Pierwotna komórka i wtórna komórka
Bateria lub szeregowo-równoległa kombinacja ogniw elektrochemicznych jest urządzeniem do przechowywania energii, które jest obecnie szeroko stosowane. Podstawowy podział baterii według ich użycia odnosi się do ich zdolności do ładowania.
Są więc komórki pierwotne - które nie mogą być naładowane i wtórne (ładowalne).
Co to jest komórka podstawowa?
Komórki pierwotne to te, których nie można ponownie naładować i które należy wyrzucić po upływie ich czasu życia. Jeśli elektrolit nie jest w postaci płynnej, mówimy o suchych komórkach.
Podstawowe komórki zwykle mają wysoką gęstość energii, pojemność, powoli się rozładowują, są łatwe w użyciu i nie są zbyt drogie. Alkaliczne są prawdopodobnie najczęściej stosowanymi bateriami pierwotnymi.
Zwykle mają anodę cynkową, katodę węglową i elektrolit. Krzywa napięcia dla rozładowywania baterii alkalicznych jest bardzo stroma (prawie liniowa).
Gdy bateria opróżnia się, jej napięcie spada prawie liniowo. Takie komórki nie są zatem odpowiednie dla aparatów cyfrowych, ponieważ wymagają stosunkowo wysokiego napięcia do ich działania. Bateria alkaliczna jest zatem pokazywana jako "pusta" po kilku godzinach używania, chociaż w rzeczywistości tak nie jest.
Większość podstawowych komórek jest wygodna, zawsze dostępna i przyjazna dla środowiska. Mają także wyjątkowo wysoką gęstość energii.
Dopiero w ostatnich latach ogniwa akumulatorowe osiągnęły gęstość pierwotnych ogniw, ale konwencjonalne baterie alkaliczne wytwarzają prawie 50% więcej energii niż porównywalne ogniwo wtórne Li-Ion.
Te komórki nieustannie ładują i dostarczają wszelkiego rodzaju urządzenia, od podstawowych, wszystkich znanych urządzeń do wyspecjalizowanych urządzeń i aplikacji. Komórki pierwotne są najczęściej używane w zegarkach na rękę, pilotach, zabawkach dla dzieci i niewymagającej elektronice rozrywkowej. Są one również używane wszędzie tam, gdzie ładowanie jest niepraktyczne lub niemożliwe, w przypadku technik wojskowych i ratowniczych, w trudno dostępnych stacjach kontroli i tym podobnych.
Ze względu na niskie ceny są one szczególnie odpowiednie tam, gdzie zapotrzebowanie na moc nie jest bardzo wysokie, gdzie urządzenia nie wymagają wysokiego poziomu energii do ich pracy i potrzebują tylko stałego napięcia.
Co to jest komórka wtórna?
Wraz z rozwojem urządzeń przenośnych, takich jak laptopy, smartfony i odtwarzacze MP3, rośnie zapotrzebowanie na dobre akumulatory, których nie będziemy musieli zmieniać co kilka dni. I tutaj dochodzimy do potrzeby akumulatorów (wtórnych) komórek.
Zasada ich pracy jest właściwie taka sama - energia elektryczna powstaje w wyniku reakcji chemicznej z udziałem anody, katod i elektrolitów, ale różnica polega na składzie chemicznym komórek zawartych w bateriach.
Tutaj mamy przypadek, że reakcja chemiczna jest odwracalna. Gdy akumulator "zużyje się" (lub gdy naładowane ujemnie jony przechodzą do dodatniej strony akumulatora), akumulator jest ładowany. Po podłączeniu ogniwa wtórnego do zewnętrznego źródła energii elektrycznej (np. Elektryczności) następuje odwrotny proces - ujemnie naładowane jony powracają do ujemnej strony akumulatora i mogą być ponownie użyte.
Najczęściej stosowanymi akumulatorami wtórnymi dostępnymi na rynku są: litowo-jonowy (LiOn), wodorek niklowo-metalowy (NiMH) i nikiel-kadm (NiCd). Mówiąc o akumulatorach wtórnych, musimy powiedzieć, że nie wszystkie są równe. NiCd (niklowo-kadmowe) były pierwszymi akumulatorami wtórnymi używanymi na całym świecie, ale miały jeden mały problem - "efekt pamięci".
Efekt pamięci oznacza, że za każdym razem trzeba je uzupełniać i opróżniać, w przeciwnym razie szybko stracą swoją pojemność. Doprowadziło to do sytuacji, w której ludzie przechodzą na wodorek niklowo-metalowy (NiMH). Miały nieco większą pojemność i nie "cierpiały" z powodu efektu pamięci, ale ich żywotność była krótka - można je było wypełnić i opróżnić około 100 razy.
I wreszcie, dziś są używane najpopularniejsze akumulatory LiOn, które okazały się najlepszym wariantem. Być może ich pojemność jest nieco mniejsza, ale technologia ich wytwarzania jest prostsza niż te wcześniej wspomniane, są mniejsze, łatwiejsze i mają cykl 1000 ładowania i rozładowywania.
Różnica między komórkami pierwotnymi i wtórnymi
Pierwotne komórki to najczęściej "suche komórki" - dotyczące technologii ich wytwarzania. Dzieje się tak, ponieważ w baterii nie ma płynów, ale komórki są pełne pasty, która umożliwia ruch jonów, ale zapobiega ich rozlaniu. Dodatkowe komórki wykorzystują dwa pozostałe typy komórek - mokre komórki (płynne, zalane komórki) i stopioną sól (płynne komórki o nieco innym składzie).
Komórki pierwotne mają wysoką rezystancję wewnętrzną, nieodwracalną reakcję chemiczną, wyższą pojemność, są zazwyczaj mniejsze i lżejsze i są ogólnie tańsze. Komórki wtórne mają niższą oporność wewnętrzną, muszą być naładowane, mają odwracalne reakcje chemiczne i są bardziej złożone i drogie.
Komórki pierwotne są używane w urządzeniach wymagających niewielkich, ale stałych prądów - zegarów, zabawek, sprzętu bezpieczeństwa i tak dalej.Dodatkowe komórki są używane w urządzeniach przenośnych - laptopach, telefonach komórkowych, odtwarzaczach MP3, tabletach itp.
Komórka pierwotna a wtórna: tabela porównawcza
Podsumowanie komórek pierwotnych i wtórnych
- Pierwotne komórki są zdolne do wytwarzania prądu elektrycznego w momencie powstania. Są również nazywane bateriami jednorazowymi, ponieważ są przeznaczone do jednorazowego użytku i wyrzucania. Są to najczęściej używane komórki w urządzeniach przenośnych, które nie wymagają wysokiego napięcia. Zasadniczo baterie podstawowe nie mogą być niezawodnie napełniane wielokrotnie, ponieważ reakcje chemiczne nie są odwracalne, a użyte materiały raczej nie powrócą do stanu pierwotnego.
- Dodatkowe ogniwa muszą zostać naładowane przed użyciem. Nazywane również akumulatorami, można je ładować, dostarczając im prąd elektryczny, który odwraca przebieg reakcji chemicznych zachodzących podczas użytkowania baterii.
