Evo jednog clanka iz casopisa "Svet kompjutera" (decembar 2003.), iz kojeg sam ja naucio sve sto sada znam o baterijama.
Zalihe energije
Svesni smo da zivimo u takozvanom "mobilnom dobu", kako ga najcesce nazivaju. Okiceni smo gomilom prenosivih uredjaja - nosimo mobilne telefone, MP3 plejere, digitalne fotoaparate... Naravno, ono sto ih pokrece jesu baterije, bilo da su punjive ili obicne. Mozda rec "obicne" ipak ne opisuje najbolje danasnje nepunjive baterije jer su sa pojavom novih tehnologija postignuti nevideni kapaciteti i vreme trajanja. Koji tip baterija izabrati bas za vas uredaj? Da li kupovati jeftine baterije na pijaci, placati skupo alkalne ili litijumske baterije ili odvojiti malo vise para i kupiti punjac i punjive baterije?
Prvu bateriju je prikazao grof Alesandro Volta 1800. godine. Voltin stub, kako su nazvali taj izum, koristio je hemijsku reakciju izmedu slojeva razlidtih metala razdvojenih papirom natopljenim slanom vodom. Struja u zici koju spojimo na dva pola baterije se javlja kao posledica migracije elektrona sa pozitivnog ka negativnom polu. Baterija, u stvari, radi kao pumpa koja energiju dobija iz hemijskog procesa. Danasnje baterije se zasnivaju na istom principu, pa kada govorimo o razlicitim tipovima baterije, govorimo o razlicitim "hemijama baterije".
Nepunjive baterije
Od baterija za jednokratnu upotrebu, najobicnije i najjeftinije su cink-ugljenicne baterije cije su elektrode, naravno, od cinka i ugljenika, a elektrolit je kiselinska pasta. Jedan od nedostataka ovakvih baterija jeste to sto je cinkano kuciste baterije u isto vreme i anoda. Ako anoda ne oksiduje ravnomerno, mogu da se jave rupe kroz koje elektrolit iscuri van baterije u uredaj koji napajamo. Bolje i skuplje su alkalne baterije (poznate upravo zbog toga sto ne mogu da iscure), sa elektrodama od cinka i manganoksida, napunjene alkalnim elektrolitom. Najnovija (i najskuplja) generacija nepunjivih baterija jesu litijumske Hi foto-litijumske baterije u kojima je upotrebljen litijum, litijum-jodid i olovo-jodid. Ove baterije su sposobne da podnesu veliku potrosnju energije u odredenom trenutku. Zbog toga cesto nose "foto" u imenu, jer mogu da izdrze velike zahteve novijih digitalnih fotoaparata i sve cesce se isporucuju kao nepunjive baterije uz nove uredaje.
Punjive baterije
Ako zanemarimo olovno-kiselinske baterije (kao kod automobilskih akumulatora), tehnologija prenosivih punjivih baterija danas najcesce obuhvata skracenice kao sto su Ni-Cd, Ni-MH i Li-ion. Nikl-kadmijumska baterija (Ni-Cd) ima elektrode od nikla i kadmijuma, a kalijum-hidroksid kao elektrolit. Nju sve vise zamenjuje nikl-metalhidrid (Ni-MH) baterija jer ne podleze memorijskom efektu (o kojem ce biti red nesto kasnije). Litijum-jonska (Li-ion) baterija je najvise u upotrebi u laptop racunarima i mobilnim telefonima zbog povoljnog odnosa kapaciteta i mase. Ona ne dolazi u standardnim oblicima, vec u specijalnim baterijskim paketima. Postoji jos nekoliko tehnologija punjivih baterija, kao sto su litijum-polimer (duplo veceg kapaciteta od Li-ion), cink-vazdusna (veoma lagana), cink-zivin oksid (za slusne aparate), srebro-cink (upotrebljava se u avio-industriji zbog povoljnog odnosa masa-kapacitet) i metal-hlorid (u upotrebi u elektricnim vozilima), ali su u pitanju tehnologije i hemija s kojima se za sada ne susrecemo u svakodnevnoj upotrebi.
