Batteri

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
För andra betydelser, se Batteri (olika betydelser).
Olika typer av batterier
Symbolen för batteri eller annan spänningskälla i ett kopplingsschema

Ett batteri är en komponent bestående av en eller flera celler som innehåller lagrad energi som görs tillgänglig i elektrisk form för andra komponenter som är anslutna till den.[1]

Den vanligast förekommande typen av batteri lagrar energin elektrokemiskt (galvaniska celler). Det förekommer också elektrostatisk lagring (kondensator), och bränsleceller. Ytterligare tekniker kan komma att användas i framtiden. Vissa typer av batterier får en viss mängd energi vid produktionen. När denna energi förbrukats är också batteriet förbrukat och ska avfallssorteras enligt kommunens bestämmelser. Andra batterityper kan återuppladdas genom att anslutas till en annan elektrisk spänningskälla. Ett batteri eller enstaka cell, som är avsedd för återladdning, kallas ackumulator.

Historia[redigera | redigera wikitext]

Batteriets historia
År Framsteg
1762 Luigi Galvani utför grodexperimentet som visar att en EMK uppstår när metaller står i förbindelse med en elektrolyt
1800 Alessandro Volta skapar det första elektriska batteriet i modern tid, Voltas stapel
1859 Gaston Planté konstruerar blycellen, den första laddbara cellen
1866 Georges Leclanché får patent på en primitiv torrcell. ANSI använder alltjämt LeClanché som generisk beteckning på brunstensbatterier av alla slag. [2]
1881 Fransmännen Felix de Lalande och Georges Chaperon får patent på den första alkaliska cellen. Den gav 0,85 V. Katoden var av zink, anoden av kopparoxid med natriumoxid som elektrolyt. [3]
1887 Wilhelm Hellesen får patent på den första torrcellen, utfärdat av danska Kongl Patentbyrån, med nr 291. Cellen hade en EMK på drygt 1,4 V med Ri = 0,1 Ω
1890 Thomas Edison förbättrar Lalande-Chaperons cell och ersätter zinkanoden med en anod av kadmium. Cellen marknadsförs som Edison-Lalandecell. [3][4]
1899 Waldemar Jungner konstruerar den första laddbara cellen med alkalisk elektrolyt, NiFe-cellen
1916 Philip Rogers Mallory grundar Malloryfabriken i New York
1945 Samuel Ruben konstruerar kvicksilveroxidcellen
1946 Knappceller baserade på silveroxid blir tillgängliga
1985 De första litiumbatterierna kommer i handeln
1992 De första litiumjonackumulatorerna tas i praktiskt bruk. En vidareutveckling leder till litiumpolymerbatteriet
2000 Ny kemi i litiumjonbatterier ger mycket förbättrat energi/volym-förhållande

Funktion[redigera | redigera wikitext]

När ett batteri kopplas till en förbrukare börjar en ström av elektroner att röra sig från den negativa polen (anoden) genom förbrukaren till den positiva polen (katoden). Inga elektroner stannar kvar i förbrukaren och förbrukas på något sätt. Strömmen av elektroner pågår tills skillnaden i laddning mellan polerna har jämnats ut. Elektronerna har då flyttat sig från minuspolen till pluspolen. När batteriets spänning har jämnats ut finns ingen kraft att pressa elektronerna genom förbrukaren vilket innebär att batteriet har tagit slut.

Det är i många tillämpningar viktigt att batteriet ansluts polriktigt till produktens kontaktdon. Gör man fel och har tur händer inget annat än att önskad funktion uteblir. Har man otur kan det leda till mer eller mindre allvarliga skador på såväl produkten som batteriet.

Användning[redigera | redigera wikitext]

Elektriska batterier används i ett mycket stort antal olika elektriska produkter såsom bilar (bilbatteri), mobiltelefoner och ficklampor. I programminnesstyrda apparater (datorer, diskmaskiner, TV-mottagare och så vidare) används ofta speciella minnesbatterier även när apparaterna normalt är nätanslutna. (De två blanka, myntliknande batterierna längst ned i bilden är av en 1-cellig batterityp som ofta används som minnesbatteri. Typen kallas ibland knappcell. När energin i batterier börjar ta slut kan det få förändrade elektriska egenskaper oftast att spänningen sjunker alltför mycket vilket kan resultera i att en ansluten apparat börja uppföra sig på oförusett sätt eller slutar fungera helt.

När batteribyte sker i en produkt med flera batterier bör man byta samtliga batterier på en gång och helst bara använda nya, alternativt fulladdade, batterier av samma typ, märke och styrka. Då det är möjligt bör batterier temporärt avlägsnas från produkter som inte används under en längre tid. Detta för att förhindra läckage, som kan skada såväl batteriet som produkten och miljön.

