„Baterijos iš tikrųjų pakeitė žmonių gyvenimus“ nėra perdėjimas! Energijos kaupimo įrenginyje ir jos naudojimo be nuolatinės srovės koncepcija leido sukurti šiuolaikinius prietaisus, tokius kaip mobilieji telefonai! Turime padėkoti pirmąjį elektrinį akumuliatorių išradusiam grafui Alessandro Voltai, kad jis supaprastino mūsų gyvenimą. Šis XIX amžiaus išradimas nustatė kelią kitiems išradėjams kurti skirtingų tipų baterijas, šiuo metu naudojamas.
Įsivaizduoti naujo amžiaus elektros prietaisą be akumuliatoriaus yra gana sunku! Taigi, ar nemanote, kad turėtume išmokti bent šio prietaiso pagrindų??
Skaitykite kartu, kad sužinotumėte, kas yra akumuliatorius, tipai ir paskirtis, taip pat patarimai, kaip pasirinkti tinkamą bateriją.
Kas yra baterija? Kodėl jis naudojamas?
Baterija yra prietaisas, kuris naudoja cheminę energiją elektros energijai gaminti, viena ar daugiau elektrocheminių elementų liečiant vienas kitą. Sutvarkant šias ląsteles teisinga tvarka, sukuriamas elektronų srautas elektros srovei gaminti.
Kiekviena baterija turi tris pagrindinius komponentus:
- Katodas – teigiama pusė
- Anodas- neigiama pusė
- Elektrolitai
Kai prie anodo prijungiamas išorinis įrenginys, jis generuoja elektronus, kurie juda link katodo. Elektrolitas veikia kaip terpė, leidžianti tekėti elektros krūviui.
Pagrindinis akumuliatoriaus tikslas yra kaupti elektros energiją ir išlaikyti įtaisus be tiesioginės energijos. Baterijos naudojamos beveik visuose elektros prietaisuose, tokiuose kaip žaislai, automobiliai, nešiojamieji kompiuteriai, medicinos prietaisai, nuotolinio valdymo pultai ir tt. Jie taip pat suteikia avarinę elektros energijos atsarginę kopiją namuose ir biuruose, kaupiant ir iškraunant elektros energiją..
PASTABA: Nors baterija ir elementas naudojami pakaitomis, yra dvi skirtingos sistemos. Ląstelė yra vienas akumuliatoriaus vienetas, kuriame kaupiama elektros energija, tuo tarpu akumuliatorius susideda iš vieno ar daugiau tokių elementų.
Kokie yra baterijų tipai?
Akumuliatoriai skirstomi į du pagrindinius tipus – pirminius ir antrinius.
Pirminės baterijos:
Tai vienkartinės baterijos, kuriose kaupiasi didelis energijos kiekis. Jie tinka tokiems prietaisams kaip žaislai, karinės klasės įranga ir pan., Kuriems reikia mažai energijos. Nors „Primary“ baterijų efektyvumas yra gana didelis, palyginti su įkraunamomis, jos nėra ekologiškos. Kai akumuliatorius išsikraus, turėsite jį išmesti, taip padidindami elektros energijos atliekas.
Pirminės baterijos taip pat žinomos kaip sausos baterijos, nes jose nėra skysčio.
Pavyzdžiai: Šarminės baterijos, tokios kaip monetų elementai, AA, AAA, 9V; Cinko anglies ir ličio baterijos
Antrinės baterijos:
Tai įkraunamos baterijos, kurias galima pakartotinai naudoti net ir išsikrovus. Kai įkraunate akumuliatorių, elektrocheminis procesas veikia priešinga kryptimi ir pakeičia katodo ir anodo padėtį į pradinę būseną. Tai yra tada, kai akumuliatorius vėl pakyla ir tampa visiškai funkcionalus. Antrinės baterijos naudojamos tokiuose prietaisuose kaip inverteriai, automobiliai, mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai ir kitos didelės apkrovos sistemos.
Nors antrinės baterijos yra brangios, jos tarnauja ilgai ir suteikia jums tikrą kainos ir kokybės santykį. Baterijose yra specialus įkroviklis, skirtas joms įkrauti.
Pavyzdžiai: Nikelio-kadmio, ličio jonų, švino rūgšties, nikelio-metalo hidrido.
Sąrašas 10 skirtingų tipų baterijų ir jų taikymo:
Dabar suprasime 10 dažniausiai rinkoje esančių baterijų tipų, išsamiai aprašydami paskirtį, apribojimus ir kt.
1. Cinko-anglies baterija:
Cinko-anglies baterija yra labiausiai paplitęs pirminių baterijų tipas, kuris taip pat žinomas kaip „Leclanche“ elementas. Tai sausas akumuliatorius išoriniame inde, kurio anode yra cinko. Centrinis anglies strypas yra katodas, kurį sudaro anglies ir mangano dioksido mišinys. Amonio chlorido pasta yra elektrolitas, o pluoštinis audinys atskiria du elektrodus.
Cinko-anglies akumuliatoriai tinka bendriesiems prietaisams, tokiems kaip žibintuvėliai, nuotolinio valdymo pultai, laikrodžiai, radijo imtuvai ir pan. Įtampa gali svyruoti nuo 1,2 V iki 1,4 V. Pagrindinis šių baterijų trūkumas yra jų jautrumas korozijai kiekvieną kartą naudojant. Kadangi tai vienkartinės baterijos ir trumpas galiojimo laikas, jas reikia perdirbti, kad būtų išvengta aplinkos taršos.
2. Šarminė baterija:
Šarminės baterijos priklauso pagrindinei kategorijai, kurioje kaip anodas ir katodas atitinkamai naudojamas išorinis cinko metalas ir mangano dioksido centras. Šios baterijos naudoja kalio hidroksidą, šarminį elektrolitą, o ne rūgštinį, pavyzdžiui, amonio chloridą. Šios baterijos turi ilgesnį galiojimo laiką ir energijos kaupimą, palyginti su cinko-anglies baterijomis.
Šios buitinės baterijos tinka tokiems prietaisams kaip akumuliatorių grotuvai, žibintuvėliai, skaitmeniniai fotoaparatai, žaislai ir kt. Nominali įtampa prasideda nuo 1,5 V ir gali pakilti iki 1,6 V, priklausomai nuo cheminių medžiagų koncentracijos. Nuotėkis yra pagrindinė šarminių baterijų problema, todėl padidėja pavojingų cheminių medžiagų poveikio rizika. Standartinės šarminės baterijos turi būti perdirbamos, kad sąvartynuose nebūtų toksiškų atliekų.
3. Ličio baterija:
Ličio baterijos yra tos, kuriose ličiai naudojami kaip anodai. Jos yra lengvos baterijos ir pasižymi dideliu energijos tankiu bei galiojimo laiku, palyginti su kitomis pirminėmis baterijomis. Ličio baterijų įtampa gali svyruoti nuo 1,5 V iki 3,7 V. Daugelis žmonių susipainioja tarp ličio baterijų ir ličio jonų, kurie yra antrinės baterijos, kuriose naudojamas ličio polimeras.
Daugelis nešiojamųjų elektroninių prietaisų, tokių kaip nuotolinio valdymo žaislai ir elektrinės transporto priemonės, naudoja ličio baterijas, nes jie yra „sunkūs“. Šios baterijos taip pat yra skirtingų dydžių, pradedant nuo 20 mm monetos dydžio. Šių akumuliatorių minusas yra tas, kad jie yra linkę į trumpąjį jungimą ir skleidžia ypatingą šilumą, kuri gali virsti gaisru. Štai kodėl ličio baterijos yra draudžiamos keliaujant lėktuvu.
4. Sidabro oksido baterija:
Sidabro oksido baterija yra pirminės baterijos rūšis, populiari dėl didelio energijos ir svorio santykio. Baterija naudoja sidabro oksidą kaip katodą ir cinką kaip anodą kartu su šarminiu elektrolitu. Sidabro oksido baterijos yra mažos mygtukinės, blizgios sidabro spalvos. Jie naudojami tokiuose prietaisuose kaip skaičiuotuvai, klausos aparatai ir laikrodžiai.
Sidabro oksido baterijos palaiko vardinę elemento įtampą 1,55 V, kol bus sunaudota visa energija. Dėl mažo dydžio ir didelio energijos tankio „Apollo“ programai buvo naudojamos sidabro oksido baterijos. Kadangi šiose baterijose yra nedidelis gyvsidabrio kiekis, jas išmetus į sąvartynus, dirvožemis gali būti užterštas gyvsidabriu.
5. Cinko ir oro baterijos:
Cinko oro baterijos yra puikus posakio „Mažas, bet galingas“ pavyzdys! Tai yra nedidelės, ne įkraunamos baterijos, kurios naudoja cinką kaip kurą, kuris reaguoja su ore esančiu deguonimi ir sudaro energiją. Skirtingai nuo įprastų baterijų, šie prietaisai naudoja kurą ir oksidatorių, kad cheminę energiją paverstų elektra. Štai kodėl cinko-oro baterijos dar vadinamos cinko-oro kuro elementais.
