Primární buňka a sekundární buňka
Baterie nebo sériově paralelní kombinace elektrochemických článků je zařízení pro uchovávání energie, které je dnes ještě značně používáno. Základní rozdělení baterií podle jejich použití znamená jejich schopnost nabíjení.
Takže existují primární články - které nelze nabíjet a sekundární (nabíjecí) buňky.
Co je primární bunka?
Primární články jsou ty, které nelze načíst a je třeba je vyřadit po uplynutí jejich životnosti. Pokud elektrolyt není v tekuté formě, mluvíme o suchých buňkách.
Primární buňky obvykle mají vysokou hustotu energie, kapacitu, pomalu se vypouštějí, snadno se používají a nejsou příliš drahé. Alkalické jsou pravděpodobně nejčastěji používané primární baterie.
Obvykle mají zinkovou anodu, uhlíkovou katodu a elektrolyt. Křivka napětí pro vybíjení alkalických baterií je velmi strmá (téměř lineární).
Po vybití akumulátoru klesá napětí téměř lineárně. Takové buňky proto nejsou vhodné pro digitální kamery, protože pro jejich provoz vyžadují poměrně vysoké napětí. Alkalická baterie je proto po několika hodinách používání zobrazena jako "prázdná", i když ve skutečnosti tomu tak není.
Většina primárních článků je pohodlná, vždy dostupná a šetrná k životnímu prostředí. Mají také extrémně vysokou hustotu energie.
Pouze v posledních letech dosahují dobíjecí články hustotu primárních článků, ale běžné alkalické baterie produkují téměř o 50% více energie než srovnatelné sekundární buňky Li-Ion.
Tyto články neustále nabíjejí a dodávají všechny druhy zařízení, od základních, všech známých zařízení až po specializovaná zařízení a aplikace. Primární články jsou nejčastěji používány v náramkových hodinkách, dálkových ovladačů, dětských hračkách a nevýkonné zábavní elektronice. Používají se také tam, kde je nabíjení nepraktické nebo nemožné, v případech vojenských a záchranných technik, v obtížně přístupných řídících stanicích a podobně.
Vzhledem k nízkým cenám jsou obzvláště vhodné tam, kde požadavky na napájení nejsou příliš vysoké, kde zařízení nevyžadují pro jejich provoz vysokou úroveň energie a potřebují jen konstantní napětí.
Co je sekundární buňka?
Se vzestupem přenosných zařízení, jako jsou notebooky, smartphony nebo MP3 přehrávače, se stále zvyšuje poptávka po dobrých bateriích, které nebudeme muset měnit každých pár dní. A tady se dostáváme k potřebě dobíjitelných (sekundárních) článků.
Princip jejich práce je ve skutečnosti stejný - elektřina je generována chemickou reakcí zahrnující anody, katody a elektrolyty, ale rozdíl je v chemickém složení článků obsažených v bateriích.
Zde máme příčinu, že chemická reakce je reverzibilní. Když baterie "spotřebuje" (nebo když záporně nabité ionty přejdou na pozitivní stranu baterie), je baterie nabitá. Připojením sekundárního článku k externímu zdroji elektrické energie (např. Elektřiny) se objevuje opačný proces - záporně nabité ionty se vracejí na negativní stranu akumulátoru a mohou být opět použity.
Nejčastěji používané sekundární baterie na trhu jsou: lithium-ion (LiOn), nikl-metalhydrid (NiMH) a nikl-kadmium (NiCd). Když mluvíme o sekundárních bateriích, musíme říci, že nejsou všichni stejní. NiCd (nikl kadmium) byly první sekundární baterie, které byly používány všude na světě, ale měli jeden malý problém - "paměťový efekt".
Paměťový efekt znamená, že je nutné je vždy naplnit a vyprázdnit, jinak ztratí svou kapacitu rychle. To vedlo k situaci, kdy lidé přecházejí na niklmetalhydrid (NiMH). Měli o něco větší kapacitu a neměli "trpět" paměťovým efektem, ale jejich životnost byla krátká - mohli byste je zaplnit a vyprázdnit asi 100krát.
A konečně jsou dnes nejoblíbenější baterie LiOn, které se ukázaly být nejlepší variantou. Možná je jejich kapacita poněkud menší, ale technologie jejich výroby je jednodušší než ty, které byly dříve zmíněny, jsou menší, snadnější a mají cyklus nabíjení a vybíjení 1000.
Rozdíl mezi primárními a sekundárními buňkami
Primární buňky jsou nejčastěji "suché buňky" - pokud jde o technologii jejich výroby. Je to proto, že v baterii nejsou kapaliny, ale buňky jsou plné pasty, která umožňuje pohyb iontů, ale zabraňuje jejich rozlití. Sekundární buňky používají další dva typy buněk - mokré buňky (kapaliny, zaplavené buňky) a roztavenou sůl (kapalné buňky s mírně odlišným složením).
Primární buňky mají vysoký vnitřní odpor, nevratnou chemickou reakci, vyšší kapacitu, jsou obvykle menší a lehčí a jsou celkově levnější. Sekundární buňky mají nižší vnitřní odpor, musí být nabité, mají reverzibilní chemické reakce a jsou složitější a dražší.
Primární články se používají v zařízeních vyžadujících malé, ale konstantní proudy - hodiny, hračky, bezpečnostní vybavení a tak dále.Sekundární články se používají v přenosných zařízeních - notebooky, mobilní telefony, přehrávače mp3, tablety atd.
Primární vs. sekundární buňka: srovnávací tabulka
Přehled primárních a sekundárních buněk
- Primární články jsou schopny produkovat elektrický proud v době geneze. Jsou také nazývány jednorázové baterie, protože jsou určeny pro jedno použití a vyřazení. Jedná se o nejčastěji používané buňky v přenosných zařízeních, která nevyžadují vysoké napětí. V zásadě nelze opakovaně spolehlivě naplnit primární baterie, protože chemické reakce nejsou reverzibilní a použité materiály se pravděpodobně nevrátí do primárního stavu.
- Před použitím je třeba nabíjet sekundární články. Také nazývaná dobíjecí baterie, mohou být dobíjena tím, že jim přinese elektrický proud, který obrátí průběh chemické reakce, ke které dochází během používání baterie.