Punjenje
Posto se isprazne, punjive baterije je moguce napuniti u punjacima ili pomocu ispravljaca. Standardni punjaci, namenjeni punjenju Ni-Cd baterija, veoma su jednostavni jer daju struju stalne jacine, a na korisniku jeda punjac iskljuci kada je baterija puna. Formula za izracunavanje vremena punjenja glasi: Vreme punjenja (u minutima) = [(kapacitet baterije/jacina struje punjenja)/0,8]* 60
Ova formula je znacajna jer svako prepunjavanje ostecuje bateriju. Punjenje standardnim punjacem moze da potraje i desetinu sati, u zavisnosti od kapaciteta baterije. Noviji punjaci su inteligentni i opremljeni su mikroprocesorom koji prati tok punjenja.Tehnikom kontrole delta-napona (pre nego sto se baterija napuni, njen napon naglo raste, a zatim opadne) ovi punjaci prekidaju punjenje u pravom trenutku. Takode, oni su znacajno brzi (punjenje traje nekoliko sati) jer bateriju punjacom strujom koju stalno kontrolisu. Ako danas kupite punjac, najverovatnije je u pitanju inteligentni punjac. Punjenje Li-ion baterija se vrsi preko najobicnijeg ispravljaca, ali sama baterija ima ugradenu elektroniku koja ne dozvoljava prepunjavanje. Koji god nacin punjenja da koristite, grejanje baterije u toku punjenja je normalna pojava koja ne treba da vas brine.
Samopraznjenje
Koje su prednost i mane svih ovih baterija u praksi? Prvi pojam koji treba uzeti u obzir jeste samopraznjenje baterija, tj. pojava da se baterija prazni cak i kad nije u uredjaju. Na samopraznjenje utice i temperatura na kojoj se baterije cuvaju odnosno sto je visa temperatura, baterija se brze prazni. Nepunjive baterije imaju izuzetno dug zivotni vek "na polici" i zbog toga su narocito pogodne za korisnike koji svoj uredaj ne upotrebljavaju cesto. Ako ih ne upotrebljavate, alkalne baterije ce na (uobicajenoj) sobnoj temperaturi gubiti manje od dva odsto kapaciteta godisnje. Na 30 stepeni celzijusa gube oko pet odsto, a na 38 stepeni cak 25 odsto godisnje. Za razliku od njih, punjive baterije veoma su podlozne samopraznjenju. Baterije zasnovane na niklu gube i po jedan do dva odsto kapaciteta DNEVNO na sobnoj temperaturi, pricemu je proces sporiji sto je temperatura niza. Li-ion baterije gube 8-12 odsto kapaciteta mesecno kada se ne upotrebljavaju. Naravno, kada su punjive baterije prazne, vi cete ih ponovo napuniti, ali moze da vam predstavlja gorko iznenadenje kada otkrijete da su baterije iz fioke potpuno prazne bas kada su vam neophodne.
Memorijski efekat
Drugi znacajan pojam, bitan samo kod punjivih baterija, jeste tako zvani "memorijski efekat". To je pojava da baterija gubi svoj kapacitet posle vise ciklusa nepotpunog punjenja i praznjenja. Tome su narocito podlozne Ni-Cd baterije. Ako Ni-Cd bateriju vise puta punite pre nego sto je ispraznite do kraja, doci ce do pojave kristalizacije elektrolita.To mozete da shvatite kao pojavu taloga koji smanjuje slobodan prostor u bateriji. Memorijski efekat je "izleciv", tako sto svaku celiju baterije treba isprazniti minimalnim opterecenjem na 1,0V po celiji, a zatim je potpuno napuniti. Ovaj proces se ponovi nekoliko puta dok se baterija ne vrati na originaini kapacitet. Ono sto obavezno moramo da naglasimo jeste da ovo nikako ne pokusavate sami da izvedete jer ako celiju ispraznite ispod 1,0V, dolazi do "obrtanja" celije i ona postaje neupotrebljiva. Zato u te svrhe treba koristiti savremene puniace koii imaju opciju "osvezavanja" baterije. Ova prica se odnosi samo na baterije koje se sastoje od vise celija (recimo, baterije u mobilnim telefonima). Medutim, memorijski efekat nije isti za sve punjive baterije. Kao sto smo naglasili, Ni-Cd baterije narocito su podlozne memorijskom efektu, kod Ni-MH baterija memorijski efekat znacajno je manji, dok kod Li-ion baterija memorijski efekat ne postoji.
