een batterij is een verzameling van een of meer cellen die onder chemische reacties gaan om de stroom van elektronen binnen een circuit te creëren. Er is veel onderzoek en vooruitgang gaande in batterijtechnologie, en als gevolg daarvan worden baanbrekende technologieën momenteel over de hele wereld ervaren en gebruikt. Batterijen kwamen in het spel vanwege de noodzaak om opgewekte elektrische energie op te slaan., Zo veel als er een goede hoeveelheid energie werd opgewekt, was het belangrijk om de energie op te slaan, zodat het kan worden gebruikt wanneer de opwekking is uitgevallen of wanneer er een behoefte is om standalone apparaten die niet kunnen worden gehouden vastgebonden aan de voeding van het net. Hier moet worden opgemerkt dat alleen DC kan worden opgeslagen in de batterijen, AC-stroom kan niet worden opgeslagen.,
batterijcellen bestaan gewoonlijk uit drie hoofdcomponenten:
- de anode (negatieve elektrode)
- de kathode (positieve elektrode)
- de elektrolyten
de anode is een negatieve elektrode die elektronen produceert in het externe circuit waarop de batterij is aangesloten. Wanneer batterijen worden aangesloten, wordt een elektronenopbouw gestart bij de anode die een potentiaalverschil tussen de twee elektroden veroorzaakt., De elektronen proberen dan natuurlijk zichzelf te herverdelen, dit wordt voorkomen door de elektrolyt, dus wanneer een elektrisch circuit is aangesloten, biedt het een duidelijk pad voor de elektronen om van de anode naar de kathode te bewegen waardoor het circuit waarop het is aangesloten wordt gevoed. Door het veranderen van de opstelling en het materiaal dat wordt gebruikt om de Anode, kathode en elektrolyt te bouwen, kunnen we veel verschillende soorten batterijchemie bereiken, waardoor we verschillende soorten batterijcellen kunnen ontwerpen. In dit artikel laten we begrijpen de verschillende soorten batterijen en het gebruik ervan, dus laten we beginnen.,
typen batterijen
batterijen kunnen in het algemeen worden ingedeeld in verschillende categorieën en typen, variërend van chemische samenstelling, grootte, vormfactor en gebruiksgevallen, maar onder al deze typen zijn twee belangrijke batterijtypes;
- primaire batterijen
- secundaire batterijen
laten we eens dieper kijken om de belangrijkste verschillen tussen een Primaatcel en secundaire cel te begrijpen.
primaire batterijen
primaire batterijen zijn batterijen die na uitputting niet kunnen worden opgeladen., Primaire batterijen zijn gemaakt van elektrochemische cellen waarvan de elektrochemische reactie niet kan worden teruggedraaid.
primaire batterijen bestaan in verschillende vormen, variërend van muntcellen tot AA-batterijen. Ze worden vaak gebruikt in standalone toepassingen waar opladen onpraktisch of onmogelijk is. Een goed voorbeeld hiervan is Apparatuur van militaire kwaliteit en op batterijen werkende apparatuur. Het zal onpraktisch zijn om oplaadbare batterijen te gebruiken, omdat het opladen van een batterij het laatste in de geest van de soldaten zal zijn., Primaire batterijen hebben altijd een hoge specifieke energie en de systemen waarin ze worden gebruikt zijn altijd ontworpen om een lage hoeveelheid stroom te verbruiken om de batterij zo lang mogelijk mee te laten gaan.
enkele andere voorbeelden van apparaten die gebruik maken van primaire batterijen zijn onder andere: Pace makers, Dieren trackers, Polshorloges, afstandsbedieningen en kinderspeelgoed om er een paar te noemen.
het meest populaire type primaire batterijen zijn alkalinebatterijen. Ze hebben een hoge specifieke energie en zijn milieuvriendelijk, kosteneffectief en lekken niet, zelfs niet als ze volledig worden afgevoerd., Ze kunnen meerdere jaren worden bewaard, hebben een goede staat van dienst op het gebied van veiligheid en kunnen in een vliegtuig worden vervoerd zonder te worden onderworpen aan VN-Transport en andere voorschriften. Het enige nadeel van alkalinebatterijen is de lage belastingstroom, die het gebruik beperkt tot apparaten met lage stroomvereisten zoals afstandsbedieningen, zaklampen en draagbare entertainmentapparaten.
secundaire batterijen
secundaire batterijen zijn batterijen met elektrochemische cellen waarvan de chemische reacties kunnen worden omgekeerd door een bepaalde spanning op de batterij in omgekeerde richting aan te brengen., Ook wel aangeduid als oplaadbare batterijen, secundaire cellen in tegenstelling tot primaire cellen kunnen worden opgeladen nadat de energie op de batterij is opgebruikt.
ze worden meestal gebruikt in toepassingen met hoge afvoer en andere scenario ‘ s waar het te duur of onuitvoerbaar is om batterijen met één lading te gebruiken., Secundaire batterijen met kleine capaciteit worden gebruikt om draagbare elektronische apparaten zoals mobiele telefoons en andere gadgets en apparaten aan te drijven, terwijl zware batterijen worden gebruikt bij het voeden van diverse elektrische voertuigen en andere toepassingen met hoge afvoer, zoals het nivelleren van de belasting bij de opwekking van elektriciteit. Ze worden ook gebruikt als standalone stroombronnen naast omvormers om elektriciteit te leveren. Hoewel de initiële kosten van de aanschaf van oplaadbare batterijen altijd een stuk hoger zijn dan die van primaire batterijen, zijn ze op de lange termijn het meest kosteneffectief.,
secundaire batterijen kunnen verder worden ingedeeld in verschillende andere typen op basis van hun chemie. Dit is erg belangrijk omdat de chemie bepaalde eigenschappen van de batterij bepaalt, waaronder de specifieke energie, de levensduur van de cyclus, de houdbaarheid en de prijs om er een paar te noemen.
hieronder volgen de verschillende soorten oplaadbare batterijen die gewoonlijk worden gebruikt.,
- Lithium-ion(Li-ion)
- Nikkel-Cadmium(Ni-Cd)
- nikkel-metaalhydride (Ni-mh)
- lood-zuur
nikkel–cadmiumbatterijen
De nikkel-cadmiumbatterij (NiCd-batterij of NiCad-batterij) is een type oplaadbare batterij die wordt ontwikkeld met behulp van nikkeloxidehydroxide en metallisch cadmium als elektroden. Ni-Cd batterijen blinken uit in het handhaven van spanning en het vasthouden van lading wanneer niet in gebruik. NI-Cd-batterijen vallen echter gemakkelijk het slachtoffer van het gevreesde “geheugen” – effect wanneer een gedeeltelijk opgeladen batterij wordt opgeladen, waardoor de toekomstige capaciteit van de batterij wordt verlaagd.,
in vergelijking met andere soorten oplaadbare cellen bieden Ni-Cd-batterijen een goede levenscyclus en prestaties bij lage temperaturen met een redelijke capaciteit, maar hun belangrijkste voordeel is dat zij hun volledige nominale capaciteit bij hoge ontlaadsnelheden kunnen leveren. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende maten, waaronder de maten die worden gebruikt voor alkalinebatterijen, AAA tot D. Ni-Cd-cellen worden afzonderlijk gebruikt of geassembleerd in verpakkingen van twee of meer cellen., De kleine packs worden gebruikt in draagbare apparaten, elektronica en speelgoed, terwijl de grotere vinden toepassing in vliegtuigen startaccu ‘ s, elektrische voertuigen en stand-by-voeding.
enkele eigenschappen van nikkel-cadmiumbatterijen worden hieronder vermeld.
nikkel-metaalhydride-batterijen
nikkel-metaalhydride (Ni-MH) is een ander type chemische configuratie dat wordt gebruikt voor oplaadbare batterijen. De chemische reactie op de positieve elektrode van batterijen is vergelijkbaar met die van de nikkel–cadmiumcel (NiCd), waarbij beide batterijsoorten dezelfde nikkeloxidehydroxide (NiOOH) gebruiken., De negatieve elektroden in nikkel-metaalhydride gebruiken echter een waterstofabsorberende legering in plaats van cadmium die in NiCd-batterijen
wordt gebruikt.
NiMH-batterijen vinden toepassing in apparaten met hoge afvoer vanwege hun hoge capaciteit en energiedichtheid. Een NiMH-batterij kan twee tot drie keer de capaciteit van een NiCd-batterij van dezelfde grootte bezitten, en zijn energiedichtheid kan die van een lithium-ion-batterij benaderen. In tegenstelling tot de NiCd chemie, batterijen op basis van de NiMH chemie zijn niet gevoelig voor het “geheugen” effect dat NiCads ervaren.,
hieronder zijn enkele eigenschappen van batterijen gebaseerd op de nikkel-metaalhydride chemie;
Lithium-ion batterijen
Lithium-ion batterijen zijn een van de meest populaire soorten oplaadbare batterijen. Er zijn veel verschillende soorten lithiumbatterijen, maar van alle lithium-ion-batterijen zijn de meest gebruikte. U kunt deze lithium batterijen worden gebruikt in verschillende vormen in de volksmond onder elektrische voertuigen en andere draagbare gadgets., Als u meer wilt weten over batterijen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, kunt u dit artikel over Batterijen voor elektrische voertuigen bekijken. Ze zijn te vinden in verschillende draagbare apparaten, waaronder mobiele telefoons, Slimme apparaten en een aantal andere batterij apparaten die thuis worden gebruikt. Ze vinden ook toepassingen in de lucht-en ruimtevaart en militaire toepassingen vanwege hun lichtgewicht karakter.,
Lithium-ion-accu ‘ s zijn een type oplaadbare batterij waarin lithiumionen van de negatieve elektrode tijdens het ontladen naar de positieve elektrode migreren en naar de negatieve elektrode migreren wanneer de batterij wordt opgeladen. Li-ion batterijen gebruiken een intercalated lithium compound als één elektrode materiaal, in vergelijking met het metalen lithium gebruikt in niet-oplaadbare lithiumbatterijen.
