Populære batterityper

Enheden (med få ord) fordele og ulemper. Bly-syre, nikkel-cadmium, nikkel-metalhydrid og lithium-ion-batterier.

Batteriteknologi trådte stille og fast ind i vores liv. Trådløse telefoner, mobiltelefoner, trådløse elværktøjer, kameraer, en række legetøj ... Hvis alt dette kun modtog elektricitet fra almindelige syre- eller alkaliske batterier, ville en betydelig del af budgettet for enhver russisk familie blive brugt på batterier. Derfor fanger du dig selv ofte og tænker: hvordan levede vi endda uden husholdningsbatterier?

Batterier - Dette er elektrokemiske apparater, der er i stand til at lagre og afgive elektrisk energi. Bag en sådan simpel definition ligger der dog en lang række design og principper for drift af forskellige batterier. Evolution og teknologiske fremskridt har fuldt ud påvirket dem, og i dag findes der i industrien genopladelige batterierer i stand til at arbejde med maksimal kraft i bogstaveligt talt år uden genopladning.

Imidlertid er den gennemsnitlige lægmand kun bekendt med flere typer batterier. Lad os dvæle ved dem mere detaljeret.

I ombord bruges elsystemer i vores biler starter blybatterier. Moderne batterier Denne gruppe kræver ikke vedligeholdelse. Elektrolytten i dem er en opløsning af svovlsyre, og de aktive reagenser er blyoxid og bly selv. Under udladningen reduceres reagenserne ved anoden og katoden for at føre sulfat, og en elektrisk strøm passerer gennem elektrolytten. Ved opladning opstår der en omvendt kemisk reaktion, og strømmen flyder i den modsatte retning.

Bilbatterier kaldes startbatterier, fordi de er villige til at give en stor startstrøm, selv under de mest ekstreme forhold, f.eks. Ved en omgivelsestemperatur på -30 grader celsius eller lavere.

Startbatterier og bly-syre-batterier er generelt helt fraværende "Hukommelseseffekt". Dette betyder, at de absolut ikke er interesserede i, hvor hyppigt og i hvilket omfang de oplades, deres kapacitet fra ujævn og ufuldstændig opladning falder ikke.

Derudover er blyforsyningsbatterier selvudladende til et minimum, har en relativt lave omkostning og kan modstå op til tusind opladningscyklusser.

Men på samme tid har startbatterier også ulemper. F.eks. Er kapaciteten for et blybatteri, der henvises til en enhed med dens volumen og masse, lille. Derfor kan blybatteriet ikke kaldes kompakt og let. En anden ulempe ved denne type batteri er frygt for dybe udladninger. Optimal for et startbatteri vil være en afladning på højst halvdelen af ​​kapaciteten.

I husholdningsapparater og generelle industrielle kompakte apparater blev der indtil for nylig opretholdt absolut lederskab i prævalens nikkel-cadmium-batterier (Ni-Cd). Dette er alkaliske batterier, de bruger kaliumhydroxid som en elektrolyt. Og de aktive stoffer i dem er cadmium og nikkelhydroxid (deraf navnet).

Nikkel-cadmium-batterier er unikke i deres holdning til dyb afladning. De "kan lide" det og har en gavnlig effekt på kapaciteten og antallet af mulige opladningscyklusser. Generelt er et nikkel-cadmium-batteri godt, idet det er i stand til at arbejde med konstant strøm gennem hele udladningscyklussen og producerer den samme strøm.

Ligesom blybatterier kan nikkel- og cadmiumbatterier modstå temperaturændringer og er klar til et stort antal opladningscyklusser.

Prisen på nikkel-cadmium-batterier er lidt højere end prisen på blybatterier, men det kan ikke siges, at de førstnævnte er specielt dyre.

Den største ulempe ved nikkel-cadmium-batterier er den udtalte "hukommelseseffekt". Derfor er sådanne batterier meget skadelige for konstant at holde "opladet" og ikke fuldt udladet. Man må ikke glemme, at cadmium er en gift, på grund af hvilken der kan være nogle vanskeligheder ved bortskaffelse af nikkel-cadmium-batterier.

For at løse problemet med cadmiumtoksicitet og for at opnå højere operationelle egenskaber blev der i slutningen af ​​80'erne af det forrige århundrede udviklet genopladelige nikkelmetallhydridbatterier (Ni-Mh). Forskellen mellem disse batterier og nikkel-cadmium-batterier er, at deres katode indeholder absorberet brint (intermetallisk). Nikkel-metalhydridbatterier er mindre modtagelige for "hukommelseseffekten", har en højere specifik kapacitet.

Men på samme tid har disse batterier en højere pris end cadmium-batterier, de er i stand til at modstå færre ladeafladningscyklusser og er ikke i stand til at give store strømme i lang tid. På grund af disse mangler har metalhydridbatterier ikke kunnet konkurrere med cadmium-batterier.

