Как следует из названия, эти батареи специально разработаны для промышленных целей. Они тяжелые, потребляют больше энергии и обеспечивают высокую прожорливость в промышленности.

Основное применение этих аккумуляторов — питание тяжелой техники, железных дорог и систем резервного питания для коммунальных служб и телекоммуникаций. Ниже приведены некоторые распространенные типы промышленных батарей , используемых сегодня:

Это промышленный аккумулятор, который может похвастаться свинцово-кислотной конструкцией с регулируемым клапаном (VRLA).По сравнению с другими видами промышленных батарей, абсолитные батареи более безопасны, поскольку они препятствуют выделению вредного газообразного водорода и утечке кислоты. Этот аккумулятор имеет поразительно современный дизайн. Например, он состоит из сосуда, закрывающего термосварку, сепаратора с отличным сжатием, модульного стального поддона и т. Д.

Вы можете использовать эти батареи для телекоммуникаций, энергетических систем, аккумуляторов энергии, железнодорожной сигнализации и связи, распределительных устройств и фотоэлектрических устройств.

Никель-железная батарея — это еще одна промышленная батарея, состоящая из никелевых (III), оксидно-гидроксидных положительных пластин и железных отрицательных пластин.В дополнение к этому, высоковольтная батарея состоит из электролита гидроксида калия.

Эти батареи, как правило, обладают удивительным жизненным циклом и разнообразными областями применения. Первоначально он использовался в горных поездах и на железных дорогах. Однако сегодня у него есть совершенно новая область применения, так как он используется для перемещения и зарядки электромобилей.

Это надежные и чрезвычайно мощные промышленные аккумуляторы, которые используются в самых разных сферах — подъемники и вилочные погрузчики.

Чтобы идентифицировать эти батареи, вы должны знать, что они тяжелее, чем любой другой тип промышленных батарей, и весят от нескольких сотен килограммов до тысяч килограммов.

в стальном корпусе также доступны в виде лома, что означает, что они могут быть переработаны и использованы снова. Большинство складов металлолома готовы принять их, но, скорее всего, они не примут другие типы батарей.

Залитые свинцово-кислотные батареи известны тем, что используют солнечную энергию и используются во многих автономных энергетических системах.Они имеют относительно долгий срок службы и дешевизну на ампер-час; но для того, чтобы максимально использовать эти преимущества, эти батареи нуждаются в регулярном обслуживании , включая очистку и полив их внутренних компонентов .

Некоторыми типичными примерами свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых только в солнечных и ветровых электрических системах, являются 2-вольтовые промышленные элементы, 6-вольтовые L-16 и 6-вольтовые батареи для гольф-каров.

Судя по названию, автомобильные аккумуляторы используются в таких транспортных средствах, как легковые автомобили, грузовики, велосипеды и т. Д.Эти батареи подают электрический ток в двигатель автомобиля, чтобы запустить его.

Когда двигатель начинает работать, автомобиль приводится в движение генератором переменного тока — внутренней функцией автомобиля, которая помогает заряжать аккумулятор автомобиля. Ниже приведены некоторые популярные типы автомобильных аккумуляторов, о которых вы должны знать:

Аккумулятор гибридного автомобиля похож на любой другой аккумулятор, только он является перезаряжаемым и имеет достаточно заряда, чтобы автомобиль мог работать на многие километры.

Гибридные батареи состоят из двух электродов, которые помогают принимать и излучать электрический заряд. Эти электроды находятся в растворе на основе ионов, известном как электролит. Электроды разделены разделителем, чтобы избежать короткого замыкания. Двухпозиционный переключатель, подключенный к вашему телефону или ноутбуку, помогает электродам ячейки вырабатывать энергию, что приводит к электрохимической реакции.

Свинцово-кислотная батарея , изобретенная Гастоном Плантом (французским физиком) в 1859 году, является одной из старейших, но наиболее широко используемых батарей в мире.Это вид автомобильного транспортного средства, в котором используется губчатый свинец и перекись свинца для преобразования химической энергии в электрическую.

Хотя это обычный автомобильный аккумулятор, он также широко используется на различных электростанциях и подстанциях из-за его отличной емкости по напряжению и более низкой стоимости.

Сохранять химическую и электрическую энергию, хранящуюся в батарее, помогают две части батареи — контейнер и пластина. Контейнер свинцовой батареи изготовлен из стекла, свинца, эбонита или твердой резины, что помогает предотвратить разряд электролита.С другой стороны, пластина свинцово-кислотной батареи сконструирована из сетки, которая обеспечивает равномерное распределение тока. Без равномерного распределения электрический ток может просочиться наружу и повлиять на аккумулятор.

VRLA — это необслуживаемые аккумуляторы среднего и большого размера, которые также иногда называют герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Внутри этой батареи есть элементы VRLA, которые состоят из плоских пластин, таких как заливная свинцово-кислотная батарея или спиральный валик.

VRLA поставляются с устройством сброса давления, которое активируется, когда давление газообразного водорода начинает расти. Эта активация клапана приводит к утечке некоторого количества газа и электролита. Это, в свою очередь, снижает общую емкость аккумулятора.

Один из распространенных методов зарядки аккумулятора VRLA — зарядка постоянным напряжением. Однако для быстрой зарядки методов VRLA используются и другие методы. Наличие VRLA в вашем автомобиле требует регулярного обслуживания.В противном случае могут возникнуть такие инциденты, как короткое замыкание и небольшие пожары.

Аккумуляторы, несомненно, являются наиболее надежным и компактным способом производства электроэнергии в различных устройствах, оборудовании, механизмах и транспортных средствах. Без разных типов батарей мир был бы тяжелым и тяжелым местом для жизни.

Какие бывают типы батарей? Первичный, перезаряжаемый, литий-ионный

В этом руководстве мы узнаем об одном из важных компонентов электрических и электронных систем: батарее.Мы увидим основную информацию о батарее, рассмотрим различные типы батарей, а также расскажем, какой тип батареи подходит для вашего приложения.

Введение

Независимо от того, являетесь ли вы инженером-электриком или нет, вы могли встретить в своей жизни хотя бы пару различных типов батарей. Некоторые из распространенных мест, где вы используете батареи, — это настенные часы, сигнализация или детекторы дыма, в которых используются небольшие одноразовые батареи, или автомобили, грузовики или мотоциклы, в которых используются относительно большие перезаряжаемые батареи.

Аккумуляторы стали очень важным источником энергии за последнее десятилетие или около того. Даже до этого они были неотъемлемой частью нашей жизни в питании нескольких портативных устройств, таких как транзисторные радиоприемники, Walkman, портативные игры, камеры и т. Д.

Но с развитием современных смартфонов, планшетов, ноутбуков, солнечной энергии и электромобилей, Исследования мощных аккумуляторов, которые могут работать дольше и доставлять необходимую энергию, достигли своего пика.

Фактически, Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена трем ученым Джону Б.Гуденаф, М. Стэнли Уиттингем и Акира Йошино за разработку литий-ионных батарей.

Что такое аккумулятор?

Батарея — это химическое устройство, которое накапливает электрическую энергию в форме химикатов и посредством электрохимической реакции преобразует накопленную химическую энергию в электрическую энергию постоянного тока (DC). Алессандро Вольта, итальянский физик, изобрел первую батарею в 1800 году.

Электрохимическая реакция в батарее включает перенос электронов от одного материала к другому (называемому электродами) посредством электрического тока.

Элемент и батарея

Несмотря на то, что часто используется термин «аккумулятор», основная электрохимическая единица, отвечающая за фактическое хранение энергии, называется элементом. Ячейка, как только что упоминалось, является основной электрохимической единицей, которая является источником электрической энергии, производимой путем преобразования химической энергии.

В своей базовой форме элемент обычно содержит три основных компонента: два электрода и электролит, а также состоит из выводов, разделителя и контейнера.Говоря об электродах, существует два типа электродов, называемых анодом и катодом.

Анод — это отрицательный электрод (также называемый топливным электродом или восстанавливающим электродом). Он теряет электроны во внешнем контуре и в электрохимической реакции окисляется.

Катод, с другой стороны, является положительным электродом (также называемым окислительным электродом). Он принимает электроны из вечного контура и в электрохимической реакции восстанавливается.Следовательно, преобразование энергии в батарее происходит за счет электрохимической окислительно-восстановительной реакции.

Третьим важным компонентом ячейки является электролит. Электролит действует как среда для передачи заряда в виде ионов между двумя электродами. Следовательно, электролит иногда называют ионным проводником. Здесь следует отметить важный момент, что электролит не является электропроводным, а имеет только ионную проводимость.

Батарея часто состоит из одной или нескольких «ячеек», которые электрически соединены в последовательной или параллельной конфигурации для обеспечения необходимых уровней напряжения и тока.

Различные типы батарей

По сути, все электрохимические элементы и батареи подразделяются на два типа:

• Первичные (неперезаряжаемые)
• Вторичные (перезаряжаемые)

Несмотря на то, что в пределах этих двух категорий существует несколько других классификаций типы батарей, эти два являются основными типами. Проще говоря, первичные батареи являются неперезаряжаемыми батареями, то есть их нельзя перезаряжать электрически, в то время как вторичные батареи являются перезаряжаемыми батареями i.е., их можно заряжать электрически.

