Populära batterityper

Enheten (med några ord), fördelar och nackdelar. Blysyra, nickel-kadmium, nickel-metallhydrid och litiumjonbatterier.

Batteritekniken kom tyst och fast in i våra liv. Trådlösa telefoner, mobiltelefoner, trådlösa elverktyg, kameror, en mängd olika leksaker ... Om allt detta endast fick el från vanliga syra- eller alkalibatterier, skulle en betydande del av budgeten för varje rysk familj spenderas på batterier. Därför får du ofta tänka: hur levde vi till och med utan hushållsbatterier?

batterier - Det här är elektrokemiska anordningar som kan lagra och avge elektrisk energi. Men bakom en så enkel definition ligger en mängd olika konstruktioner och principer för drift av olika batterier. Evolution och tekniska framsteg har påverkat dem fullt ut och idag finns det inom industrin laddningsbara batterierkan arbeta med maximal effekt under bokstavligen år utan att ladda.

Men den genomsnittliga lekman är bara bekant med flera typer av batterier. Låt oss tänka mer på dem.

I ombord används kraftsystem i våra bilar starter blybatterier. Moderna batterier Denna grupp kräver inte underhåll. Elektrolyten i dem är en lösning av svavelsyra, och de aktiva reagensen är blyoxid och bly själv. Under urladdningen reduceras reagensen vid anoden och katoden för att leda sulfat, och en elektrisk ström passerar genom elektrolyten. Vid laddning sker en omvänd kemisk reaktion och strömmen flyter i motsatt riktning.

Bilbatterier kallas startbatterier eftersom de måste vara villiga att ge en stor initial ström även under de mest extrema förhållanden, till exempel vid en omgivningstemperatur på -30 grader eller lägre.

Startbatterier och blybatterier är vanligtvis helt frånvarande "Minneeffekt". Det betyder att de absolut inte bryr sig om vilken frekvens och i vilken utsträckning de laddas, deras kapacitet från ojämn och ofullständig laddning minskar inte.

Dessutom är blysyrabatterier självladdande i ett minimum, har en relativt låg kostnad och tål upp till tusen laddningscykler.

Men samtidigt har startbatterier också nackdelar. Exempelvis är kapaciteten hos ett blybatteri, hänvisat till en enhet med dess volym och massa, liten. Därför kan blybatteriet inte kallas kompakt och lätt. En annan nackdel med denna typ av batteri är rädslan för djupa urladdningar. Optimalt för ett startbatteri är en urladdning på högst halva kapaciteten.

Inom hushålls- och allmänna industriella kompakta apparater, tills nyligen, upprätthölls absolut ledarskap i prevalensen nickel-kadmiumbatterier (Ni-Cd). Det här är alkaliska batterier, de använder kaliumhydroxid som elektrolyt. Och de aktiva substanserna i dem är kadmium och nickelhydroxid (därav namnet).

Nickel-kadmiumbatterier är unika i sin inställning till djup urladdning. De "gillar" det och har en gynnsam effekt på kapaciteten och antalet möjliga laddningscykler. I allmänhet är ett nickel-kadmiumbatteri bra eftersom det kan arbeta med konstant kraft under hela urladdningscykeln och producera samma ström.

Precis som blybatterier tål nickel- och kadmiumbatterier temperaturförändringar och är redo för ett stort antal laddningscykler.

Kostnaden för nickel-kadmiumbatterier är något högre än kostnaden för blybatterier, men det kan inte sägas att de förra är särskilt dyra.

Den största nackdelen med nickel-kadmiumbatterier är den uttalade "minneseffekten". Därför är sådana batterier mycket skadliga att ständigt hålla "på laddning" och inte helt urladdas. Man bör inte glömma att kadmium är ett gift, varför det kan vara svårt att bortskaffa nickel-kadmiumbatterier.

För att lösa problemet med kadmiumoxicitet och för att uppnå högre operationella egenskaper utvecklades i slutet av 80-talet av förra seklet laddningsbara nickelmetallhydridbatterier (Ni-Mh). Skillnaden mellan dessa batterier och nickel-kadmiumbatterier är att deras katod innehåller absorberat väte (intermetalliskt). Nickel-metallhydridbatterier är mindre mottagliga för "minneseffekten", har en högre specifik kapacitet.

Men samtidigt har dessa batterier en högre kostnad än kadmiumbatterier, de klarar färre laddningsladdningscykler och kan inte ge stora strömmar under lång tid. På grund av dessa brister har metallhydridbatterier inte tävlat med kadmiumbatterier.

