnih ploča, koriste lagane litijeve spojeve. Ioni litija putuju između elektroda kroz elektrolit pri punjenju i pražnjenju.

Prednosti litij-ionskih baterija su:

• Visoka gustoća energije – više energije u manjem i lakšem paketu
• Nema efekta memorije – mogu se puniti u bilo koje doba bez gubitka kapaciteta
• Dugi životni vijek – tipično 500 do 1000 ciklusa punjenja

Zašto akumulatori gube kapacitet?

S vremenom, kemijski materijali u elektrodama se degradiraju. Kristali olovnog sulfata u olovnim akumulatorima mogu se taložiti nepovratno, dok se u litij-ionskim baterijama elektrode postupno raspadaju. Visoke temperature, prekomjerno punjenje i duboko pražnjenje ubrzavaju ovaj proces.

Zato je važno pravilno održavati akumulator: izbjegavati potpuno pražnjenje, ne izlagati ga ekstremnim temperaturama i redovito provjeravati razinu napunjenosti. Uz pravilnu njegu, akumulator može trajati višestruko dulje i pouzdano obavljati svoju zadaću godinama.