Первичные батареи

Первичные батареи — это один из простых и удобных источников питания для нескольких портативных электронных и электрических устройств, таких как фонари, фотоаппараты, часы, игрушки, радио и т. Д. его, а когда разрядится, выбросить »типа.

Обычно первичные батареи недорогие, легкие, маленькие и очень удобные в использовании, требующие относительно небольшого обслуживания или минимального обслуживания.Большинство первичных батарей, которые используются в домашних условиях, являются одноэлементными и обычно имеют цилиндрическую конфигурацию (хотя их очень легко производить в различных формах и размерах).

Общие типы первичных батарей

До 1970-х годов преобладающими типами первичных батарей были цинковые анодные батареи. В 1940-х годах, во время Второй мировой войны и после войны, цинк-углеродные батареи имели среднюю емкость 50 Втч / кг.

Наиболее значительное развитие аккумуляторных технологий произошло в период 1970–1990 годов.Именно в это время были разработаны знаменитые цинковые / щелочно-двуокись марганца батареи, которые постепенно вытеснили старые цинково-угольные батареи в качестве основных первичных батарей.

Цинк-оксид ртути и кадмий-оксид ртути батареи также использовались в течение этого периода, но из-за экологических проблем, связанных с использованием ртути, эти типы батареек постепенно выводились из употребления.

Именно в этот период началась разработка аккумуляторов с литием в качестве активного анодного материала, которые считаются крупным достижением из-за высокой удельной энергии и более длительного срока хранения литиевых аккумуляторов по сравнению с традиционными цинковыми аккумуляторами.

Литиевые батареи производятся в виде таблеток и таблеток для определенного диапазона применений (например, часы, резервное копирование памяти и т. Д.), Также доступны более крупные батареи цилиндрического типа.

В следующей таблице показаны различные типы первичных батарей, а также их характеристики и области применения.

Вторичные батареи

Вторичную батарею также называют аккумуляторной батареей, поскольку они могут электрически заряжаться после разряда.Химический статус электрохимических ячеек можно «перезарядить» до их исходного состояния, пропуская ток через ячейки в направлении, противоположном их разряду.

В основном вторичные батареи могут использоваться двумя способами:

• В первой категории приложений вторичные батареи в основном используются в качестве накопителей энергии, где они электрически подключены к основному источнику энергии, а также заряжаются от него, а также подача энергии при необходимости.Примерами таких приложений являются гибридные электромобили (HEV), источники бесперебойного питания (UPS) и т. Д.
• Вторая категория приложений вторичных батарей — это те приложения, в которых батарея используется и разряжается в качестве первичной батареи. Как только он полностью разряжен (или почти полностью разряжен), вместо того, чтобы выбросить его, аккумулятор перезаряжается с помощью соответствующего зарядного механизма. Примеры таких приложений — вся современная портативная электроника, такая как мобильные телефоны, ноутбуки, электромобили и т. Д.

Плотность энергии вторичных батарей относительно ниже, чем у первичных батарей, но они имеют другие хорошие характеристики, такие как высокая удельная мощность, плоские кривые разряда, высокая скорость разряда, низкотемпературные характеристики.

Общие типы вторичных батарей

Две из самых старых батарей на самом деле являются вторичными батареями, называемыми свинцово-кислотными батареями, которые были разработаны в конце 1850-х годов, и никель-кадмиевыми батареями, которые были разработаны в начале 1900-х годов. До недавнего времени было всего два типа аккумуляторных батарей.

Первые и наиболее часто используемые аккумуляторные батареи называются свинцово-кислотными батареями. В их основе лежит электрохимическая пара свинец — диоксид свинца (Pb — PbO2). Электролитом, используемым в этих типах батарей, является очень распространенная серная кислота.

Второй тип аккумуляторных батарей называется никель-кадмиевыми батареями. В их основе лежит оксигидроксид никеля (оксид никеля) в качестве положительного электрода и отрицательный электрод на основе металлического кадмия. Подойдя к электролиту, используется щелочной раствор гидроксида калия.

В последние десятилетия появились два новых типа аккумуляторных батарей. Это никель-металлогидридная батарея и литий-ионная батарея. Из этих двух литий-ионный аккумулятор изменил правила игры и стал коммерчески лучше благодаря своим высоким показателям удельной энергии и плотности энергии (150 Втч / кг и 400 Втч / л).

Существуют и другие типы вторичных батарей, но четыре основных типа:

• Свинцово-кислотные батареи
• Никель-кадмиевые батареи
• Никель-металлогидридные батареи
• Литий-ионные батареи

Давайте теперь вкратце см. информацию об этих типах батарей индивидуально.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи на сегодняшний день являются самыми популярными и наиболее часто используемыми аккумуляторными батареями. Они были успешным продуктом более века. Свинцово-кислотные батареи доступны в нескольких различных конфигурациях, от небольших герметичных элементов емкостью 1 Ач до больших элементов емкостью 12 000 Ач.

Одно из основных применений свинцово-кислотных аккумуляторов — автомобильная промышленность, поскольку они в основном используются в качестве аккумуляторов SLI (пуск, освещение и зажигание).

Свинцово-кислотные аккумуляторы и другие области применения включают аккумуляторы энергии, аварийное электроснабжение, электромобили (даже гибридные), системы связи, системы аварийного освещения и т. Д. широкий диапазон напряжения, различные формы и размеры, низкая стоимость и относительно простое обслуживание. По сравнению с другими технологиями вторичных аккумуляторов свинцово-кислотные аккумуляторы являются наименее дорогим вариантом для любого применения и обеспечивают очень хорошую производительность.

Электрический КПД свинцово-кислотных аккумуляторов составляет от 75 до 80%. Такая оценка эффективности их пригодности для хранения энергии (источников бесперебойного питания — UPS) и электромобилей.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи или просто никель-кадмиевые батареи являются одними из самых старых типов батарей, доступных сегодня наряду со свинцово-кислотными батареями. У них очень долгий срок службы, они очень надежны и прочны.

Одним из основных преимуществ никель-кадмиевых аккумуляторов является то, что они могут подвергаться высокой скорости разряда и работать в широком диапазоне температур.Кроме того, срок годности никель-кадмиевых аккумуляторов очень велик. Стоимость этих батарей выше, чем у свинцово-кислотных батарей на базовый ватт-час, но меньше, чем у других типов щелочных батарей.

Как упоминалось ранее, в Ni-Cd батареях используется оксигидроксид никеля (NiOOH) в качестве катода и металлический кадмий (Cd) в качестве анода. Обычные аккумуляторные батареи потребительского класса имеют рабочее напряжение 1,2 В. В промышленных приложениях никель-кадмиевые батареи уступают только свинцово-кислотным батареям благодаря своим низким температурным характеристикам, стабильному разрядному напряжению, длительному сроку службы, низким потребностям в обслуживании и превосходной надежности.

К сожалению, у никель-кадмиевых аккумуляторов есть одна важная характеристика, называемая «эффектом памяти», которая является их единственным недостатком. Когда Ni-Cd элементы частично разряжаются, а затем перезаряжаются, они постепенно теряют свою емкость, то есть цикл за циклом. «Кондиционирование» — это процесс восстановления утраченной емкости батарей.

В этом процессе элементы полностью разряжаются до нуля вольт, а затем полностью заряжаются.

Никель-металлогидридные батареи

Это относительно новый тип батарей, являющийся расширенной версией никель-водородных электродных батарей, которые использовались исключительно в аэрокосмической отрасли (спутники).Положительный электрод представляет собой оксигидроксид никеля (NiOOH), а отрицательный электрод ячейки — металлический сплав, в котором водород накапливается обратимо.

Во время зарядки металлический сплав поглощает водород с образованием гидрида металла, а во время разряда гидрид металла теряет водород.

Одно из главных преимуществ никель-металлогидридных батарей перед никель-кадмиевыми батареями — это более высокая удельная энергия и плотность энергии. Герметичные никель-металлогидридные батареи доступны в продаже в виде небольших цилиндрических элементов и используются в портативной электронике.

Литий-ионные аккумуляторы

Появление литий-ионных аккумуляторов за последние пару десятилетий было феноменальным. Более 50% потребительского рынка перешло на использование литий-ионных аккумуляторов. В частности, ноутбуки, мобильные телефоны, фотоаппараты и т. Д. Являются крупнейшими приложениями литий-ионных батарей.

Литий-ионные батареи имеют значительно высокую плотность энергии, высокую удельную энергию и более длительный срок службы. Другими основными преимуществами литий-ионных аккумуляторов являются низкая скорость саморазряда и широкий диапазон рабочих температур.

Аккумуляторные батареи

В последние несколько десятилетий использование небольших герметичных аккумуляторов в потребительских приложениях росло по экспоненте. Первичные или аккумуляторные батареи малого форм-фактора используются в огромном количестве устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

• Портативные электронные устройства: часы, фотоаппараты, мобильные телефоны, ноутбуки, видеокамеры, калькуляторы, испытательное оборудование (мультиметры).
• Развлечения: радио, MP3-плееры, CD-плееры, все инфракрасные пульты дистанционного управления, игрушки, игры, клавиатуры.
• Для дома: часы, сигнализация, детекторы дыма, фонари, ИБП, аварийное освещение, зубные щетки, триммеры для волос и бритвы, тонометры, слуховые аппараты, кардиостимуляторы, переносные электроинструменты (дрели, отвертка).

Как выбрать аккумулятор?

Выбор аккумулятора для вашего приложения можно свести к двум характеристикам: производительность и стоимость. Но если копнуть немного глубже, то следующие факторы являются определяющими при выборе подходящей батареи для вашего приложения.

• Первичный или вторичный
• Энергия или мощность
• Срок годности
• Энергоэффективность и скорость перезарядки
• Срок службы батареи
• Температура батареи

Заключение

Это было краткое введение в Батареи, различные типы батарей, первичные и вторичные батареи, аккумуляторные и неперезаряжаемые батареи, а также несколько общих применений каждого типа батарей.

Типы аккумуляторов — Любопытные

Наши старые друзья

Свинцово-кислотный

Когда в последний раз вам приходилось вытаскивать кривошипную рукоятку, вставлять ее в коленчатый вал вашего автомобиля и провернуть, чтобы двигатель заработал? Никогда? Это потому, что у нас есть свинцово-кислотные аккумуляторы, подключенные к двигателям наших автомобилей, которые обеспечивают ту мощность, которая необходима двигателю для запуска.Их изобрел Гастон Планте в 1859 году.

Как следует из названия, в этих батареях содержится немного свинца. Фактически, оба электрода (проводники, через которые электричество входит или выходит из батареи) содержат некоторое количество свинца — анод (положительно измененный электрод) сделан из металлического свинца (Pb), а катод (отрицательно заряженный электрод) — из диоксида свинца (PbO ₂ ). Электроды помещают в раствор серной кислоты (H ₂ SO ₄ ), который состоит из ионов водорода (H ⁺ ) и бисульфат-ионов (HSO ₄ ).

Свинец на аноде реагирует с бисульфатом электролита, высвобождая некоторые электроны и образуя сульфат свинца, который образует кристаллы на аноде, и ионы водорода, которые переходят в электролит. Электроны перемещаются к катоду через внешнюю цепь, где они вместе с бисульфатом и ионами водорода из электролита вступают в реакцию с катодом из диоксида свинца. При этом также образуется сульфат свинца, который снова образует кристаллы, на этот раз на катоде.

Свинцово-кислотные батареи можно перезаряжать — те, что в наших автомобилях, заряжаются с помощью небольшого генератора, подключенного к двигателю, который называется генератором переменного тока.Вот почему, когда вы оставили включенным автомобильный свет, а аккумулятор разряжен, рекомендуется некоторое время покататься вокруг после запуска, чтобы дать аккумулятору время для повторной зарядки.

По мере зарядки аккумулятора описанные выше химические реакции, производящие электричество, возвращаются в обратном направлении. Покрытия из сульфата свинца растворяются и возвращаются в электролит в виде ионов Pb2 + и SO ₄ ^2-. Затем ионы Pb ²⁺ захватывают два электрона и повторно наносятся на анод как нейтральный Pb.

На катоде ионы Pb ²⁺ отдают два электрона, чтобы сформировать молекулы воды (H ₂ O) и вступить в реакцию с ними с образованием нейтрального диоксида свинца на катоде и некоторых ионов бисульфата, которые возвращаются в раствор электролита.

Однако, если свинцово-кислотный аккумулятор слишком сильно разряжен или оставлен слишком долго перед подзарядкой, покрытия из сульфата свинца образуют твердые кристаллы, которые невозможно удалить в процессе зарядки.

• Смотрите реакцию: свинцово-кислотные аккумуляторы

  Во время разряда реакция на аноде представляет собой образование сульфата свинца, а также некоторого количества водорода и электронов, поскольку свинец вступает в реакцию с сульфатом из раствора электролита:

  $$ \ text {Pb} + \ text {HSO} {_ 4} {^ -} \ to \ text {PbSO} _4 \ text {(s)} + \ text {H} ^ + + \ text {2e} ^ — $

  На катоде оксид свинца также реагирует с сульфатом электролита, образуя сульфат свинца вместе с небольшим количеством воды:

  $$ \ text {PbO} _2 + \ text {HSO} {_ 4} {^ -} + \ text {3H} ^ + + \ text {2e} ^ — \ to \ text {PbSO} _4 + \ text { 2H} _2 \ text {O} $$

  Суммарная реакция:

  $$ \ text {Pb} + \ text {PbO} _2 + \ text {2H} _2 \ text {SO} _4 \ to \ text {2PbSO} _4 + \ text {2H} _2 \ text {O} $$

Ультра аккумулятор

Разработанный в CSIRO аккумулятор Ultrabattery представляет собой усовершенствованную версию традиционной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.Он сочетает в себе стандартную свинцово-кислотную аккумуляторную батарею с суперконденсатором. Когда обычная свинцово-кислотная батарея разряжается, реакция, которая запускает ее, приводит к образованию кристаллов сульфата свинца как на аноде, так и на катоде. В процессе зарядки эти покрытия удаляются, но электроды (и, следовательно, аккумулятор) со временем разрушаются. Кроме того, аккумулятор не любит работать в частичном состоянии заряда — состоянии, при котором аккумулятор подвергается повторяющимся коротким циклам разрядки и перезарядки без полного разряда или полной зарядки аккумулятора.Это частичное состояние заряда особенно важно для транспортных средств.

В батарее UltraBattery суперконденсатор используется для компенсации проблемных реакций свинцовых электродов свинцово-кислотной батареи, что увеличивает срок ее службы. Поскольку суперконденсатор может очень быстро принимать и накапливать заряд, он может поглощать доступную мощность, а затем подавать ее в батарею с нужной скоростью. Ему удается уменьшить накопление сульфатов в результате процесса разрядки-перезарядки в стандартной свинцово-кислотной батарее.

UltraBattery также сравнительно дешев в производстве, примерно на 70 процентов дешевле, чем литий-ионные батареи, которые в настоящее время используются в гибридных электромобилях. Еще одно потенциальное применение UltraBattery — на электростанциях для хранения и «сглаживания» энергии, производимой возобновляемыми источниками, такими как солнце и ветер. В ходе крупномасштабных испытаний ветряных электростанций в Австралии UltraBattery превзошел обычные свинцово-кислотные батареи.

• Что такое суперконденсатор?

  Конденсатор похож на батарею… но не совсем.Энергия батареи возникает в результате химической реакции между ее компонентами. Электричество генерируется потоком электронов в окислительно-восстановительной реакции между анодом и катодом.

  Конденсатор также дает энергию, но не в результате химической реакции. Конденсаторы состоят из двух проводящих пластин, между которыми находится диэлектрик или изолятор (вещество, не проводящее электричество). Когда эти пластины подключены к электрическому току, ток течет в них; одна пластина хранит отрицательный заряд на своих поверхностных атомах, а другая — положительный заряд, опять же на поверхностных атомах.Поскольку эти по-разному заряженные пластины разделены непроводящим диэлектриком, создается электрическое поле, в котором накапливается электрическая энергия. Когда конденсатор подключен к другой цепи, он высвобождает (разряжает) электрическую энергию.

  Конденсаторы обычно очень быстро высвобождают свою энергию — они обеспечивают быстрые выбросы энергии. Это делает их полезными для довольно специфических задач, таких как включение вспышки на камере. Вспышка быстро расходует много энергии для создания яркого света, а затем конденсатор перезаряжается от аккумулятора камеры, чтобы его можно было снова использовать для следующей фотографии.

  Облако — это конденсатор: когда маленькие частицы льда в облаке сталкиваются друг с другом и с другими частицами влаги, электроны могут отлетать. Эти электроны имеют тенденцию накапливаться в нижних частях облака. Маленькие, а теперь и положительно заряженные частицы поднимаются к вершине облака. Это означает, что в облаке происходит разделение зарядов и электрическое поле. По мере того, как отрицательный заряд в нижней части облака увеличивается в силе, он отталкивает от него другие отрицательные заряды — он толкает электроны на поверхности Земли глубже в землю, а это означает, что на поверхности накапливается положительный заряд.В итоге мы получаем отрицательно заряженную область (нижнюю часть облака), отделенную от положительно заряженной области (земли) плохим проводником электричества (воздухом). Когда электрическое поле в облаке становится достаточно сильным, оно может «разбивать» окружающий воздух на ионизированные (заряженные) частицы, превращая его из непроводящего изолятора в проводник. Электрическая энергия, хранящаяся в облаке, мгновенно высвобождается во вспышке молнии.

  Суперконденсаторы

  — это просто сверхмощные конденсаторы с большей емкостью.Это означает, что они способны хранить гораздо больше электроэнергии, чем обычные конденсаторы.

Никель-кадмиевый

Никель-кадмиевые (никель-кадмиевые) батареи стали первыми перезаряжаемыми батареями, которые использовались в электроинструментах, фонариках и других портативных устройствах. Эти люди работали в наших мобильных телефонах до того, как их вытеснили литий-ионные аккумуляторы. Иногда их все еще находят в виде старых перезаряжаемых батареек AA для фонарей и игрушек. Подобно свинцово-кислотной батарее, эта химия элементов существует уже давно — первые никель-кадмиевые батареи поступили в продажу в 1910 году!

Анод изготовлен из кадмия (Cd), а их катоды — из гидроксида оксида никеля (NiO (OH) ₂ ), обычно с электролитом из гидроксида калия (КОН).

