סוללה חשמלית

סוללה או בטריה (Battery) היא מכשיר שמייצר חשמל בזרם ישר. הסוללה בנויה מתא חשמלי אחד או יותר.

תא אלקטרוכימי (תא וולטאי) מייצר חשמל בעזרת תגובה כימית בין שתי אלקטרודות. תא הפועל בכיוון ההפוך נקרא תא אלקטרוליטי, שם מוזרם חשמל חיצוני כדי להפעיל תגובה כימית. סוללה נטענת (Rechargeable) משלבת תהליכים אלה: כאשר היא מתרוקנת היא ניתנת לטעינה חזרה באמצעות תגובה אלקטרוליטית.

המילה "סוללה" הופיעה בעבר במשמעות של סוללת עפר או כלי ארטילרי. השימוש במשמעות של סוללה חשמלית התקבע רק במאה ה-20, בעקבות המילים באנגלית ובצרפתית.

אלסנדרו וולטה (1745, 1827) בנה את התא הראשון, "תא וולטה". הוא סידר לוחות אבץ ונחושת לסירוגין, והפריד ביניהם בשכבות רטובות באלקטרוליט. חיבור תאים בטור העלה את המתח. בעיה שנוצרה לאחר שימוש ממושך נקראת "קיטוב", הצטברות גזים שמפריעה לעבודה.

ב-1867 המציא ז'ורז' לקלנשה את הסוללה היבשה. בסוללה זו המעטפת היא אבץ (הקוטב השלילי), ובמרכז יש מוט גרפיט (הקוטב החיובי). סביב הגרפיט יש תערובת מנגן דו-חמצני שמפחיתה את הקיטוב. האלקטרוליט בסוג זה הוא תערובת של כלורידים, והמעטפת הולכת ונותנת הגנה מפני דליפה.

קתודה (קוטב חיובי), כאן מתרחש חיזור, כלומר קליטת אלקטרונים אל המעגל.
אנודה (קוטב שלילי), כאן מתרחש חימצון, כלומר שחרור אלקטרונים.
אלקטרוליט, תווך שמפריד ומאפשר תנועת יונים; הוא יכול להכיל חומצה, בסיס או מלח.

תגובה כימית בין האלקטרוליט והמתכות מזיזה יונים בתוך התמיסה. אם מחברים את שני הקטבים בחוט מוליך, יזרמו אלקטרונים דרך החוט ותיווצר זרימה חשמלית. המכשיר שמחובר מקבל את הזרם הזה.

בתרשימי מעגלים הסוללה מסומנת בשני קווים מקבילים; הקו הארוך הוא החיובי, הקצר הוא השלילי.

סוללה ראשונית, מיוצרת טעונה לשימוש חד־פעמי. טעינה רגילה שלה אינה יעילה ועלולה להזיק.
סוללה שניונית, נועדית לטעינה ופריקה חוזרת. עלות הייצור גבוהה יותר, אך השימוש ארוך טווח זול יותר.
יש גם סוגים נוספים של תאים, למשל תאי דלק ותאים גרעיניים, אך כאן דנים בסוללות שמאחסנות אנרגיה כימית.

קיבולת נמדדת ב-Ah (אמפר-שעה). זה אומר כמה אמפר יכול לזרום במשך שעה. למשל, סוללה של 1Ah במתח 5V שווה ל-5 ואט-שעה או ל-18,000 ג'אול. דוגמה מעשית: מכשיר שצורך 100mA ירוקן סוללה של 1,300mAh בכ-13 שעות. במציאות המתח יורד כשהסוללה מתרוקנת.

סימוני גודל ידועים כוללים AA, C, D ועוד. עם הזמן נדרש סימון מפורט יותר גם לגבי חומרי הגלם, הקיבול ויכולת הטעינה.

סוללות מכילות מתכות ויונים שעלולים לדלוף ולזהם את הקרקע ומי התהום. זיהום כזה עלול לפגוע בצומח ובחי.

סוללה היא חפץ שמייצר חשמל. היא מורכבת מתא חשמלי או יותר.

אלסנדרו וולטה המציא את התא הראשון. אחר כך המציאו סוללה יבשה ב-1867.

יש שלושה חלקים עיקריים:
- אנודה (הקוטב השלילי). זה משחרר אלקטרונים. אלקטרון הוא חלקיק קטן של חשמל.
- קתודה (הקוטב החיובי). זה מקבל אלקטרונים.
- אלקטרוליט. זה נוזל או חומר שעוזר ליון לזוז. יון הוא חלקיק טעון.

כימיה בין החלקים מזיזה יונים. אלקטרונים זורמים דרך חוט. הזרם הזה מפעיל מכשירים.

סוללה ראשונית, חד-פעמית. סוללה שניונית, אפשר לטעון אותה שוב.
יש גם גדלים מוכרים כמו AA, C ו-D.

קיבולת נכתבת ב-mAh. זה אומר כמה זמן הסוללה תחזיק. לדוגמה, 1300mAh יכול להספיק כ-13 שעות אם המכשיר צריך 100mA.

סוללות מכילות מתכות שיכולות לזהם מים ואדמה אם הן דולפות.