Popularni tipovi baterija

Uređaj (u nekoliko riječi), prednosti i nedostaci. Olovne, kiseline, nikl-kadmij, nikl-metal hidrid i litij-ionske baterije.

Tehnologija baterija tiho i čvrsto je ušla u naše živote. Bežični telefoni, mobiteli, bežični električni alati, fotoaparati, razne igračke ... Da je sve to dobivalo struju samo iz običnih kiselinskih ili alkalnih baterija, tada bi značajan udio u proračunu svake ruske obitelji trošio na baterije. Stoga se često uhvatite za razmišljanje: kako smo uopće živjeli bez kućanske baterije?

baterije - To su elektrokemijski uređaji koji mogu skladištiti i ispuštati električnu energiju. Međutim, stoji iza tako jednostavne definicije veliki izbor dizajna i načela rada raznih baterija, Evolucija i tehnološki napredak u potpunosti su ih utjecali i danas ih u industriji ima punjive baterijesposobni raditi s maksimalnom snagom doslovno godinama bez ponovnog punjenja.

Međutim, prosječni laik je upoznat samo s tim nekoliko vrsta baterija, Obratimo se njima detaljnije.

U ugrađenim sustavima napajanja naših automobila koriste se starter olovne kiseline. Moderne baterije Ova grupa ne zahtijeva održavanje. Elektrolit u njima je otopina sumporne kiseline, a aktivni reagensi su olovni oksid i sam olovo. Tijekom pražnjenja, reagensi se smanjuju na anodi i katodi kako bi doveli sulfat, a kroz elektrolit prolazi električna struja. Pri punjenju dolazi do obrnute kemijske reakcije, a struja teče u suprotnom smjeru.

Automobilske baterije se nazivaju starter baterije jer se od njih traži da daju veliku početnu struju čak i u najekstremnijim uvjetima, na primjer, pri sobnoj temperaturi od -30 Celzijevih stupnjeva ili nižim.

Starter baterije i olovne kiseline u pravilu u potpunosti nedostaju "Učinak memorije", To znači da ih apsolutno ne zanima s kojom učestalošću i u kojoj mjeri se pune, njihov kapacitet zbog neravnomjernog i nepotpunog punjenja se ne smanjuje.

Osim toga, olovne kiseline se samopražnjeju u minimalnom stupnju, imaju relativno nizak trošak i mogu izdržati do tisuću ciklusa punjenja.

Ali istovremeno, startarske baterije imaju i nedostatke. Na primjer, kapacitet vodeće baterije, koji se odnosi na jedinicu njegovog volumena i mase, je mali. Stoga se olovna baterija ne može nazvati kompaktnom i laganom. Drugi nedostatak ove vrste baterija je strah od dubokog pražnjenja. Optimalno za početnu bateriju bit će pražnjenje ne više od polovine kapaciteta.

U domaćinstvima i općenito industrijskim kompaktnim uređajima sve donedavno održavano je apsolutno vodstvo u prevalenciji nikl-kadmijeve baterije (Ni-Cd), To su alkalne baterije, koriste kalijev hidroksid kao elektrolit. A aktivne tvari u njima su kadmij i nikl hidroksid (odatle i naziv).

Nikal-kadmijeve baterije jedinstvene su u svom stavu prema dubokom pražnjenju. Oni im se "sviđaju" i blagotvorno utječu na kapacitet i broj mogućih ciklusa punjenja. Općenito, nikal-kadmijeva baterija je dobra jer može raditi sa konstantnom snagom tijekom cijelog ciklusa pražnjenja, proizvodeći istu struju.

Kao i olovne baterije, nikl i kadmij baterije mogu podnijeti promjene temperature i spremne su za veliki broj ciklusa ponovnog punjenja.

Troškovi nikal-kadmijevih baterija su nešto viši od troškova olovnih baterija, ali ne može se reći da su prve posebno skupe.

Glavni nedostatak nikal-kadmijevih baterija je naglašeni "efekt pamćenja". Stoga su takve baterije vrlo štetne da se stalno "napune" i ne potpuno isprazne. Ne treba zaboraviti da je kadmij otrov, zbog čega može doći do poteškoća pri odlaganju nikal-kadmijevih baterija.

Da bi se riješio problem toksičnosti kadmija i postigla veća operativna svojstva, krajem 80-ih godina prošlog stoljeća razvijeni su punjive nikl metal hidridne baterije (Ni-Mh), Razlika između ovih nikl-kadmijevih baterija je u tome što njihova katoda sadrži apsorbirani vodik (intermetalni). Nikal-metal-hidridne baterije manje su osjetljive na "efekt pamćenja", imaju veći specifični kapacitet.

Ali istovremeno, ove baterije imaju veće troškove od kadmijumskih baterija, sposobne su izdržati manje ciklusa pražnjenja i dugo vremena ne mogu dati velike struje. Zbog ovih nedostataka metal-hidridne baterije nisu uspjele konkurirati kadmijumskim baterijama.