Гидроксид никеля является очень хорошим электродом, так как он может иметь большую площадь поверхности, и это увеличивает активную площадь, доступную для реакции. Кроме того, он не реагирует с электролитом во время реакции, что сохраняет раствор электролита красивым и чистым и помогает элементу прослужить (относительно) долгое время, прежде чем надоедливые побочные реакции приведут к его разложению.-

Полная реакция при разряде аккумулятора:

$$ \ text {2NiO (OH)} + \ text {Cd} + \ text {2H} _2 \ text {O} \ to \ text {2Ni (OH)} _ 2 + \ text {Cd (OH)} _ 2

Никель-кадмиевые батареи имели несколько недостатков. Во-первых, они были склонны к так называемому «эффекту памяти», когда батареи «запоминали» предыдущие уровни разряда и не заряжались должным образом. Это было вызвано образованием крупных, а не мелких кристаллов кадмия в процессе перезарядки.Проверка того, что аккумулятор был правильно разряжен перед подзарядкой, в какой-то мере способствовала предотвращению этой проблемы. Но нужно было быть осторожным — полная разрядка никель-кадмиевой батареи также повредила ее.

Во-вторых, скорость саморазряда никель-кадмиевых батарей составляет около 15–20 процентов в месяц. Это означает, что если они просидели на полке несколько месяцев, они потеряли большую часть своего заряда.

В-третьих, кадмий — это дорогой и токсичный тяжелый металл, а это означает, что утилизация батарей вредна для окружающей среды.

Никель-металлогидрид (NiMH)

Эти проблемы с никель-кадмиевыми батареями привели к замене кадмиевого анода на поглощающий водород интерметаллический сплав (комбинация металлов с определенной кристаллической структурой), который может поглощать до 7 процентов водорода по весу. По сути, анод — это водород; металлический сплав просто служит для него резервуаром для хранения.

Наиболее распространенная комбинация металлов для этого сплава — это те, которые обладают сильной гидридообразующей способностью наряду со слабым гидридообразующим металлом.

Еще одно соображение при сборке металлического сплава заключается в том, что когда некоторые металлы поглощают водород, в результате реакции выделяется тепло — это экзотермический эффект. Другие поглощают тепло в результате эндотермической реакции. Нам не нужна батарея, которая выделяет или поглощает тепло при разряде, поэтому, наряду с комбинацией сильного и слабого гидридообразующего сплава, из которого также сделан сплав, нам нужна комбинация экзотермических и эндотермических металлов.

Чаще всего электрод представляет собой комбинацию редкоземельного элемента, такого как лантан (La), церий (Ce), неодим (Nd) или празеодим (Pr), смешанный с никелем (Ni), кобальтом (Co), марганцем ( Mn) или алюминия (Al).

Электроны, производящие электрический ток батареи, возникают в результате окисления атомов водорода, которые превращаются в протоны. Эти протоны реагируют с гидроксид-ионами (OH ^— ) из электролита с образованием воды. Металлический сплав, образующий анод вместе с водородом, не участвует в химической реакции, приводящей в движение элемент; По сути, это просто сторонний наблюдатель, который просто обеспечивает пристанище важнейшим ионам гидрида. —

Полная реакция при разряде аккумулятора:

$$ \ text {NiO (OH)} + \ text {MH} \ to \ text {M} + \ text {Ni (OH)} _ 2 + \ text {H} _2 \ text {O} $$

Никель-металлогидридные батареи очень похожи на никель-кадмиевые батареи с точки зрения напряжения, емкости и применения.Эффект памяти — меньшая проблема, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов, и они имеют более высокую плотность энергии. Они по-прежнему используются в качестве стандарта для аккумуляторных батарей AA.

Щелочная

Щелочные батарейки используются в игрушках, электронике, портативных проигрывателях компакт-дисков, которые мы использовали в девяностых годах, и в Walkmans, которые были популярны в восьмидесятых. На их долю приходится большая часть аккумуляторов, которые производятся сегодня, хотя их место на вершине, вероятно, скоро будет оспорено литий-ионными аккумуляторами в наших телефонах, ноутбуках и все большем количестве других гаджетов.

Они популярны, потому что имеют низкую скорость саморазряда, что обеспечивает длительный срок хранения и не содержат токсичных тяжелых металлов, таких как свинец или кадмий. Хотя перезаряжаемые щелочные батареи были разработаны, эти ребята, как правило, предназначены только для одноразового использования. Когда они выходят из строя, они отправляются на склад для вторичной переработки (или, чаще, на свалку, так как их не так много мест, где их перерабатывают).

Эти батареи имеют цинк в качестве анода и диоксид марганца (MnO ₂ ) в качестве катода. Однако их название происходит от щелочного раствора, используемого в качестве электролита. Обычно это гидроксид калия (КОН), который может содержать большое количество растворенных ионов. Чем больше ионов может поглотить раствор электролита, тем дольше может продолжаться окислительно-восстановительная реакция, приводящая в движение аккумулятор.

Цинковый анод обычно бывает порошкообразным. Это дает ему большую площадь поверхности для реакции, а это означает, что клетка может довольно быстро высвобождать свою энергию.-

Mn начинается с +4 и становится +3, когда получает один электрон.

Полная окислительно-восстановительная реакция составляет:

$$ \ text {Zn (s)} + \ text {2MnO} _2 \ text {(s)} \ longleftrightarrow \ text {Mn} _2 \ text {O} _3 \ text {(s)} + \ text { ZnO (s)} $$

И это подводит нас к батареям, которыми сегодня питается большинство наших смартфонов и ноутбуков: литий-ионным батареям. Эти ребята настолько важны, что мы хотели относиться к ним с уважением (и вниманием к деталям), которого они заслуживают, поэтому вы можете прочитать о них в их собственной статье о Nova.

Новички

Редокс-поток

В проточной окислительно-восстановительной батарее нет реактивных электродов, и в ней используется раствор электролита для передачи электронов, создающих ток. Проточная батарея по-прежнему имеет анодную и катодную стороны, но вместо металлических электродов, которые отдают и принимают электроны, у нее есть две «емкости», заполненные растворами электролита, в которых растворяются активные химические вещества.Есть два типа растворов: анолит, который заменяет анод типичного элемента, и католит, который действует как катод. Эти растворы накачиваются вокруг батареи и встречаются в реакционной ячейке или «стопке». Здесь они разделены мембраной, поэтому они не смешиваются, хотя ионы и электроны могут обмениваться через барьер. Они также встречаются с электродами.

Поскольку раствор анолита содержит химические вещества с более высоким химическим потенциалом, чем те, которые содержатся в растворе католита, когда два раствора встречаются в реакционной ячейке, электроны из анолита направляются через ионопроницаемую мембрану в католит.Эти электроны перехватываются и отправляются делать свою полезную работу.

Опять же, это окислительно-восстановительная реакция, которая управляет генерацией электрического тока в батареях этого типа. Анолит окисляется, когда теряет электроны, а католит восстанавливается, когда он принимает электроны. Когда весь анолит окислился, то есть потерял все электроны, которые он должен был отдать, его емкость исчерпана, и его необходимо перезарядить.

В проточных батареях с окислительно-восстановительным потенциалом хорошо то, что их емкость зависит от размера резервуаров с раствором электролита — если вам нужна батарея, которая может работать дольше, вам просто нужно приобрести резервуары большего размера с большим количеством раствора в них.Однако это также означает, что они довольно громоздкие. В основном они используются в промышленных масштабах, например, для хранения энергии, производимой на ветряных или солнечных фермах. В вашем ноутбуке никогда не будет проточной батареи.

Еще одна интересная особенность проточных батарей заключается в том, что, поскольку в них нет твердых электродов, они не страдают от большинства способов, которыми аккумуляторные батареи со временем разлагаются. В принципе, это обеспечивает им очень долгий срок службы — идеально подходит для использования в солнечных или ветровых электростанциях, когда батареи заряжаются и разряжаются, по крайней мере, каждый день.

Flow чаще всего используется ванадий (V). Поскольку этот элемент может успешно существовать в нескольких различных степенях окисления — состояниях с разными химическими / окислительно-восстановительными потенциалами — и анолит, и католит могут быть изготовлены из различных форм ванадия. Это решает любые проблемы перекрестного загрязнения растворов электролитов, состоящих из разных элементов.

Для подзарядки проточной батареи система работает в обратном порядке. Применяется внешнее напряжение, и электроны, которые оказались в католите при использовании батареи, выталкиваются обратно в анолит, а положительные ионы возвращаются в католит.

Новое исследование привело к созданию проточной батареи, в которой используются ионы лития, и в основном она работает на тех же химических принципах, что и литий-ионные батареи в наших телефонах и ноутбуках. Аккумулятор содержит анолит диоксида титана (TiO ₂ ) и католит фосфата лития-железа (LiFePO ₄ ). Раньше проблемы с мембраной, разделяющей два раствора электролита, не позволяли успешно применять литий-ионную технологию в проточной батарее — они либо были слишком хрупкими, либо не позволяли эффективно течь литий-ионам.

Эта батарея имеет потенциальную плотность энергии в 10 раз большую, чем другие проточные батареи. Однако скорость, с которой он в настоящее время поставляет энергию, слишком мала для практического использования, поэтому исследователи ищут способы улучшить это.

Главный недостаток проточных батарей состоит в том, что их работа зависит от насосной системы для циркуляции растворов анолита и католита через реакционную ячейку. Это приводит к появлению ряда движущихся частей, которые необходимо регулярно обслуживать и обслуживать.

Литий-сера

обещают стать дешевой альтернативой дорогостоящим литий-ионным аккумуляторам. Сера дешевая, и ее много.

Анод литий-серной батареи представляет собой чрезвычайно тонкую (и легкую) полоску металлического лития. Катодом будет… как вы уже догадались… сера (ну, смесь серы и углерода). Эта комбинация имеет очень хорошее потенциальное напряжение, и оба электрода будут легче, чем в обычных литий-ионных батареях, в результате чего удельная энергия батареи до пяти раз больше.

Реакция, происходящая во время разряда, включает окисление лития на аноде и образование сульфида лития. В то же время высвобождаются электроны, обеспечивая электрический ток. На катоде сера восстанавливается, а также вступает в реакцию с литием, образуя последовательный ряд соединений с различным содержанием серы в них (полисульфиды).

$$ \ text {S} _8 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _8 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _6 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _4 \ to \ text {Li} _2 \ text {S} _2 $$

Проблема в том, что этот аккумулятор не работает очень долго, так как серный катод не очень долговечен. Многие из полисульфидов легко растворяются в растворе электролита, а это означает, что во время каждого цикла разряда часть серы с катода безвозвратно теряется в растворе.

Другая проблема заключается в том, что, когда литий вступает в реакцию с серой катода, объем образовавшегося соединения лития и серы примерно на 80 процентов больше, чем объем серного катода до реакции.Это расширение вызывает износ катода.

Независимо от их состава, батарейки незаменимы в нашей повседневной жизни и останутся таковыми в будущем. Они будут иметь решающее значение для обеспечения непрерывных достижений в области портативных технологий, обеспечения усовершенствования и повышения практичности электромобилей и обеспечения того, что часто называют «недостающим звеном» возобновляемой энергии — способности хранить избыточную электроэнергию, генерируемую ветром, солнечной и другой энергией. источники для дальнейшего использования.

Различные типы батарей и их применение

Батарея — это совокупность одной или нескольких ячеек, которые подвергаются химическим реакциям, создавая поток электронов в цепи. В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и усовершенствований, в результате чего прорывные технологии испытываются и используются в настоящее время во всем мире.Батареи вошли в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Поскольку генерировалось достаточное количество энергии, важно было сохранить энергию, чтобы ее можно было использовать при отключении генерации или когда есть потребность в питании автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети. Здесь следует отметить, что в батареях может храниться только постоянный ток, а переменный ток не может храниться.

Батарейные элементы обычно состоят из трех основных компонентов;

1. Анод (отрицательный электрод)
2. Катод (положительный электрод)
3. Электролиты

Анод — это отрицательный электрод, который производит электроны во внешнюю цепь, к которой подключена батарея.Когда батареи подключены, на аноде инициируется накопление электронов, которое вызывает разность потенциалов между двумя электродами. Затем электроны естественным образом пытаются перераспределиться, этому препятствует электролит, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает свободный путь для движения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен. Изменяя компоновку и материал, используемый для изготовления анода, катода и электролита, мы можем достичь многих различных типов химического состава батарей, что позволяет нам разрабатывать различные типы аккумуляторных элементов.В этой статье мы расскажем о различных типах батарей и их использовании в , так что давайте начнем.

Батареи обычно можно разделить на разные категории и типы, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми из них можно выделить два основных типа батарей;

1. Первичные батареи
2. Вторичные батареи

Давайте посмотрим глубже, чтобы понять основные различия между первичной ячейкой и вторичной ячейкой.

Первичные батареи — это батареи, которые нельзя перезарядить, разряженные. Первичные батареи состоят из электрохимических элементов, электрохимическая реакция которых необратима.

Первичные батареи существуют в различных формах , от батарейки типа «таблетка» до батареек типа AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример — устройства военного класса и оборудование с батарейным питанием.Использовать аккумуляторные батареи будет непрактично, так как перезарядка батареи будет последним, о чем будут думать солдаты. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, а системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея прослужила как можно дольше.

Некоторые другие примеры устройств, использующих первичные батареи, включают ; Стрелки, трекеры животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки, и это лишь некоторые из них.

Самым популярным типом первичных батарей являются щелочные батареи . Они обладают высокой удельной энергией, экологически безопасны, экономичны и не протекают даже в полностью разряженном состоянии. Они могут храниться в течение нескольких лет, имеют хорошие показатели безопасности и могут перевозиться в самолетах без соблюдения транспортных и других правил ООН. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает их использование устройствами с низким потреблением тока, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

Вторичные батареи — это батареи с электрохимическими элементами, химические реакции которых можно обратить вспять, подав на батарею определенное напряжение в обратном направлении. Также называемые перезаряжаемыми батареями , вторичные элементы, в отличие от первичных, могут перезаряжаться после того, как энергия на батарее была израсходована.

Они обычно используются в приложениях с большим потреблением энергии и других сценариях, где будет либо слишком дорого, либо нецелесообразно использовать однозарядные батареи.Вторичные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , и других устройств и приборов, в то время как сверхмощные батареи используются для питания различных электромобилей и других приложений с высоким потреблением энергии, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания вместе с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения аккумуляторных батарей всегда намного выше, чем стоимость первичных батарей, в долгосрочной перспективе они являются наиболее рентабельными.

Вторичные батареи можно разделить на несколько других типов в зависимости от их химического состава. . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые атрибуты батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену, чтобы упомянуть некоторые из них.

Ниже приведены различные типы аккумуляторных батарей , которые обычно используются.

1. Литий-ионный (Li-ion)
2. Никель-кадмий (Ni-Cd)
3. Никель-металлогидрид (Ni-MH)
4. Свинцово-кислотный

Никель-кадмиевый аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор или никель-кадмиевый аккумулятор) — это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и заряд, когда они не используются. Однако батареи NI-Cd легко становятся жертвой страшного эффекта «памяти», когда частично заряженная батарея перезаряжается, что снижает ее будущую емкость.

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, никель-кадмиевые батареи обеспечивают хороший срок службы и производительность при низких температурах с хорошей емкостью, но их наиболее значительным преимуществом будет их способность обеспечивать полную номинальную емкость при высоких скоростях разряда. Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ni-Cd элементы используются по отдельности или собираются в пакеты из двух или более элементов. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, в то время как более крупные находят применение в пусковых батареях самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых батарей перечислены ниже.

• Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 150 Вт / кг
• Эффективность заряда / разряда: 70-90%
• Скорость саморазряда: 10% / мес.
• Долговечность / срок службы: 2000 циклов

Металлогидрид никеля (Ni-MH) — еще один химический состав, используемый для аккумуляторных батарей.Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции в никель-кадмиевом элементе (NiCd), при этом оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Однако отрицательные электроды в никель-металлогидриде используют сплав, поглощающий водород, вместо кадмия, который используется в никель-кадмиевых батареях

.

NiMH находят применение в устройствах с высоким энергопотреблением из-за их большой емкости и плотности энергии.Никель-металл-гидридная батарея может иметь емкость в два-три раза больше, чем никель-кадмиевая батарея того же размера, а ее плотность энергии может приближаться к литий-ионной батарее. В отличие от химии NiCd, батареи на основе химии NiMH не восприимчивы к эффекту «памяти» , который испытывают никель-кадмиевые батареи.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидрида;

• Удельная энергия: 60-120 ч / кг
• Плотность энергии: 140-300 Втч / л
• Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
• Эффективность заряда / разряда: 66% — 92%
• Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / мес при 20 ^o C
• Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

— один из самых популярных типов аккумуляторных батарей. Существует много различных типов литиевых батарей , но среди всех литий-ионных аккумуляторов используются наиболее часто. Вы можете найти эти литиевые батареи в различных формах, популярных среди электромобилей и других портативных устройств.Если вам интересно узнать больше об аккумуляторах, используемых в электромобилях, вы можете прочитать эту статью о батареях для электромобилей. Они встречаются в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Благодаря легкости они также находят применение в аэрокосмической и военной промышленности.

Литий-ионные батареи — это тип перезаряжаемых батарей, в которых ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и возвращаются обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.Литий-ионные батареи используют интеркалированное соединение лития в качестве материала одного электрода, по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

, как правило, обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или отсутствием эффекта памяти и низким саморазрядом по сравнению с батареями других типов. Их химический состав, производительность и стоимость варьируются в зависимости от сценария использования, например, литий-ионные батареи, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO ₂ ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как Li Батареи с ионами на основе фосфата лития и железа, которые предлагают более низкую плотность энергии, более безопасны из-за меньшей вероятности возникновения неблагоприятных событий, широко используются в электроинструментах и ​​медицинском оборудовании.Литий-ионные батареи предлагают лучшее соотношение производительности и веса, а литиево-серные батареи предлагают самое высокое соотношение.

