Ang saklaw ng aplikasyon ng mga de-koryenteng baterya ay napakalawak. Ginagamit ang mga ito bilang pinagkukunan ng kuryente sa mga laruan ng mga bata, at sa mga power tool, at bilang pinagmumulan ng traksyon sa mga de-kuryenteng sasakyan. Upang magamit nang tama ang mga baterya, kailangan mong malaman ang kanilang mga katangian, ang kanilang mga lakas at kahinaan.
Nilalaman
Ano ang electric battery at paano ito gumagana
Baterya ng kuryente - ito ay nababagong pinagmumulan ng elektrikal na enerhiya. Hindi tulad ng mga galvanic cells, pagkatapos ma-discharge, maaari itong ma-charge muli. Sa prinsipyo, ang lahat ng mga baterya ay nakaayos sa parehong paraan at binubuo ng isang katod at isang anode na inilagay sa isang electrolyte.
Ang materyal ng mga electrodes at ang komposisyon ng electrolyte ay maaaring magkakaiba, at ito ang tumutukoy sa mga katangian ng consumer ng mga baterya at ang kanilang saklaw.Sa pagitan ng cathode at anode, maaaring mailagay ang isang porous dielectric separator - isang separator na pinapagbinhi ng electrolyte. Ngunit tinutukoy nito, sa karamihan, ang mga mekanikal na katangian ng pagpupulong at hindi sa panimula ay nakakaapekto sa pagpapatakbo ng elemento.
Sa pangkalahatan, ang pagpapatakbo ng baterya ay batay sa dalawang pagbabagong-anyo ng enerhiya:
- elektrikal sa kemikal kapag nagcha-charge;
- kemikal sa elektrikal habang naglalabas.
Ang parehong mga uri ng conversion ay batay sa paglitaw ng nababaligtad na mga reaksiyong kemikal, ang kurso nito ay tinutukoy ng mga sangkap na ginamit sa baterya. Kaya, sa isang lead-acid cell, ang aktibong bahagi ng anode ay gawa sa lead dioxide, at ang cathode ay gawa sa metallic lead. Ang mga electrodes ay nasa isang electrolyte ng sulfuric acid. Kapag pinalabas sa anode, ang lead dioxide ay nababawasan upang bumuo ng lead sulfate at tubig, at ang lead sa cathode ay na-oxidize upang humantong sulfate. Ang mga kabaligtaran na reaksyon ay nangyayari habang nagcha-charge. Sa mga baterya ng iba pang mga disenyo, ang mga bahagi ay tumutugon nang iba, ngunit ang prinsipyo ay magkatulad.
Mga uri at uri ng mga baterya
Ang mga katangian ng consumer ng mga baterya ay pangunahing tinutukoy ng teknolohiya ng produksyon nito. Sa pang-araw-araw na buhay at industriya, ilang uri ng mga cell ng baterya ang pinakakaraniwan.
Lead acid
Ang ganitong uri ng baterya ay naimbento sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, at mayroon pa ring sariling angkop na lugar ng aplikasyon. Kabilang sa mga pakinabang nito ang:
- simple, mura at dekadang gulang na teknolohiya ng produksyon;
- mataas na kasalukuyang output;
- mahabang buhay ng serbisyo (mula 300 hanggang 1000 na mga siklo ng pag-charge-discharge);
- ang pinakamababang kasalukuyang self-discharge;
- walang memory effect.
May mga disadvantages din.Una sa lahat, ito ay isang mababang tiyak na intensity ng enerhiya, na humahantong sa isang pagtaas sa mga sukat at timbang. Mayroon ding mahinang pagganap sa mababang temperatura, lalo na sa ibaba ng minus 20 °C. Mayroon ding mga problema sa pagtatapon - ang mga lead compound ay medyo nakakalason. Ngunit ang gawaing ito dapat na matugunan para sa iba pang mga uri ng mga baterya.
Habang ang mga lead-acid na baterya ay na-optimize sa kanilang pinakamabuting kalagayan, kahit dito ay may puwang para sa pagpapabuti. Halimbawa, mayroong teknolohiya ng AGM, ayon sa kung saan ang isang porous na materyal na pinapagbinhi ng isang electrolyte ay inilalagay sa pagitan ng mga electrodes. Hindi ito nakakaapekto sa mga electrochemical na proseso ng pagsingil at paglabas. Karaniwan, pinapabuti nito ang mga mekanikal na katangian ng mga baterya (paglaban sa panginginig ng boses, ang kakayahang magtrabaho sa halos anumang posisyon, atbp.) At medyo pinatataas ang kaligtasan ng operasyon.
