Električna baterija je niz spojenih galvanskih članaka, međutim uobičajeno značenje naziva baterija također obuhvaća i samo jedan takav članak. Galvanski članci dobili su ime po Luigiju Galvaniju, a omogućuju pretvaranje kemijske energije u električnu.

Leclansheov članak

Čovjek je smislio razne uređaje, koji su u stanju na jednom (negativnom) priključku nagomilati slobodne elektrone, koji zato nedostaju na drugom kraju uređaja ili pozitivnom priključku. Takav učinak može se postići primjerice fizikalno-kemijskim reakcijama u tzv. Leclanshe-ovom članku, kojega bolje poznajemo pod izrazom baterijski članak ili baterija. Leclanchéov članak je vrsta galvanskog članka koji je dobio ime po francuskom električaru Georgesu Leclanchéu. Sadrži tuljak (ili elektrodu) od cinka u koji se smješta kemijski aktivna tvar - tzv. elektrolit i u njemu uronjen ugljeni štapić. Takav članak će zahvaljujući fizikalno-kemijskim procesima u elektrolitu stvoriti razliku potencijala od 1,5 V na svojim izvodima. Pri tome će se elektroni gomilati na cinčanom tuljcu, tj. na cinčani plašt priključit će se negativni izvod, a na ugljeni štapić pozitivni izvod ili pol baterije.

Princip rada

Negativni pol (anoda) je cinčana čašica. Pozitivni pol (katoda) je ugljeni štapić u smjesi manganovog dioksida (MnO₂) i ugljene prašine (čađa). Elektrolit je vodena otopina amonijevog klorida (NH₄Cl_(aq) ) i cinkovog klorida (ZnCl₂) koja je dodavanjem škroba pretvorena u pastu.

Zatvaranjem strujnog kruga između negativnog i pozitivnog pola (iskorištavanja "baterije"), počinju reakcije:

• anodna reakcija na negativnom polu (čašici):

Zn → Zn²⁺ + 2e^-

• katodna reakcija na pozitivnom polu (štapiću):

2MnO₂ + 2e^- + 2NH₄⁺ → Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O

Zbrajanjem tih dviju reakcija dobivamo:

Zn + 2MnO₂ + 2NH₄⁺ → Zn²⁺ + Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O

Dakle, na negativnom se polu oslobađaju dva elektrona koja putuju kroz potrošač (gdje obavljaju određeni rad) te dolaze do pozitivnog pola, gdje sudjeluju u kemijskoj reakciji. Kad se sav cink na čašici "potroši" (odnosno kad većina cinka otpusti po dva elektrona), kemijska reakcija više nije moguća pa kažemo da je "baterija prazna". Leclanchéov članak nije ponovo punjiv, odnosno nakon "potrošnje" cinka postaje neupotrebljiv. Pokušaj punjenja baterija koje nisu za to predviđene, redovito će rezultirati eksplodiranjem, ili u najmanju ruku "napuhavanjem" baterije s curenjem agresivog elektrolita koji nagriza uređaje u koje je baterija uložena.

Novi Leclanshe-ov članak (cink-ugljen) daje napon od 1,5 V. Neke vrste baterija (Litijeve, Nikal-kadmijum i dr.) mogu međutim imati i manji radni napon, tj. 1,2 V po članku. Za veće napone, kombinira se (povezuje se u seriju) više članaka. Baterije imaju mali kapacitet, pa se koriste za uređaje s malom potrošnjom struje. Za veću potrošnju koristimo akumulatore ili ispravljače, koji priključeni na gradsku električnu mrežu, postaju istosmjernim izvorom. Ispravljači se često ugrađuju u uređaj koga napajaju.

Vrste baterija

Primarne baterije pretvaraju kemijsku energiju u električnu i nakon trošenja se više ne mogu koristiti. Naziv dobivaju prema materijalima od kojih su načinjene, a najpoznatije su:

• "obična" baterija (ugljen - cink, Leclanchéov članak)
• alkalna baterija
• živina baterija
• srebrna (srebro-oksidna) baterija
• litijeva baterija

Postoje međutim i punjive baterije, koje se mogu višekratno puniti nakon pražnjenja. To su tzv. aku-baterije (Rechargeable batteries) (akumulatorske baterije).

Oblici baterija označavaju se standardnim, a kod rjeđe korištenih tipova tvorničkim oznakama. U primjeni su američke, europske i druge vrste oznaka. Čašće korišteni tipovi baterija dati su tabeli.

Kapacitet baterije iskazuje se u mAh (miliampersatima), a zavisi od vrste i veličine baterije. Punjive baterije trebale bi se puniti strujom punjenja (mA) približno u visini 1/10 kapaciteta u mAh. Kao kompromisna vrijednost jakosti struje univerzalnih punjača za okrugle baterije može se uzeti 100-150 mA, a za prizmatične i dugmaste desetak mA. Približni kapacitet po gramu težine baterije zavisi o vrsti baterije: