Tipuri populare de baterii

Dispozitivul (în câteva cuvinte), avantaje și dezavantaje. Baterii cu plumb-acid, nichel-cadmiu, nichel-metal și baterii cu litiu-ion.

Tehnologia bateriilor a intrat liniștit și ferm în viața noastră. Telefoane fără fir, telefoane mobile, unelte electrice fără fir, camere de luat vederi, o varietate de jucării ... Dacă toate acestea ar primi energie electrică numai de la baterii normale sau acide, atunci o parte semnificativă din bugetul fiecărei familii ruse ar fi cheltuită pe baterii. Prin urmare, adesea te prinde gândindu-te: cum am trăit chiar și fără baterii de uz casnic?

Baterii - Acestea sunt dispozitive electrochimice capabile să stocheze și să ofere energie electrică. Cu toate acestea, în spatele unei definiții atât de simple se află o mare varietate de modele și principii de funcționare a diverselor baterii. Evoluția și progresul tehnologic i-au afectat pe deplin și astăzi în industrie există baterii reîncărcabilecapabil să funcționeze cu putere maximă literalmente ani fără a se reîncărca.

Cu toate acestea, laicul mediu nu este cunoscut decât mai multe tipuri de baterii. Să ne adăpostim mai detaliat pe ele.

În sistemele de alimentare la bord ale mașinilor noastre sunt utilizate baterii de starter cu plumb. Baterii moderne Acest grup nu necesită întreținere. Electrolitul din ele este o soluție de acid sulfuric, iar reactivii activi sunt oxidul de plumb și plumbul în sine. În timpul descărcării, reactivii sunt reduceți la anod și catod pentru a conduce la sulfat, iar un curent electric trece prin electrolit. La încărcare, are loc o reacție chimică inversă, iar curentul curge în direcția opusă.

Bateriile auto sunt numite baterii de pornire, deoarece trebuie să fie dispuși să dea un curent inițial mare chiar și în cele mai extreme condiții, de exemplu, la o temperatură ambientală de -30 grade Celsius sau mai mică.

Bateriile de pornire și bateriile cu plumb sunt, în general, absente complet „Efect de memorie”. Acest lucru înseamnă că nu le pasă cu ce frecvență și în ce măsură sunt încărcați, capacitatea lor de încărcare neuniformă și incompletă nu scade.

În plus, bateriile cu plumb se auto-descarcă într-un grad minim, au un cost relativ redus și pot suporta până la o mie de cicluri de încărcare.

În același timp, bateriile de pornire prezintă și dezavantaje. De exemplu, capacitatea unei baterii cu plumb, la care se face referire la o unitate a volumului și masei sale, este mică. Prin urmare, bateria de plumb nu poate fi numită compactă și ușoară. Un alt dezavantaj al acestui tip de baterie este teama descărcărilor profunde. Optimul pentru o baterie de pornire va fi o descărcare de cel mult jumătate din capacitate.

În aparatele casnice și generale industriale compacte, până recent, s-a menținut o conducere absolută în prevalență baterii de nichel cadmiu (Ni-Cd). Acestea sunt baterii alcaline, folosesc hidrolit de potasiu ca electrolit. Și substanțele active din ele sunt cadmiu și hidroxidul de nichel (de unde și numele).

Bateriile nichel-cadmiu sunt unice prin atitudinea lor față de descărcarea profundă. Îi „plac” și au un efect benefic asupra capacității și numărului de cicluri de reîncărcare posibile. În general, o baterie nichel-cadmiu este bună prin faptul că este capabilă să funcționeze cu putere constantă pe întregul ciclu de descărcare, producând același curent.

La fel ca bateriile cu plumb, bateriile din nichel și cadmiu pot suporta modificările de temperatură și sunt gata pentru un număr mare de cicluri de reîncărcare.

Costul bateriilor cu nichel-cadmiu este puțin mai mare decât costul bateriilor cu plumb, dar nu se poate spune că primele sunt mai ales costisitoare.

Principalul dezavantaj al bateriilor nichel-cadmiu este pronunțatul „efect de memorie”. Prin urmare, astfel de baterii sunt foarte nocive pentru a menține constant „la încărcare” și nu pentru a se descărca complet. Nu trebuie să uităm că cadmiul este o otravă, din cauza căruia pot exista unele dificultăți atunci când aruncați bateriile de nichel-cadmiu.

Pentru a rezolva problema toxicității cadmiului și a obține caracteristici operaționale mai ridicate, la sfârșitul anilor '80 ai secolului trecut au fost dezvoltate Baterii reîncărcabile cu hidrură de nichel din metal (Ni-Mh). Diferența dintre aceste baterii și bateriile de nichel-cadmiu este că catodul lor conține hidrogen absorbit (intermetalic). Bateriile cu hidrură de nichel-metal sunt mai puțin sensibile la „efectul de memorie”, au o capacitate specifică mai mare.

Dar, în același timp, aceste baterii au un cost mai mare decât bateriile din cadmiu, sunt capabile să reziste la mai puține cicluri de descărcare a încărcării și nu sunt capabile să dea curenți mari pentru o lungă perioadă de timp. Din cauza acestor neajunsuri, bateriile cu hidrură de metal nu au reușit să concureze cu bateriile de cadmiu.