Gayundin ang isang kapansin-pansing kalamangan ay pinabuting operasyon nang walang pagkawala ng kapasidad at kasalukuyang output sa mga temperatura pababa sa minus 30 °C. Ang mga tagagawa ng AGM na baterya ay nag-aangkin ng pagtaas sa panimulang kasalukuyang at mapagkukunan.
Ang mga gel na baterya ay isa pang pagbabago ng mga lead-acid na baterya. Ang electrolyte ay lumapot sa isang estado ng halaya. Nakamit nito ang pagbubukod ng pagtagas ng electrolyte sa panahon ng operasyon at inaalis ang posibilidad ng pagbuo ng mga gas. Ngunit ang kasalukuyang output ay medyo nabawasan, at nililimitahan nito ang posibilidad ng paggamit ng mga gel na baterya bilang mga starter na baterya. Ang ipinahayag na mga mahimalang katangian ng naturang mga baterya sa mga tuntunin ng pagtaas ng kapasidad at pagtaas ng mapagkukunan ay nasa budhi ng mga marketer.
Ang mga lead-acid na baterya ay karaniwang sinisingil sa mode ng pag-stabilize ng boltahe. Kasabay nito, tumataas ang boltahe sa baterya at bumababa ang kasalukuyang singilin. Ang pamantayan para sa pagtatapos ng proseso ng pagsingil ay ang kasalukuyang pagbaba sa itinakdang limitasyon.
Nickel-cadmium
Ang kanilang siglo ay malapit nang magwakas, at ang saklaw ay unti-unting lumiliit. Ang kanilang pangunahing disbentaha ay isang binibigkas na epekto ng memorya. Kung sinimulan mong mag-recharge ng hindi kumpletong na-discharge na Ni-Cd na baterya, pagkatapos ay "naaalala" ng elemento ang antas na ito, at ang kapasidad ay higit na tinutukoy mula sa halagang ito. Ang isa pang problema ay ang mababang pagkamagiliw sa kapaligiran. Ang mga nakakalason na cadmium compound ay lumilikha ng mga problema sa pagtatapon ng mga naturang baterya. Ang iba pang mga disadvantages ay kinabibilangan ng:
- mataas na pagkahilig sa self-discharge;
- medyo mababa ang pagkonsumo ng kuryente.
Ngunit mayroon ding mga plus:
- mura;
- mahabang buhay ng serbisyo (hanggang sa 1000 cycle ng charge-discharge);
- kakayahang maghatid ng mataas na kasalukuyang.
Gayundin, ang mga bentahe ng naturang mga baterya ay kinabibilangan ng kakayahang gumana sa mababang negatibong temperatura.
Ang pag-charge ng mga Ni-Cd cell ay isinasagawa sa direktang kasalukuyang mode. Magagamit mo nang buo ang kapasidad sa pamamagitan ng pag-recharge nang may makinis o sunud-sunod na pagbaba sa kasalukuyang pag-charge. Ang pagtatapos ng proseso ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagpapababa ng boltahe ng cell.
Nickel metal hydride
Idinisenyo upang palitan ang mga nickel-cadmium na baterya. Maraming katangian at katangian ng consumer ang mas mataas kaysa sa Ni-Cd. Posible na bahagyang mapupuksa ang epekto ng memorya, dagdagan ang intensity ng enerhiya ng halos isa at kalahating beses at bawasan ang pagkahilig sa self-discharge. Kasabay nito, ang mataas na kasalukuyang kahusayan ay napanatili at ang gastos ay nanatiling humigit-kumulang sa parehong antas. Ang problema sa kapaligiran ay pinapagaan - ang mga baterya ay ginawa nang hindi gumagamit ng mga nakakalason na compound. Ngunit kailangan naming bayaran ito nang may makabuluhang nabawasang mapagkukunan (hanggang 5 beses) at ang kakayahang magtrabaho sa mga negatibong temperatura - hanggang -20 ° C lamang laban sa -40 ° C para sa mga nickel-cadmium.
Ang mga naturang cell ay sinisingil sa direktang kasalukuyang mode. Ang pagtatapos ng proseso ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe sa bawat elemento hanggang sa 1.37 volts. Ang pinaka-kanais-nais ay ang pulsed current mode na may mga negatibong surge. Tinatanggal nito ang mga epekto ng epekto ng memorya.
Li-ion
Ang mga bateryang Lithium-ion ay sumasakop sa mundo. Inililipat nila ang iba pang mga uri ng baterya mula sa mga lugar kung saan tila hindi natitinag ang sitwasyon. Ang mga cell ng Li-ion ay halos walang epekto sa memorya (ito ay naroroon, ngunit sa isang teoretikal na antas), makatiis ng hanggang sa 600 na mga siklo ng pag-charge-discharge, ang intensity ng enerhiya ay 2-3 beses na mas mataas kaysa sa ratio ng kapasidad at bigat ng nickel-metal hydride mga baterya.
