ett batteri är en samling av en eller flera celler som går under kemiska reaktioner för att skapa flödet av elektroner inom en krets. Det finns mycket forskning och framsteg pågår i batteriteknik, och som ett resultat, genombrott teknik upplevs och används runt om i världen för närvarande. Batterier kom i spel på grund av behovet av att lagra genererad elektrisk energi., Så mycket som en bra mängd energi genererades var det viktigt att lagra energin så att den kan användas när generationen är nere eller när det finns behov av att driva fristående enheter som inte kan hållas bundna till strömförsörjningen från elnätet. Här bör det noteras att endast DC kan lagras i batterierna, AC ström kan inte lagras.,
battericeller består vanligtvis av tre huvudkomponenter;
- anoden (negativ elektrod)
- katoden (positiv elektrod)
- elektrolyterna
anoden är en negativ elektrod som producerar elektroner till den externa krets som batteriet är anslutet till. När batterier är anslutna initieras en elektronuppbyggnad vid anoden vilket medför en potentiell skillnad mellan de två elektroderna., Elektronerna försöker naturligtvis att omfördela sig, detta förhindras av elektrolyten, så när en elektrisk krets är ansluten ger den en tydlig väg för elektronerna att flytta från anoden till katoden och därigenom driva kretsen till vilken den är ansluten. Genom att ändra arrangemanget och materialet som används för att bygga anoden, katoden och elektrolyten kan vi uppnå många olika typer av batterikemister som gör det möjligt för oss att utforma olika typer av battericeller. I den här artikeln kan förstå de olika typerna av batterier och deras användning, så låt”s komma igång.,
typer av batterier
batterier kan i allmänhet klassificeras i olika kategorier och typer, allt från kemisk sammansättning, storlek, formfaktor och användningsfall, men under alla dessa är två stora batterityper;
- primära batterier
- sekundära batterier
Låt oss ta en djupare titt för att förstå de stora skillnaderna mellan en primärcell och sekundär Cell.
batterier
batterier är batterier som inte kan laddas upp när de tömts., Batterier är tillverkade av elektrokemiska celler vars elektrokemiska reaktion inte kan vändas om.
batterier finns i olika former, från myntceller till AA-batterier. De används ofta i fristående applikationer där laddning är opraktisk eller omöjlig. Ett bra exempel på som är i militär klass enheter och batteridriven utrustning. Det kommer att vara opraktiskt att använda laddningsbara batterier eftersom laddning av ett batteri kommer att vara det sista i soldaternas sinne., Primärbatterier har alltid hög specifik energi och de system där de används är alltid utformade för att förbruka låg effekt för att batteriet ska vara så länge som möjligt.
några andra exempel på enheter som använder primärbatterier är; Pace makers, Animal trackers, armbandsur, fjärrkontroller och barnleksaker för att nämna några.
den mest populära typen av batterier är alkaliska batterier. De har en hög specifik energi och är miljövänliga, kostnadseffektiva och läcker inte ens när de är helt urladdade., De kan lagras i flera år, ha en bra säkerhetsrekord och kan transporteras på ett flygplan utan att vara föremål för FN: s Transport och andra regler. Den enda nackdelen med alkaliska batterier är lågbelastningsströmmen, vilket begränsar användningen till enheter med låga strömkrav som fjärrkontroller, ficklampor och bärbara underhållningsenheter.
sekundära batterier
sekundära batterier är batterier med elektrokemiska celler vars kemiska reaktioner kan vändas genom att en viss spänning appliceras på batteriet i omvänd riktning., Även kallad uppladdningsbara batterier, sekundära celler till skillnad från primära celler kan laddas efter att energin på batteriet har förbrukats.
