Zonder batterijen zouden er geen mobiele telefoons, horloges, tablets, gehoorapparaten, zaklampen, elektrische auto's of communicatiesatellieten zijn - en de lijst gaat maar door. De eerste batterij werd meer dan 200 jaar geleden uitgevonden en sindsdien zijn deze ingenieuze apparaten onmisbaar geworden in ons dagelijks leven.
Wat is een batterij?
Simpel gezegd, een batterij is elk apparaat dat een draagbare tijdelijke bron van elektrische energie kan leveren.
In een elektrisch circuit dienen batterijen als stroombron door een potentiaalverschil te creëren dat de stroom van elektrische stroom aandrijft. Terwijl de stroom door het circuit gaat, wordt energie overgedragen naar alle apparaten die erop zijn aangesloten. In zo'n circuit is het type stroom dat vloeit gelijkstroom. Met andere woorden, de stroom die vloeit gaat in één, continue richting.
Omgekeerd wordt stroom geleverd door een elektriciteitscentrale via de stopcontacten in uw huis en in de vorm van wisselstroom. Dit type stroom wisselt van richting met een bepaalde frequentie om apparaten van stroom te voorzien.
Hoe batterijen werken
Een typische batterij bestaat uit een of meer cellen met een kathode (positieve klem) aan de ene kant en een anode (negatieve terminal) aan de andere kant. Chemische reacties die zich binnenin bevinden, veroorzaken een opeenhoping van elektrische lading bij de terminals, waardoor een elektrisch potentieel over de knooppunten wordt geproduceerd via het vrijkomen van chemische energie.
De chemische reacties in de batterij veroorzaken elektronenophoping aan de anode. Hierdoor ontstaat een elektrisch potentiaal tussen de kathode en de anode. De elektronen willen de kathode bereiken om de lading te neutraliseren, maar ze kunnen dit niet doen door door het elektrolytische materiaal in de batterij zelf te reizen. In plaats daarvan stromen elektronen gemakkelijk door een geleidende draad die de anode met de kathode verbindt.
Uiteindelijk stoppen de chemische processen die het overschot aan elektronen in de anode veroorzaken, en sterft de batterij. Bij oplaadbare batterijen (ook wel secundaire batterijen genoemd) kan dit proces echter worden omgekeerd door de batterijen aan te sluiten op batterijladers nadat ze zijn overleden. Het opladen van een batterij keert de stroom van elektronen om door een andere stroombron te gebruiken. Door deze toegevoegde energie kunnen de chemische processen in de batterij worden omgekeerd en kan de batterij weer zelfstandig een circuit van stroom voorzien.
Maak je eigen citroenbatterij!
Een uitstekende manier om beter te begrijpen hoe een batterij werkt, is door thuis je eigen batterij te maken met een citroen, een zinknagel en een koperen munt, en deze te gebruiken om een kleine gloeilamp van stroom te voorzien.
Steek een koperen munt in de ene kant van de citroen en steek de gegalvaniseerde (verzinkte) spijker in de andere kant (zorg ervoor dat de twee items de binnenkant van de citroen niet raken). De spijker zal dienen als de positieve elektrode (kathode) en de munt zal de negatieve elektrode (anode) zijn. Het citroensap dient als elektrolyt. U kunt dan een voltmeter op uw citroenbatterij aansluiten om te zien hoeveel spanning deze creëert. Indien nodig kunt u meerdere citroenbatterijen in serie aansluiten om voldoende spanning te creëren om een kleine gloeilamp van stroom te voorzien.
Verschillende soorten batterijen
Batterijen zijn er in allerlei verschillende vormen, maten, samenstellingen en voltages. Enkele van de meest voorkomende soorten zijn:
- Oplaadbare batterijen die worden gebruikt in gewone huishoudelijke elektronische apparaten. Deze omvatten lithium-ionbatterijen, nikkel-cadmium en nikkelmetaalhydride (NiMH). De namen van de batterijen geven de elektrolyten aan die ze bevatten.
- Loodzuurbatterijen zijn ook oplaadbaar, maar ze worden gebruikt voor zwaardere toepassingen (zoals autobatterijen).
- Batterijen die doorgaans niet oplaadbaar zijn, zijn alkalinebatterijen of droge zink-koolstofbatterijen.