Ang pagkahilig sa self-discharge sa panahon ng imbakan ay minimal din, ngunit literal na kailangan mong magbayad para sa lahat ng ito - ang mga naturang baterya ay mas mahal kaysa sa tradisyonal. Maaasahan ng isang tao ang mga pagbawas sa presyo sa pag-unlad ng produksyon, tulad ng kadalasang nangyayari, ngunit ang iba pang mga likas na disadvantages ng naturang mga baterya - nabawasan ang kasalukuyang kahusayan, ang kawalan ng kakayahang magtrabaho sa negatibong temperatura - ay malamang na hindi mapagtagumpayan sa loob ng balangkas ng mga umiiral na teknolohiya.
Kasabay ng pagtaas ng panganib sa sunog, medyo humahadlang ito sa paggamit Mga bateryang Li-ion. Dapat ding tandaan na ang mga naturang elemento ay napapailalim sa pagkasira. Kahit na hindi sila sinisingil at na-discharge, ang kanilang mapagkukunan mismo ay napupunta sa zero sa 1.5 ... 2 taon ng imbakan.
Ang pinaka-kanais-nais na mode ng pagsingil ay nasa dalawang yugto. Una, isang matatag na kasalukuyang (na may isang maayos na pagtaas ng boltahe), pagkatapos ay isang matatag na boltahe (na may isang maayos na bumababa na kasalukuyang). Sa pagsasagawa, ang pangalawang yugto ay ipinatupad sa anyo ng isang stepwise na pinababang kasalukuyang singilin. Kahit na mas madalas, ang yugtong ito ay binubuo ng isang yugto - ang nagpapatatag na kasalukuyang bumababa lamang.
Mga pangunahing katangian ng mga baterya
Ang unang parameter na binibigyang pansin kapag pumipili ng baterya ay ang nito Na-rate na boltahe. Ang boltahe ng isang cell ng baterya ay tinutukoy ng mga prosesong physicochemical na nagaganap sa loob ng cell, at depende sa uri ng baterya. Nagbibigay ang isang bangkong puno ng bayad:
- elemento ng lead-acid - 2.1 volts;
- nickel-cadmium - 1.25 volts;
- nickel metal hydride - 1.37 volts;
- lithium-ion - 3.7 volts.
Upang makakuha ng mas mataas na boltahe, ang mga cell ay binuo sa mga baterya. Kaya, para sa isang baterya ng kotse, kailangan mong ikonekta ang 6 na lead-acid na lata sa serye upang makakuha ng 12 volts (mas tiyak, 12.6 V), at para sa isang 18-volt screwdriver - 5 lithium-ion na lata ng 3.7 volts bawat isa.
Ang pangalawang mahalagang parameter ay kapasidad. Tinutukoy ang buhay ng baterya sa ilalim ng pagkarga. Ito ay sinusukat sa ampere-hours (ang produkto ng kasalukuyan at oras). Kaya, ang isang baterya na may kapasidad na 3 A⋅h kapag na-discharge na may kasalukuyang 1 ampere ay ipapalabas sa loob ng 3 oras, at sa isang kasalukuyang 3 amperes - sa 1 oras.
Mahalaga! Mahigpit na nagsasalita, Kapasidad ng baterya depende sa kasalukuyang discharge, kaya ang produkto ng kasalukuyan at discharge time sa iba't ibang halaga ng pagkarga para sa isang baterya ay hindi magiging pareho.
At ang pangatlong mahalagang parameter - kasalukuyang supply. Ito ang pinakamataas na kasalukuyang maaaring ihatid ng baterya. Ito ay mahalaga, halimbawa, para sa baterya ng sasakyan - tinutukoy ang posibilidad ng pag-ikot ng motor shaft sa malamig na panahon. Gayundin, ang kakayahang maghatid ng mataas na kasalukuyang, na lumilikha ng isang mataas na metalikang kuwintas, ay mahalaga, halimbawa, para sa mga power tool. At para sa mga mobile na gadget, ang katangiang ito ay hindi napakahalaga.
Ang mga de-koryenteng katangian at mga katangian ng consumer ng mga baterya ay nakasalalay sa kanilang disenyo at teknolohiya ng produksyon. Ang wastong paggamit ng mga baterya ay nangangahulugan ng paggamit ng mga pakinabang ng nababagong kemikal na pinagmumulan ng kapangyarihan at pag-level ng mga disadvantage.
Mga katulad na artikulo:
