Polnilne baterije: naprava, delovanje, princip delovanja in vezje

Avtonomni viri energije so eden najkoristnejših izumov človeštva. Kaj je telefon ali radio, ki ga nima polnilne baterije? Naprava za več naprav, kot tudi pogoji za njihovo uporabo ne vedno zagotavljajo trajno oskrbo z električno energijo, tako da so ti viri energije lahko udobno deluje praktično kjerkoli na svetu. Po majhni predgovor, pojdimo na članek.

Kaj je baterija za polnjenje?

V širšem smislu ta izraz pomeni napravo, ki pod določenimi pogoji uporabe lahko nabira neko energijo, v drugih pa se lahko uporabi za potrebe osebe.

Baterije kopičijo električno energijo iz zunanjega vira energije in jih nato dajo povezanim potrošnikom, da lahko opravljajo svoje delo. Torej, ko naprave delujejo, se med elektrolitom in elektrodnimi ploščami neprestano pojavljajo kemične reakcije. Mimogrede, podobna zasnova se namesti v banke, iz katerih se oblikujejo baterije. Naprava teh modelov omogoča ustvarjanje napetosti, običajno 1,2-2 V, kar je zelo majhno. Zato se za povečanje učinkovitosti virov energije uporabljajo različne vrste povezav.

Kako delati z izpustom polnilne baterije?

Podatkovna naprava za napajanje zagotavlja povezavo s plusom in minusom. Delujejo kot sledi: ko je obremenitev priključena na elektrode (kot primer lahko upoštevamo žarnico), se prikaže zaprt električni vezje. Tok napajanja se začne skozi to. Nastaja zaradi gibanja elektronov, anionov in kationov. Podrobnejše informacije o tem, kaj in kako je, lahko poveš le na konkreten primer.

Recimo, da imamo baterijo, kjer je pozitivna elektroda nikljev oksid, v katerega smo dodali grafit, da bi povečali prevodnost. Za negativno ploščo smo uporabili gobico kadmija. Torej, ko pride do izpusta, aktivni delci kisika sprostijo in padajo v elektrolit. Hkrati ločujejo dele, ki gredo kot električna energija (isti elektroni). Potem so aktivni delci kisika usmerjeni proti negativnim ploščam, kjer oksidirajo kadmij.

Delovanje baterije med polnjenjem

Potrebno je odklopiti obremenitev na sponkah plošč. Prav tako jih napajajo s konstantno napetostjo (lahko pa je tudi odvisno od primera), kar je večje od velikosti akumulatorja, ki se polni. Polarnost mora biti enaka. To pomeni, da se morajo minus in plus terminali potrošnika in vira uskladiti. Upoštevajte, da mora polnilnik nujno imeti več energije, kot je v akumulatorju, da bi zataknili v njej ostalo energijo in ustvarili električni tok, katerega smer bo nasprotna izpustu. Posledično se spreminjajo tudi kemični procesi, ki se pojavljajo v bateriji.

Poglejmo si primer iz prejšnje podtočke članka. Pozitivna elektroda bo obogatena s kisikom, čisti kadmij pa bo obnovljen na negativno elektrodo. Če povzamemo, lahko rečemo, da se med polnjenjem in izpustom spremeni samo kemična sestava elektrod. To ne velja za elektrolit. Lahko pa izhlapi, kar bo negativno vplivalo na življenjsko dobo baterije.

Torej smo upoštevali načelo delovanja katere koli baterije. Zdaj pa ugotovimo, kako izboljšati njihovo učinkovitost med delovanjem.

Vzporedna povezava

Velikost toka je odvisna od velikega števila dejavnikov. Najprej to pomeni konstrukcijo, uporabljene materiale in njihove dimenzije. Večja je površina elektrod, večje je tok, ki ga lahko prenesejo. To načelo se uporablja za vzporedno povezavo podobnih pločevink v baterijah. To se naredi, če je treba povečati sedanjo vrednost, ki gre za obremenitev. Toda skupaj s tem je treba povečati moč vira energije.

Serijska povezava

Če upoštevamo, na katere banke so izdelane baterije, potem je treba reči, da so praviloma v enem ohišju. Podobna vrsta povezave se uporablja za pridobivanje velikih napetostnih vrednosti z manjšo izgubo.

Uporaba tega dizajna si lahko ogledate tako, da razstavite avtomobilske baterije, ki so svinčene. Treba je omeniti, da se ta tip uporablja ne samo v napravi za akumulator avtomobila, temveč je le najverjetnejši način za razstavljanje, kako deluje ta vrsta povezave. V tem primeru je treba paziti, da ni nobenega kovinskega stika, in da je z elektrolitom obstajala zanesljiva galvanska povezava. Toda to je treba razumeti le glede na to vrsto. V drugih primerih se dodeljena povezava opravi drugače.

Vrste baterij

Razlikujejo se zaradi njihovega namena, zmožnosti, realizacije in materiala. Trenutno je sodobna proizvodnja obvladovala proizvodnjo več kot tri desetine vrst, ki se razlikujejo po sestavi elektrod in uporabljenega elektrolita. Li-ionske baterije se na primer ponašajo z družino 12 znanih modelov. Konvencionalno je mogoče razlikovati med naslednjimi vrstami:

1. Svinčeva kislina.
2. Litij.
3. Nikelj-kadmij.

To so najbolj priljubljeni predstavniki. Toda za razumevanje možnosti predlagamo, da se seznanite s seznamom materialov, ki lahko delujejo kot elektrode:

• železo;
• svinec;
• titan;
• litij;
• kadmij;
• kobalt;
• nikelj;
• cink;
• vanadij;
• srebro;
• aluminij;
• številni drugi elementi, ki so, mimogrede, zelo redki.

