Батерије - врсте и рад

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Батерије су најчешћи извор напајања за основне ручне уређаје велике индустријске примене. Батерија се може дефинисати као комбинација једне или више електрохемијских ћелија које су способне да претворену хемијску енергију претворе у електричну.

Батерија



Рад батерије:

Батерија је уређај који се састоји од различитих волтајских ћелија. Свака волтаична ћелија састоји се од две полућелије повезане низом проводљивим електролитом који држи анионе и мачје јоне. Једна полућелија укључује електролит и електроду на коју се аниони крећу, тј. Анода или негативна електрода, друга полућелија укључује електролит и електроду на коју се крећу јони мачака, тј. Катоду или позитивну електроду.


У редокс реакцији која напаја батерију, долази до редукције катиона на катоди, док долази до оксидације аниона на аноди. Електроде се не додирују, већ су електрично повезане електролитом. Углавном половине ћелија имају различите електролите. Све ствари које се узимају у обзир свака полућелија је затворена у посуду и сепаратор који је порозан на јоне, али не и главнина електролита који спречавају мешање.



Рад батерије

Рад батерије

Свака полућелија има електромоторну силу (Емф), одређену њеним капацитетом да покреће електричну струју из унутрашњости у спољашњост ћелије. Нето емф ћелије је разлика између емф њених полућелија. На тај начин, ако електроде имају емф и другим речима, нето емф је разлика између редукционих потенцијала полуреакција.

Како одржавати батерију?

Да би се батерија одржала у добром стању, неопходно је изједначавање батерије. Због старења, све ћелије се не пуне слично, а неке ћелије прихватају пуњење изузетно брзо, док се друге пуне постепено. Изједначавање се може постићи незнатним прекомерним пуњењем батерије како би се слабије ћелије такође могле потпуно напунити. Напонски напон потпуно напуњене батерије је 12В, аутомобилска батерија показује 13,8В на својим стезаљкама, док 12-волтна цеваста батерија показује 14,8В. Аутомобилска батерија треба бити чврсто фиксирана у возилу како би се избегло подрхтавање. Инвертерску батерију по могућности ставите на дрвену даску.

2 врсте батерија

1) Примарне батерије:

Као што назив наводи, ове батерије су намењене за једнократну употребу. Једном када се ове батерије користе, не могу се поново напунити, јер уређаји нису лако реверзибилни и активни материјали се можда неће вратити у првобитни облик. Произвођачи батерија препоручују да се не пуне примарне ћелије.


Неки од примера за батерије за једнократну употребу су уобичајене АА, ААА батерије које користимо у зидним сатовима, на даљинском управљачу итд. Други назив ових батерија су батерије за једнократну употребу.

Типови батерија

Типови батерија

2) Секундарне батерије:

Секундарне батерије се такође називају и пуњиве батерије. Ове батерије се могу истовремено користити и пунити. Обично се састављају са активним материјалима који су активни у испражњеном стању. Пуњиве батерије се пуне применом електричне струје, која преокреће хемијске реакције које се јављају током пражњења. Пуњачи су уређаји који напајају потребну струју.

Неки примери ових пуњивих батерија су батерије које се користе у мобилним телефонима, МП3 уређајима итд. Уређаји као што су слушни апарати и ручни сатови користе минијатурне ћелије, а на местима попут телефонских централа или рачунарског центра за податке користе се веће батерије.

Секундарне батерије

Секундарне батерије

Врсте секундарних (пуњивих) батерија:

СМФ, оловна киселина, Ли и Ницд

СМФ батерија:

СМФ је затворена батерија без одржавања, дизајнирана да пружи поуздану, доследну и ниску снагу одржавања за УПС апликације. Ове батерије могу бити подложне примјени у дубоком циклусу и минималном одржавању у руралним подручјима и подручјима са дефицитом електричне енергије. Ове батерије су доступне од 12В.

У данашњем информативном свету не може се превидети захтев да батеријски системи буду дизајнирани да обнављају кључне квалификоване податке и информације и покрећу основне инструменте за жељено трајање. Батерије су потребне за тренутну испоруку енергије. Непоуздане и инфериорне батерије могу довести до губитка података и искључења опреме што компаније може коштати знатних финансијских губитака. После тога, УПС сегменти позивају на употребу поузданог и доказаног система батерија.

СМФ батерија

СМФ батерија

Литијумска (Ли) батерија:

Сви га користимо на преносним уређајима попут мобилног телефона, преносног рачунара или електричног алата. Литијумска батерија је једно од највећих достигнућа у преносном напајању у последњој деценији. Уз употребу литијумских батерија успели смо да пређемо са црно-белих мобилних на мобилне уређаје у боји са додатним функцијама попут ГПС-а, упозорења путем е-поште итд. уређаји потенцијалне густине енергије за веће капацитете. И релативно ниске батерије које се самопразне. Такође Специјалне ћелије могу пружити врло јаку струју апликацијама као што су електрични алати.

Ли батерија

Ли батерија

Никал-кадмијум (Ницд) батерија:

Никељ-кадмијумске батерије имају предност што се пуне више пута и имају релативно константан потенцијал током пражњења и имају већи електрични и физички капацитет издржавања. Ова батерија користи никал-оксид за катоду, кадмијумово једињење за аноду и раствор калијум-хидроксида као свој електролит.

Ницд батерија

Када се батерија напуни, хемијски састав катоде се трансформише и никл хидроксид се мења у НИООХ. У аноди се формира јони кадмијума из кадмијум хидроксида. Када се батерија испразни, кадмијум реагује са НиООХ да би створио никл хидроксид и кадмијум хидроксид.

