Proč baterie ztrácí kapacitu?

Tajemství blednoucí energie: Proč baterie stárnou a ztrácejí kapacitu?

Baterie, ať už v autě, telefonu, nebo notebooku, jsou neodmyslitelnou součástí moderního života. Avšak s časem se jejich výkon snižuje – ztrácejí kapacitu a nedokážou pojmout tolik energie jako dříve. Tento proces stárnutí není náhodný, ale spíše důsledek komplexní souhry fyzikálních a chemických dějů uvnitř baterie. Ačkoliv se mechanismy liší dle typu baterie (olověné, lithium-iontové, NiMH atd.), některé principy jsou společné. Zaměříme se zde na častý problém s olověnými bateriemi, ale principy sulfatace se dají analogicky aplikovat i na jiné druhy baterií, byť s odlišnými chemickými procesy.

Mýtus o rychlém nabíjení po hlubokém vybití je sice zjednodušený, ale zasahuje do jádra problému. Důležitým faktorem, který vede k degradaci olověných baterií, je sulfatace. Sulfatace není jen „ucpávání pórů“, jak se často zjednodušuje. Jedná se o komplexní proces, kde se síran olovnatý (PbSO₄), který se tvoří při vybíjení baterie, usazuje na olověných deskách v podobě velkých, nerozpustných krystalů.

Zde je klíčová otázka: Proč se tyto krystaly tvoří spíše při pomalém nabíjení po hlubokém vybití? Během hlubokého vybití se na olověných deskách vytvoří značné množství síranu olovnatého. Pokud se baterie nenabije ihned, nebo se nabíjí pomalu, síran olovnatý nemá dostatek času a energie k transformaci zpět na reaktanty potřebné pro generování energie. Místo toho krystalizuje a zvětšuje se jeho velikost. Tyto velké krystaly jsou problém hned z několika důvodů:

• Zmenšená plocha reakce: Velké krystaly mají menší povrch než drobné krystaly, které se tvoří při běžném nabíjení a vybíjení. To omezuje plochu, na které probíhá chemická reakce, a tím snižuje kapacitu baterie.

• Fyzikální blokáda: Velké krystaly mechanicky ucpají póry olověných desek, čímž se zhoršuje přístup k elektrolytu a dále snižuje dostupnou plochu pro chemickou reakci.

• Zhoršená vodivost: Krystaly síranu olovnatého jsou méně vodivé než samotné olověné desky, čímž se zvyšuje vnitřní odpor baterie a snižuje se její efektivita.

Kromě sulfatace hrají roli i další faktory, jako je stárnutí elektrolytu, koroze olověných desek a ztráta aktivní hmoty. Tyto procesy se s časem zrychlují a kumulují, což vede k postupné ztrátě kapacity baterie.

Závěrem lze říci, že ztráta kapacity baterie není náhlá událost, ale spíše postupné stárnutí způsobené komplexní souhrou chemických a fyzikálních procesů. Pochopení těchto procesů nám umožňuje lépe pečovat o naše baterie a prodlužovat jejich životnost. Pravidelná údržba, vyhýbání se hlubokému vybíjení a včasné nabíjení jsou klíčové pro maximalizaci životnosti baterie.