de används vanligtvis i högavloppsapplikationer och andra scenarier där det kommer att vara för dyrt eller opraktiskt att använda enstaka laddningsbatterier., Små kapacitet sekundära batterier används för att driva bärbara elektroniska enheter som mobiltelefoner, och andra prylar och apparater medan tunga batterier används för att driva olika elfordon och andra hög avlopp applikationer som belastning nivellering i elproduktion. De används också som fristående kraftkällor tillsammans med växelriktare för att leverera el. Även om den ursprungliga kostnaden för att förvärva uppladdningsbara batterier är alltid mycket högre än för primärbatterier men de är de mest kostnadseffektiva på lång sikt.,
sekundära batterier kan klassificeras vidare i flera andra typer baserat på deras kemi. Detta är mycket viktigt eftersom kemin bestämmer några av batteriets attribut, inklusive dess specifika energi, cykeltid, hållbarhet och pris för att nämna några.
Följande är de olika typer av uppladdningsbara batterier som vanligtvis används.,
- litium-ion(Li-ion)
- nickelkadmium(Ni-Cd)
- Nickelmetallhydrid (Ni-Mh)
- Blysyra
nickelkadmiumbatterier
nickelkadmiumbatteriet (NiCd-batteri eller NiCad-batteri) är en typ av uppladdningsbart batteri som utvecklas med nickeloxidhydroxid och metalliskt kadmium som elektroder. Ni-Cd-batterier utmärker sig för att upprätthålla spänning och hålla laddningen när den inte används. Ni-Cd-batterier faller dock lätt offer för den fruktade ”memory” – effekten när ett delvis laddat batteri laddas och sänker batteriets framtida kapacitet.,
i jämförelse med andra typer av laddningsbara celler erbjuder Ni-Cd-batterier god livscykel och prestanda vid låga temperaturer med en rättvis kapacitet, men deras största fördel kommer att vara deras förmåga att leverera sin fulla nominella kapacitet vid höga urladdningshastigheter. De finns i olika storlekar, inklusive de storlekar som används för Alkaliska batterier, AAA till D. Ni-Cd-celler används individuellt eller monteras i förpackningar med två eller flera celler., De små förpackningarna används i bärbara enheter, elektronik och leksaker medan de större finner ansökan i flygplan som startar batterier, elfordon och standby strömförsörjning.
några av egenskaperna hos Nickel-kadmiumbatterier listas nedan.
Nickelmetallhydrid batterier
Nickelmetallhydrid (Ni-MH) är en annan typ av kemisk konfiguration som används för laddningsbara batterier. Den kemiska reaktionen vid den positiva elektroden av batterier liknar den hos nickel-kadmiumcellen (NiCd), med både batterityp med samma nickeloxidhydroxid (NiOOH)., De negativa elektroderna i Nickelmetallhydrid använder emellertid en väteabsorberande legering istället för kadmium som används i NiCd-batterier
.
NiMH batterier hitta program i hög dräneringsanordningar på grund av deras höga kapacitet och energitäthet. Ett NiMH-batteri kan ha två till tre gånger kapaciteten hos ett NiCd-batteri av samma storlek, och dess energitäthet kan närma sig ett litiumjonbatteri. Till skillnad från NiCd-kemi är batterier baserade på NiMH-kemi inte mottagliga för den ”minne” – effekt som NiCads upplever.,
nedan är några av egenskaperna hos batterier baserade på Nickelmetallhydrid kemi;
litiumjonbatterier
litiumjonbatterier är en av de mest populära typerna av laddningsbara batterier. Det finns många olika typer av Litiumbatterier, men bland alla litiumjonbatterier är de vanligaste. Du kan hitta dessa litiumbatterier som används i olika former populärt bland elfordon och andra bärbara prylar., Om du är nyfiken på att veta mer om batterier som används i elfordon, kan du kolla in den här artikeln om elektriska fordon batterier. De finns i olika bärbara apparater, inklusive mobiltelefoner, smarta enheter och flera andra batteriapparater som används hemma. De hittar också applikationer inom flyg-och militära applikationer på grund av deras lätta natur.,
litiumjonbatterier är en typ av uppladdningsbart batteri där litiumjoner från den negativa elektroden migrerar till den positiva elektroden under urladdning och migrerar tillbaka till den negativa elektroden när batteriet laddas. Li-ion-batterier använder en intercalated litiumförening som ett elektrodmaterial, jämfört med det metalliska litium som används i icke-laddningsbara litiumbatterier.
