Alkaliska batterier

alkaliska_batterier_4rund_1platt

Det alkaliska batteriet är en av de vanligaste primära batterityperna i konsumentapplikationer och då i storlekarna AA (IEC benämning: LR6) och AAA (IEC benämning: LR03), ofta märkta med ”ALKALINE”. Denna cellkemi tillhör en relativt välutvecklad och beprövad kemi där utvecklingen inte är av det större slaget. Under 2015 lanserade dock världens första alkaliska battericeller med 4 % återvunnet material från batterier som lämnats för återvinning.

Uppbyggnad (Alkaline)
alkaline_genomsk_batteriforeningen

Ett typiskt cylindriskt alkaliskt i genomskärning

Det är den alkaliska elektrolyten som har gett batteriet sitt namn. Elektrolyten består av en lösning av kaliumhydroxid (KOH). Anoden består av pulveriserad zink som är indränkt i elektrolyt vilket resulterar i en mycket effektiv användning av anodmaterialet. Det betyder att anoden kommer att bli

helt oxiderad då batteriet är förbrukat. Strömtilledaren består av en mässingsspik som är placerad mitt i cellen.

Som katodmaterial används mangandioxid i pulverform. Mangandioxiden är blandad med grafitpulver för att öka dess ledningsförmåga och är, precis som anoden, indränkt i elektrolyt. Massan komprimeras sedan till cylindrar som står i direkt galvanisk kontakt med cellkannan (av rostfritt stål), vilken även utgör strömtilledare för katoden. Katoden separeras från anoden av en separator.

Eftersom både anoden och katoden består av pulveriserade material erhålls en betydligt större elektrodyta och genom den omedelbara kontakten med elektrolyten ökar batteriets verkningsgrad samtidigt som polarisationen minskas (vilket uppstår i brunstensbatterier vid urladdning med hög kontinuerlig ström).

Egenskaper

Typisk urladdningskurva för ett alkaliskt batteri

Alkaliska batterier har en nominell spänning på 1,5 V. Den maximala spänningen ligger mellan 1,5 V och 1,65 V beroende av renheten på manganoxiden i katoden. Ett urladdat alkaliskt batteri har en spänning på mellan 0,8 V och 1,0 V. Den tillgängliga kapaciteten hos ett batteri av AA-storlek beror på vilket strömuttag cellen utsätts för och kan variera mellan 3000 mAh vid låga strömuttag till 700 mAh för strömmar på uppåt 1 A. Alkaliska batterier har en lagringstid på 5-10 år från tillverkningsdatum. Alkaliska batteriers användningstemperatur brukar sättas till mellan -18 °C och +55 °C men dess egenskaper påverkas negativt vid specificerade extremtemperaturer.

Fördelar och nackdelar

Fördelar

Jämfört med brunstensbatteriet kostar ett alkaliskt batteri nästan dubbelt så mycket men ger beroende på applikation och användningssätt ca 4-6 gånger längre driftstid. Den interna designen av det alkaliska batteriet samt valet av elektrolyt ger den en mycket bättre prestanda än brunstensbatteriet och även mycket bättre lågtemperaturegenskaper. Det kan även förvaras längre innan användning än brunstensbatteriet utan att tappa i prestanda.

Det alkaliska batteriet är, till skillnad från brunstensbatteriet, helt inkapslat i en cellkanna av rostfritt stål vilket medför att det inte är lika läckagebenägna som sin föregångare där anoden även fungerar som cellkanna.

Nackdelar

Det är dyrare än brunstensbatteriet och ställer högre krav på att de ingående komponenterna är av en hög renhetsgrad.