Hvordan virker et batteri? Kemien forklaret

Et batteri virker ved en kemisk reaktion, hvor elektroner frigives i den ene ende og optages i den anden. Elektronerne kan kun komme derhen ved at løbe gennem det, du har sat til — og den strøm er det, der får lommelygten til at lyse. Inde i batteriet lukker en ionstrøm gennem elektrolytten kredsløbet.

De tre dele

• Anoden (minus) — her afgives elektroner. I et almindeligt alkaline-batteri er den af zink.
• Katoden (plus) — her optages elektroner. I alkaline-batteriet er den af mangandioxid.
• Elektrolytten imellem — en væske, gelé eller pasta, der leder ioner, men ikke elektroner.

Det sidste er hele pointen. Fordi elektrolytten ikke leder elektroner, kan de ikke tage genvejen inde i batteriet. De er tvunget ud gennem den ydre ledning — og undervejs kan de udføre arbejde.

Sådan foregår det

1. Du slutter kredsløbet ved at tænde apparatet.
2. Ved anoden afgiver zinkatomerne elektroner og bliver til ioner, der går ud i elektrolytten.
3. Elektronerne løber gennem ledningen ud til pæren, motoren eller kredsløbet og videre til katoden.
4. Ved katoden optages elektronerne af mangandioxiden.
5. Ionerne vandrer gennem elektrolytten og holder ladningsbalancen.
6. Batteriet er brugt op, når der ikke er mere zink at omsætte — eller mere præcist, når spændingen er faldet under det, apparatet kan bruge.

Bemærk, at «strømretningen» tegnes fra plus til minus, mens elektronerne faktisk løber fra minus til plus. Det er en historisk konvention fra før man vidste, hvad der bevægede sig — den er stadig i brug og forvirrer stadig.

Batterityper

Genopladelige batterier

Forskellen er, om reaktionen kan vendes om. I et engangsbatteri ændres materialerne varigt. I et genopladeligt batteri kan strøm udefra drive reaktionen baglæns, så stofferne bygges op igen på hver sin elektrode.

Det er aldrig helt effektivt. Ved hver opladning sker der små, blivende ændringer — krystaller vokser, elektrolytten nedbrydes — og det er derfor, kapaciteten falder over årene. Et litium-ion-batteri i en telefon regnes typisk for at have mistet en mærkbar del af sin kapacitet efter 500-1.000 fulde opladningscyklusser.

Volt, ampere og mAh

• Volt (V) er «trykket» — hvor hårdt elektronerne skubbes. Det bestemmes af kemien og er fast for typen.
• Ampere (A) er mængden af strøm, der løber pr. sekund. Den bestemmes af, hvad du har sat til.
• Milliamperetimer (mAh) er kapaciteten — hvor længe batteriet kan levere strøm. Et 2.000 mAh-batteri kan i teorien give 2.000 mA i en time eller 200 mA i ti timer.
• Watt-timer (Wh) er den ærligste sammenligning mellem batterier med forskellig spænding: volt gange amperetimer.

Sammenlign aldrig mAh på tværs af batterier med forskellig spænding. Et 3,7 V-batteri på 2.000 mAh indeholder mere end dobbelt så meget energi som et 1,5 V-batteri på 2.000 mAh.

Hvordan tjekker man, om et batteri er dødt?

• Multimeter er det eneste sikre. Sæt den på jævnspænding og mål over polerne. Et friskt AA-alkaline viser omkring 1,5-1,6 V. Under cirka 1,2 V er det brugt op. Mål under belastning, hvis du kan — et dødt batteri kan sagtens vise fin spænding, indtil der trækkes strøm.
• Faldtesten: tab batteriet lodret fra et par centimeters højde ned på et bord med minuspolen nedad. Et friskt batteri lander med et lille bump og bliver stående. Et brugt hopper og vælter, fordi zinken indeni har ændret struktur. Det er ikke præcist, men det er hurtigt.
• Batteritester til få kroner belaster batteriet og viser resultatet på en skala.

Sådan holder de længere

• Bland ikke gamle og nye batterier i samme apparat, og bland ikke mærker eller typer. Det svageste batteri bestemmer, og det kan blive tvunget til at aflade forkert og lække.
• Tag batterierne ud af apparater, der ikke bruges i månedsvis. Lækket batterisyre ødelægger kontakterne.
• Opbevar køligt og tørt. Køleskabet er ikke nødvendigt og giver kondens.
• Litium-ion holder bedst mellem cirka 20 og 80 procents opladning. At tømme dem helt eller holde dem på 100 % konstant slider mest.
• Kulde koster kapacitet midlertidigt. En telefon, der dør i frostvejr, er sjældent defekt — den vender som regel tilbage, når den bliver varm igen.

Aflevering

Batterier hører aldrig i skraldespanden. De indeholder tungmetaller, og litium-batterier kan antænde i skraldebilen — det er en veldokumenteret og voksende årsag til brande i affaldshåndteringen. Aflever dem i batteriboksen i supermarkedet, på genbrugspladsen eller i den beholder, kommunen stiller til rådighed. Tape polerne på litiumbatterier over, inden du afleverer dem.