Unul dintre cele mai avansate și, în același timp, cele mai populare tipuri de baterii sunt baterii cu ioni de litiu. De partea lor sunt atât greutatea ușoară, cât și o resursă mare, precum și absența unui „efect de memorie” și auto-descărcare.

Dispozitiv pentru baterii cu ioni de litiu destul de complex: catodul este format din grafit, iar anodul este realizat din cobalt sau mangan. În timpul funcționării bateriei, oxidul de litiu este alternativ fie pe pozitiv, fie pe electrodul negativ.

K dezavantajele bateriilor cu litiu-ion pot fi atribuite, în primul rând, costul lor ridicat. Puteți adăuga la aceasta o gamă mică de temperaturi de funcționare. Cu toate acestea, aceste deficiențe nu pot fi considerate semnificative, iar producția de baterii cu litiu-ion câștigă continuu avânt. Mai mult, tipurile mai moderne de baterii, cum ar fi litiu-polimer, nu au devenit încă răspândite.

Citiți mai multe despre cele mai moderne tipuri de baterii aici:

Baterii cu ioni de litiu

Baterii cu gel

Tehnologii promițătoare:

Baterii din aluminiu

Baterii cu carbon

Baterii de grafen

Alexandru Molokov

Comments

[#1]

În Ni-MH, intermetalicul este un anod, nu un catod. Catod de oxid de nichel.

[#3]

Dispozitiv pentru întreținerea curentă (desulfarea) bateriilor operate.

Bateria s-a confruntat cu problema sulfării cu câțiva ani în urmă, motorul diesel al mașinii mele a început să se răcească cu frig. Cu o baterie încărcată, sistemul de pornire se învârtea, dar oarecum lent. Am analizat materialele bateriei (cu oscilograma lor neinteligibilă), schema lui Valraven (o idee bună, dar o soluție tehnică analfabetă) etc. M-am inspirat din ideea activării procesului de desulfare prin impulsuri actuale cu margini abrupte. Am asamblat un circuit simplu pe o placă de pâine, l-am setat pe o baterie pentru noapte și am pornit mașina fără probleme dimineața. astfel Am ajuns la sfârșitul sezonului (nu merg iarna), am mers primăvara-vară fără probleme, iar în toamnă am primit o baterie nouă, prelungind viața vechii unu de șase ani. El a ajuns la concluzii: 1- dispozitivul este eficient, dar slab pentru tratament; 2- este necesară prevenirea desulfării, borzhul trebuie băut la timp. Am răspândit TD-ul pentru a repeta dispozitivul despre care vorbeam, toată lumea poate face ca acesta să nu fie leneș, toate componentele nu au resurse reduse. Uită-te

[#4 pițigoi]

Articolul nu este rău.Cu toate acestea, nu se spune nimic despre bateriile cu plumb VRLA AGM și gel, care sunt destul de des utilizate în viața de zi cu zi (de exemplu, pentru sistemele cu baterii invertoare sau UPS pentru cazane ..)
Și, apropo, nichel-cadmiu este în prezent de 2-3 ori mai scump decât plumbul.

[#5 Anton]

Efectul de memorie al ionului de litiu

Cercetătorii de la Institutul Elvețian Paul Scherrer, împreună cu colegii de la Toyota Research din Japonia, au descoperit că tipul larg utilizat de baterii cu litiu-ion este încă supus unui „efect de memorie” negativ.

După cum a arătat studiul, ciclurile frecvente de încărcare incompletă și descărcarea ulterioară duc la apariția unor "microeffecte de memorie" separate, care sunt apoi rezumate. Acest lucru se datorează faptului că la baza funcționării bateriei este eliberarea și re-captarea ionilor de litiu, a căror dinamică devine departe de a fi optimă în cazul încărcării incomplete.

În timpul procesului de încărcare, ionii de litiu lasă particule de ferofosfat de litiu, a căror dimensiune este de zeci de micrometri, unul după altul. Materialul catodului începe să se separe în particule cu conținut diferit de litiu.

Încărcarea bateriei apare pe fondul creșterii potențialului electrochimic. La un moment dat, atinge valoarea limită. Acest lucru duce la accelerarea eliberării ionilor de litiu rămași din materialul catodului, dar nu mai schimbă tensiunea totală a bateriei.

Dacă nu este complet încărcat, atunci un anumit număr de particule apropiate de starea de delimitare vor rămâne la catod. Practic au ajuns la bariera eliberării ionilor de litiu, dar nu au reușit să o depășească.

În timpul descărcării, ionii liberi de litiu tind să se întoarcă la locul lor și să se recombine cu ioni ferrofosfat. Totuși, pe suprafața catodului, ele sunt întâlnite și de particule în stare de delimitare care conțin deja litiu. Recaptarea este împiedicată, iar microstructura electrodului este perturbată.

În prezent, sunt examinate două moduri de rezolvare a problemei: modificarea algoritmilor sistemului de gestionare a bateriei și dezvoltarea catodilor cu suprafață crescută.