o baterie este o colecție de una sau mai multe celule care intră sub reacții chimice pentru a crea fluxul de electroni într-un circuit. Există multe cercetări și progrese în tehnologia bateriilor și, ca rezultat, tehnologiile revoluționare sunt experimentate și utilizate în prezent în întreaga lume. Bateriile au intrat în joc din cauza necesității de a stoca energia electrică generată., Atât cât a fost generată o cantitate bună de energie, a fost important să se stocheze energia astfel încât să poată fi utilizată atunci când generarea este în jos sau când este nevoie să se alimenteze dispozitive independente care nu pot fi ținute legate de sursa de alimentare de la rețea. Aici trebuie menționat că numai DC poate fi stocat în baterii, curentul alternativ nu poate fi stocat.,
celulele bateriei sunt de obicei formate din trei componente principale;
- anodul (electrodul negativ)
- catodul (electrodul pozitiv)
- electroliții
anodul este un electrod negativ care produce electroni la circuitul extern la care este conectată bateria. Când bateriile sunt conectate, o acumulare de electroni este inițiată la anod, ceea ce determină o diferență de potențial între cei doi electrozi., Electronii în mod natural încearcă apoi să se redistribuie, acest lucru este împiedicat de electrolit, astfel încât atunci când un circuit electric este conectat, acesta oferă o cale clară pentru ca electronii să se deplaseze de la anod la catod, alimentând astfel circuitul la care este conectat. Prin schimbarea aranjamentului și a materialului utilizat pentru a construi anodul, catodul și electrolitul, putem realiza multe tipuri diferite de analize ale bateriilor, permițându-ne să proiectăm diferite tipuri de celule de baterii. În acest articol vă permite să înțelegeți diferitele tipuri de baterii și utilizările lor, așa că haideți să începem.,
Tipuri de Baterii
Baterii, în general, pot fi clasificate în diferite categorii și tipuri, de la compoziția chimică, dimensiunea, factorul de formă și cazuri de utilizare, dar sub toate acestea sunt două mari tipuri de baterii;
- Baterii Primare
- Bateriile Secundare
Lăsați”s ia o privire mai profundă de a înțelege diferențele majore dintre un Primatul celulă și Celulă Secundară.
bateriile primare
bateriile primare sunt baterii care nu pot fi reîncărcate odată epuizate., Bateriile primare sunt fabricate din celule electrochimice a căror reacție electrochimică nu poate fi inversată.
bateriile primare există în diferite forme, de la celule de monede la baterii AA. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații independente, unde încărcarea este impracticabilă sau imposibilă. Un bun exemplu de care este în dispozitive de grad militar și echipamente alimentate cu baterii. Nu va fi practic să folosiți baterii reîncărcabile, deoarece reîncărcarea unei baterii va fi ultimul lucru din mintea soldaților., Bateriile primare au întotdeauna o energie specifică ridicată, iar sistemele în care sunt utilizate sunt întotdeauna proiectate să consume o cantitate mică de energie pentru a permite bateriei să dureze cât mai mult posibil.
alte exemple de dispozitive care folosesc baterii primare includ; Ritmul de decizie, Animale trackere, ceasuri, telecomenzi si jucarii pentru copii pentru a menționa doar câteva.cel mai popular tip de baterii primare sunt bateriile alcaline. Acestea au o energie specifică ridicată și sunt ecologice, rentabile și nu se scurg chiar și atunci când sunt complet descărcate., Acestea pot fi stocate timp de mai mulți ani, au un record de siguranță bun și pot fi transportate pe o aeronavă fără a fi supuse reglementărilor ONU privind transportul și alte reglementări. Singurul dezavantaj al bateriilor alcaline este curentul de încărcare redus, care limitează utilizarea acestuia la dispozitive cu cerințe de curent scăzut, cum ar fi telecomenzi, lanterne și dispozitive portabile de divertisment.bateriile secundare sunt baterii cu celule electrochimice ale căror reacții chimice pot fi inversate prin aplicarea unei anumite tensiuni bateriei în direcția inversă., De asemenea, denumite Baterii reîncărcabile, celulele secundare spre deosebire de celulele primare pot fi reîncărcate după ce energia de pe baterie a fost epuizată.
