Μπαταρία

Η μπαταρία ή ο ηλεκτρικός συσσωρευτής (ενίοτε και απλά συσσωρευτής) είναι η συσκευή η οποία αποθηκεύει χημική ενέργεια και την αποδεσμεύει με τη μορφή ηλεκτρισμού. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ηλεκτροχημικές διατάξεις όπως η γαλβανική στήλη. Η ανάπτυξη των μπαταριών άρχισε με την κατασκευή της Βολταϊκής στήλης από τον Αλεσάντρο Βόλτα. Εικάζεται όμως ότι κάποια αντικείμενα, που χρονολογούνται γύρω στο έτος 600 και είναι γνωστά ως μπαταρίες της Βαγδάτης, είχαν χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μικρής ποσότητας ηλεκτρισμού.

Μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, μια μπαταρία αποθήκευσης ή μια δευτερεύουσα κυψέλη (ή συσσωρευτής) είναι ένας τύπος ηλεκτρικής μπαταρίας που μπορεί να φορτιστεί, να αποφορτιστεί σε ένα φορτίο και να επαναφορτιστεί πολλές φορές, σε αντίθεση με μια μίας χρήσης ή κύρια μπαταρία, η οποία παρέχεται πλήρως φορτίζεται και απορρίπτεται μετά τη χρήση. Αποτελείται από ένα ή περισσότερα ηλεκτροχημικά στοιχεία. Ο όρος “συσσωρευτής” χρησιμοποιείται καθώς συσσωρεύει και αποθηκεύει ενέργεια μέσω μιας αναστρέψιμης ηλεκτροχημικής αντίδρασης. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες παράγονται σε πολλά διαφορετικά σχήματα και μεγέθη, από κυψέλες κουμπιών έως συστήματα μεγαβάτ που συνδέονται για τη σταθεροποίηση ενός ηλεκτρικού δικτύου διανομής. Χρησιμοποιούνται διάφοροι συνδυασμοί υλικών ηλεκτροδίων και ηλεκτρολυτών, όπως μόλυβδος-οξύ, ψευδάργυρος-αέρας, νικέλιο-κάδμιο (NiCd), νικέλιο-μέταλλο υδρίδιο (NiMH), ιόντων λιθίου (Li-ion), Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) και πολυμερές ιόντων λιθίου.
Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες συνήθως αρχικά κοστίζουν περισσότερο από τις μίας χρήσης μπαταρίες, αλλά έχουν πολύ χαμηλότερο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, καθώς μπορούν να επαναφορτιστούν φθηνά πολλές φορές πριν χρειαστούν αντικατάσταση. Ορισμένοι τύποι επαναφορτιζόμενων μπαταριών διατίθενται στα ίδια μεγέθη και τάσεις με τους τύπους μίας χρήσης και μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά μαζί τους.

Περιγραφή
Ο συσσωρευτής στην ηλεκτρολογία είναι χημική πηγή ρεύματος, ικανή να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια (αφού τη μετατρέψει σε χημική) και όταν χρειαστεί, να την αποδώσει σε εξωτερικό κύκλωμα. Αποτελείται από δοχείο κατασκευασμένο από μονωτικό υλικό (εβονίτη, πλαστικό, γυαλί) με ηλεκτρολύτη (οξύ ή αλκάλιο), στο οποίο βυθίζονται τα ηλεκτρόδια. Η σύνδεσή τους σε εξωτερικό κύκλωμα προκαλεί σε αυτό διέλευση ρεύματος (εκφόρτιση του ηλεκτρικού συσσωρευτή). Έτσι, στον ηλεκτρικό συσσωρευτή γίνονται χημικές διεργασίες, που έχουν σχέση με τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική.

Ο εκφορτισμένος ηλεκτρικός συσσωρευτής φορτίζεται όταν περάσει από αυτόν συνεχές ρεύμα από άλλη πηγή, ενώ ταυτόχρονα στον ηλεκτρικό συσσωρευτή γίνονται αντίστροφες χημικές διεργασίες, με τις οποίες η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε χημική. Ο ηλεκτρικός συσσωρευτής χαρακτηρίζεται από τη χωρητικότητα, δηλ. την ποσότητα του ηλεκτρισμού σε αμπερώρια, που μπορεί ο συσσωρευτής να δώσει στο κύκλωμα που τροφοδοτεί, από τη μέση τάση σε volt κατά το χρόνο της φόρτισης και εκφόρτισης, από την ειδική ενέργεια κατά βάρος και όγκο, δηλ. την ενέργεια σε βατώρια που παρέχεται κατά την εκφόρτιση από 1 kg βάρους ή 1 δεκατόμετρο του όγκου του ηλεκτρικού συσσωρευτή, από την απόδοση κατά χωρητικότητα, δηλ. τον λόγο της ποσότητας των αμπερωρίων που αποδίδεται κατά την εκφόρτιση προς την ποσότητα των αμπερωρίων που απορροφάται κατά τη φόρτιση, από την απόδοση κατά ενέργεια (ή βαθμό απόδοσης), δηλ. το λόγο της ενέργειας που αποδίδεται κατά την εκφόρτιση προς την ενέργεια που απορροφάται κατά τη φόρτιση. Υπάρχουν ηλεκτρικοί συσσωρευτές σε μόνιμη εγκατάσταση (για τις ανάγκες των ηλεκτρικών σταθμών, των τηλεφωνικών και τηλεγραφικών σταθμών, των ραδιοσταθμών κ.ά.) και φορητοί (για τροφοδότηση κινητών ραδιοσυσκευών και συσκευών ενσύρματης επικοινωνίας, αυτοκινήτων, αεροπλάνων κ.ά.).