Особенности аккумуляторов

Аккумуляторы относятся к так называемым первичным источникам электричества, поскольку они преобразуют химическую энергию в электричество и не могут быть перезаряжены (процесс необратим). В отличие от батареек аккумулятор относится к вторичным электрохимическим источникам (обратимой) электрической энергии и может многократно преобразовывать химическую энергию в электрическую и наоборот (может заряжаться и разряжаться).

Другое название батареи — первичный гальванический элемент. Гальванические элементы являются первичными химическими источниками тока. Различают несколько типов гальванических элементов: Вольтин, Даниелов, Лекланшов и др. Принцип работы батареи можно просто объяснить с помощью элемента Даниэля.

Элемент Даниэля состоит из цинкового электрода, погруженного в раствор сульфата цинка (ZnSO 4) и медный электрод, находящийся в медно-сульфатном растворе (CuSO 4), отделены друг от друга сосудом из пористого материала, через стенки которого могут проходить только ионы SO 4.

Когда гальванизированный электрод помещают в разбавленный водный раствор сульфата цинка, атомы цинка самопроизвольно переходят в раствор в виде положительных ионов Zn 2+, оставляя два своих электрона на электроде. При пропускании ионов цинка в раствор электрод заряжается отрицательно, а раствор становится положительно заряженным.

В очень тонком пограничном слое между цинковым электродом и раствором создается электрическое поле, направленное таким образом, что оно препятствует прохождению ионов Zn 2+в раствор. Чем больше ионов переходит в раствор, тем сильнее становится это поле. Вскоре это электрическое поле достигает значения, при котором электрическая сила становится равной химической, и дальнейший перенос ионов Zn 2+ в раствор прекращается, и заряд электрода и раствора больше не увеличивается.

Батареи бывают самых разных форм и размеров: от миниатюрных элементов, используемых для питания слуховых аппаратов и наручных часов, до маленьких тонких элементов, используемых в смартфонах, до больших свинцово-кислотных или литий-ионных аккумуляторов в транспортных средствах и, наконец, в экстремальных условиях, огромные аккумуляторные батареи размером с комнату, которые обеспечивают резервное или аварийное питание для телефонных станций и компьютерных центров обработки данных. По оценке 2005 г., объем продаж аккумуляторной промышленности во всем мире составил 48 миллиардов долларов США в год с ежегодным ростом на 6 %.