Sklep SUR

Niemal każdy z nas posiada w swoim domu baterie. Są nam one potrzebne praktycznie na każdym kroku. Znajdują się we wszelkiego rodzaju urządzeniach elektronicznych, zabawkach, zegarkach czy nawet w domowym sprzęcie medycznym np. ciśnieniomierzu. Używamy ich każdego dnia, ale dopiero gdy dany sprzęt przestanie działać przypominamy sobie o ich istnieniu.

Do podstawowych funkcji baterii należy wyprodukowanie energii. Osiąga się to dzięki przepływowi elektronów dodatnich i ujemnych. Każda bateria posiada w sobie dwie elektrody, jedną dodatnią i jedną ujemną, które są od siebie odseparowane. Bateria zadziała dopiero wtedy, gdy zostanie włożona do urządzenia, które połączy zewnętrznie elektrody dodatnią i ujemną. Przepływ tych ładunków daje w rezultacie prąd elektryczny. Baterie dzielimy na jednorazowe (zwane pierwotnymi) i akumulatory (zwane odnawialnymi). Często baterie pierwotne i akumulatory są zbudowane z tych samych materiałów. Sam proces produkcji oraz konstrukcja jest inna. Różnica polega także na tym, że pierwotne można użyć tylko raz i po rozładowaniu są już bezużyteczne. Natomiast w baterii akumulatorach zachodzący proces chemiczny może zostać odwrócony dzięki mechanizmowi ładowania. W wyniku podłączeniu do ładowania bateria na nowo odzyskuje pierwotne właściwości prądowe.

Historia baterii

W 1786 roku włoski anatom i filozof Luigi Galvani, gdy dotknął martwych nóg żaby dwoma różnymi metalami, mięśnie nóg się kurczyły. Nie umiał on zrozumieć prawdziwego powodu tego zjawiska. Uważał, że zjawisko to jest spowodowane elektrycznością zwierzęca i wynika z właściwości tkanek. Niestety teza ta była mylna, ale był to początek dla dalszych badań.

Alessandro Volt – rodak Galvaniego – uznał, że to jednak metale wytwarzają prąd. Doprowadziło go to prawidłowego opisania obwodu elektrycznego oraz stworzenia w 1800 roku tzw. Stosu Volta, który był prototypem baterii. Był zbudowany z naprzemiennych dysków miedzianych i cynkowych z kawałkami tektury zanurzonymi w solance, które znajdowała się między dyskami. Do dziś jednostkę napięcia elektrycznego nazywamy woltem, na cześć wielkiego naukowca.

W 1836 r. brytyjski wynalazca John F. Daniell zbudował bardziej rozwiniętą wersję ogniwa baterii. Komórka Daniell’a zbudowana była z dwóch pojemników połączonych mostem solnym w kształcie litery U. W jednym pojemniku był pręt cynkowy zanurzony w siarczanie cynku, a w drugim pręt miedziowy zanurzony w siarczanie miedzi. Ogniwo to mogło wytworzyć 1,1 wolta.

W 1866 r. francuski chemik Georges Leclanché wynalazł ogniwo węglowo-cynkowe, które jest obecnie najpopularniejszym ogniwem galwanicznym. Występuje ona w popularnych bateriach paluszkach o napięciu 1,5 V lub bateriach płaskich o napięciu 4,5 V. Projekt ogniwa Leclanché udoskonalił Carl Gassner. Udało się mu wytworzyć suche ogniwo pozwalające na masową produkcję baterii.

To tylko część historii powstania baterii. Z roku na roku była ona udoskonala pod względem ogniw, wielkości czy kształtu.

Rodzaje baterii

Baterie jednorazowe — przykłady:

– cynkowo-węglowe: najstarszy rodzaj baterii, znane od ponad 100 lat, znamionowe napięcie ogniw wynosi 1,5 V. Wykorzystywane w urządzeniach o niewielkim poborze prądu do 100mA. Ich największą zaletą jest niska cena, ze względu na niski koszt produkcji. Stosowane m.in. w pilotach do telewizora, zegarkach, małych zabawkach, kalkulatorach, radiach, golarkach czy elektrycznych szczoteczkach do zębów. Oferuje stosunkowo niewielką pojemność oraz krótką żywotność (ok. 2 lata). Możliwość wylania elektrolitu po dużym rozładowaniu to kolejna wada tych baterii.

