De scheikundige reakties die in batterijen gebeuren zijn omkeerbaar. Zelfs niet oplaadbare batterijen kunnen in theorie opnieuw opgeladen worden.
Zoals een televisieprogramma aangetoont heeft, is het mogelijk niet-oplaadbare batterijen opnieuw op te laden. Maar ze geven nauwelijks uitleg (verschil met echte oplaadbare batterijen, enz). Het is een show-programma, geen schooltelevisie, en dat mis ik bij televisie.
Alkaline-batterijen kunnen opnieuw opgeladen worden zolang ze niet te ver ontladen worden. Dit geldt in mindere of meerdere mate voor alle alkaline batterijen. Een batterij die te ver ontladen is zal je niet meer kunnen opladen.
De reaktie die stroom levert is gebaseerd op het oxyderen van de zinkstaaf, en bij het oxyderen lost het zink in de oplossing op. Bij het opnieuw laden slaat het zinkmetaal her en der neer op wat er overblijft van de zinkstaaf en heeft de neiging van dendrieten te vormen (een soort stalagmieten die kortsluiting kunnen veroorzaken).
Aan de andere pool (koolstofstaaf) wordt waterstof (dat uit de ontlaadreaktie vrijkomt) opgevangen door mangaandioxide. Deze verbinding is zeer sterk en waterstof kan hier moeilijk opnieuw gebruikt worden bij een volgende cyclus.
Een kenmerk van alkaline batterijen (en ook saline batterijen) is dat de spanning constant vermindert bij het ontladen (een teken dat de batterijen niet echt efficiënt werken). Een nieuwe batterij heeft een spanning van 1.60V, half ontladen is de spanning gezakt tot 1.35V. Men kan dus heel goed de ladingstoestand van een alkaline batterij meten met een nauwkeurige voltmeter. NiMH batterijen hebben een spanning van 1.20V gedurende 80% van de ontlading.
In principe kan een alkaline batterij dus niet meer opgeladen worden omdat de scheikundige stoffen in de oplossing verdwijnen. Maar in de praktijk is het wel mogelijk de batterij opnieuw (beperkt) op te laden als er aan bepaalde voorwaarden voldaan wordt:
- De batterijspanning mag niet onder 1.25V komen, anders zakt de beschikbare capaciteit teveel en is de cel niet meer bruikbaar in de praktijk. Hoe lager de ontlaadspanning, hoe lager de beschikbare capaciteit na oplading.
- Het laden moet met een zeer lage stroom gebeuren, zodat de scheikundige reakties (die niet optimaal zijn) de tijd hebben om plaats te vinden. Men raadt een laadstroom van 50mA aan.
- Het laden moet stoppen bij een klemspanning van 1.70V om gassen (explosiegevaar) en lekken te vermijden, deze batterijen zijn immers niet gemaakt om opnieuw opgeladen te worden. Met een zeer goede lader (zie schema hieronder) kan je gaan tot 1.75V
- De verschillen tussen batterijmerken zijn niet significant, er zijn meer verschillen tussen produktieruns van eenzelfde merk. Het aantal cycli dat een batterij meegaat hangt ook af van de diepte van de ontlading.
- Gebruikte batterijen moeten direct weer opgeladen worden.
Er bestaat een type laders voor deze batterijen die korte spanningspulsen door de batterij sturen, om de spanning weer op te krikken (niet echt om de battterij opnieuw op te laden). Het is beter te werken met een trage lader.
De batterij moet je in de lader steken van zodra die niet meer gebruikt wordt. Overladen is niet goed: 8 tot maximaal 24 uur laten opladen naargelang de geschatte overgebleven lading. Eigenlijk heb je constant een multimeter nodig om de laadtoestand van de cel te meten.
Dit systeem werkt maar een beperkt aantal keren, en gaandeweg verhoogt de inwendige weerstand van de batterij. Dit vormt geen probleem voor relatief kleine gebruikers zoals LED-lamps, maar wel voor zware gebruikers zoals digitale fototoestellen en flitsers.
Naargelang het gebruik kan je de batterij tot 10 keer opladen en de capaciteit verminderd sterk bij iedere laadbeurt. Een meer realistische meting geeft 5 cycli (de batterij moet nog praktisch bruikbaar zijn). Het aangesloten apparaat vormt uiteindelijk de maatstaf om te bepalen of de batterij nog goed genoeg is.
