... A je na baterky (4)

Primární články jsme vám představili v minulém díle tohoto seriálu - dnes si povíme o článcích sekundárních.

Jak vlastně primární články fungují?

Jestliže se elektrody z dvou různých kovů ponoří do vodivého roztoku svých solí - elektrolytu, vznikne mezi nimi potenciální rozdíl. Uzavře - li se mezi elektrodami elektrický okruh, bude jím protékat stejnosměrný elektrický proud a aktivní látky se začnou nenávratně vyčerpávat, Když se spotřebují úplně, je článek vybitý - proto je naprostým nesmyslem pokoušet se takové články nabíjet - zkrátka už v baterii neexistuje žádný nositel elektrického proudu. V závislosti na druhu elektrod, elektrolytu a jejich kombinacích lze vytvořit několik typů článků složených například ze dvou různých elektrod ponořených ve dvou odlišných elektrolytech, respektive v jednom společném, či ze dvou stejných elektrod ve dvou různých oddělených elektrolytech, případně ve shodném elektrolytu odlišné koncentrace.

Praotcem většiny dnešních suchých článků je Leclanchéův zinkouhlíkový článek. Ten se skládá z rozpustné zinkové elektrody ve tvaru dutého válce, vyplněného elektrolytem, v němž je umístěna uhlíková elektroda, obklopená práškovým oxidem manganičitým, tzv. burelem a uhlím. I když se elektrolyt různě zahušťoval pískem, moukou, sádrou či pilinami, případně se kombinoval s papírem, ani tyto přísady nezabránily tomu, aby přes zeslabený zinkový kalíšek nevytékal ven a neleptal vše, s čím přišel do styku. Původní zinkouhlíkové články proto byly postupně různě zdokonalovány až na současné typy s elektrolytem z chloridu amonného. Ty jednak snížily kolísání napětí při zátěži, jednak zredukovaly riziko vylití elektrolytu. V nich se totiž při vybíjení voda nevytváří, ale naopak spotřebovává, takže elektrolyt má tužší konzistenci a v konečné fázi své životnosti je úplně tvrdý.

Novější, modernější a dokonalejší články s alkalickým elektrolytem, nejčastěji z hydroxidu draselného, mají jednu elektrodu z práškového železa uloženu v gelu prosáknutém elektrolytem a druhou z práškového kysličníku manganičitého nanesenu na vnitřní stěně pouzdra. Toto řešení ještě zmenšuje vnitřní odpor, zlepšuje provoz za nižších teplot a výrazně snižuje riziko poškození obalu, a tím i vylití elektrolytu. Zatím nejvýkonnější, ale také nejdražší lithiové články, vyráběné především v miniaturních provedeních, využívají elektrody z lithia a z grafitu s oxidem manganičitým oddělené separátorem. Protože všechny tři jejich složky jsou velmi lehké, je i hmotnost těchto zdrojů velmi nízká. Tolik tedy asi k jejich funkci. Možná by stálo za to, abychom si také řekli, jaké nevýhody přestavují tyto články v praxi.

Vzhledem k tomu, že v nich probíhá elektrochemický proces nepřetržitě, jejich už tak ne příliš vysoká kapacita se ještě snižuje samovybíjením. Z tohoto důvodu se je nevyplatí nakupovat do zásoby ani je dlouho skladovat, neboť po určité době jejich napětí klesne natolik, že jsou nepoužitelné. Rozhodnete - li se primární články uchovávat (kratší dobu), určitě je uložte na chladnější místo, protože vyšší teploty samovybíjecí proces urychlují.

Sečteno a podtrženo, standardní články, jejichž hlavní předností je nízká pořizovací cena, jsou vhodné především pro zařízení s nižšími a středními proudovými nároky, např. rozhlasové přijímače, diktafony, osobní přehrávače. Nehodí se pro výrobky jak s velmi malým odběrem proudu, např. kalkulačky, hodiny, dálkové ovladače, tak s vysokým odběrem, např. videokamery, elektronické blesky, fotografické přístroje, elektromotorické hračky atd. V prvním případě proto, že se mohou víc vyčerpat samovybíjením a pokud to uživatel včas nezjistí, uvolnit i žíravý elektrolyt. V druhém případě proto, že jsou nadměrně namáhány, takže se velmi rychle vyčerpají. Všude, kde je zapotřebí vyšší proud, dlouhodobější zatížení a spolehlivější provoz, je lepší sáhnout do peněženky trochu hlouběji a zakoupit alkalické baterie. To platí zvlášť při napájení dálkových ovladačů, bezdrátových sluchátek, hodin, diářů a organizérů. Teď jsme se však dostali od popisu technologie spíše k nákupním radám a ty nejsou předmětem našeho článku. Raději se vrhněme do oblasti, která v dnešní době zažívá obrovský boom - do oblasti sekundárních článků alias akumulátorů.

Sekundární články

Z předchozích řádků je jasné, že tam, kde je zapotřebí větších proudů přijdou ke slovu sekundární články (hlavně u kamer, notebooků, digitálních foťáků, mobilních telefonů apod.). Standardní články a baterie s nižší kapacitou totiž nedokáží jednorázově vyvinout vyšší proud potřebný k "rozjezdu" takových proudově náročných zařízení. Alkalické zdroje jsou na tom sice o něco lépe, ale ani ony si s proudovými špičkami neporadí bezezbytku. Například běžná videokamera, napájená z 6V akumulátoru, která se při natáčení spokojí s proudem 1,2A, při startu vyžaduje po několik desetin sekundy až čtyřnásobně vyšší špičkový proud. Podobně se chovají i notebooky - jak při startu, tak např. při zápisu dat. Zvýšené proudové nároky přenosných přístrojů tak kromě síťových zdrojů, připoutaných kabelem k zásuvce, dokáží plně uspokojit jen akumulátory. To ovšem není jejich jediná přednost. Další, možná ještě důležitější, představuje jejich vysoká provozní efektivnost z  hlediska nákladů na jednotku energie. Relativně vysoká pořizovací cena akumulátorů se tak vrátí již po několika málo nabíjecích cyklech.

Akumulátory se podle použité kombinace elektrochemických komponent dělí na několik druhů. Z nich mají dnes absolutní převahu tyto tři: niklkadmiové, niklmetalhydridové a lithiumiontové. O nich si ale povíme až příště.