– alkaliczne: znamionowe napięcie ogniw wynosi 1,5 V, jedna z najbardziej popularnych baterii. Posiada dużą pojemność i dłuższą żywotność (ok. 5-7 lat). Sprawdza się w urządzeniach o średnim poborze, między 100 a 300mA oraz dużym do 0,5 C. Stosowany głównie w urządzeniach elektronicznych jak np.: aparaty fotograficzne, odtwarzacze mp3, przenośne magnetofony, większe zabawki, elektroniczne notesy czy gry elektroniczne. Wylanie elektrolitu, po całkowitym rozładowaniu, zdarzają się bardzo rzadko. Wadą baterii jest jej cena, kosztuje zdecydowanie więcej od innych.

– srebrowe: inaczej nazywane tlenkowo-srebrowymi lub srebrowo-cynkowymi, wynaleziona pod koniec XIX wieku, do produkcji masowej trafiła dopiero w latach 60 ubiegłego wieku. Przeznaczone są do urządzeń, w których potrzebna jest stałość napięcia, np. kamery, kalkulatory, zegarki, termometry, niektóre gry. Po upływie 5 lat zaczynają przeciekać i stają się niebezpieczne dla środowiska.

– litowo-manganowe: znamionowe napięcie ogniw wynosi 3,0 V, są odporne na wysokie wahania temperatury. Mają trzykrotnie większą gęstość energii niż takie same baterie alkaliczne. Ich największą zaletą jest niski współczynnik samorozładowania tzn. że czas ich żywotności sięga nawet 10 lat. Dlatego stosowane są do urządzeń gdzie zależy nam na niezawodności lub takich, które posiadają pamięć. Powszechnie używa się ich do kamer, aparatów fotograficznych, systemach transmisyjnych, komputerach, implantach słuchu czy nawet rozrusznikach serca.

– cynkowo-powietrzne: znamionowe napięcie ogniw wynosi 1,4 V, charakteryzują się bardzo dużą gęstością energii na jednostkę masy. Zostały wynalezione w XIX wieku, jednak produkcja cienkich i wydajnych baterii rozpoczęła się dopiero w latach 70. XX w. W opakowaniu fabrycznym bateria wytrzymuje 4 lata, a ich czas pracy wynosi 3-4 miesiące. Znajduje zastosowanie w urządzeniach wymagających ciągłego poboru energii jak: aparaty słuchowe czy urządzenia telemetryczne. Największą wadą baterii jest jej wrażliwość na warunki atmosferyczne. Wilgoć oraz zbyt duża suchość powietrza działają niekorzystnie na ogniwa powietrzne.

Baterie do ponownego użytku:

– akumulatorki: produkty wielokrotnego użytku, po rozładowaniu można je ponownie naładować. Wystarczy włożyć baterię do ładowarki i podpiąć ją do prądu stałego i już po kilku godzinach bateria jest gotowa do ponownego użytkowania. Średnie znamionowe napięcie ogniw wynosi 1,2 V, a w pełni naładowany przekracza nawet 1,4 V. Czas przechowywania akumulatorów wynosi niecałe 10 lat, a większość z nich wytrzymuje ok. 500 cykli ładowania.

Baterie w smartfonach i laptopach:

Każdy smartfon, telefon komórkowy czy laptop działają dzięki baterii. W urządzeniach tego typu najczęściej montowane są baterie litowo-jonowe. W większości nowych modeli telefonów montowane są baterie niewymienialne. Awaria akumulatora kończy się wymianą całego aparatu. Kilkanaście lat temu bateria w aparacie telefonicznym wytrzymywała nawet do tygodnia bez ponownego ładowania dzięki ograniczonym funkcją. W dzisiejszych czasach smartfon jest nie tylko naszym telefonem, ale także aparatem, kartą płatniczą, bazą wiedzy i wiadomości, konsolą gry, czytnikiem e-booków, a nawet telewizorem. Dlatego baterie ładujemy codziennie, przez co warto dbać o nią. Aby przedłużyć żywotność baterii, należy:

– korzystać z ładowarek dedykowanych dla danego modelu (tańsze zamienniki mogą uszkodzić baterię),

– jeżeli nie używamy przez dłuższy czas telefonu to nie zostawiamy go z rozładowaną baterią

– najkorzystniej jest ładować baterię, gdy procent naładowania wynosi poniżej 40%.

