Batterier och ackumulatorer

Som vi redan har lärt oss levererar batterier en elektrisk spänning eftersom laddningar skiljs åt i dem. Det sker genom elektrokemiska processer. Dessa pågår så snart strömkretsen är sluten. Ackumulatorer, kort sagt ackar eller laddningsbara batterier, fungerar på ett liknande sätt. De har dock den särskilda egenskapen att de kan laddas om. Då läggs en spänning på batteriet och den elektrokemiska reaktionen går åt andra hållet. Därefter kan urladdningen börja på nytt. Vanliga batterier kan däremot inte laddas om, utan kan bara användas en gång.

I handburna radioapparater används oftast laddningsbara batterier (ackumulatorer), ibland dock vanliga batterier. För att driva radiostationer oberoende av elnätet, till exempel på ett fieldday, används ofta ackumulatorer.

Texten på batterier (figur HAREC-10.4.1) markerar till exempel plus- respektive minuspol och visar att batteriet ska sättas i med rätt polaritet. På batterier ska varningstexten ”Får ej laddas” alltid beaktas.

Figur HAREC-10.4.2 visar symbolen för ett batteri respektive en ackumulator. Det långa strecket i symbolen markerar pluspolen, det korta minuspolen. Som minnesregel gäller: ett plustecken kräver 2 streck, ett minustecken bara ett.

1) Kort beskrivning: Cylindriskt alkaliskt batteri med gula markeringar för pluspolen och med säkerhetsanvisningar.

2) Utförlig beskrivning: Fotot visar ett batteri med texten ”ALKALINE”. På fotot finns gulkantade markeringar för pluspolen (vänster), för säkerhetsanvisningarna ”Nicht ins Feuer werfen • Nicht öffnen • Nicht aufladen” samt därunder ”Auf Polarität achten (+/–)” (i mitten) och en överstruken soptunna. Dessutom finns säkerhetsanvisningar på engelska som inte är inramade på fotot. — Figur HAREC-10.4.1: Ett batteri med markering av polerna och varningstexter

1) Kort beskrivning: Vågrät linje med symbolen för en spänningskälla på mitten; till vänster står siffran ”1”, till höger siffran ”2”.

2) En vågrät linje löper från vänster till höger. Utanför linjen till vänster står siffran ”1”, till höger siffran ”2”. Ungefär på mitten finns symbolen för en spänningskälla: två korta, parallella, lodräta linjer med litet avstånd; den vänstra linjen är längre och smalare än den högra. Det finns inga andra komponenter, etiketter eller axlar. — Figur HAREC-10.4.2: Symbol för ett batteri

Det finns mycket olika batterier och ackumulatorer med olika spänningar, kapaciteter och utföranden:

Vanliga spänningar hos batterier och ackumulatorer är till exempel $\qty{1,5}{\volt}$ eller $\qty{9}{\volt}$. Det finns dem också med andra spänningar. Fjärrstyrda modellbilar använder till exempel oftast $\qty{7,2}{\volt}$. I batteridrivna verktyg finns ofta ackumulatorer med $\qty{18}{\volt}$, $\qty{20}{\volt}$ eller $\qty{40}{\volt}$.
Kapaciteten hos ett batteri eller en ackumulator anges i amperetimmar ($\unit{\ampere\hour}$). Har en ackumulator en kapacitet på $\qty{5}{\ampere\hour}$ kan den under 5 timmar låta en ström på en ampere flyta – eller till exempel under 10 timmar en ström på 0,5 ampere eller en ström på $\qty{5}{\ampere}$ under bara en timme. För batterier saknas ofta uppgift om kapaciteten. Batterier för hushållsbruk har ofta en kapacitet på under $\qty{5}{\ampere\hour}$. Stora ackumulatorer kan ha $\qty{100}{\ampere\hour}$ eller mer. För ackumulatorer anges, till skillnad från batterier, praktiskt taget alltid kapaciteten.
Bland utförandena är de cylinderformade AA- och AAA-cellerna mycket kända, och de används i de flesta hushållsapparater. Särskilt för ackumulatorer finns det dock alla möjliga utföranden, ofta till och med sådana som bara passar i en enda apparat.