Förvaring[redigera | redigera wikitext]

Batterier ska förvaras svalt och torrt utan exponering för direkt solljus. Kall förvaring gör att livslängden blir längre än i en motsvarande högre temperatur. Dock finns det vissa batterityper som inte tål minusgrader då kristaller bildas under smältpunkten. Förvaring av engångsbatterier i frys ger en mycket låg självurladdning och fullgod kapacitet i årtal. Förvaringen måste dock ske i ett vattentätt omslag för att inte fuktskadas av kondens. Batterier ska inte heller utsättas för direkta slag, stötar eller eld.

Livslängd[redigera | redigera wikitext]

Batterier har ett bäst-före-datum som är satt till ett visst antal år efter tillverkningsdatum. Detta gäller inte minst då man köper elektronikprodukter där batterier ingår i produktförpackningen. Bäst-före-datumet är dock bara ett riktmärke och anger inte batteriets faktiska livslängd. Batterier som förvarats eller hanterats felaktigt kan få en avsevärt förkortad brukstid. Man kan mäta och få en indikation på batteriets kvarstående styrka med en batteriprovare eller multimeter (universalinstrument). Därvid är det viktigt att batteriet under mätningen ges en för batteritypen typisk belastning. En sådan belastning brukar vara inbyggd i de speciella batteriprovarna. När man mäter med en multimeter är det spänningen i volt som ska mätas, samtidigt som man ger batteriet en avpassad belastning med en yttre ansluten resistans alernativt den apparat som batteriet är tänkt att användas till i påslaget tillstånd. Skulle man av misstag ställa in multimetern för mätning av ström (ampere) är det stor risk att multimetern och batteriet skadas. Har man tur bränns bara en inbyggd säkring i multimetern om sådan finns. Enklare multimetrar kan sakna skydd vilket kan resultera i oavhjälpliga skador vid felanslutning.

Förbrukade batterier får inte eldas upp eftersom det kan resultera i explosion samt utsläpp av skadliga ämnen.

Självurladdning[redigera | redigera wikitext]

Alla batterier har en viss självurladdning, varför de så småningom tar slut, även om de inte är inkopplade till någon förbrukare. Kall förvaring (i kylskåp eller frys) minskar självurladdningen betydligt.

Bil- och båtackumulatorer som inte ska användas på lång tid måste antingen vara ständigt inkopplade till en för ändamålet speciellt konstruerad underhållsladdare som ger en svag ström vilken lagom mycket kompenserar för självurladdningen. Eller i avsaknad av underhållsladdare får en fullständig uppladdning ungefär var 6:e månad.

Batterityper[redigera | redigera wikitext]

Engångsbatterier[redigera | redigera wikitext]

De batterier som inte går att ladda om kallas för engångsbatterier ("primärbatterier") och kan till skillnad från ackumulatorer ej laddas om när de är förbrukade. Förbrukade batterier klassas i Sverige som farligt avfall och uttjänade batterier ska därför inte slängas bland hushållssoporna, utan samlas in enligt kommunens bestämmelser.

Olika typer av batterier
Batterityp Pluspol Minuspol Elektrolyt Spänning Drifttid i timmar
vid normal last
Speciell egenskap
Brunstensbatteri Mangandioxid Zink Salmiak 1,5 V 10 Miljövänligt
Alkaliskt batteri Mangandioxid Zink Kalium-
hydroxid
1,5 V 45 Större ström
och kapacitet
Silveroxid-
batteri
Silveroxid Zink Kalium-
hydroxid
1,55 V 75 Konstant spänning tills
det är urladdat
Kvicksilver-
batteri
Kvicksilveroxid Zink Kalium-
hydroxid
1,35 V 85 Spänningen konstant under lång tid.
Tillverkas ej längre av miljöskäl
Litiumbatteri Litium Varierar Varierar 3 V 45 Hög energitäthet
Zink-luftbatteri Syre eller
luft
Zinkpulver Kalium-
hydroxid
1,4 V 80 Mycket låg självurladdning,
miljövänligt

Ackumulatorer[redigera | redigera wikitext]

En elektrisk ackumulator är en kemisk spänningskälla som går att återställa, det vill säga att den kan laddas om. En sådan typ av batterier kallas även för sekundära batterier. Namnet kommer av att elektriciteten i ackumulatorn kommer från en annan energikälla, det vill säga sekundärt.