Potrosacu je veoma vazno i pitanje kapaciteta baterije. Kapacitet baterije se izrazava u miliampercasovima (mAh) i jednak je proizvodu jacine struje praznjenja i vre,ema praznjenja. Uporedjivanje kapaciteta nepunjivih i punjivih baterija je nezahvalno, jer ce alkalna baterija, recimo, postici samo delic izmerenog kapaciteta ako treba da pokrene zahtevan uredaj. To je i razlog sto se na vecini alkalnih baterija ne nalazi oznaka kapaciteta. Punjive baterije su postojanije, pa ce, recimo, Ni-MH baterija kapaciteta 1800mAh izdrzati mnogo vise u digitalnom fotoaparatu nego alkalna baterija deklarisanog kapaciteta 2800mAh. Medutim, mozemo da vam predstavimo neke odnose koji bi mogli da pojasne situaciju. Najslabije su cink-ugljenicne baterije (takozvane „buvljakuse") koje u nekim slucajevima ne mogu ni da pokrenu uredaj, cak i kada su nove. Najcesce resenje su alkalne baterije, a ubedljivi sampion medu svim baterijama jesu litijumske baterije. One su, u zavisnosti od opterecenja, od alkalnih trajnije 100 do 500 odsto. Faktor opterecenja je zanimljiv jer sto je opterecenje vece, to su litijumske baterije efikasnije u odnosu na alkalne. Sto se punjivih baterija tice, Ni-MH su oko 30 odsto efikasnije od Ni-Cd, ali nepunjive litijumske baterije su bolje i od njih, i to 50 do 100 odsto. Neki se zabrinu kada im nove Ni-MH baterije ne traju onoliko dugo koliko bi trebalo. Stvar je u tome sto nove Ni-MH baterije zahtevaju nekoliko ciklusa punjenja i praznjenja kako bi dostigle svoj puni radni kapacitet.
Na subjektivni utisak trajnosti baterije u uredaju utice i kriva praznjenja baterije. Naime, standardne alkalne baterije krecu od 1,5V pri punom kapacitetu, pa se napon linerno smanjuje do 1,0 V, proporcionalno smanjenju kapaciteta. Punjive baterije, medjutim, na punom kapacitetu daju oko 1,4V, da bi veoma brzo pale na 1,2V.Taj napon drze konstantno sve do samog kraja, kada on naglo opadne na 1,0V. Zbog toga punjive baterije mozemo da posmatramo kao maratonce koji su u stanju da dugo drze jedan tempo. Kod alkalnih baterija je veca verovatnoca da ce vam se uredaj ugasiti ako dode do naglog skoka u potrosnji (neka zahtevna radnja) jer ce napon pasti ispod ocekivanog. Medutim, to ne mora da znaci da je baterija prazna i moze jos neko vreme uspesno da radi pri manje zahtevnim operacijama.
Zivotni vek
Naravno, nista ne traje vecno, pa ni punjive baterije. Njihov zivotni vek se meri u ciklusima punjenja i praznjenja. Kod Ni-Cd baterija on iznosi oko 1000 ciklusa, kod Ni-MH baterija 600 ciklusa, a kod Li-ion oko 800 ciklusa. Ako vam se cini da to nije puno, zamislite da bateriju punite i praznite svaki dan (sto najcesce nije slucaj) i videcete da ce vam punjiva baterija trajati izmedu dve i tri godine. Ako izracunate koliko nepunjivih baterija morate da kupite za isti vremenski period, bice vam odmah jasno koliko su punjive baterije ekonomski isplativije.
Posle ove duge price, nadamo se da vam je malo jasnija tehnologija baterija i da ste u stanju da izaberete one koje vam najvise odgovaraju. Ako veoma intenzivno koristite svoj prenosni uredaj, predlazemo da ozbiljno razmislite o investiciji u punjac i punjive baterije. Nije tesko izracunati da kratkotrajan udarac po dzepu moze da se na duge staze i te kako isplati. Pri tom, jasno je da preporucujemo kupovinu inteligentnog punjaca i Ni-MH baterija. Kupovina alkalnih baterija se isplati ako uredaj zaista koristite samo povremeno. Kupovinu litijumskih baterija mozemo da preporucimo kao "bekap" komplet, u slucaju da vam se isprazne punjive baterije. S obzirom na to da je njihovo samo-praznjenje sporo, mozete dugo da ih nosite sa sobom, a zbog ogromnog kapaciteta necete morati da brinete da ce da vas izdaju u odsudnom trenutku.
Ivan CABRILO
Napomena: Ovaj clanak se odnosi na baterije u svakodvnevnoj upotrebi, sto moze i ne mora da se odnosi na RC modelarstvo.