Некоторые характеристики литий-ионных батарей перечислены ниже;

• Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
• Процент заряда / разряда: 80-90%
• Цикл Долговечность: 400: 1200 циклов
• Номинальное напряжение ячейки: NMC 3,6 / 3,85 В

— это недорогая и надежная силовая рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях эксплуатации. Обычно они очень большие и из-за своего веса всегда используются в непереносных устройствах, таких как накопление энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при производстве / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы являются старейшим типом аккумуляторных батарей, которые по-прежнему актуальны и важны в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое отношение энергии к объему и энергии к весу, но они имеют относительно большое отношение мощности к весу и, как следствие, при необходимости могут обеспечивать большие импульсные токи.Эти характеристики наряду с низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких сильноточных приложениях, таких как питание стартерных двигателей автомобилей и хранение в резервных источниках питания. Вы также можете ознакомиться со статьей о работе свинцово-кислотных аккумуляторов, если хотите узнать больше о различных типах свинцово-кислотных аккумуляторов, их конструкции и областях применения.

У каждой из этих батарей есть своя область, которая лучше всего подходит, и изображение ниже помогает выбрать между ними.

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является мощность, время автономной работы влияет на успешное развертывание устройств, требующих длительного времени автономной работы, и даже несмотря на то, что для увеличения срока службы аккумулятора принимаются несколько методов управления питанием, совместимый аккумулятор все равно должен быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии — это общее количество энергии, которое может храниться на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается включенным, прежде чем ему потребуется подзарядка.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, i-pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3. Безопасность : Важно учитывать температуру, при которой устройство, которое вы собираете, будет работать.При высоких температурах некоторые компоненты батареи выходят из строя и могут подвергаться экзотермическим реакциям. Высокие температуры обычно снижают производительность большинства батарей.

4. Срок службы: Стабильность удельной энергии и удельной мощности батареи при повторяющихся циклах (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, необходимого для большинства приложений.

5. Стоимость: Стоимость — важная часть любых инженерных решений, которые вы будете принимать.Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была соизмерима с его производительностью и не приводила к чрезмерному увеличению общей стоимости проекта.

различных типов батарей, их применения и применения

Аккумулятор — это основной источник питания для любого беспроводного электронного устройства, будь то смартфон, ноутбук, часы или пульт. Вы можете представить ситуацию без этих источников энергии? Мы не сможем построить какое-либо беспроводное электронное устройство, и нам придется полагаться только на проводной источник питания, даже электромобили и космические миссии были бы невозможны без батарей.Сегодня в этом руководстве мы кратко обсудим различные типы батарей, их классификацию, терминологию и характеристики.

Что такое аккумулятор и почему он используется?

Давайте посмотрим на основную разницу между батареей и элементом . Также давайте выясним, почему нам именно нужна батарея и почему мы не можем использовать переменное питание (то есть питание переменного тока от настенных розеток) вместо питания постоянного тока.

Ячейка: Ячейка — это источник энергии, который может выдавать только постоянное напряжение и ток в очень малых количествах.Например, если мы возьмем элементы, которые мы используем в часах или пультах дистанционного управления, они могут дать максимум 1,5 — 3 В.

Батарея: Функциональность батареи точно такая же, как у элемента, но батарея представляет собой набор элементов, расположенных последовательно / параллельно , так что напряжение может быть повышено до желаемых уровней. Самый известный пример аккумулятора — это внешний аккумулятор, который используется для зарядки смартфонов. Если мы когда-нибудь увидим внутреннюю часть блока питания, мы сможем найти набор батарей, расположенных последовательно / параллельно в зависимости от требований.Батареи расположены последовательно для увеличения напряжения и параллельно для увеличения тока.

Now Почему постоянный ток предпочтительнее переменного тока ? В большинстве портативных электронных устройств переменный ток не может храниться там, где постоянный ток может храниться без каких-либо затруднений. Даже потери из-за мощности переменного тока больше по сравнению с мощностью постоянного тока. По этой причине DC предпочтительнее для портативных электронных устройств.

Мы не можем просто продолжать использовать только напряжение и ток для объяснения функциональности батареи, есть некоторые уникальные термины, которые определяют характеристики батареи, такие как ватт-час (мАч), рейтинг C, номинальное напряжение, напряжение зарядки и т. Д. зарядный ток, разрядный ток, отключенное напряжение, срок хранения, срок службы — вот несколько терминов, используемых для определения характеристик батарей.

Давайте кратко обсудим каждый термин,

Мощность :

Это энергия , хранящаяся в батарее , которая измеряется в Вт-час

Ватт-час = В * I * часы {поскольку напряжение остается постоянным, поэтому оно измеряется в Ач / мАч}

Обычно при чтении спецификаций смартфона мы видим емкость аккумулятора 2500 мАч или 4000 мАч. Что это обозначает?? Давайте посмотрим

Пример: 2500 мАч это означает, что батарея способна доставить 2.Ток 5А / 2500мА на нагрузку в течение 1 часа. Продолжительность непрерывной работы батареи зависит от потребляемого ею тока нагрузки. Таким образом, если нагрузка потребляет только 25 мА тока, батарея может проработать 100 часов. Как это?

25 мА * 100 часов {т. Е. 25 мА тока в течение 100 часов}

Аналогично 250 мА в течение 10 часов Итак…

Хотя теоретические расчеты кажутся идеальными, срок службы батареи меняется в зависимости от температуры, потребления тока и т. Д.

Мощность :

Это означает величину тока , которую батарея может доставить . Он также известен как C-рейтинг.

Теоретически рассчитывается делением A-h на 1 час.

Пример. Рассмотрим аккумулятор емкостью 10000 мАч.

После деления 10000 мА час / 1 час дает 10000 мА = 10 А = 10 C

Таким образом, батарея емкостью 10000 мАч будет иметь рейтинг C 10 C, что означает, что батарея способна выдавать ток 10 А при постоянном напряжении (фиксированное напряжение / номинальное напряжение).

Если батарея имеет номинал 1С, она способна выдавать ток 1А.

Примечание : Чем выше рейтинг C, тем больше ток, который может потребляться от батареи.

Номинальное напряжение:

При определении мощности у нас есть единица под названием Втч, , которую можно представить как В * I * час, но куда пропало напряжение? Поскольку напряжение батареи будет постоянным и неизменным, оно считается номинальным напряжением (фиксированное напряжение).Таким образом, поскольку напряжение фиксировано, только Ампер и час считаются единицей ( Ач / мАч) .

Ток зарядки:

Это максимальный ток , который может применяться для зарядки аккумулятора , то есть практически максимум 1A / 2A может применяться, если встроена схема защиты аккумулятора, но все же 500 мА — лучший диапазон для зарядки аккумулятора.

Напряжение зарядки:

Это максимальное напряжение, которое должно быть приложено к аккумулятору для его эффективной зарядки.Обычно 4,2 В — лучшее / стандартное напряжение зарядки. Хотя мы подаем на батарею 5 В, она принимает только 4,2 В.

Ток разряда:

Это ток , который может быть получен от батареи и передан на нагрузку . Если ток, потребляемый нагрузкой, превышает номинальный ток разряда, аккумулятор разряжается очень быстро, что приводит к быстрому нагреву аккумулятора, что также приводит к взрыву аккумулятора. Поэтому следует с осторожностью определять величину тока, потребляемого нагрузкой, а также максимальный ток разряда, который может выдержать аккумулятор.

Срок годности:

Может возникнуть ситуация, когда батареи будут бездействовать / опломбированы, особенно в магазинах / магазинах, в течение длительного периода времени. Таким образом, срок хранения определяет период времени, в течение которого батарея может оставаться включенной, и должна иметь возможность использовать ее в течение номинального периода времени . Срок годности в основном рассматривается для неперезаряжаемых батарей, потому что их можно использовать и выбрасывать. Для аккумуляторных батарей, даже если срок хранения меньше, мы все равно можем их зарядить.

Напряжение отключения:

Это напряжение , при котором аккумулятор можно считать полностью разряженным. , после чего, если мы все же попытаемся разрядить его, аккумулятор повредится. Таким образом, за пределами напряжения отключения аккумулятор должен быть отключен от цепи и должен быть заряжен соответствующим образом.

Срок службы:

Предположим, что батарея полностью заряжена и разряжена до 80% от своей реальной емкости, тогда считается, что батарея проработала один цикл.Точно так же количество таких циклов, которые батарея может заряжать и разряжать, определяет срок службы цикла. Чем больше продолжительность цикла, тем лучше будет качество аккумулятора. Но если батарея разряжена, скажем, на 40% от ее фактической емкости, учитывая, что батарея изначально полностью заряжена, это не может считаться циклическим сроком службы.

Удельная мощность:

Он определяет мощность батареи для заданной массы объема.

Например, 100 Втч / кг (стандартная удельная мощность щелочных батарей) означает, что для 1 кг химического состава обеспечивается 100 Втч мощности.

Теперь объем щелочной батареи AAA составляет 11,5 грамма. Итак, если 1 кг может дать емкость 100 Втч, то сколько может дать 11,5-граммовая батарея AAA ?? Давайте посчитаем.

Втч (для 11,5 г) = 100 * 11,5 / 1000 = 1,15 Втч

Итак, мы знаем, что номинальное напряжение щелочной батареи составляет 1,5 В. Таким образом, он обеспечивает 1,5 В * (1,15 / 1,5) А * 1 час дает 0,76 Ач = 760 мАч емкости, что почти равно емкости стандартной щелочной батареи AAA.

