Czy zwykłe baterie można ładować?

W przepastnych zasobach internetowych można znaleźć dziś niemal wszystko – od interesujących, wartościowych i bardzo przydatnych informacji, aż po rozmaite „fejki”, niesprawdzone newsy czy też porady, od których praktycznej realizacji należy się raczej powstrzymać. Wielu użytkowników konwencjonalnych baterii stawia sobie pytanie, czy istnieje możliwość ponownego użycia rozładowanych ogniw alkalicznych bądź cynkowo-węglowych. Pytanie to – jakkolwiek zasadne z uwagi na niemałe koszty, związane z cyklicznym zakupem markowych ogniw czołowych producentów – doczekało się szeregu rozmaitych odpowiedzi. Nierzadko w formie lakonicznych stwierdzeń (niestety – czasem nawet twierdzących), ale również w postaci obszernych artykułów, spotykane na amatorskich blogach dla majsterkowiczów i elektroników. W tym artykule postaramy się rozwiać wszelkie wątpliwości i podpowiemy, jaką drogę wybrać, aby nie narazić się na rozmaite problemy.

Baterie vs. akumulatory – podobieństwa i różnice

Pojęcia „bateria” i „akumulator” są nazbyt często używane zamiennie w potocznym języku, choć w istocie istnieją pomiędzy nimi fundamentalne różnice technologiczne i użytkowe – co ciekawe, w języku angielskim rozróżnienie polega na dopisaniu określenia „rechargeable” (ładowalny) do słowa „battery” (bateria), co jednoznacznie rozróżnia obydwa rodzaje źródeł energii.

Zarówno baterie, jak i akumulatory, należą do grupy elektrochemicznych źródeł energii – zmagazynowana w nich energia chemiczna ulega konwersji do postaci elektrycznej, co umożliwia zasilanie urządzenia (np. smartfona czy zwykłej latarki) napięciem stałym o określonej wartości. W obydwu przypadkach rozładowanie wiąże się rzecz jasna ze stopniowym obniżaniem tegoż napięcia, mierzonego pomiędzy obydwoma biegunami, choć kształt charakterystyki rozładowania zależy od rodzaju zastosowanej technologii chemicznej, a także – częściowo – od wartości pobieranego przez obciążenie prądu.

Na tym jednak główne podobieństwa się kończą - baterie są jednorazowymi źródłami energii, co oznacza, że reakcje elektrochemiczne zachodzące między elektrodami i elektrolitem są nieodwracalne. Po wyczerpaniu dostępnej energii chemicznej, baterii nie można ponownie "naładować" lub zregenerować - musi być wymieniona na nowy egzemplarz. W ten sposób działają m.in. baterie alkaliczne i cynkowo-węglowe (np. popularne „paluszki” LR6 i R6), ale i baterie litowe (guzikowe) czy też cynkowo-powietrzne (stosowane szeroko w aparatach słuchowych).

Z drugiej strony, akumulatory są zaprojektowane w sposób przystosowujący je do wielokrotnego ładowania i rozładowywania. Reakcje redoks, zachodzące na elektrodach, są odwracalne, co umożliwia regenerację elektrod do stanu zbliżonego do początkowego (jeśli pominąć naturalne procesy starzenia, prowadzące do stopniowego zmniejszania pojemności akumulatora), poprzez doprowadzenie prądu elektrycznego z ładowarki. Wielokrotne wykorzystanie jednego akumulatora, nawet przez kilka..kilkanaście lat, jest bardzo pożądane zarówno z użytkowego (możliwość podłączenia kabla zasilającego zamiast konieczności otwierania obudowy urządzenia i wymiany całych baterii), jak i ekologicznego (zmniejszenie liczby odpadów) punktu widzenia.

Różnice w konstrukcji i mechanizmach elektrochemicznych, zastosowanych w bateriach oraz akumulatorach, wpływają na ich parametry – napięcie znamionowe, pojemność, gęstość energetyczną, trwałość długoczasową, stabilność termiczną, czy też wartości maksymalnego prądu rozładowania oraz rezystancji wewnętrznej. Przykładowo - akumulatory litowo-jonowe mają dużo wyższą gęstość energetyczną i dłuższą żywotność niż baterie alkaliczne, ale wymagają bardziej skomplikowanych układów zarządzania energią do bezpiecznego ładowania i rozładowywania.