En af de mest avancerede og på samme tid populære batterityper lithium-ion-batterier. På deres side er let vægt, en stor ressource og fraværet af en "hukommelseseffekt" og selvudladning.

Lithium-ion batteri enhed ret kompliceret: katoden er lavet af grafit, og anoden er lavet af kobolt eller mangan. Under drift af batteriet er lithiumoxid skiftevis enten på den positive eller på den negative elektrode.

K ulemperne ved lithium-ion-batterier kan tilskrives først og fremmest deres høje omkostninger. Du kan tilføje et lille interval af driftstemperaturer til dette. Disse mangler kan imidlertid ikke betragtes som betydelige, og produktionen af ​​lithium-ion-batterier vinder konstant fart. Desuden er mere moderne typer batterier, såsom lithiumpolymer, endnu ikke blevet udbredt.

Læs mere om de mest moderne batterityper her:

Lithium-ion-batterier

Gelbatterier

Lovende teknologier:

Aluminiumsbatterier

Kulbatterier

Grafenbatterier

Alexander Molokov

Comments

[#1]

I Ni-MH er intermetallikken en anode, ikke en katode. Nikkeloxidkatode.

[#3]

En enhed til den aktuelle vedligeholdelse (desulfation) af betjente batterier.

Batteriet stod overfor sulfateringsproblemet for et par år siden, dieselmotoren i min bil begyndte at blive kold af kulde. Med et opladet batteri roterede starteren, men på en eller anden måde træg. Jeg kiggede igennem materialerne i Battery Factor (med deres uforståelige oscillogram), Valraven's skema (en god idé, men en analfabet teknisk løsning) osv. Jeg blev inspireret af ideen om at aktivere processen med desulfation af strømimpulser med stejle forkanter. Jeg monterede et simpelt kredsløb på en brødbræt, installerede det på et batteri for natten og startede bilen uden problemer om morgenen. således Jeg nåede slutningen af ​​sæsonen (jeg går ikke om vinteren), jeg gik forårssommer uden problemer og i efteråret fik jeg et nyt batteri, der forlænger levetiden på den gamle seksårige med et år. Han kom til konklusionerne: 1 - enheden er effektiv, men svag til behandling; 2- forebyggelse af desulfation er nødvendig, borzh skal drikkes til tiden. Jeg spredte TD'en for at gentage enheden, jeg talte om, alle kan gøre det ikke doven, alle komponenter er ikke mangelvare. Look

[#4 tit]

Artiklen er ikke dårlig.Der siges dog intet om bly-VRLA AGM og gelbatterier, som også ofte bruges i hverdagen (for eksempel til inverter-batterisystemer eller UPS til kedler ..)
Og forresten, nikkel-cadmium er i øjeblikket 2-3 gange dyrere end bly.

[#5 Anton]

Hukommelseseffekt af lithiumion

Forskere ved det schweiziske institut Paul Scherrer sammen med kolleger fra Toyota Research i Japan fandt, at den meget anvendte type lithium-ion-batterier stadig er tilbøjelig til den negative "hukommelseseffekt".

Som undersøgelsen viste, fører hyppige cyklusser med ufuldstændig opladning og efterfølgende udladning til udseendet af separate "mikroeffekter af hukommelse", som derefter opsummeres. Dette skyldes, at grundlaget for batteriet er frigivelse og genindfangning af lithiumioner, hvis dynamik bliver langt fra optimal i tilfælde af ufuldstændig opladning.

Under opladningsprocessen efterlader lithiumioner partikler af lithiumferrophosphat, hvis størrelse er snesevis af mikrometer, den ene efter den anden. Katodematerialet begynder at adskilles i partikler med forskellige lithiumindhold.

Batteriopladning opstår på baggrund af det stigende elektrokemiske potentiale. På et bestemt tidspunkt når det sin grænseværdi. Dette fører til en acceleration af frigivelsen af ​​de resterende lithiumioner fra katodematerialet, men de ændrer ikke længere den samlede batterispænding.

Hvis det ikke er fuldt opladet, forbliver et vist antal partikler tæt på grænsetilstand ved katoden. De nåede praktisk talt barrieren for lithiumionfrigivelse, men lykkedes ikke at overvinde den.

Under udtømningen har frie lithiumioner en tendens til at vende tilbage til deres sted og rekombineres med ferrophosphationer. På katodeoverfladen mødes de imidlertid også af partikler i grænsetilstand, der allerede indeholder lithium. Genopfangning hindres, og elektrodes mikrostruktur forstyrres.

I øjeblikket undersøges to måder at løse problemet på: at ændre algoritmerne i batteristyringssystemet og udvikle katoder med et øget overfladeareal.