Типы аккумуляторов

Батареи в основном делятся на 2 типа:

• Неперезаряжаемые батареи (первичные батареи)
• Аккумуляторы (аккумуляторные батареи)

Они в основном рассматриваются как первичные батареи , потому что они могут использоваться только один раз.Эти батареи нельзя перезарядить и использовать снова. Давайте посмотрим на обычные, повседневные первичные батареи, которые мы видим.

• Щелочные батареи: Он в основном построен с химическим составом цинка (Zn) и диоксида марганца (MnO ₂ ), так как в нем используется гидроксид калия, который является чисто щелочным веществом, которое называется аккумулятором щелочная батарея с удельной мощностью 100 Втч / кг.

Преимущества:

1. Срок службы больше
2. Более совместимый и эффективный для включения портативных устройств.
3. Срок годности больше.
4. Маленький размер.
5. Высокоэффективный.
6. Низкое внутреннее сопротивление, поэтому состояние разряда в состоянии покоя меньше.
7. Утечка низкая.

Недостатки:

1. Стоимость немного высока. Кроме этого все является преимуществом.

Приложения:

Может использоваться в фонариках, пультах дистанционного управления, настенных часах, небольших портативных гаджетах и ​​т. Д.

• Батареи типа «таблетка»: Химический состав батарей катушечных элементов также является щелочным по своей природе. Помимо щелочного состава, для производства этих батарей будут использоваться химические вещества на основе оксида лития и серебра, которые более эффективны в обеспечении стабильного и стабильного напряжения в таких небольших размерах. Он имеет удельную мощность 270 Втч / кг.

Преимущества:

1. Легкий
2. Маленький
3. Высокая плотность
4. Низкая стоимость
5. Высокое номинальное напряжение (до 3 В)
6. Легко получить высокое напряжение путем последовательного размещения
7. Длительный срок хранения

Недостатки:

1. Требуется держатель
2. Возможность низкого потребления тока

Приложения:

Используется в часах, настенных часах, миниатюрных электронных продуктах и ​​т. Д.

Обычно их называют вторичными батареями , , которые можно перезаряжать и использовать повторно. Хотя стоимость высока, их можно перезаряжать и повторно использовать, и они могут иметь огромный срок службы при правильном использовании и безопасной зарядке.

Он состоит из свинцово-кислотного вещества, которое очень дешево и используется в основном в автомобилях и транспортных средствах для питания систем освещения в нем.Они более предпочтительны для продуктов, где размер / пространство и вес не имеют значения. Они имеют номинальное напряжение от 2 В до 24 В и обычно используются как батареи 2 В, 6 В, 12 В и 24 В. Он имеет удельную мощность 7 Втч / кг.

Преимущества:

1. Дешево по стоимости
2. Легко перезаряжаемый
3. Высокая выходная мощность

Недостатки:

1. Очень тяжелый
2. Занимает много места
3. Очень низкая удельная мощность

Приложения:

Используется в автомобилях, ИБП (источники бесперебойного питания), робототехнике, тяжелой технике и т. Д..

Эти батареи сделаны из никеля и кадмия по химическому составу. Хотя они используются очень редко, они очень дешевы и имеют очень низкую скорость разряда по сравнению с никель-металлгидридными батареями. Они доступны во всех стандартных размерах, таких как AA, AAA, C и прямоугольной формы. Номинальное напряжение составляет 1,2 В, часто соединенные вместе по 3 штуки, что дает 3,6 В. Он имеет удельную мощность 60 Втч / кг.

Преимущества:

1. Дешево по стоимости
2. Легко заряжается
3. Может использоваться во всех средах
4. Поставляется во всех стандартных размерах

Недостатки:

1. Более низкая удельная мощность
2. Содержит токсичный металл
3. Необходимо очень часто заряжать, чтобы избежать роста кристаллов на пластине аккумулятора.

Приложения:

Используется в радиоуправляемых игрушках, беспроводных телефонах, солнечных батареях и в основном там, где важна цена.

Никель-металлогидридные батареи намного предпочтительнее никель-кадмиевых батарей из-за их меньшего воздействия на окружающую среду. Его номинальное напряжение составляет 1,25 В, что больше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. У них меньшее номинальное напряжение, чем у щелочных батарей, и они являются хорошей заменой из-за своей доступности и меньшего воздействия на окружающую среду.Удельная мощность Ni-MH аккумуляторов составляет 100 Втч / кг.

Преимущества:

1. Доступны все стандартные размеры.
2. Высокая удельная мощность.
3. Легко заряжается.
4. Хорошая альтернатива щелочному раствору, имеющая почти все сходства, а также перезаряжаемая.

Недостатки:

1. Саморазряд очень высок.
2. Дороже, чем никель-кадмиевые батареи.

Приложения:

Используется во всех приложениях, аналогичных щелочным и никель-кадмиевым батареям.

Они состоят из металлического лития и являются новейшими аккумуляторными батареями. Поскольку они имеют компактный размер, их можно использовать в большинстве портативных приложений, требующих высокой мощности. Это лучшие из имеющихся аккумуляторных батарей. Они имеют номинальное напряжение 3.7 В (чаще всего у нас 3,6 В и 7,2 В) и имеют различные диапазоны мощности (от 100 мАч до 1000 мАч). Даже C-рейтинг колеблется от 1C до 10C, а плотность мощности литий-ионных аккумуляторов составляет 126 Втч / кг.

Преимущества:

1. Очень легкий.
2. Высокий рейтинг C.
3. Плотность мощности очень высокая.
4. Напряжение элемента высокое.

Недостатки:

1. Это дороговато.
2. При коротком замыкании клемм аккумуляторная батарея может взорваться.
3. Требуется схема защиты аккумулятора.

Их также называют литий-ионными полимерными перезаряжаемыми батареями, потому что в них вместо жидкого электролита используется полимерный гель / полимерный электролит с высокой проводимостью. Они относятся к литий-ионной технологии. Это немного дорого. Но батарея очень хорошо защищена по сравнению с литий-ионными батареями.Он имеет удельную мощность 185 Втч / кг.

Преимущества:

1. Они обладают высокой защитой по сравнению с литий-ионными аккумуляторами.
2. Очень легкий
3. Тонкая структура по сравнению с литий-ионными батареями.
4. Плотность мощности, номинальное напряжение сравнительно очень высоки по сравнению с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями.

Недостатки:

1. Дорого.
2. При неправильном подключении может взорваться.
3. Не допускайте сгибания или воздействия высокой температуры, которая может привести к взрыву.

Области применения: Может использоваться во всех портативных устройствах, требующих перезарядки, таких как дроны, робототехника, радиоуправляемые игрушки и т. Д.

Батареи 101 | B&H Explora

В наши дни почти все, что мы используем, требует батарей, и хотя они стали незаменимыми для нас в наш технологический век, очень немногие из нас понимают, как они работают, или в чем разница между литий-ионными, щелочными и никелевыми -металл-гидрид — не говоря уже о ампер-часах или вольтах.

Имея это в виду, мы составили краткое руководство, которое поможет вам понять этот широко распространенный инструмент и понять, почему так важно подобрать подходящий аккумулятор для вашего устройства. Ради нашего здравого смысла и во избежание путаницы мы сосредоточились на обычных батареях, которые питают такие вещи, как фонарики, пульты дистанционного управления и другие подобные устройства.

Анатомия

Клеммы Несмотря на различия в размере и форме, основная анатомия батареи одинакова.Сначала это клеммы, отмеченные положительным (+) и отрицательным (-). При подключении к нагрузке накопленные электроны (заряд) перетекают с отрицательного вывода на положительный. Нагрузкой может быть что угодно: от светодиода, лампочки, двигателя или радио. Именно этот поток электронов питает устройство, к которому подключена батарея.

Электроды Внутри корпуса батареи находятся два дополнительных компонента, катод (+) и анод (-), вместе они называются электродами.Электроды занимают большую часть батареи, и именно здесь происходит химическая реакция, которая производит электрический ток.

Разделитель Барьер разделяет катод и анод, поэтому они не соприкасаются, позволяя заряду течь между ними.

Электролит Электролит — это катализатор, который позволяет ионам (положительно или отрицательно заряженным атомам) перемещаться между катодом и анодом. В аккумуляторах, которые мы здесь обсуждаем, электролиты состоят из растворимых солей, кислот или других оснований в жидкой, гелеобразной и высушенной формах.

Коллектор Коллектор проводит заряд к клеммам и в нагрузку (и через нее).

Мощность

Это, вероятно, наименее понятный аспект батарей, и он мог бы поддержать статью сам по себе, поэтому мы собираемся придерживаться основ и держать их на уровне начинающих, вместо того, чтобы углубляться в подробности.

Для описания мощности батареи используются два термина: напряжение и ток. Напряжение (измеряется в вольтах или «В») — это измерение разницы в заряде между катодом и анодом.Ток (миллиампер для батарей или «мА») — это скорость, с которой течет напряжение. Подумайте об этом в контексте этой аналогии: если заряд батареи — вода, тогда напряжение — это давление, а поток воды — это ток. Еще один термин, который часто встречается с батареями, — это ампер-час («Ач» или «мАч»). Продолжая приведенную выше аналогию, аккумулятор можно рассматривать как резервуар, содержащий воду (мощность), поэтому ампер-час — это емкость аккумулятора. 1 мАч — это количество переданного заряда при перемещении 1 мА в течение одного часа.

