Door Wolfram Donat • Bijgewerkt op 24 maart 2022

Van alledaagse AA-cellen tot krachtige autobatterijen:de wereld van batterijen is divers. Toch vragen velen zich nog steeds af wat “spanning” werkelijk vertegenwoordigt.

Physics &Terminology

Spanning is het elektrische potentiaalverschil tussen de positieve en negatieve polen van een batterij. Een groter potentiaalverschil betekent een hogere spanning.

Elektrisch potentieel is het ladingsverschil tussen twee punten. In een batterij is de ene pool positief geladen (elektronentekort), terwijl de andere negatief geladen is (elektronenoverschot). Fysieke scheiding zorgt ervoor dat elektronen niet vrij kunnen bewegen. Wanneer de aansluitingen zijn aangesloten (bijvoorbeeld via een circuit), stromen er elektronen van de negatieve naar de positieve aansluiting, waardoor een elektrische stroom ontstaat, gemeten in ampère (ampère).

Historische achtergrond

De SI-eenheid ‘volt’ eert Alessandro Volta, de natuurkundige die in 1800 de eerste elektrochemische cel uitvond. Zijn cel maakte gebruik van zink- en koperelektroden in een zoutwaterelektrolyt en leidde tot de ontwikkeling van moderne batterijen. Volta werd in 1810 door Napoleon in de adelstand verheven en in 1881 werd de Volt officieel naar hem vernoemd.

Veel voorkomende misvattingen

Spanning is een maat voor het potentiaalverschil, niet de stroom. Hoogspanning alleen vormt niet noodzakelijkerwijs een gevaar; het is de resulterende stroom die gevaarlijk kan zijn. Een populaire analogie vergelijkt spanning met waterdruk:hogere druk duwt water sneller, net zoals hogere spanning een snellere elektronenstroom stimuleert. De werkelijke stroom hangt echter af van de weerstand van de belasting, en niet alleen van de accuspanning.

Praktische toepassingen

Vooruitgang in de batterijchemie heeft compacte, krachtige apparaten mogelijk gemaakt. Lithium-ionbatterijen (Li-ion) hebben bijvoorbeeld een superieure verhouding tussen vermogen en gewicht, waardoor smartphones dramatisch kunnen krimpen. In Li-ion-cellen pendelen lithiumionen tussen de anode en kathode tijdens het ontladen en keren terug tijdens het opladen.

De Toyota Prius gebruikte voor het eerst nikkel-metaalhydride (Ni-MH) batterijen. De volgende generatie packs, die eind 2009 werden geïntroduceerd, schakelden over op Li-ion-technologie, wat een hogere energiedichtheid en verbeterde efficiëntie bood.

Conclusie

Batterijen hebben een spanningsbereik van fracties van een volt tot enkele honderden volt, afhankelijk van hun grootte en chemie. Als u de spanning begrijpt, kunt u voor elk apparaat de juiste stroombron selecteren, waardoor betrouwbare prestaties en veiligheid worden gegarandeerd.

Referenties

• Fundamentals of Physics, 8e editie, Jearl Walker, 2008