Het lijkt soms wel alsof AA-batterijen zich voortplanten als ze alleen in donkere laden in huis worden achtergelaten. Als kinderen ze uit speelgoed rukken omdat de batterijen op zijn, worden de lege batterijen zonder lading vermengd met de nieuwe. En op de een of andere manier is er nooit een werkende batterijtester of multimeter bij de hand om ze te testen (en misschien zijn de batterijen zelfs gestolen voor gebruik in iets anders).
Een geruchtmakende en eenvoudige test om vast te stellen of een batterij leeg is en een goede, is de dode batterijstuiter – laat ze op de grond vallen, en de lege stuiteren. Dit werd met een zekere scepsis ontvangen, waarbij velen beweerden dat de techniek geen enkele wetenschappelijke basis heeft. De zaak is nu echter opgelost met de resultaten van een door vakgenoten beoordeelde studie van onderzoekers van de Princeton University, gepubliceerd in het Journal of Materials Chemistry.
The dead battery bounce
Wat de studie aantoont is dat hoe meer de batterij wordt ontladen, hoe groter de stuitering – zoals gemeten door batterijen door plexiglas buizen te laten vallen en de hoogte van de stuitering te registreren. Deze correlatie wordt minder wanneer de helft van het vermogen is gebruikt. De auteurs hebben niet alleen de twijfels over het nut van de techniek weggenomen, maar hebben ook uitgevogeld waarom de eigenschappen van de batterijen en hun neiging tot stuiteren veranderen naarmate hun vermogen afneemt.
Dissecting Batteries
De meeste wegwerpbatterijen bestaan uit twee compartimenten. De ene is de positief geladen kathode, die mangaandioxide bevat. De andere is de negatief geladen anode, die zink bevat in de vorm van een gel, en wat kaliumhydroxide – het alkali dat standaard, niet-oplaadbare alkalinebatterijen hun naam geeft.
In een alkalinebatterij. Tympanus
Wanneer de twee uiteinden van een batterij met elkaar worden verbonden, reageert het zink met het hydroxide in de anode, waardoor elektronen vrijkomen die naar het mangaandioxide aan de kathode stromen en elektriciteit opwekken. Tijdens dit proces reageren de verschillende chemicaliën tot zinkoxide en een andere vorm van mangaanoxide. Wanneer al het zink heeft gereageerd, is er geen stroom van elektronen meer en gaat de batterij leeg.
Het team van de Princeton University ontleedde vervolgens batterijen met verschillende ontladingsniveaus en onderzocht de inhoud ervan onder een scanning-elektronenmicroscoop. Zij ontdekten dat er tijdens het ontladingsproces zowel een fysische als een chemische verandering optrad in de aard van de batterij.
Het zinkoxide vormt zich rond de zinkdeeltjes die in de gel zijn ingebed, waardoor de gel langzaam verandert in een keramiek. Terwijl het materiaal begint als dicht opeengepakte deeltjes, vormt het oxidatieproces kleine bruggetjes tussen de deeltjes, waardoor een materiaal ontstaat dat een beetje lijkt op een netwerk van gekoppelde veren, wat het materiaal veerkracht geeft. Iedereen die wel eens een gelei op de grond heeft laten vallen, weet dat gels niet stuiteren – maar de keramische vorm waarin het wordt gevormd misschien wel.
Het “maximale stuiteren” wordt echter bereikt wanneer de batterij tot ongeveer de helft is opgeladen, op welk punt de hoeveelheid stuiteren afvlakt ondanks het feit dat er nog steeds meer zinkoxide wordt gevormd. De stuitertechniek kan dus aantonen dat een batterij niet vers is, maar het is geen indicator dat de batterij helemaal leeg is. Toch is het een gemakkelijke en directe manier om de overvloed aan batterijen die onze lades vullen te controleren – geen multimeter nodig.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het oorspronkelijke artikel.