Wat zijn batterijen en hoe werken ze?

Een batterij slaat elektrische energie op elektrochemische basis op en is oplaadbaar. Zogenaamde secundaire cellen kunnen in serie of parallel worden geschakeld om de bruikbare capaciteiten of elektrische spanning te vergroten. Beide varianten zorgen voor een verhoging van de totale energie-inhoud. Secundaire cellen zijn oplaadbare elementen in een accu. De energie-inhoud wordt uitgedrukt in watt (Wh), ampère (Ah) of milliampère-uur (mAh). De nominale spanningen van een batterij zijn afhankelijk van de gebruikte materialen. De maat bepaalt de capaciteit en de beschikbare spanning. Als een batterij wordt aangesloten op een verbruiker, wordt de eerder opgeslagen elektrochemische energie omgezet in elektrische energie en vrijgegeven.

Welke soorten batterijen behoren tot de meest voorkomende modellen?

• Lithium-ion batterij, kortweg Li-ion batterij Nominale spanningen van 3,2 tot 3,7 V per cel
  Een Li-ion batterij is de algemene term voor batterijen op basis van lithium. Chemisch gezien bevatten alle reactieve materialen lithiumionen. Het hoge energiegehalte is het belangrijkste verschil met andere batterijen. Daarom hebben dergelijke batterijen een beschermingscircuit nodig. Ze zijn ook gevoelig voor diepe ontlading en overladen. Door hun thermische stabiliteit en hun lage geheugeneffect kunnen Li-ion-batterijen voor een breed scala aan toepassingen worden gebruikt. Ze worden onder andere gebruikt voor langdurige mobiele apparaten vanwege hun kleine afmetingen.

• LiFePO 4 - lithium-ijzerfosfaatbatterij Nominale spanning van 3,2 tot 3,3 V per cel 
  Lithium-ijzerfosfaatbatterijen hebben een merkbaar lagere energiedichtheid dan andere Li-ion-typen. Ze zijn beter bestand tegen mechanische invloeden en lopen bij lichte mechanische schade geen thermische schade op in de vorm van oververhitting. Dit type batterij heeft geen geheugeneffect. Rusttijden in volledig opgeladen of ontladen toestand beperken de levensduur van de batterij.

Onze praktische tip: het geheugeneffect

Het geheugeneffect wordt vaak capaciteitsverlies genoemd, dat het gevolg is van overmatige diepe ontlading. De batterijcellen "onthouden" de benodigde energie. Dit veroorzaakt een spanningsverlies en de hoeveelheid energie in de batterij wordt permanent verminderd. In de praktijk heeft de gebruiker een verminderde capaciteit bij een kortere looptijd.

• LiPo - lithium-polymeer batterij Nominale spanning van 3,7 V / cel
  LiPo-batterijen zijn thermisch, mechanisch en elektrisch gevoeliger dan andere batterijen. De geringste schade, te hoge of te lage temperaturen, diepe ontladingen en overlading beschadigen de cellen en leiden tot de volledige vernietiging van de batterij. Polymeerbatterijen kunnen bij overbelasting worden opgeblazen - en moeten daarom worden opgeladen met speciale kabels of opladers. Maar ze zijn licht en gaan lang mee bij correct gebruik. Veel voorkomende toepassingsgebieden voor dit batterijtype zijn modelbouw, elektrisch gereedschap in de professionele sector en voertuigtechnologie.

• NiCd - nikkel-cadmium-batterij Nominale spanning van 1,2 V / cel
  Hun lage interne weerstand bevordert de levering van hoge stromen. Daarom worden ze steeds vaker gebruikt in modelbouw en toepassingen met een hoge stroomsterkte. Ze bieden ook een hoge thermische weerstand. Om diepe ontladingen te voorkomen, moet de batterij worden opgeladen met een restspanning van 0,85 tot 0,9 V. Momenteel is het toepassingsgebied van NiCd-batterijen gebaseerd op de batterijwet. Daarom mogen alleen nood- en alarmsystemen, noodverlichting en medische apparatuur worden gebruikt.

• NiMH - nikkel-metaalhydride-accu Nominale spanning van 1,2 V / cel
  Dit type heeft een hogere energiedichtheid dan de NiCd-variant. De batterijen zijn gevoelig voor thermische en mechanische invloeden. Onjuiste polariteit en te frequente diepe ontladingen verkorten de levensduur van de batterij drastisch. Ze zijn niet geschikt voor gebruik onder het vriespunt. Mobiele apparaten met constant stroomverbruik gebruiken vaak NiMH-batterijen.

Andere eigenschappen van batterijen

Elke batterij heeft een nominale capaciteit. Ze verwijzen altijd naar een bepaalde ontlaadstroom. De capaciteiten en dus de looptijden van een batterij nemen continu af en zijn afhankelijk van het betreffende batterijtype.

Als een batterij gedurende langere tijd niet wordt gebruikt, zal de opgeslagen energie na verloop van tijd afnemen. Hoe hoog de zelfontlading is, hangt af van leeftijd, type en opslagtemperatuur. Temperaturen van 10 tot 30 graden Celsius worden aanbevolen voor optimale langdurige opslag. De relatieve vochtigheid mag niet hoger zijn dan 50 procent. Oplaadbare batterijen moeten minstens één keer per jaar vijf volledige oplaadcycli doorlopen, zodat ze niet beschadigd raken. Nieuwe batterijen bereiken ook pas hun volle potentieel na vijf succesvolle laadcycli.

Vanwege de economische verschillen met normale batterijen worden oplaadbare batterijen vaak gebruikt voor elektrische apparaten die vaak worden gebruikt en geen permanente verbinding hebben met het elektriciteitsnet. Moderne smartphones, notebooks, tablets en snoerloze gereedschappen werken op Li-ion-batterijen.

Elke batterij heeft een interne weerstand. Dit heeft invloed op de prestaties van de batterij. Door de interne weerstand kunnen apparaten die een spanning van 1.5V nodig hebben gemakkelijk worden bediend door een batterij met een nominale spanning van 1.2V. De reden hiervoor is de gestaag dalende bedrijfsspanning in een accu. In plaats daarvan houdt de interne weerstand de accuspanning constant op 1,2V. Als vuistregel geldt: hoe groter de interne weerstand, hoe hoger de spanning. 

FAQ en aankoopcriteria voor batterijen

Kan een batterij verkeerd worden opgeladen?
Ja. Inferieure laders kunnen de batterij beschadigen. Optimale laders hebben controleleds, een onafhankelijk uitschakelmechanisme en temperatuursensoren.

Wat is een "diepe ontlading"?
Als er diepe ontlading optreedt, worden de cellen met de kleinste resterende capaciteit omgekeerd. Diepe ontladingen kunnen batterijcellen volledig vernietigen en onbruikbaar maken. Opladen met een speciale oplader kan de functionaliteit van de batterijcellen regenereren, maar meestal niet 100 procent.

Moet de temperatuur tijdens het opladen in acht worden genomen?
Ja, de batterijen mogen tijdens het opladen niet heet worden. Als de temperatuur stijgt tot 60 graden Celsius of hoger, is de batterij defect of overladen.