litiumjonbatterier har i allmänhet hög energitäthet, liten eller ingen minneseffekt och låg självladdning jämfört med andra batterityper., Deras kemi tillsammans med prestanda och kostnad varierar mellan olika användningsfall, till exempel, Li-jon-batterier som används i handhållna elektroniska enheter är oftast baserade på litium kobolt oxid (LiCoO2) som ger hög energitäthet och låg säkerhetsrisker när skadas medan Li-ion batterier baserade på litiumjärnfosfat som erbjuder en lägre energitäthet är säkrare på grund av en reducerad risk för olyckliga händelser som händer används ofta i att driva elektriska verktyg och medicinsk utrustning., Litiumjonbatterier erbjuder det bästa förhållandet mellan prestanda och vikt med litiumsvavelbatteriet som erbjuder det högsta förhållandet.
några av attributen för litiumjonbatterier listas nedan;
blybatterier
blybatterier är en låg kostnad tillförlitlig kraft arbetshäst som används i tunga applikationer. De är vanligtvis mycket stora och på grund av deras vikt används de alltid i icke-bärbara applikationer som solpanelens energilagring, fordonständning och ljus, reservkraft och belastningsnivå i kraftgenerering/distribution., Blysyran är den äldsta typen av uppladdningsbart batteri och fortfarande mycket relevant och viktig i dagens värld. Blybatterier har mycket låg energi till volym och energi till viktförhållanden men det har en relativt stor effekt till viktförhållande och som ett resultat kan leverera stora överspänningsströmmar vid behov. Dessa attribut tillsammans med sin låga kostnad gör dessa batterier attraktiva för användning i flera hög ström program som driver bil startmotorer och för lagring i backup Nätaggregat., Du kan också kolla in artikeln om Blysyra batteri fungerar om du vill veta mer om de olika typerna av bly-syra batterier, dess konstruktion och applikationer.
var och en av dessa batterier har sitt område av bästa passform och bilden nedan är att hjälpa till att välja mellan dem.,
välja rätt batteri för din ansökan
ett av de största problemen som hindrar tekniska varv som IoT är ström, batteriets livslängd påverkar den framgångsrika utplaceringen av enheter som kräver lång batteritid och även om flera strömhanteringstekniker antas för att batteriet ska hålla längre, måste ett kompatibelt batteri fortfarande väljas för att uppnå önskat resultat.
nedan finns några faktorer att tänka på när du väljer rätt typ av batteri för ditt projekt.
1., Energitäthet: energitätheten är den totala mängden energi som kan lagras per enhet massa eller volym. Detta avgör hur länge enheten stannar kvar innan den behöver en laddning.
2. Effekttäthet: maximal energiutsläppshastighet per enhetsmassa eller volym. Låg effekt: bärbar dator, i-pod. Hög effekt: elverktyg.
3. Säkerhet: det är viktigt att överväga den temperatur vid vilken enheten du bygger kommer att fungera. Vid höga temperaturer kommer vissa batterikomponenter att bryta ner och kan genomgå exoterma reaktioner. Höga temperaturer minskar i allmänhet prestandan hos de flesta batterier.,
4. Livscykel hållbarhet: stabiliteten hos energitätheten och strömtätheten hos ett batteri med upprepad cykling (laddning och urladdning) behövs för den långa batterilivslängden som krävs av de flesta applikationer.
5. Kostnad: Kostnaden är en viktig del av alla tekniska beslut du kommer att göra. Det är viktigt att kostnaden för ditt batteri val är i proportion till dess prestanda och kommer inte att öka den totala kostnaden för projektet onormalt.