Saline batterijen (de niet-alkaline batterijen) kunnen slechts heel beperkt terug opgeladen worden. Deze batterijen beginnen gegarandeerd te lekken. Het zijn batterijen die meestal in bulk verkocht worden aan een zeer scherpe prijs.
Van bepaalde merken kan je complete systemen verkrijgen die op dit principe gebaseerd zijn (een set "speciale batterijen" en een gewone lader (overstock) voorzien van een modern etiket). Het is echter goedkoper te werken met echte oplaadbare batterijen want de meegeleverde batterijen gaan niet speciaal lang mee.
Als de batterij zo sterk ontladen werd dat de polariteit omgekeerd werd, dan is de batterij zeker niet meer bruikbaar! Een polariteitsomkering kan ontstaan bij een keten met een groot aantal batterijen. De sterkste batterijen leveren nog stroom, terwijl de zwakkere batterijen volledig leeg zijn en "negatief opgeladen" worden (dus verder dan “leeg” getrokken worden). Het spreekt vanzelf dat deze zwakkere batterijen niet geschikt meer zijn om opgeladen te worden.
De polariteitsomkering kan gebeuren als men bijvoorbeeld 4 nieuwe cellen uit een nieuwe verpakking gebruikt, samen met twee oudere cellen, of als men alkaline batterijen opnieuw opgeladen heeft: er kunnen grote capaciteitsverschillen ontstaan tussen de cellen die nieuw zijn en cellen die al een paar cycli achter de kiezen hebben.
Tegenwoordig wordt enkel de lader verkocht (zodat ze geen waarborg moeten geven op lekkende batterijen, zeker?) Deze laders worden gepromoot als de uitvinding van de eeuw die onze aarde zal redden van de vervuiling door zware metalen (terwijl er geen zware metalen in alkaline batterijen zitten).
Als je toevallig nog een trage lader hebt en een paar half-lege alkaline batterijen, dan kan je dit systeem toepassen. Een “speciale lader” kopen is echter weggegooid geld. Voor dezelfde prijs koop je een setje oplaadbare batterijen zonder ladingsverlies: deze behouden hun lading zoals niet-oplaadbare batterijen, kunnen een veel hogere stroom leveren en kunnen tot 1000 keer opnieuw geladen worden.
Alkaline batterijen kunnen heropgeladen worden (ik heb het vaak gedaan, vroeger zelfs met saline batterijen), maar het is eerder een curiositeit. Voor mijn huidige toepassingen (zware verbruikers zoals flitsers) is dit geen oplossing.
Lader voor alkaline batterijen
Vraag aan een electronicus in je vriendenkring om zo'n schakeling te bouwen, de onderdelen kosten in totaal een paar euro.
Iedere batterij wordt via een weerstand van 10Ω aangesloten op de vaste voedingsspanning van 1.75V. De weerstand beperkt de stroom tot een veilige waarde. Iedere batterij moet zijn eigen weerstand hebben. Het is mogelijk een tiental batterijen simultaan op te laden (allemaal parallel aangesloten met een weerstand).
Het is aangeraden de spanning exact te trimmen op 1.75V: trimmer van 100Ω aansluiten tussen weerstand van 270Ω, ADJ ingang (loper) en de weerstand van 100Ω.
De spanningsregelaar stabiliseert de spanning op 1.75V en wordt gevoed uit 5V gelijkspanning (afkomstig van bijvoorbeeld een USB voeding). Een kleine koelplaat is nodig als er méér dan 4 cellen simultaan opgeladen worden. Het verbruik hangt af van het aantal cellen en hun ladingstoestand. Men moet rekenen op 500mA voor 10 half-lege cellen.
Het laden moet 24 tot meer dan 48 uur duren voor halflege cellen (ontladen tot 1.25V). De batterij wordt als geladen beschouwd als de spanning niet meer stijgt. De lader is volkomen veilig en de batterijen kunnen een week aangesloten blijven. Als de spanning echter niet meer boven de 1.5V komt na 24 uur, dan mag de batterij beschouwd worden als versleten.
Herladen van alkaline batterijen
Dit is een curve op een site van een electronicus-zelfbouwer die zijn eigen versie gemaakt heeft van een alkaline-lader. Deze lader werkt met naaldpulsen (vaak wordt er gemeld dat dergelijke laders efficiënter zouden zijn, maar het tegengestelde is waar).