Šio tipo baterijų vardinė įtampa yra 1,35–1,4 V. Nuo klausos aparatų iki tinklinio masto energijos saugyklų cinko-oro baterijos naudojamos skirtingiems tikslams, o jų dydis skiriasi priklausomai nuo taikymo. Šios baterijos gali sukelti cinko korozijos riziką, kai jos yra labai išsikrovusios. Pastaruoju metu rinkoje tiekiamos įkraunamos cinko-oro baterijos, todėl ličio jonų baterijos yra labai konkurencingos.
6. Švino rūgšties baterija:
Švino rūgšties akumuliatorius yra viena seniausių antrinio tipo baterijų, išrastų 1859 m. Jis yra populiarus akumuliatorių pasirinkimas motorinėse transporto priemonėse, elektros pastotėse ir pan., Kurių paleidimui reikia didelės srovės. Šiuose prietaisuose naudojamas kempinės švinas (anodas), švino peroksidas (katodas) ir praskiesta sieros rūgštis (elektrolitas), kad cheminė energija būtų paversta elektros energija. Jų vardinė įtampa yra 2,1 V..
Švino rūgšties baterijos yra gana didelės, jas sudaro talpykla, plokštelė, separatoriai ir akumuliatoriaus gnybtai bei cheminės medžiagos. Šios nebrangios ir daug energijos naudojančios baterijos veikia kaip inverterinės baterijos, kaip ir UPS sistemose, kurios maitina avarinio elektros energijos tiekimo nutraukimo metu. Švino rūgšties baterijos turi didelę sprogimo riziką dėl dujų susidarymo ar vidinio trumpojo jungimo.
7. Ličio jonų baterija (ličio jonų):
Ličio jonų arba ličio jonų baterijos yra antrinės baterijų rūšys, kurias galima įkrauti. Šios baterijos naudoja grafitą kaip anodą, ličio medžiagą kaip katodą ir elektrolitą, pvz., Ličio druską. Įkrovimo metu ličio jonai teka iš anodo į katodą ir iškrovimo metu eina atvirkštiniu keliu. Ličio jonų baterijos yra įvairių formų, pavyzdžiui, cilindrinės, plokščios arba supakuotos į plastikinius dėklus.
Šių baterijų vardinė įtampa yra 3,6 V – 3,8 V, o jų tarnavimo laikas yra ilgesnis-apie 2–4 metus. Baterijų tarnavimo laikas priklauso nuo įvairių veiksnių, tokių kaip temperatūra, cheminis mišinys ir iškrovos gylis. Ličio jonai naudojami mobiliuosiuose prietaisuose, mechaniniuose įrankiuose, neįgaliųjų vežimėliuose, automobiliuose ir tt.
8. Nikelio kadmio baterija (Ni-Cd):
Nikelio kadmio baterijos yra įkraunamos baterijos, žinomos pagal trumpą formą Ni-Cd (cheminiai nikelio ir kadmio simboliai). Šiose baterijose naudojamas katilo nikelio oksido hidroksidas, metalinis kadmis kaip anodas ir šarminis tirpalas, pavyzdžiui, kalio hidroksidas kaip elektrolitas. Nominali Ni-Cd baterijų elementų įtampa yra 1,2 V, o didžiausia-1,3 V.
Pagrindinis Ni-Cd baterijų trūkumas yra beveik pastovi įtampa net išsikrovimo metu. Taigi tampa sunku nustatyti, kada baterija išsikrauna. Kitas akumuliatoriaus uždavinys yra naudoti kadmį – toksišką metalą, kuris gali būti pavojingas aplinkai. Dėl šių priežasčių Ni-Cd baterijos pamažu užleidžia vietą nikelio-metalo hidrido baterijoms.
9. Nikelio metalo hidrido baterijos (NiMH arba Ni-MH):
Nikelio metalo hidrido baterijos yra įkraunamos baterijos, kuriose naudojamos pažangios technologijos. Jie veikia panašiai kaip Ni-Cd baterijos, išskyrus tai, kad vandenilį sugeriantis lydinys pakeitė kadį kaip anodą. Ni-MH akumuliatoriai yra daug pranašesni už Ni-Cd akumuliatorius dėl didelio to paties dydžio energijos tankio. Net ir ekonomiškai, jie yra brangūs Ni-Cd, nors jie yra daug geresni aplinkai.