Bezpieczna eksploatacja baterii i akumulatorów

Jednym z największych zagrożeń dla elektrochemicznych źródeł energii jest przekroczenie dopuszczalnych parametrów pracy – w tym przede wszystkim prądu rozładowania oraz temperatury. Obydwa parametry wiążą się zresztą ze sobą w prosty sposób: zwarcie lub – chociażby – nadmierne obciążenie baterii bądź akumulatora, powoduje wydzielenie dużej mocy na rezystancji wewnętrznej źródła, co prowadzi wprost do wzrostu jego temperatury wewnętrznej. Rzecz jasna, zagrożenie może także „przyjść z zewnątrz” – dobrym przykładem będzie tu np. telefon, pozostawiony w upalny dzień na desce rozdzielczej zaparkowanego w pełnym słońcu samochodu. Niezależnie od przyczyny, przegrzanie stanowi istotny czynnik ryzyka, w wielu przypadkach może bowiem doprowadzić np. do wybuchu lub – przynajmniej – rozszczelnienia ogniwa lub całego pakietu (w przypadku baterii/akumulatorów o strukturze szeregowej, np. pakietów Li-Ion o napięciu 7.4 V czy też baterii 6F22 o napięciu nominalnym 9 V).

Akumulatory są podatne na szereg innych zagrożeń, związanych z procesem ładowania – przekroczenie dopuszczalnego napięcia czy też prądu może w prosty sposób doprowadzić do katastroficznych wprost skutków, o czym przekonały się już dziesiątki osób podczas ładowania wadliwych technicznie hulajnóg elektrycznych czy smartfonów. Z tego też względu akumulatory powinny być ładowane tylko i wyłącznie za pomocą markowych, certyfikowanych ładowarek, wyposażonych w szereg wielopoziomowych zabezpieczeń sprzętowych i programowych.

Ładowanie baterii – uznana metoda czy „partyzanckie” obejście problemu?

Uzbrojeni w szereg informacji na temat baterii i akumulatorów, możemy nareszcie odpowiedzieć na postawione w tytule pytanie, choć z pewnością znasz już odpowiedź, która brzmi: NIE – baterii nie należy ładować, niezależnie od tego, jaką metodę chcemy do tego celu zastosować i jakie parametry ładowania wybierzemy. W Internecie można zetknąć się z rozmaitymi opisami układów elektronicznych, pozwalających na „obejście systemu”, czyli regenerację zużytych baterii. W rzeczywistości, każdy taki zabieg zakończy się w najlepszym wypadku niepowodzeniem (bateria nie da się ponownie naładować lub nawet jeżeli jej napięcie wzrośnie – pojemność okaże się drastycznie zaniżona), a w najgorszym: rozszczelnieniem obudowy, wyciekiem elektrolitu, czy nawet wybuchem (przy większym pechu - pożarem). Konsekwencje wycieku żrących substancji chemicznych są łatwe do przewidzenia – ciecz, wydobywająca się z baterii, może z łatwością zanieczyścić, a także trwale uszkodzić styki ładowarki, obudowę, czy też dowolną powierzchnię, na której znajduje się ogniwo podczas ładowania. Nad skutkami potencjalnego wybuchu raczej nie musimy się rozwodzić – osoby, które choć raz widziały eksplozję jakiegokolwiek elementu elektronicznego (chociażby małego kondensatora elektrolitycznego) doskonale zdają sobie sprawę ze skali zagrożenia.

Akumulatory w rozmiarach baterii, czyli proste rozwiązanie odwiecznego problemu

Dla tych spośród Czytelników, którzy poczuli się rozczarowani przedstawioną przez nas argumentacją, mamy dobrą informację – zakup porządnych akumulatorków (w rozmiarze klasycznych baterii, np. AA czy AAA) nie jest już dziś związany ze szczególnie wysokimi kosztami, a pozwala uwolnić się od problemu wymiany zwykłych baterii nawet na wiele lat – nowoczesne akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH) z powodzeniem zastąpią zwykłe baterie w intensywnie eksploatowanych urządzeniach, o ile tylko akceptują one nieco niższe napięcie znamionowe (1.2 V zamiast 1.5 V). Natomiast jeżeli niższe napięcie nominalne byłoby problemem, istnieje jeszcze inna opcja, znacznie nowocześniejsza i niezwykle wydajna: w ofertach niektórych producentów elektrochemicznych źródeł energii dostępne są specjalne wersje akumulatorków litowo-jonowych, które – za sprawą wbudowanej przetwornicy – oferują stabilne napięcie wyjściowe równe 1.5V, czyli dokładnie tyle, co w przypadku baterii alkalicznych lub cynkowo-węglowych (i to przy znacznie wyższej pojemności!). Przykład tego typu produktu można znaleźć tutaj.