Цд + 2Х2О + 2НиООХ -> 2Ни (ОХ) 2 + Цд (ОХ) 2

Оловна батерија:

Оловне батерије се широко користе у аутомобилима, претварачима, резервним системима напајања итд. За разлику од цевастих батерија и батерија које не захтевају одржавање, оловне батерије захтевају одговарајућу негу и одржавање како би продужиле свој век трајања. Оловна киселина се састоји од низа плоча које су уроњене у раствор сумпорне киселине. Плоче имају решетке на којима је причвршћен активни материјал. Плоче су подељене на позитивне и негативне плоче. Позитивне плоче држе чисто олово као активни материјал, док је оловни оксид причвршћен на негативне плоче.

Оловна батерија

Оловна батерија

Потпуно напуњена батерија може испразнити струју када је прикључена на терет. Током процеса пражњења, сумпорна киселина се комбинује са активним материјалима на позитивној и негативној плочи што резултира стварањем оловног сулфата. Вода је најважнији корак у одржавању оловне киселине. Учесталост воде зависи од употребе, начина пуњења и радне температуре. Током процеса, атоми водоника из сумпорне киселине реагују са кисеоником и формирају воду.

То резултира ослобађањем електрона из позитивних плоча, што ће прихватити негативне плоче. То доводи до стварања електричног потенцијала преко батерије. Електролит у оловној батерији је мешавина сумпорне киселине и воде која има специфичну тежину. Специфична тежина је тежина смеше киселина-вода у поређењу са једнаком запремином воде. Специфична тежина воде без чистих јона је 1.

Оловне батерије пружају најбољу вредност за снагу и енергију по киловат-сату, имају најдужи животни циклус и велику еколошку предност јер се рециклирају по изузетно високој стопи. Ниједна друга хемија не може да дотакне инфраструктуру која постоји за сакупљање, транспорт и рециклажу оловних батерија.

Уз овај чланак говори се о литијум-јонској батерији са њеним предностима и недостацима.

Рад литијум-јонске батерије

Ли-Ион-батерија

Литијум-јонске батерије су сада популарне у већини електронских преносних уређаја попут мобилних телефона, преносних рачунара, дигиталних фотоапарата итд. Због своје дуготрајне ефикасности напајања. Ово су најпопуларније пуњиве батерије са предностима попут најбоље густине енергије, занемарљивог губитка наелектрисања и без меморијског ефекта. Ли-Ион батерија користи литијумове јоне као носаче наелектрисања који се померају са негативне на позитивну електроду током пражњења и назад приликом пуњења. Током пуњења, спољна струја пуњача примењује пренапонски напон од акумулатора. Ово присиљава струју да пређе у обрнутом смеру од позитивне ка негативној електроди, где се литијумови јони уграђују у порозни материјал електроде кроз процес зван интеркалација. Лијони пролазе кроз неводени електролит и мембрану сепаратора. Материјал електроде је интеркалирано једињење литијума.

Негативна електрода Ли-Ион батерије састоји се од угљеника, а позитивна електрода је метални оксид. Најчешће коришћени материјал у негативној електроди је графит, док у позитивној електроди може бити литијум-кобалтов оксид, литијум-јонски фосфат или литијум-манганов оксид. Као електролит користи се литијумова со у органском растварачу. Електролит је обично смеша органских карбоната попут етилен карбоната или диетил карбоната који садрже литијумове јоне. Електролит користи ањонске соли попут литијум хекса флуоро фосфата, литијум хекса флуоро арсенат монохидрат, литијум по хлорату, литијум хекса флуоро борат итд. У зависности од коришћене соли, напон, капацитет и век трајања батерије варирају. Чисти литијум снажно реагује са водом стварајући литијум хидроксид и јоне водоника. Дакле, употребљени електролит је не водени органски растварач. Електрохемијска улога наелектрисања електрода између аноде и катоде зависи од смера струјања.

Реакција Ли Ион батерије

Реакција Ли Ион батерије

У Ли-Ион батерији обе електроде могу да прихвате и ослободе литијумове јоне. Током процеса интеркалације, литијумови јони се крећу у електроду. Током обрнутог процеса који се назива де интеркалација, литијумови јони се померају уназад. Током пражњења, позитивни литијумови јони ће се екстраховати из негативних електрода и уметнути у позитивну електроду. Током процеса пуњења долази до обрнутог кретања литијумових јона.

Предности литијум-јонске батерије:

Литијум-јонске батерије надмашују НиЦд батерије и друге секундарне батерије. Неке од предности су

  • Мала тежина у поређењу са другим батеријама сличне величине
  • Доступно у различитим облицима, укључујући равни облик
  • Висок напон отвореног круга који повећава пренос снаге при малој струји
  • Недостатак меморијског ефекта.
  • Веома ниска стопа самопражњења од 5-10% месечно. Самопражњење је око 30% у НиЦд и НиМх батеријама.
  • Еколошка батерија без литијумског метала

Али заједно са предностима, као и друге батерије, Ли-Ион батерија пати и од неких недостатака.

Мане Ли-Ион батерије:

  • Наслаге унутар електролита временом ће спречити проток наелектрисања. Ово повећава унутрашњи отпор батерије и капацитет ћелије да испоручује струју постепено опада.
  • Велико пуњење и висока температура могу довести до губитка капацитета
  • Када се прегреје, Ли-Ион батерија може претрпети топлотни одвод и пукнуће ћелије.
  • Дубоко пражњење може довести до кратког споја Ли-Ион батерије. Дакле, да би то спречили, неке компаније имају унутрашње искључене склопове који искључују батерију када је њен напон изнад сигурног нивоа од 3 до 4,2 волта. У овом случају, када батерија не користи дуже време, интерни склоп ће трошити енергију и испразнити је испод напона за искључивање. Дакле, за пуњење таквих батерија уобичајени пуњачи нису корисни.