Ni-MH baterijų vardinė įtampa yra 1,2 V, o jų tarnavimo laikas yra ilgas. Jie yra gana tvirti ir gali toleruoti per didelį akumuliatorių įkrovimą ir išsikrovimą. Nors jie yra geresni nei Ni-Cd baterijos, jie turi tik 60% ličio jonų baterijų efektyvumą. Ni-MH baterijos naudojamos elektrinėse transporto priemonėse, elektros prekėse, tokiose kaip fotoaparatai, mobilieji telefonai, UPS, elektros tinklai ir kt.
10. Ličio jonų polimeras (ličio jonų polimeras):
Ličio jonų polimeras yra įkraunama baterija, plačiai naudojama plataus vartojimo elektroninėse prekėse, tokiose kaip mobilieji telefonai. Pagrindinis skirtumas tarp ličio jonų polimerų ir ličio jonų baterijų yra polimero elektrolito naudojimas vietoj skysto. Šis polimeras gali būti bet kurios iš trijų formų-pusiau kietas gelis, akytas cheminis junginys arba sausa kieta medžiaga.
Ličio jonų polimerų baterijos yra lengvos ir palyginti saugesnės nei ličio jonų baterijos dėl mažesnės nuotėkio rizikos. Nominali įtampa svyruoja tarp 3,6-3,8 V. Nepaisant didelės kainos, ličio jonų polimerų baterijų energijos tankis ir galiojimo laikas yra prastesni nei ličio jonų.
Kaip išsirinkti savo naudojimui tinkamą bateriją?
Iki šiol jūs turėjote suprasti, kad baterijos nėra universalūs prietaisai! Štai keli pagrindiniai aspektai, kuriuos reikia žinoti prieš perkant jūsų programai tinkamą akumuliatorių:
Pagrindiniai pirkimo taškai:
- Pirmiausia nuspręskite, ar jūsų prietaisui reikalinga vienkartinė ar daugkartinė baterija. Pavyzdžiui, jei ieškote akumuliatoriaus, skirto širdies stimuliatoriams ar atsitiktinio naudojimo prietaisams, tai turėtų būti idėja vienkartiniams. Mobiliesiems įrenginiams, nešiojamiesiems kompiuteriams, elektroniniams laikrodžiams ir kt. Įkraunamos baterijos geriausiai taupo pinigus. Remdamiesi tuo, galite pasirinkti pirminį (ne įkraunamą) arba antrinį įkraunamą) tipo akumuliatorių.
- Dydis yra dar vienas svarbus dalykas, į kurį reikia atsižvelgti. Turite pasirinkti tinkamo dydžio bateriją, tinkančią jūsų prietaisui. Dydžių variantai svyruoja nuo AA, AAA, 4,5 V, 9 V, monetų elementų, C tipo baterijų, B tipo elementų, D tipo elementų ir kt. Pasirinkite dydį, kuris atitinka vadovo įmonės specifikacijas.
- Akumuliatoriaus veikimo įtampa yra dar vienas lemiamas parametras. Įsitikinkite, kad vardinė akumuliatoriaus įtampa yra pakankama įrangai paleisti. Kartais, norint patenkinti įrenginio energijos poreikius, gali tekti sujungti daugiau nei vieną bateriją.
- Gerai suprasti baterijos temperatūrą ir talpą. Kai kurios baterijos sugenda esant žemesnei nei 0 laipsnių Celsijaus temperatūrai, o kitos perkaista esant šiltesniam orui. Kartu su šiuo parametru atminkite talpą, tai yra energijos kiekį, kurį jis gali tiekti įrenginiui.
- Be to, prieš pirkdami atminkite tokius veiksnius kaip kaina, galiojimo laikas ir poveikis aplinkai.
Tai yra keletas populiariausių šiandien rinkoje esančių baterijų tipų. Mes bandėme pateikti pagrindinę informaciją, kuri padės suprasti pagrindinius skirtumus tarp jų. Ar manote, kad šis straipsnis grąžino jus į gamtos mokslų pamokas mokykloje? Taigi, kurį iš šių tipų akumuliatorių šiuo metu naudojate?
Atsakomybės apribojimas:
Šiame straipsnyje paskelbta informacija yra skirta tik informaciniais ir švietimo tikslais ir nėra teisinė ar kita profesinė konsultacija šia tema.