Jedna od najnaprednijih i ujedno popularnih vrsta baterija su litij-ionske baterije, Na njihovoj su strani i mala težina, i veliki resurs, te odsutnost "efekta pamćenja" i samopražnjenje.

Uređaj za litij-ionsku bateriju prilično složen: katoda je izrađena od grafita, a anoda je izrađena od kobalta ili mangana. Tijekom rada baterije, litij-oksid se naizmjenično nalazi na pozitivnoj ili negativnoj elektrodi.

K nedostaci litij-ionskih baterija mogu se pripisati, prije svega, njihovi visoki troškovi. Ovome možete dodati mali raspon radnih temperatura. Međutim, ovi se nedostaci ne mogu smatrati značajnim, a proizvodnja litij-ionskih baterija kontinuirano dobiva na značaju. Štoviše, modernije vrste baterija, poput litij-polimernih, još uvijek nisu postale široko rasprostranjene.

Pročitajte više o najmodernijim vrstama baterija ovdje:

Litij-ionske baterije

Gel baterije

Obećavajuće tehnologije:

Aluminijske baterije

Ugljične baterije

Graphene baterije

Aleksandar Molokov

Comments

[#1]

U Ni-MH intermetal je anoda, a ne katoda. Katoda nikl oksida.

[#3]

Uređaj za trenutno održavanje (odsumporavanje) opskrbljenih baterija.

Baterija se suočila s problemom sulfacije prije nekoliko godina, dizelski motor mog automobila počeo se hladno hladiti. S napunjenom baterijom starter se vrtio, ali nekako tromo. Pregledao sam materijale Faktora akumulatora (s njihovim nerazumljivim oscilogramom), Valravenovu shemu (dobra ideja, ali nepismeno tehničko rješenje) itd. Inspirirala me ideja da aktiviram proces desulfacije trenutnim impulsima sa strmim prednjim rubovima. Sastavio sam jednostavan krug na ploču, instalirao ga na bateriju za noć i ujutro bez problema pokrenuo automobil. tako Završio sam kraj sezone (ne idem zimi), proljeće-ljeto sam prošao bez problema, a u jesen sam nabavio novu bateriju, produžio život staroj šestogodišnjakinji. Zaključio je: 1) uređaj je učinkovit, ali slab za liječenje; 2- prevencija odumiranja je potrebna, borzh se mora piti na vrijeme. Širio sam TD da ponovim uređaj o kojem sam govorio, svi mogu učiniti da nije lijen, sve komponente nisu u nedostatku. Pogledajte

[#4 sjenica]

Članak nije loš.Ništa se, međutim, ne govori o olovnim VRLA AGM i gel akumulatorima, koji se takođe često koriste u svakodnevnom životu (na primjer, za pretvaračke baterije ili UPS za bojlere.)
I usput, nikal-kadmij trenutno je 2-3 puta skuplji od olova.

[#5 Anton]

Memorijski učinak litijevog iona

Istraživači sa švicarskog Instituta Paul Scherrer, zajedno s kolegama iz Toyotinog istraživanja u Japanu, otkrili su da široko korištena vrsta litij-ionskih baterija još uvijek ima sklonost negativnom „efektu pamćenja“.

Kao što je studija pokazala, česti ciklusi nepotpunog punjenja i naknadnog pražnjenja dovode do pojave zasebnih "mikroefekata memorije", koji se zatim zbrajaju. To je zato što je osnova rada baterije oslobađanje i ponovno hvatanje litijevih iona, čija dinamika postaje daleko od optimalne u slučaju nepotpunog punjenja.

Tijekom postupka punjenja, litijevi ioni ostavljaju čestice litij-ferofosfata, čija je veličina nekoliko desetina mikrometara, jedan za drugim. Katodni materijal počinje se odvajati na čestice s različitim sadržajem litija.

Punjenje baterije događa se u pozadini sve većeg elektrokemijskog potencijala. U određenom trenutku dostiže svoju graničnu vrijednost. To dovodi do ubrzanja oslobađanja preostalih litijevih iona iz katodnog materijala, ali oni više ne mijenjaju ukupni napon akumulatora.

Ako nije napunjen u potpunosti, tada će na katodi ostati određeni broj čestica blizu graničnog stanja. Praktično su stigli do barijere oslobađanja litij-iona, ali nisu je uspjeli savladati.

Tijekom pražnjenja, slobodni litijevi ioni se teže vraćaju na svoje mjesto i rekombiniraju s ferofosfatnim ionima. Međutim, na površini katode susreću se i čestice u graničnom stanju koje već sadrže litij. Ponovno hvatanje je otežano, a mikrostruktura elektrode je poremećena.

Trenutno se ispituju dva načina za rješenje problema: izmjena algoritama sustava upravljanja baterijama i izrada katoda s povećanom površinom.