acestea sunt de obicei utilizate în aplicații de mare de scurgere și alte scenarii în cazul în care acesta va fi fie prea scump sau impracticabil de a utiliza baterii cu o singură încărcare., Bateriile secundare de capacitate mică sunt utilizate pentru alimentarea dispozitivelor electronice portabile, cum ar fi telefoanele mobile și alte gadgeturi și aparate, în timp ce bateriile grele sunt utilizate pentru alimentarea diverselor vehicule electrice și a altor aplicații de scurgere ridicată, cum ar fi nivelarea sarcinii în generarea de energie electrică. Ele sunt, de asemenea, utilizate ca surse de alimentare independente alături de invertoare pentru a furniza energie electrică. Deși costul inițial al achiziționării bateriilor reîncărcabile este întotdeauna mult mai mare decât cel al bateriilor primare, acestea sunt cele mai rentabile pe termen lung.,
bateriile secundare pot fi clasificate în continuare în mai multe alte tipuri pe baza chimiei lor. Acest lucru este foarte important deoarece chimia determină unele dintre atributele bateriei, inclusiv energia specifică, durata ciclului, durata de valabilitate și prețul pentru a menționa câteva.
următoarele sunt diferitele tipuri de baterii reîncărcabile care sunt utilizate în mod obișnuit.,
- Litiu-ion(Li-ion)
- Nichel-Cadmiu(Ni-Cd)
- Hidrură de Nichel-Metal(Ni-MH)
- Acid-Plumb
Bateriile cu Nichel-Cadmiu
nichel–acumulator de cadmiu (NiCd acumulator sau baterie Nicd) este un tip de baterie reincarcabila, care este dezvoltat folosind nichel oxid și hidroxid de cadmiu metalic ca electrozi. Bateriile Ni-Cd excelează la menținerea tensiunii și menținerea încărcării atunci când nu sunt utilizate. Cu toate acestea, bateriile NI-Cd cad cu ușurință o victimă a temutului efect de” memorie ” atunci când o baterie încărcată parțial este reîncărcată, scăzând capacitatea viitoare a bateriei.,în comparație cu alte tipuri de celule reîncărcabile, bateriile Ni-Cd oferă un ciclu de viață bun și performanțe la temperaturi scăzute, cu o capacitate echitabilă, dar avantajul lor cel mai semnificativ va fi capacitatea lor de a furniza capacitatea nominală completă la rate ridicate de descărcare. Acestea sunt disponibile în diferite dimensiuni, inclusiv dimensiunile utilizate pentru bateriile alcaline, celulele AAA la D. Ni-Cd sunt utilizate individual sau asamblate în pachete de două sau mai multe celule., Pachetele mici sunt utilizate în dispozitive portabile, electronice și jucării, în timp ce cele mai mari găsesc aplicații în bateriile de pornire a aeronavelor, vehiculele electrice și sursa de alimentare în standby.unele dintre proprietățile bateriilor nichel-cadmiu sunt enumerate mai jos.
Baterii cu hidrură de nichel-Metal
hidrura de nichel-metal (Ni-MH) este un alt tip de configurație chimică utilizată pentru bateriile reîncărcabile. Reacția chimică la electrodul pozitiv al bateriilor este similară cu cea a celulei nichel–cadmiu (NiCd), ambele tipuri de baterii folosind același hidroxid de oxid de nichel (NiOOH)., Cu toate acestea, electrozii negativi din hidrura de nichel-Metal folosesc un aliaj absorbant de hidrogen în loc de cadmiu, care este utilizat în bateriile NiCd
.
bateriile NiMH se găsesc în dispozitivele cu scurgere mare datorită capacității lor mari și densității energetice. O baterie NiMH poate avea de două până la trei ori capacitatea unei baterii NiCd de aceeași dimensiune, iar densitatea sa de energie se poate apropia de cea a unei baterii litiu-ion. Spre deosebire de chimia NiCd, bateriile bazate pe chimia NiMH nu sunt susceptibile la efectul de „memorie” pe care îl experimentează NiCads.,mai jos sunt câteva dintre proprietățile bateriilor bazate pe chimia Hidrurii nichel-metal;
bateriile litiu-ion
bateriile litiu-ion sunt unul dintre cele mai populare tipuri de baterii reîncărcabile. Există mai multe tipuri diferite de baterii cu litiu, dar printre toate bateriile litiu-ion sunt cele mai frecvent utilizate. Puteți găsi aceste baterii cu litiu fiind utilizate în diferite forme popular printre vehiculele electrice și alte gadget-uri portabile., Dacă sunteți curios să aflați mai multe despre bateriile utilizate în vehiculele electrice, puteți consulta acest articol despre bateriile vehiculelor electrice. Acestea se găsesc în diferite aparate portabile, inclusiv telefoane mobile, dispozitive inteligente și alte câteva aparate cu baterii folosite acasă. De asemenea, găsesc aplicații în aplicații aerospațiale și militare datorită naturii lor ușoare.,