En av de mest avancerade och samtidigt populära batterityperna är litiumjonbatterier. På deras sida finns både lätt vikt, och en stor resurs, och frånvaron av en "minneseffekt" och självutladdning.

Litiumjonbatteri ganska komplex: katoden är gjord av grafit, och anoden är gjord av kobolt eller mangan. Under drift av batteriet är litiumoxid växelvis antingen på den positiva eller på den negativa elektroden.

K nackdelarna med litiumjonbatterier kan tillskrivas för det första deras höga kostnad. Du kan lägga till ett litet antal driftstemperaturer till detta. Dessa brister kan dock inte betraktas som betydande, och produktionen av litiumjonbatterier får kontinuerligt fart. Dessutom har moderna batterityper som litiumpolymer ännu inte blivit utbredda.

Läs mer om de modernaste batteritypen här:

Litiumjonbatterier

Gelbatterier

Lovande teknik:

Aluminiumbatterier

Kolbatterier

Grafenbatterier

Alexander Molokov

Comments

[#1]

I Ni-MH är intermetalliken en anod, inte en katod. Nickeloxidkatod.

[#3]

Enhet för aktuellt underhåll (avsvavling) av drivna batterier.

Batteriet stod inför sulfateringsproblemet för några år sedan. Dieselmotorn i min bil började bli kallt av kyla. Med ett laddat batteri snurrade starteren, men på något sätt trög. Jag tittade igenom materialen i Battery Factor (med deras okänsliga oscillogram), Valravens schema (en bra idé, men en analfabetisk teknisk lösning), etc. Jag inspirerades av idén att aktivera desulfationsprocessen med strömpulser med branta främre kanter. Jag monterade en enkel krets på en brädskiva, satte upp den på ett batteri för natten och startade bilen utan problem på morgonen. sålunda Jag nådde slutet av säsongen (jag går inte på vintern), jag gick vår-sommar utan problem och under hösten fick jag ett nytt batteri, som förlängde den gamla sexåringens livslängd med ett år. Han kom till slutsatserna: 1 - enheten är effektiv, men svag för behandling; 2- förebyggande av avsvavling är nödvändigt, borzh måste drickas i tid. Jag sprider TD för att upprepa enheten jag pratade om, alla kan göra att den inte blir lat, alla komponenter är inte bristfälliga. look

[#4 tit]

Artikeln är inte dålig.Inget sägs emellertid om bly-VRLA AGM och gelbatterier, som också ofta används i vardagen (till exempel för inverter-batterisystem eller UPS för pannor ..)
Och förresten, nickel-kadmium är för närvarande 2-3 gånger dyrare än bly.

[#5 Anton]

Minneeffekt av litiumjon

Forskare vid schweiziska institutet Paul Scherrer, tillsammans med kollegor från Toyota Research i Japan, fann att den allmänt använda typen litiumjonbatterier fortfarande är benägen för den negativa "minneseffekten".

Som studien visade leder ofta cykler av ofullständig laddning och efterföljande urladdning till uppkomsten av separata "mikroeffekter av minnet", som sedan sammanfattas. Detta beror på att basen för batteriet är frisläppande och återupptagning av litiumjoner, vars dynamik blir långt ifrån optimal när det gäller ofullständig laddning.

Under laddningsprocessen lämnar litiumjoner kvar partiklar av litiumferrofosfat, vars storlek är tiotals mikrometer, en efter en. Katodmaterialet börjar separeras i partiklar med olika litiuminnehåll.

Batteriladdning sker mot bakgrund av ökande elektrokemisk potential. Vid en viss punkt når det gränsvärdet. Detta leder till en acceleration av frigörandet av de återstående litiumjonerna från katodmaterialet, men de ändrar inte längre den totala batterispänningen.

Om den inte är fulladdad, kommer ett visst antal partiklar nära gränstillståndet att förbli vid katoden. De nådde praktiskt taget hinder för litiumjonfrisättning, men lyckades inte övervinna den.

Under urladdningen tenderar fria litiumjoner att återvända till sin plats och rekombinera med ferrofosfatjoner. Men på katodytan möts de också av partiklar i gränstillståndet som redan innehåller litium. Återupptagning hindras och mikrostrukturen hos elektroden störs.

För närvarande undersöks två sätt att lösa problemet: att göra ändringar i algoritmerna i batterihanteringssystemet och utveckla katoder med en ökad ytarea.