Hvordan fungerer et batteri for et batteri for elektrisk verktøy?
26.02.2023/
Batterier fungerer ved å lagre energi og frigjøre den når en elektrisk krets er fullført. Energi kan utnyttes og brukes til å skape lys, varme eller bevegelse. Denne energien omtales ofte som elektrisitet.
Når du trykker på strømknappen på et trådløst elektroverktøy, fullfører du en elektrisk krets som lar strøm flyte fra batteriet til verktøyet og får boret til å rotere, for eksempel.
Batteriet kan kun lagre en begrenset mengde energi, og når det går tomt, må det lades opp med en lader. Laderen bruker strøm fra strømnettet for å fylle på batteriet med energi, og den er klar til bruk igjen.
Hvis du er interessert i kjemien som gjør at det hele fungerer, les videre!
batterikjemi
Et batteri designet for trådløse elektroverktøy består av flere batteri-"celler" og er kjent som en batteripakke. Jo flere celler, jo mer arbeid kan batteriet gjøre før det går tomt.
Inne i hver celle er det en anode, en katode og en elektrolytt. Anoden og katoden, samlet kjent som "elektroder", er laget av materialer som reagerer når de settes sammen. Elektrolytten er en flytende eller våt pasta som skiller elektrodene fra hverandre.
Alt i verden består av bittesmå molekyler som samhandler basert på deres elektriske ladning (positiv, negativ eller nøytral). For å forstå et batteri må vi se på hvordan molekylene i elektrodene samhandler med hverandre.
Et molekyl består av ett eller flere atomer, som er de minste byggesteinene.
Hvert atom har en "kjerne" i sentrum som inneholder nøytroner og protoner. Elektroner kretser rundt kjernen. Nøytroner er nøytrale, protoner er positive og elektroner er negative. Balansen mellom ladninger bestemmer den totale ladningen til et atom, og balansen mellom atomene i et molekyl bestemmer den totale ladningen til molekylet.
Hvert molekyl ønsker å bli nøytralt. Den eneste måten de kan gjøre dette på er ved å miste eller få elektroner. Hvis de deler en positiv ladning, tiltrekker de elektroner; hvis de deler en negativ ladning, mister de elektroner.
Anodemolekylene er nøytrale til de reagerer med elektrolytten, noe som forårsaker frigjøring av elektroner (kjent som en "oksidasjonsreaksjon") og dannelse av positive ioner (ladede molekyler).
Disse "frie" elektronene samler seg i anoden, noe som gjør den negativ.
Katodemolekylene er også nøytrale til de reagerer med elektrolytten, som bruker de frie elektronene til å danne negative ioner (kjent som en reduksjonsreaksjon).
Forbruket av frie elektroner gjør at katoden blir mer og mer positiv inntil det ikke er noen elektroner igjen.
Anoden frastøter nå elektroner og katoden krever dem, men hvis kretsen er ufullstendig, kan ikke de frie elektronene i anoden gå til katoden fordi de ikke kan passere gjennom elektrolytten.
Når kretsen er fullført, kan frie elektroner strømme gjennom lederen fra anoden til katoden. Når de passerer gjennom verktøyet, kan energien de bærer brukes til å gjøre "arbeid", for eksempel å dreie en drill i en batteridrevet drill.
Når de når katoden, tilfører de elektroner for å fortsette reduksjonsreaksjonen, og produserer enda flere negative ioner etter hvert som elektroner tilsettes.
I mellomtiden, ved anoden, resulterer tapet av elektroner i dannelsen av enda flere positive ioner, som tiltrekkes av de negative ionene ved katoden, så de positive ionene begynner å bevege seg gjennom elektrolytten og blandes med de negative ionene ved katoden. .
Når alle de positive ionene har flyttet til katoden og det ikke er flere frie elektroner igjen, slutter batteriet å fungere ordentlig og må lades.
Ladere sender en spenning som er høyere enn batterispenningen gjennom et utladet batteri. Dette får reaksjonene i batteriet til å snu.
Tilgangen av elektrisitet fra laderen får elektronene i katoden til å returnere gjennom kretsen til anoden. Ettersom anoden blir mer negativ på grunn av alle elektronene, begynner de positive ionene i anoden å forlate katoden og beveger seg gjennom elektrolytten tilbake til anoden hvor de går sammen med de frie elektronene og blir nøytrale igjen.