Hur fungerar ett batteri?
Ett batteri är en anordning som omvandlar kemisk energi direkt till elektrisk energi genom en elektrokemisk reaktion. Den kemiska energin lagras i batteriets aktiva material och den elektriska energin används vid urladdningen t.ex. i en glödlampa, en mobiltelefon eller en laptop. Vid urladdningen flyter en ström av elektroner från batteriet genom en yttre elektrisk krets. Om det är ett laddningsbart batteri kan batteriet återladdas genom att driva elektronerna med en yttre spänningskälla åt andra hållet.

Begreppet batteri används ofta, men den grundläggande elektrokemiska enheten är en ”cell”. Ett batteri består egentligen av flera sammankopplade celler. Det är svårt att konsekvent använda rätt begrepp då många hushållsceller i dagligt tal kallas för batterier.

De aktiva materialen i en cell är den negativa elektroden (anoden), den positiva elektroden (katoden) och elektrolyten.

• Den negativa elektroden avger elektroner till den yttre kretsen vid urladdning. Elektrokemisk oxidation
• Den positiva elektroden tar emot elektroner från den yttre kretsen vid en urladdning. Elektrokemisk reduktion
• Elektrolyten är en jonledare som transporterar laddning mellan den negativa och positiva elektroden inuti cellen.

Den mest fördelaktiga kombinationen av anoder, katoder och elektrolyt är en som har låg vikt, hög cellspänning och hög kapacitet. I praktiska celler finns det inte så många system att välja bland, här är egenskaper som kostnad, enkelhet att tillverka, stabilitet osv. avgörande.

Anoder tillverkas ofta i någon metall, zink är mycket vanlig, på senare tid har litium, den lättaste metallen, blivit mycket attraktiv. Det vanligaste katodmaterialet är en metalloxid t.ex. mangandioxid eller blydioxid. Elektrolyten skall vara en bra jonledare men inte leda elektroner. Vattenbaserade elektrolyter har hög jonledningsförmåga t.ex. utspädd svavelsyra. I vissa celler är elektrolyten fastlagd som gel eller polymer. I cellen är anoden och katoden isolerade från varandra genom en separator.

Cellen kan konstrueras i olika geometriska utföranden: cylindrisk, knappcell, platt eller prismatisk. Cellen försluts för att hindra läckage och uttorkning av elektrolyten, vissa celler har en ventil som kan släppa ut bildade gaser. Cellanslutningen som ansluter till den yttre lasten, polerna, har många olika utförande. På knappceller är det locket och botten som är poler och på ett blybatteri är det en cylindrisk blystav.

Celler och batterier omnämns ofta som primära (ej laddningsbara) eller sekundära (laddningsbara) beroende på om den elektrokemiska processen är möjlig att driva i två riktningar, laddning/urladdning.