bateriile Litiu-ion sunt un tip de baterie reincarcabila, în care ionii de litiu de la electrodul negativ migra spre electrodul pozitiv în timpul de descărcare de gestiune și migrează înapoi la electrodul negativ atunci când bateria se încarcă. Bateriile Li-ion utilizează un compus de litiu intercalat ca material pentru un electrod, în comparație cu litiul metalic utilizat în bateriile cu litiu nereîncărcabile.bateriile litiu-ion au, în general, o densitate mare de energie, un efect de memorie redus sau deloc și o auto-descărcare redusă în comparație cu alte tipuri de baterii., Lor de chimie, alături de performanță și de cost variază în funcție de diferite cazuri de utilizare, de exemplu, bateriile Li-ion utilizate în dispozitive electronice portabile sunt de obicei bazate pe litiu cobalt oxid (LiCoO2), care oferă de înaltă densitate de energie joasă și riscuri în materie de siguranță atunci când deteriorat în timp ce Li-ion baterii pe baza de Litiu fosfat de fier, care oferă o mai mică densitate de energie sunt mai sigure din cauza la o reducere a riscului de evenimente nefericite se intampla sunt utilizate pe scară largă în alimentarea instrumente electrice și echipamente medicale., Bateriile litiu-ion oferă cel mai bun raport performanță / greutate, bateria cu sulf de litiu oferind cel mai mare raport.unele dintre atributele de baterii litiu-ion sunt enumerate mai jos;
plumb-Acid baterii
plumb-acid baterii sunt un cal de povară putere de încredere low-cost utilizate în aplicații grele. Ele sunt de obicei foarte mari și din cauza greutății lor, ele sunt întotdeauna utilizate în aplicații non-portabile, cum ar fi stocarea energiei panoului solar, aprinderea și luminile vehiculului, puterea de rezervă și nivelul de încărcare în generarea/distribuția energiei electrice., Plumb-acid este cel mai vechi tip de baterie reîncărcabilă și încă foarte relevante și importante în lumea de astăzi. Bateriile cu plumb-acid au raporturi foarte scăzute de energie la volum și energie la greutate, dar au un raport relativ mare de putere și greutate și, prin urmare, pot furniza curenți de supratensiune uriași atunci când este necesar. Aceste atribute, alături de costul redus, fac ca aceste baterii să fie atractive pentru utilizarea în mai multe aplicații cu curent ridicat, cum ar fi alimentarea motoarelor de pornire auto și stocarea în surse de alimentare de rezervă., De asemenea, puteți consulta articolul despre funcționarea bateriei plumb Acid dacă doriți să aflați mai multe despre diferitele tipuri de baterii plumb-acid, construcția și aplicațiile sale.
fiecare dintre aceste baterii are zona cea mai potrivită, iar imaginea de mai jos este de a ajuta la alegerea între ele.,
Selectarea bateria potrivită pentru aplicația dumneavoastră
Una dintre principalele probleme care împiedică tehnologie revoluții, cum ar fi IoT este de putere, de viață a bateriei afectează desfășurarea cu succes a unor dispozitive care necesita mult timp de viață a bateriei și, chiar dacă mai multe putere tehnici de management sunt adoptate pentru a face bateria ultima mai mult, o baterie compatibilă trebuie să fie selectate pentru a atinge rezultatul dorit.
mai jos sunt câțiva factori de luat în considerare atunci când selectați tipul potrivit de baterie pentru proiectul dvs.
1., Densitatea energetică: densitatea energetică este cantitatea totală de energie care poate fi stocată pe unitate de masă sau volum. Aceasta determină cât timp rămâne pornit dispozitivul înainte de a avea nevoie de o reîncărcare.
2. Densitatea de putere: rata maximă de descărcare de energie pe unitate de masă sau volum. Putere redusă: laptop, I-pod. Putere mare: scule electrice.
3. Siguranță: este important să luați în considerare temperatura la care va funcționa dispozitivul pe care îl construiți. La temperaturi ridicate, anumite componente ale bateriei se vor defecta și pot suferi reacții exoterme. Temperaturile ridicate reduc, în general, performanța majorității bateriilor.,
4. Durabilitatea ciclului de viață: stabilitatea densității energetice și a densității de putere a unei baterii cu cicluri repetate (încărcare și descărcare) este necesară pentru durata lungă de viață a bateriei cerută de majoritatea aplicațiilor.
5. Cost: costul este o parte importantă a oricăror decizii de inginerie pe care le veți lua. Este important ca costul alegerii bateriei să fie proporțional cu performanța acesteia și să nu crească anormal costul total al proiectului.