Lithium-ionbatterijen hebben over het algemeen een hoge energiedichtheid, weinig of geen geheugeneffect en weinig zelfontlading in vergelijking met andere batterijtypes., Hun chemie naast prestaties en kosten variëren tussen verschillende use cases, bijvoorbeeld, Li-ion batterijen gebruikt in handheld elektronische apparaten zijn meestal gebaseerd op lithium kobalt oxide (LiCoO2) die hoge energiedichtheid en lage veiligheidsrisico ‘ s biedt wanneer beschadigd, terwijl Li-ion batterijen op basis van Lithium ijzerfosfaat die een lagere energiedichtheid bieden veiliger zijn als gevolg van een verminderde kans op ongelukkige gebeurtenissen gebeuren worden op grote schaal gebruikt in het voeden van elektrische gereedschappen en medische apparatuur., Lithium-ion-accu ‘ s bieden de beste prestatie-gewichtsverhouding en de lithium-zwavelbatterij biedt de hoogste verhouding.
enkele eigenschappen van lithium-ionbatterijen worden hieronder vermeld;
loodzuurbatterijen
loodzuurbatterijen zijn een goedkoop betrouwbaar krachtwerkpaard dat wordt gebruikt in zware toepassingen. Ze zijn meestal erg groot en vanwege hun gewicht, ze worden altijd gebruikt in niet-draagbare toepassingen zoals zonnepaneel energieopslag, voertuig ontsteking en verlichting, back-up macht en belasting nivellering in de opwekking/distributie van energie., Het loodzuur is het oudste type oplaadbare batterij en nog steeds zeer relevant en belangrijk in de wereld van vandaag. Lood-zuur batterijen hebben een zeer lage energie-volume en energie-gewicht ratio ‘ s, maar het heeft een relatief grote energie-gewicht verhouding en als gevolg daarvan, kan leveren enorme piekstromen wanneer dat nodig is. Deze attributen naast de lage kosten maken deze batterijen aantrekkelijk voor gebruik in verschillende hoge huidige toepassingen zoals het voeden van auto startmotoren en voor opslag in back-up voedingen., U kunt ook kijken op het artikel over loodzuur batterij werken als u meer wilt weten over de verschillende soorten lood-zuur batterijen, de bouw en toepassingen.
elk van deze batterijen heeft zijn best passende gebied en de afbeelding hieronder is om te helpen kiezen tussen hen.,
Selecteren van de juiste accu voor uw aanvraag
Een van de belangrijkste problemen belemmeren technologische revoluties zoals IoT is macht, levensduur van de batterij beïnvloedt de succesvolle implementatie van apparaten waarvoor de lange levensduur van de batterij en ook al verschillende power management-technieken worden vastgesteld om de accu langer meegaat, een compatibele batterij moet nog gekozen worden om het gewenste resultaat bereiken.
hieronder vindt u enkele factoren waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van het juiste type batterij voor uw project.
1., Energiedichtheid: de energiedichtheid is de totale hoeveelheid energie die per massa-eenheid of volume kan worden opgeslagen. Dit bepaalt hoe lang uw apparaat blijft ingeschakeld voordat het moet worden opgeladen.
2. Vermogensdichtheid: maximale energieontladingssnelheid per massa-of volume-eenheid. Laag vermogen: laptop, i-pod. Hoog vermogen: elektrisch gereedschap.
3. Veiligheid: het is belangrijk om de temperatuur te overwegen waarbij het apparaat dat u bouwt zal werken. Bij hoge temperaturen zullen bepaalde batterijcomponenten uitvallen en kunnen exotherme reacties ondergaan. Hoge temperaturen verminderen over het algemeen de prestaties van de meeste batterijen.,
4. Levensduur: de stabiliteit van de energiedichtheid en de vermogensdichtheid van een batterij met herhaalde cycli (opladen en ontladen) is nodig voor de lange levensduur van de batterij vereist door de meeste toepassingen.
5. Kosten: kosten is een belangrijk onderdeel van alle technische beslissingen die u zal maken. Het is belangrijk dat de kosten van uw batterijkeuze evenredig zijn met de prestaties en de totale kosten van het project niet abnormaal verhogen.