Что касается батарей и мобильной электроники, то способ подключения нескольких батарей влияет как на напряжение, так и на ток. Есть два способа соединить батареи вместе: последовательно или параллельно. При последовательном подключении (положительная клемма к отрицательной клемме) напряжение складывается из количества подключенных батарей, поэтому, если стандартная батарея AA составляет 1,5 В, то подключение двух в последовательной цепи будет давать 3 В при неизменной емкости. , около 2850 мАч. При параллельном подключении одних и тех же двух батарей (положительный к положительному / отрицательный к отрицательному) напряжение остается неизменным на уровне 1.5V, но вдвое больше миллиампер и мАч.

Почему это важно знать? Некоторым устройствам, таким как некоторые из мощных светодиодных фонарей, представленных в настоящее время на рынке, или электронные сигареты / электронные сигареты, для правильной работы требуются аккумуляторные батареи большой емкости. Обычный размер для них — 18650 (подробнее о размерах позже), но вы можете получить этот размер с разной емкостью, например, 2600 мАч, 3400 мАч или 3500 мАч.

С практической точки зрения это означает, что если вы поместите батарею малой емкости в устройство, которое требует большой емкости, устройство будет вытягивать ток из батареи быстрее, чем оно может дать безопасно, и вы рискуете перегреться или перегреться. разряд аккумулятора, который может повредить его способность принимать и удерживать заряд.И наоборот, если вы возьмете аккумулятор большой емкости и поместите его в устройство, рассчитанное на низкую емкость, аккумулятор будет проталкивать ток быстрее, чем устройство может с ним справиться, и вы рискуете повредить устройство.

У некоторых устройств нет рейтинга, но если это важно, производитель сообщит вам, какие батареи требуются для правильной и безопасной работы.

Химия

Одноразовые Хотя химический состав аккумуляторов различается, основной процесс тот же: серия химических реакций между анодом, катодом и электролитом.Анод подвергается реакции окисления, в которой ионы электролита соединяются с анодом, который высвобождает электроны. Одновременно на катоде происходит реакция восстановления, что делает его электронодефицитным. Электроны с анода проходят через нагрузку на катод, который их поглощает. По сути, это электричество — поток электронов. Батарея будет продолжать работать до тех пор, пока либо анод не перестанет вырабатывать электроны, либо катод не перестанет их поглощать.

• Цинк-углеродный химический состав широко используется во многих широко распространенных сухих батареях типа AAA, AA, C и D.Анод — цинк, катод — диоксид марганца, а электролит — хлорид аммония или хлорид цинка.

• Щелочные батареи также распространены в сухих батареях AA, C и D, но, как правило, в более качественных. Катод состоит из смеси диоксида марганца, а анод — из цинкового порошка. Он получил свое название от электролита гидроксида калия, который является щелочным веществом.

Перезаряжаемые батареи работают аналогично одноразовым, за исключением того, что реакция, описанная выше, является односторонней в одноразовой батарее, но процесс обратим в перезаряжаемой батарее.При подключении к сети для подзарядки поток электронов с отрицательного на положительный меняется на противоположный, и аккумулятор снова готов к работе.

Литий-ионные батареи являются наиболее распространенными типами многоразового использования и часто используются для питания высокопроизводительных устройств, таких как сотовые телефоны, цифровые камеры и даже электромобили, и используются в основном там, где требуется высокая плотность энергии и сохранение веса. имеет первостепенное значение. В литиевых батареях используются различные вещества, но наиболее распространенной комбинацией является катод из оксида лития и кобальта и угольный анод.

Примерно за последний год литий-ионные батареи упоминались в новостях из-за того, что они вызывали перегрев различных устройств и загорались / взрывались, что привело к тому, что некоторые авиакомпании ограничили их полеты, поэтому мы должны вкратце взглянуть на это. Литий-ионные аккумуляторы очень эффективны, мощны и долговечны, а также могут быть сделаны небольшими и тонкими, чтобы вписаться в наши изящные устройства, но тот же химический состав также является очень едким и легковоспламеняющимся. Если есть недочеты в конструкции или изготовлении, могут быть проблемы.Если посадка внутри футляра вызывает давление или неправильное использование потребителем каким-либо образом повредит предмет, могут случиться плохие вещи. Суть в том, что литий-ионная технология существует уже более 25 лет и в целом безопасна.

Прочие типы перезаряжаемых химикатов:

• Никель-кадмий (NiCd) используется там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты.

• Металлогидрид никеля (NiMH) имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы. NiMH не содержит токсичных металлов, в отличие от NiCd.

• Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке.

ПРИМЕЧАНИЕ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ: Перед заменой одноразовых батарей на аккумуляторные в любом устройстве ознакомьтесь со спецификациями и руководством пользователя. Довольно часто проблем не возникает, но, как я уже упоминал относительно емкости, вам необходимо убедиться, что ваше устройство совместимо с типом батареи, которую вы используете, чтобы не повредить устройство и не сократить срок его службы.И что бы вы ни делали, НЕ СМЕШАЙТЕ ОДНОРАЗОВЫЕ И ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЕ В ОДНО ВРЕМЯ.

Аккумуляторная технология

Электроника и печатные платы становятся все меньше и дешевле, а также становятся более интеллектуальными, поэтому производители могут встроить в свои батареи множество технологий, чтобы защитить их от злоупотреблений и продлить срок их службы. Многие аккумуляторные батареи теперь имеют встроенную электронику, которая защищает от перезарядки, чрезмерной разрядки, обратной полярности (установка аккумулятора задом наперед) и перегрева.Эти платы контролируют батарею и отключают ток в случае возникновения проблемы. Точно так же многие зарядные устройства для аккумуляторов имеют дополнительные технологии, которые отключают цепь зарядки, когда аккумулятор достигает емкости, чтобы предотвратить чрезмерную зарядку, и, если они находятся в зарядном устройстве в течение длительного времени, отправят поддерживающий заряд (называемый непрерывным зарядом) на держите аккумулятор полностью заряженным, не повреждая его.

Последние мысли

Как видите, в этом маленьком цилиндре есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд.Вооружившись небольшими знаниями и основными отличиями от того, что означают все сбивающие с толку числа, теперь вы можете идти дальше и покупать с уверенностью, что вы сможете сопоставить правильный аккумулятор с правильным устройством.

Не стесняйтесь задавать вопросы в разделе комментариев ниже.

типов батарей | Ассоциация аккумуляторных батарей

НИКЕЛЕВЫЕ КАДМИЕВЫЕ БАТАРЕИ

Активные компоненты NiCd аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и кадмия (Cd) в отрицательном электроде.В качестве электролита обычно используется гидроксид калия (КОН). Благодаря низкому внутреннему сопротивлению и очень хорошим токопроводящим свойствам никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать чрезвычайно высокие токи и могут быстро заряжаться. Эти элементы способны выдерживать температуры до -20 ° C. Выбор сепаратора (нейлон или полипропилен) и электролита (KOH, LiOH, NaOH) влияет на условия напряжения в случае сильноточного разряда, срок службы и способность к перезарядке.В случае неправильного использования может быстро возникнуть очень высокое давление. По этой причине для элементов требуется предохранительный клапан. NiCd-элементы обычно имеют длительный срок службы, что обеспечивает высокую степень экономии.

НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ГИДРИДНЫЕ БАТАРЕИ

Активные компоненты NiMH аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и металлического сплава, аккумулирующего водород (MH) в отрицательном электроде, а также из электролита гидроксида калия (KOH).По сравнению с перезаряжаемыми никель-кадмиевыми батареями, никель-металлгидридные батареи имеют более высокую удельную энергию на единицу объема и веса.

ЛИТИЕВЫЕ ИОННЫЕ БАТАРЕИ

Термин ионно-литиевая батарея относится к перезаряжаемой батарее, в которой материалы отрицательного электрода (анода) и положительного электрода (катода) служат в качестве хозяина для литий-ионных аккумуляторов (Li +). Ионы лития перемещаются от анода к катоду во время разряда и интеркалируются (вставляются в пустоты в кристаллографической структуре) катода.Ионы меняют направление во время зарядки. Поскольку ионы лития внедряются в материалы-хозяева во время заряда или разряда, в литий-ионном элементе нет свободного металлического лития. В литий-ионном элементе чередующиеся слои анода и катода разделены пористой пленкой (разделителем). Электролит, состоящий из органического растворителя и растворенной соли лития, обеспечивает среду для переноса ионов лития. Для большинства коммерческих литий-ионных ячеек диапазон напряжений составляет примерно от 3,0 В (в разряженном состоянии или при 0% -ном состоянии заряда, SOC) до 4.2 В (полностью заряженный или 100% SOC).

Свинцово-кислотные батареи с малым уплотнением

Перезаряжаемые небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи (SSLA), которые представляют собой свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (батареи VRLA), не требуют регулярного добавления воды в элементы и выделяют меньше газа, чем залитые (влажные) свинцово-кислотные батареи. батареи иногда называют «необслуживаемыми» батареями. Уменьшение вентиляции является преимуществом, поскольку они могут использоваться в ограниченных или плохо вентилируемых помещениях.

Есть два типа батарей VRLA,

• Аккумулятор из абсорбированного стекломата (AGM)
• Гелевый аккумулятор («гелевый элемент»)

В батарее из абсорбированного стекломата электролит абсорбируется в сепараторе из стекловолокна.