Även när ackumulatorn avger ström, förbrukas polmaterialens kemiska ämnen men på ett sådant sätt att reaktionen även i praktiken är reversibel. Till skillnad från ett engångsbatteri kan den kemiska sammansättningen på ackumulatorns poler inuti återställas genom att man kopplar en yttre spänningskälla eller strömkälla till polerna, vilket laddar ackumulatorn. När polerna är återställda är ackumulatorn färdigladdad.

Vanligen medför de kemiska reaktionerna att varje sekvens urladdning-laddning är förenad med viss materialtransport. Detta i kombination med att åtminstone någon av de kemiska föreningarna vid ackumulatorns poler, antingen i laddat eller oladdat tillstånd, har dålig elektrisk ledningsförmåga eller kemisk löslighet, gör att ackumulatorer har begränsad livslängd. Varje gång ackumulatorn urladdas kan den efter ny laddning återfå bara nästan samma kapacitet som före urladdningen. Trots ett intensivt utvecklingsarbete sedan år 1800 då Alessandro Volta publicerade voltas stapel har detta problem ännu blivit olöst och är något som begränsar bland annat användningen av elbilar.

I samband med olämplig laddning, ibland även i samband med självurladdning, händer att elektrolyten sönderdelas och med tiden förbrukas.

Bränsleceller[redigera | redigera wikitext]

Bränslecellen kan sägas vara ett mellanting mellan primärbatterier och ackumulatorer. Den aktiva substans som förbrukas under urladdning tillförs då utifrån i stället för att regenereras på sådant sätt som sker i ackumulatorer. Under förutsättning att bränslet är absolut rent har bränsleceller teoretiskt och snart sagt även praktiskt oändlig livslängd.

De flesta bränsleceller arbetar ännu med gasformiga bränslen, men det finns inget som säger att det måste vara så. Fasta bränslen bör vara elektriskt ledande och åtminstone mekaniskt sönderdelat i form av exempelvis pulver så att nytt bränsle kan tillföras. Vidare bör sönderfallsprodukterna vara lösliga så att det lätt kan avlägsnas. Detta medför så stora praktiska svårigheter att bränslecellerna vanligen arbetar med gasformiga och vätskeformiga bränslen.

Termoelement[redigera | redigera wikitext]

Normalceller[redigera | redigera wikitext]

Exempel på batterityper[redigera | redigera wikitext]

Alkaliska batterier[redigera | redigera wikitext]

IEC ANSI JIS Andra beteckningar Spänning
[V]
Kapacitet
[mAh]
Exempel på
användningsområde
LR03 AAA UM4 MN2600 1,5 250 – 1 200 Ficklampor, fjärrkontroller, miniräknare,
väckarklocka, termometer, mätinstrument
LR1 N MN9100, 910A 1,5 Fjärrkontroll för billarm
LR6 AA UM3 MN1500. Mignon, Penlight 1,5 1 800 – 2 600 Små stavlampor; därav namnet Penlight (ljuspenna),
väggklocka, väckarklocka, fjärrkontroller, mätinstrument, miniräknare
LR14 C UM2 MN1400
Baby
1,5 4 000 – 8 000 Stavlampor, portabel stereo
LR20 D UM1 E 95, MN1300, HP2 1,5 1 200 – 18 000 Stavlampor, portabel stereo
LR61 AAAA UM6 1,5
3LR12 4,5 Platta ficklampor
4LR44 6 Kameror
6LR61 1604A MN1604, 6LF22, PP3 9 565 Brandvarnare,minnesbatteri för väckarur,
mätinstrument
4R25X 6 12 00026 000 Strålkastare

Brunstenbatterier[redigera | redigera wikitext]

IEC ANSI JIS Andra beteckningar Spänning
[V]
Kapacitet
[mAh]
Exempel på
användningsområde
R03 AAA UM4 1,5 540 Ficklampor, fjärrkontroller, miniräknare,
väckarklocka, termometer, mätinstrument
R1 N 1,5 Fjärrkontroll för billarm
R6 AA UM3 Penlight 1,5 400-1700 Små stavlampor; därav namnet Penlight (ljuspenna),
väggklocka, väckarklocka, fjärrkontroller, mätinstrument, miniräknare
R14 C UM2 Mignon, Baby 1,5 3800 Stavlampor, portabel stereo
R20 D UM1 1,5 8000 Stavlampor, portabel stereo
R61 AAAA UM6 1,5
3R12 4,5 Platta ficklampor
4R25 6
6F22 1604D PP3 9 400 Brandvarnare,minnesbatteri för väckarklocka,
mätinstrument

Zink-luftbatterier[redigera | redigera wikitext]

