Patarei

See artikkel räägib vooluallikast; sõjanduse mõiste kohta vaata artiklit Patarei (sõjandus), teiste mõistete kohta vaata Patarei (täpsustus).

Patarei on keemiline vooluallikas, mis koosneb ühest või mitmest galvaanielemendist või akust, mis muundavad salvestatud keemilise energia elektrienergiaks.

Patareisid valmistatakse paljudes suurustes, alates kõige väiksematest, mida kasutatakse näiteks kuuldeaparaatides või käekellades, kuni kõige suuremateni, mida kasutatakse näiteks reservenergiaallikana elektrikatkestuse korral. Patareid on muutunud igapäevaseks energiaallikaks nii kodumajapidamistes, transpordilahendustes kui ka tootmisettevõtetes.

Esimesena kasutas elektrotehnikas mõistet "patarei" Benjamin Franklin, kirjeldades nõnda mitut omavahel ühendatud Leideni purki. Mõiste laenas ta sõjandusest, kus selle abil kirjeldati sarnastest relvadest koosnevat gruppi.^[1]

Esimese elektrokeemilise vooluallika, Volta samba leiutas ja valmistas 1800. aastal itaalia füüsik Alessandro Volta. Volta sammas koosneb üksteise peale laotud vask- ja tsinkplaatidest, mida eraldavad soolaveega immutatud riidest poorsed kihid. Sammas suutis toota mõõdetavat voolu märkimisväärselt kaua.

Algselt oli patareidest kasu teaduseksperimentide läbiviimisel, kuid nad ei suutnud toota piisavalt püsivat ja tugevat voolu muude rakenduste tarbeks. 1836. aastal leiutas briti keemik John Frederic Daniell esimese praktilist rakendust võimaldava vooluallika, Danielli elemendi, millest koostatud patareid võeti kasutusele telegraafivõrgus.^[2] Niisugused vedelat elektrolüüti sisaldavad patareid olid lekkeohtlikud ja mõeldud üksnes kohapealseks kasutamiseks. Kaasaskantavad vooluallikad said alguse kuivelementide leiutamisega 19. sajandi lõpul.^[3]

On kahte tüüpi keemilisi vooluallikaid:

• primaarelemendid ja neist koostatud patareid, mis on mõeldud ühekordseks kasutamiseks ja hävitatakse pärast tühjakssaamist;
• akud, mis on mõeldud mitmekordseks laadimiseks ja seega korduvaks kasutamiseks.

Igapäevases keelekasutuses on välja kujunenud lühinimetused: kõiki ühekordselt kasutatavaid keemilisi vooluallikaid (seega siis ka üksikuid primaarelemente) nimetatakse patareideks (nt kellapatarei) ja laetavaid allikaid (ka mitmest elemendist koosnevaid) akudeks (nt autoaku).

Mõnes seoses tähendab patarei mistahes liiki keemilist vooluallikat; nii võib seadme (taskulambi, seinakella, juhtmeta hiire) patareitoite (st mitte võrgutoite) allikaks olla üks või mitu nn ümarpatareid või vastavat akut. Inglise keeles ongi battery üldiselt kasutusel selles laias tähenduses. Primaar-sekundaar-liigitus on aga eri keeltes samatähenduslik.

Enamasti on plahvatused tingitud patareide mittesihtotstarbelisest käsitsemisest, nagu näiteks katse ühekordset patareid laadida või lühise tekitamine patarei klemmide vahel.

Patarei laadimisel tekib plahvatusohtlik gaaside segu (võib eralduda nii hapnikku kui vesinikku). Seetõttu võib ülelaadimine põhjustada plahvatuse, elektrolüüdi lekke või püsiva kahjustuse. Autoaku võib lühise korral tekkiva tugeva voolu tagajärjel plahvatada. Autoakude laadimisel teiselt autoakult võib suur voolutugevus põhjustada kiiret vesiniku eraldumist ning sädeme tekkimine (näiteks laadimiskaabli eemaldamisel) võib selle süüdata.^[4]

Patareides sisalduvad kemikaalid on enamasti korrodeerivad ja mürgised. Lekke korral patareist väljunud ained on ohtlikud nii patarei toidet kasutava seadme kui ka patareid käsitseva inimese jaoks. Seetõttu soovitavad tootjad võtta kestvalt seisvatelt seadmetelt patareid välja.^[5]

Eri tüüpi patareides võib leiduda mitmesuguseid toksilisi ühendeid: plii, elavhõbe, kaadmium jm. Seepärast tuleb kasutatud patareid seaduse kohaselt jäätmekäitlusse viia, vältimaks mürgiste ainete sattumist loodusesse.

Euroopa Liidu direktiivides on reguleeritud patareide käitlemine. Samuti on reguleeritud patareidel olev sümboolika, mis keelab patareisid olmeprügi hulka visata.^[6]

• Keemiline vooluallikas
• Primaarelement
• Sekundaarelement

• Dingrando, Laurel; et al. (2007). Chemistry: Matter and Change. New York: Glencoe/McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-877237-5. Ptk 21 (lk 662–695).
• Saslow, Wayne M. (2002). Electricity, Magnetism, and Light. Toronto: Thomson Learning. ISBN 0-12-619455-6. Ptk 8–9 (lk 336–418).
• [1] Tallinna Tehnikaülikooli professori Toomas Tamme õppevideo

v r Keemilised vooluallikad
Primaarelemendid	Galvaanielement  • Hõbeoksiidelement  • Leclanché element  • Leeliselement  • Liitiumelement  • Nööpelement  • Tsinksüsielement  • Tsinkõhkelement
Sekundaarelemendid	Aku  • Akupatarei  • Aeglaselt isetühjenev NIMH-aku  • Leelisaku  •  • Nikkel-metallhüdriidaku  • Pliiaku  • Liitiumioonaku  • Liitiumpolümeeraku  • Naatriumioonaku  • NMC-aku  • LFP-aku
Elemendi osad	Anood  • Elektrolüüt  • Elektrood  • Ioon  • Katalüsaator  • Katood  • Poolläbilaskev membraan
Vaata ka	Isetühjenemine • Kütuseelement  • Läbivooluelement  • Patarei