1) Kort beskrivning: Foto med fyra batterityper (AAA, AA, 9 V-batteri och LR41-knappcell), med spänningsangivelser; kopplingssymbol för spänningskälla ”G”.

2) Utförlig beskrivning: Fotot visar fyra olika batterityper: från vänster ”AAA 1,5 V”, ”AA 1,5 V”, ”9 V Block” och nere till vänster ”LR41 1,5 V”. Nere till höger syns kopplingssymbolen för ett batteri ”G”. — Figur HAREC-10.4.3: Olika batterier och ackumulatorer

Ackumulatorer bör aldrig laddas ur helt. Denna så kallade djupurladdning kan skada ackumulatorn. I praktiken märks urladdningen på att ackumulatorns spänning så småningom sjunker något. Strömuttaget måste avbrytas innan den av tillverkaren angivna lägsta spänningen underskrids.

Många apparater behöver flera batterier. Oftast görs det för att höja spänningen, när spänningen hos ett enskilt batteri på till exempel $\qty{1,5}{\volt}$ inte räcker för driften. I apparatens batterifack seriekopplas de, så att föregående batteris minuspol möter nästa batteris pluspol. Spänningen över kedjans ändar beräknas så här:

$$\text{Totalspänning} = \text{Antal batterier} \cdot \text{Batterispänning}$$

I allmänhet gäller att kortslutning av batterier och ackumulatorer ska förhindras. Särskilt hos kraftfulla, moderna ackumulatorer finns risk för överhettning. De kan fatta eld eller orsaka brand genom den kortslutningsström som uppstår.

Medan en säkring i ett nätaggregat kan bryta strömmen vid fel saknas oftast detta skydd hos batterier respektive ackumulatorer. Strömstyrkan som batterier och ackumulatorer kan leverera överstiger ofta flerfaldigt nätaggregatens maxström. Detta gäller särskilt högkapacitiva ackumulatorer som till exempel bilbatterier, som kortvarigt kan leverera $\qty{1000}{\ampere}$ och mer. Vid användning av externa, högkapacitiva ackumulatorer ska en extra säkring absolut finnas, som till exempel i figur HAREC-10.4.4!

1) Kort beskrivning: Anslutningsbox till en likströmsfördelare ”RIGrunner 4005” med en ingång och fem utgångar, var och en bestyckad med stickbladssäkringar för fordon.

2) Utförlig beskrivning: Fotot visar anslutningsboxen till en likströmsfördelare ”RIGrunner 4005” från företaget ”West Mountain Radio”. Boxen har bredvid varandra en ingång (”DCIN”) och fem utgångar (”1” till ”5”). I ingångsuttaget sitter en anslutningskontakt med ett rött och ett svart hölje. Utgångarna består av anslutningsuttag, också med ett rött och ett svart hölje. Ovanför ingången och utgångarna syns stickbladssäkringar för fordon i olika färger och med olika märkning. — Figur HAREC-10.4.4: Anslutningsbox med bilsäkringar och polaritetsskyddade utgångar för att skydda kraftfulla ackumulatorer

Hos ackumulatorer används mycket olika tekniker som bygger på olika elektrokemiska reaktioner: Sedan många decennier används blybatterier i bilar. Små, bärbara apparater hade förr ackumulatorer med nickel och kadmium (NiCd) och senare nickel-metallhydrid-tekniken (NiMH). I mobiltelefoner, digitalkameror och bärbara datorer dominerar i dag litiumjonackumulatorer. Inom amatörradion används också allt oftare litiumjärnfosfat (LiFePO4).

Skillnaderna i de elektrokemiska reaktionerna måste beaktas vid laddning av dessa olika typer av ackumulatorer. Man måste alltid använda laddare som är anpassade för just tekniken. Felaktiga laddnings- och urladdningsförlopp kan leda till överhettning av ackumulatorerna. Vid beröring kan det då ge farliga brännskador. Även explosioner och bränder är möjliga genom överhettning. Vätska som läcker ut kan ge frätskador eller förgiftning.

Batterier och ackumulatorer ska alltid lämnas till rätt återvinning. De hör inte hemma i hushållssoporna! Det markeras med symbolen med den överkorsade soptunnan (jämför figur HAREC-10.4.1).

Fortsätt till nästa avsnitt: Ackumulatorer, kapacitet och energi