IEC ANSI JIS Försegling Spänning
[V]
Kapacitet
[mAh]
Dimensioner
∅ × t [mm]
Exempel på
användningsområde
ZA10 Gul 1,4 85 5,8 × 3,6 Hörapparater
ZA312 Brun 1,4 150 7,9 × 3,6
ZA13 Orange 1,4 280 7,9 × 5,4
ZA675 Blå 1,4 605…635 11,6 × 5,4
Zink–luftbatterier

Den lufttäta förseglingen består av en folie, som ska dras av, när cellen ska tas i bruk. Då kommer luft in och aktiverar cellen. En flik av folien sticker ut utanför kanten, så att man har något att dra i.

Förr, när det trådbundna telenätet var ofullständigt urbyggt i glesbygden, saknade telefonerna matning av mikrofonen med ström från ett centralbatteri på telefonstationen. I stället hade man lokal batterimatning, varvid zink-luft-batterier valdes på grund av den låga självurladdningen. För att de skulle räcka länge användes stora prismatiska celler, vanligtvis fyra stycken seriekopplade (5,6 V). Cellerna var placerade i en trälåda av kryssfaner placerad på en hylla eller på golvet under telefonen. Detta batteri behövde sällan bytas.

Batterier och miljö[redigera | redigera wikitext]

Batterier, som innehåller tungmetaller, och som inte samlas in innebär en risk för miljön i allmänhet och vår hälsa. Generellt försöker man därför gå ifrån batterier med tungmetaller.

I Sverige och flera andra länder finns system för att samla in batterier. Det har nu beslutats av EU-parlamentet att hela EU ska införa motsvarande system från och med 2008. För närvarande samlas batterier in i sju EU-länder: Belgien, Sverige, Österrike, Tyskland, Nederländerna, Finland och Frankrike. 2002 var Belgien det land som lyckades samla in flest batterier (59%) med Sverige på andra plats (55%).

Alla hushåll bör välja att köpa batterier med kända miljömärkningar såsom svanmärkta batterier vilka inte anses vara miljöfarliga, även om de behöver sopsorteras som batterier.

Ökad försiktighet gäller när man köper MP3-spelare, mobiltelefoner och annan hushållselektronik med inbyggda laddningsbara batterier. I den typen av utrustning förekommer fortfarande ganska ofta batterier med tungmetaller. Hushållselektronik ska därför aldrig bara kastas i soporna utan sopsorteras korrekt.

Bilbatterier innehåller höga halter av bly och ska alltid kasseras på ett korrekt sätt. Bly i naturen hamnar till slut i människan och kan orsaka sjukdomar och skador.

Kvicksilver från insamlade batterier återvinns och deponeras permanent. Orsaken är att man generellt vill gå ifrån all användning av kvicksilver. Andra tungmetaller från batterier återvinns och återanvänds. Undantaget är eventuella tungmetaller i brunstensbatterier och alkaliska batterier.

Alkaliska batterier har större energiinnehåll än brunstensbatterier och kan därför vara att föredra till energikrävande produkter. Alla brunstensbatterier och alkaliska batterier deponeras tillsvidare. Orsaken är att en del av dessa deponerade batterier innehåller mindre halter av tungmetaller vilket försvårar återvinning.

Laddningsbara batterier är generellt bättre för miljön genom att de kan användas flera gånger. Konsumentverket räknade vidare ut 2002 att man på 200 uppladdningar sparar över 4000 kr. Man bör dock observera att även uppladdningsbara batterier har en begränsad livslängd och är försedda med bäst före datum.

Sopsortering[redigera | redigera wikitext]

Batterier klassas i Sverige som farligt avfall och uttjänade batterier ska därför sorteras på detta sätt:

  • Lösa småbatterier - lämnas i batteriholkar
  • Produkter med inbyggda batterier - lämnas på återvinningscentral, i elektronikbutik eller enligt lokala bestämmelser.
  • Bilbatterier - lämnas till miljöstation, återvinningscentral eller till säljare av bilbatterier.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ IEC 60050-482-01-04
  2. ^ ANSI_C18_1M part 1
  3. ^ [a b] Trueb, Rüetschi, Lucien F. , Paul (1997). Batterien und Akkumulatoren: Mobile Energiequellen Für Heute und Morgen. Springer. sid. 225. ISBN 9783540629979 
  4. ^ Edison, Thomas Alva. ”Voltaic Battery, patent US00430279”. United States Patent Office. http://edison.rutgers.edu/patents/00430279.PDF. Läst 23 oktober 2013. 

Källor[redigera | redigera wikitext]