Oznaczenia baterii elektrycznych

W codziennym życiu dany typ baterii, którą aktualnie potrzebujemy wybieramy intuicyjnie. Najczęściej wybieramy kierując się kształtem danej baterii. Na każdym opakowaniu oraz na każdej baterii znajdują się symbole. Określają one rodzaj, kształt i technologię ich wykonania. Istnieją dwa rodzaje oznaczeń, zgodnie ze standardami jednej z dwóch instytucji. Oznaczenie pierwsze jest według ANSI – American National Standards Institute – i obowiązuje w Stanach Zjednoczonych. Oznaczenie drugie według IEC – International Electrotechnical Commission – obowiązujące na całym świecie. W Polsce na opakowaniach baterii można spotkać oba oznaczenia.

W systemie IEC pierwsza litera to poznaczenie technologii, w jakiej został wyprodukowany, druga litera oznacza kształt, a trzecia to cyfra – numer katalogowy.

Wyjątek dotyczący trzeciego oznaczenia występuje w bateriach pastylkowych (guzikowe) – oznaczają średnicę i wysokość baterii.

IEC — pierwsza litera — technologia wykonania:

• brak – ogniwo cynkowo-węglowe
• A – ogniwo cynkowo-powietrzne
• B – ogniwo litowo-węglowe
• C – ogniwo litowo-manganowe
• E – ogniwo litowo-tionylowe
• F – ogniwo litowo-żelazowe
• L – ogniwo alkaliczno-braunsztynowe
• P – ogniwo alkaliczno-powietrzne
• S – ogniwo srebrowe

IEC — druga litera — kształt ogniwa:

– R – ogniwo cylindryczne (okrągła oraz płaskie guzikowe)

– F – ogniwo płytkowe (płaskie, warstwowe)

– S – ogniwo prostopadłościenne (prostokątny, pryzmatyczny)

Przykłady oznaczeń baterii alkalicznych według IEC i ANSI:

IEC = ANSI

LR20 = D

LR14 = C

LR6 = AA

LR03 = AAA

LR = N

Każdy producent na swoich stronach internetowych zamieszcza tabelę – wykaz baterii dostępnych w jego ofercie ze wszystkimi ich parametrami (wielkością, rodzajem, mocą).

Utylizacja baterii

Utylizacja baterii jest bardzo ważna, ponieważ po zużyciu stają się one groźnymi odpadami dla środowiska i zdrowia człowieka, ze względu na metale ciężkie w nich zawarte. Muszą być zbierane selektywnie, nie mogą być wrzucane do śmietnika z odpadami komunalnymi. Baterii po zużyciu nie musimy od razu wrzucać do specjalnych pojemników czy oddawać do punktów zbiórki. Można je przechowywać w domu jednak należy pamiętać, aby były zbierane do osobnego pojemnika (pudełka), trzymane z dala od gleby i bioodpadów oraz przechowywane w temperaturze pokojowej i suchym miejscu.

Zgodnie z „Raportem o funkcjonowaniu gospodarki bateriami i akumulatorami oraz zużytymi bateriami i zużytymi akumulatorami” opublikowanym przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska w Polsce w 2018r. zebrano ponad 10 tys. ton zużytych ogniw przenośnych (baterie i akumulatory). Wywnioskowano również, że świadomość Polaków w sprawie segregacji baterii wzrasta, ponieważ zebrane ogniwa przenośne stanowią ok 80% tych samych ogniw zakupionych.

Baterie po wyrzuceniu do kubła z odpadami komunalnymi trafiają na ogólne składowisko odpadów, gdzie mogą ulec rozszczelnieniu. Groźne substancje w nich zawarte podostają się wtedy do gleby, a następnie do wód gruntowych i do żywych organizmów. Narażona jest nie tylko przyroda i człowiek ale także każde zwierzę. W bateriach zawarte są metale ciężkie takie jak: ołów, kadm, nikiel, lit i rtęć. Metale te mogą doprowadzić do poważnego zatrucia i powodować np. ogólne osłabienie, uszkodzenia nerek, wątroby czy serca, zaburzenia wzroku, przyczyniać się do nadciśnienia, chorób nowotworowych czy uszkadzać płód. Dlatego ważne jest, aby zużyte baterie zbierać osobno i aby nie trafiały na składowisko odpadów komunalnych. Zebrane baterie w specjalnych do tego pojemnikach trafiają do firm specjalizujących się w ich utylizacji.