Uporaba različnih materialov vpliva na posledične izhodne lastnosti in torej na področje uporabe. Tako se na primer uporabljajo litij-ionske baterije v računalniških in mobilnih napravah. Medtem ko se nikelj-kadmij uporablja kot nadomestek za standard galvanske celice. Teoretično lahko vse vrste baterij delajo s katerim koli obremenitvijo. Edino vprašanje je, kako upravičena je takšna vloga.

Glavne značilnosti

Že smo upoštevali, kakšne so baterije, struktura teh struktur, iz katerih so izdelani. Zdaj pa se osredotočimo na to, kaj vpliva na njihovo delovanje. Pomembne značilnosti za nas so:

1. Gostota se nanaša na značilnost razmerja med količino energije in prostornino ali težo akumulatorja.
2. Kapaciteta je vrednost največjega napolnjenosti akumulatorja, ki ga lahko da med postopkom praznjenja, dokler ne dosežete najnižje napetosti. Ta indikator je izražen v amperih ali obeskih. Lahko se navede tudi energijska zmogljivost. Izmeri se v vatnih urah ali džulih. Naloga te zmogljivosti je poročati o količini energije, ki se odšteje med izpustom, dokler ni dosežena najmanjša dopustna napetost.
3. Temperaturni režim vpliva na električne lastnosti akumulatorja. Če pride do resnih odstopanj od priporočenega obsega delovanja proizvajalca, obstaja velika verjetnost izpada električne energije. To je zato, ker prehlad in toplota vplivata na intenzivnost kemijskih reakcij, pa tudi na notranji tlak.
4. Samopraznitev se nanaša na izgubo zmogljivosti, ki se pojavi, ko se akumulator napolni, če ni obremenitve na sponkah. Ta indikator je v mnogih pogledih odvisen od zasnove in se lahko poveča, če je izolacija prekinjena.

To so značilnosti baterij in nam najbolj zanimajo. Seveda, če boste morali narediti nekaj novega in izključnega, prej brez primere, boste morda potrebovali nekaj drugega. Toda to je zelo malo verjetno.

Naprava za elektrode

Kot primer vzamemo vodilne plošče. Čeprav so bili prej. Moderne plošče so izdelane iz zlitine svinca in kalcija. Zahvaljujoč temu se doseže nizek nivo praznjenja akumulatorja (50% zmogljivosti se izgubi v 18 mesecih). To vam omogoča tudi varčevanje z vodo (samo 1 gram na ampero).

Lahko najdemo tudi hibridno zasnovo, pri kateri poleg pozitivnega elektroda dodamo tudi antimon in kalcij dodamo negativni elektrodi. Res je, da je v takih primerih povečan pretok vode. Za povečanje odpornosti proti korozivnim postopkom dodajte kositer ali srebro.

Elektrode so izdelane z mrežasto strukturo, pokrite so s plastjo aktivne mase. Načelo delovanja akumulatorja je v veliki meri odvisno od tega, kateri material se uporablja za plošče. Menimo, da je svinec, ki ga je mogoče naučiti, vendar jih ne priporočamo.

Elektrolit

Upoštevamo vse iste akumulatorske baterije. Kot elektrolit, v katerega so nameščeni, se najpogosteje pojavlja žveplova kislina. Ima določeno gostoto, ki se lahko spreminja glede na raven baterije. V tem primeru načelo deluje: več, višje. Sčasoma elektrolit izhlapi in kapaciteta akumulatorja pada. Življenjska doba storitev vpliva na delovanje (varnost). V baterijah je lahko elektrolit dveh tipov:

• tekočina;
• v obliki impregniranega posebnega materiala.

Trenutno je najpogostejši najpogostejši tip.

Delovanje baterije

Uporabo baterij lahko opazujemo skoraj povsod. Zapomni si svoje mobilne telefone ali neprekinjeno napajanje za računalnike. V se navadna svetilka lahko kot primer (so sodobni modeli bolj izdelan z vgrajeno akumulatorsko baterijo in niso namenjeni za galvanskih). In avtomobili? Sistemi "stop-start" in regenerativno zaviranje delujejo od akumulatorjev, in postavljajo visoke zahteve v zagonski tok, globok raztovor in vzdržljivost. Kot lahko vidite, brez teh virov energije je težko upravljati v življenju katerekoli osebe.

Diagram gradnje baterij

Pregledali smo osnovne podatke o teh napravah. Bodimo pozorni na tak koncept, kot vezje akumulatorske baterije. Konec koncev, v okviru članka o njej šel samo minilo. Akumulator sodobne sheme, po zgodovini, je najprej ustvaril francoski fizik Gaston Plant. Področje njegovega ustvarjanja je preseglo 10 kvadratnih metrov! Sodobne baterije so dejansko preprosto bistveno zmanjšale in nekoliko spremenjene kopije svoje baterije. Vidno človeškemu elementu je samo telo. Zagotavlja enotnost in integriteto strukture.