Чому навіть батарейки, що перезаряджаються, все одно сідають
Але від чого залежить швидкість, з якою відбувається погіршення
Так багато повсякденних речей – від вашого годинника до автомобіля та мобільного телефону, на якому ви зараз це читаєте – живляться маленькими контейнерами накопиченої електроенергії – батарейками. Всі вони добре розроблені й довговічні, однак мають обмежений термін служби, навіть акумулятори.
Як працюють батарейки
По-перше: батарея – це не просто циліндр, наповнений невикористаною електроенергією, що "хлюпає" всередині. Насправді батарейка наповнена хімічними речовинами, котрі зберігають електричну енергію, повідомляє IFLScience.
Існує величезна кількість різних типів акумуляторів, але ідея в усіх одна: відбувається хімічна реакція, яка переміщує електрично заряджені частинки з одного терміналу – анода – на інший, який називається катодом.
Залежно від того, для чого ви хочете використовувати батарею, ці клеми виготовлятимуться з різних хімікатів. Літій-іонна батарея – акумуляторна батарея, яку можна знайти в смартфонах або електричних автомобілях – використовує певну форму сполуки літію як катод і зазвичай якийсь вид графіту як анод. У лужній батареї, про яку ви скоріше за все найперше згадуєте, коли чуєте слово "батарейка", катод виготовлено з діоксиду марганцю, а анод – із цинку.
Коли батарею підключено до ланцюга, електрони рухаються через зовнішні дроти – це те, що створює електричний заряд – тоді як іони подорожують через третій важливий компонент батареї: електроліт, який розділяє анод і катод. Ці дві реакції відбуваються одночасно. Іони переносять струм через електроліт, тоді як електрони течуть у зовнішньому ланцюзі, і це те, що генерує електричний струм.
Чому батарейки перестають працювати
Якщо припустити, що ваша батарея лужна, а не літій-іонна, причина, через яку вона з часом перестає працювати, проста. Хімічна реакція, що викликає струм, повинна припинитися, коли закінчаться реагенти, тобто коли цинк повністю прореагує з діоксидом марганцю.
Оскільки хімічні реакції починаються лише тоді, коли клеми з’єднані, невикористана батарейка може стояти на полиці протягом року, і при цьому матиме достатньо енергії. Однак батарея містить лише фіксовану кількість реагентів, і коли вони вичерпуються, хімічні реакції припиняються – батарея розряджається.
Однак, як знає кожен, хто володів автомобілем, у погану погоду є кілька способів прискорити процес розрядки акумулятора. Температура має велике значення: охолодіть акумулятор, і хімічні реакції всередині відбуватимуться повільніше, виробляючи менше струму, ніж акумулятор із вищою температурою. Коли стовпчик термометра опускається вниз, то настає момент, коли величини струму, що генерується, просто не вистачає для живлення, і батарея функціонально, хоча й тимчасово, розряджена.
Так само дозволити батареї стати надто гарячою – це вірний спосіб, ну, іноді буквально забезпечити пожежу. Дозвольте літій-іонній батареї перегрітися, і вона може, як відомо, в деяких випадках, стати жертвою термічної втечі – явище, під час якого літій-іонний елемент переходить у неконтрольований стан самонагрівання.
Батареї також розряджаються швидше, якщо вони негерметичні – реальне та потенційно досить небезпечне явище, що виникає, коли якийсь розрив у контейнері батареї дозволяє його хімічним компонентам вийти. Це скорочує термін служби батареї, адже всередині неї менше реагентів, тому вона швидше розряджається.
Нарешті, батарея втрачає заряд тим швидше, чим він нижчий. Це пояснюється тим, що напруга батареї падає, коли вона розряджається, і набагато швидше безпосередньо в кінці терміну служби. А ваш пристрій, з іншого боку, продовжує потребувати тієї ж кількості енергії. Оскільки потужність дорівнює струму, помноженому на напругу, єдиним способом підтримувати той самий рівень є збільшення величини струму, коли напруга стає низькою.
А що з акумуляторами
Тут рішення досить просте і вражаюче розумне: ви просто запускаєте реакцію у зворотному напрямку. В акумуляторній батареї електрони та іони можуть рухатися в будь-якому напрямку через ланцюг і електроліт. Коли електрони рухаються від катода до анода, вони збільшують хімічну потенціальну енергію, таким чином заряджаючи акумулятор. А коли вони рухаються в іншому напрямку, вони перетворюють цю хімічну потенційну енергію в електрику в ланцюзі та розряджають батарею.
Під час заряджання або розряджання протилежно заряджені іони рухаються всередині батареї через електроліт, щоб збалансувати заряд електронів, що рухаються через зовнішній ланцюг, і створити стійку, перезаряджувану систему. Втім, акумуляторні батареї все ще можуть вийти з ладу назавжди, а причини, як правило, пов’язані з хімією. Частина проблеми полягає в тому, що хімічну реакцію не можна повернути на 100%, і тому поступово внутрішні хімічні структури батареї просто змінюються.
Усі батареї демонструють втрату продуктивності протягом терміну служби, що включає прогресивне зменшення ємності й збільшення внутрішнього опору. Це призводить до падіння напруги та втрати потужності. Проте, як і в одноразових батарейках, швидкість, з якою відбувається це погіршення, може суттєво відрізнятися залежно від умов зберігання чи використання. Отже, якщо ви хочете максимально продовжити термін служби батареї, поводьтеся з ними згідно з інструкцією.
Не викидайте батарейки на смітник!
І останнє: якщо ваші батарейки повністю розрядилися, не викидайте їх. Акумулятори можуть містити такі метали, як ртуть, свинець, кадмій, нікель і срібло, які можуть становити загрозу для здоров’я людини або навколишнього середовища, якщо з ними неправильно поводитись після закінчення терміну служби.
Якщо викинути їх на звалище, вони засядуть там, отруюючи все, що довкола – і якщо це, скажімо, питна вода, то це отруїть і її. Тому найкращим варіантом буде переробити їх, застосовуючи точний метод залежно від типу батареї. Відтак батарейки НЕ слід викидати в побутове сміття. Скидайте батарейки в бокси для батарейок в маркетах, подумайте про власне здоров'я.
Щоб запобігти пожежі від літій-іонних акумуляторів, заклейте клеми акумуляторів скотчем та/або розміщуйте акумулятори в окремих поліетиленових пакетах і ніколи не викидайте їх до побутового сміття чи контейнерів для вторинного перероблювання. Відпрацьовані батареї можна віднести до пунктів збору побутових небезпечних відходів, де їх перероблять.
Підписуйтесь на наш Telegram-канал, щоб не пропустити важливих новин. Підписатися на канал у Viber можна тут.
