Tipus de bateries populars

El dispositiu (en poques paraules), avantatges i desavantatges. Bateries de plom àcid, níquel-cadmi, níquel-metall i bateries d’ions de liti.

La tecnologia de la bateria va entrar en la nostra vida tranquil·la i ferma. Telèfons sense fil, telèfons mòbils, eines elèctriques sense fils, càmeres fotogràfiques, diverses joguines ... Si tot això rebés electricitat només de les bateries àcides o alcalines ordinàries, una part important del pressupost de tota la família russa es gastaria en bateries. Per tant, sovint us agafeu pensant: com fins i tot vivíem sense bateries domèstiques?

Bateries - Es tracta d’aparells electroquímics capaços d’emmagatzemar i desprendre energia elèctrica. Tanmateix, darrere d’una definició tan senzilla hi ha una gran varietat de dissenys i principis de funcionament de diverses bateries. L’evolució i el progrés tecnològic els han afectat plenament i avui en dia a la indústria hi ha bateries recarregablescapaç de treballar amb la màxima potència durant literalment anys sense recarregar.

Tot i això, el laic mitjà només coneix diversos tipus de bateries. Vivim amb ells amb més detall.

En els sistemes de potència a bord dels nostres cotxes s’utilitzen piles d’àcid de plom d’arrencada. Bateries modernes Aquest grup no requereix manteniment. L’electròlit que hi ha és una solució d’àcid sulfúric i els reactius actius són l’òxid de plom i el plom. Durant la descàrrega, els reactius es redueixen a l’ànode i al càtode per conduir sulfat, i un corrent elèctric passa a través de l’electròlit. Quan es carrega, es produeix una reacció química inversa i el corrent flueix en el sentit contrari.

Les bateries del cotxe s’anomenen bateries d’arrencada perquè es requereix que estiguin disposades a donar un gran corrent inicial fins i tot en les condicions més extremes, per exemple, a una temperatura ambient de -30 graus centígrads o inferior.

Les bateries d’arrencada i les bateries d’àcid plom generalment no hi són completament absents "Efecte memòria". Això vol dir que no els importa quina freqüència i fins a quin punt se’ls cobra, la seva capacitat de càrrega desigual i incompleta no disminueix.

A més, les bateries d’acid plom es descarreguen en un grau mínim, tenen un cost relativament baix i poden suportar fins a mil cicles de càrrega.

Però, al mateix temps, les bateries d’arrencada també tenen desavantatges. Per exemple, la capacitat d’una bateria de plom, referida a una unitat del seu volum i massa, és petita. Per tant, la bateria de plom no es pot anomenar compacta i lleugera. Un altre desavantatge d’aquest tipus de bateries és la por a les descàrregues profundes. L’òptim per a una bateria d’arrencada serà una descàrrega no superior a la meitat de la capacitat.

Als aparells compactes domèstics i industrials generals, fins fa poc temps, es va mantenir un lideratge absolut en la prevalença bateries de níquel cadmi (Ni-Cd). Es tracta de piles alcalines, utilitzen hidròxid de potassi com a electròlit. I les substàncies actives que hi ha són l’hidròxid de cadmi i níquel (d’aquí el nom).

Les bateries de níquel-cadmi són úniques en la seva actitud de descàrrega profunda. Els “agrada” i tenen un efecte beneficiós sobre la capacitat i el nombre de possibles cicles de recàrrega. En general, una bateria de níquel-cadmi és bona perquè pot funcionar amb una potència constant durant tot el cicle de descàrrega, produint el mateix corrent.

Com les bateries de plom, les bateries de níquel i cadmi poden suportar canvis de temperatura i estan preparats per a un gran nombre de cicles de recàrrega.

El cost de les bateries de níquel-cadmi és lleugerament superior al cost de les bateries de plom, però no es pot dir que les primeres siguin especialment costoses.

El principal desavantatge de les bateries de níquel-cadmi és un pronunciat "efecte de memòria". Per tant, aquestes bateries són molt perjudicials per mantenir-se en constant "càrrega" i no completament descarregades. No s’ha d’oblidar que el cadmi és un verí, a causa del qual poden haver-hi algunes dificultats a l’hora de llençar les bateries de níquel-cadmi.

Per resoldre el problema de la toxicitat amb cadmi i aconseguir característiques operatives més elevades, a finals dels anys 80 del segle passat es van desenvolupar Piles recarregables de níquel metàl·lic (Ni-Mh). La diferència entre aquestes bateries i les bateries de níquel-cadmi és que el seu càtode conté hidrogen absorbit (intermetàlic). Les bateries d’hidrur de níquel-metall són menys susceptibles a l ’“ efecte memòria ”, tenen una capacitat específica més elevada.

Però, al mateix temps, aquestes bateries tenen un cost més elevat que les bateries de cadmi, són capaces de suportar menys cicles de descàrrega de càrrega i són incapaços de donar grans corrents durant molt de temps. A causa d’aquestes mancances, les bateries d’hidrur metàl·lic no han pogut competir amb les bateries de cadmi.

Un dels més avançats i, alhora, són els tipus de piles més populars bateries d’ió de liti. Al seu costat es troben tant un pes lleuger com un gran recurs i l'absència d'un "efecte memòria" i d'una descàrrega pròpia.

Dispositiu de bateria d’ions de liti força complex: el càtode està format de grafit i l’ànode és de cobalt o manganès. Durant el funcionament de la bateria, l’òxid de liti se situa alternativament sobre l’elèctrode positiu o negatiu.

A els desavantatges de les bateries d’ions de liti En primer lloc, es pot atribuir el seu elevat cost. Podeu afegir a això un petit ventall de temperatures de funcionament. Tot i això, aquestes mancances no es poden considerar importants i la producció de bateries d'ions de liti està guanyant continuïtat. D'altra banda, els tipus de bateries més modernes, com ara el polímer de liti, encara no s'han generalitzat.

Llegiu més informació sobre els tipus de bateries més moderns aquí:

Bateries d’ions de liti

Piles de gel

Tecnologies prometedores:

Bateries d'alumini

Bateries de carboni

Bateries de grafè

Alexandre Molokov

Comments

[#1]

En Ni-MH, l'intermetàlic és un ànode, no un càtode. Càtode d'òxid de níquel.

[#3]

Dispositiu per al manteniment (desulfatació) actual de les bateries funcionades.

La bateria es va enfrontar al problema de sulfació fa uns anys, el motor dièsel del meu cotxe va començar a fer fred amb fred. Amb una bateria carregada, l’arrencador girava, però d’alguna manera lent. Vaig mirar els materials del Factor de la Bateria (amb el seu oscil·lograma inintel·ligible), l’esquema de Valraven (una bona idea, però una solució tècnica analfabeta), etc. Em vaig inspirar en la idea d’activar el procés de desulfatació mitjançant impulsos actuals amb fortes vores. Vaig muntar un circuit senzill en una placa de pa, la vaig instal·lar en una bateria durant la nit i vaig arrencar el cotxe sense problemes al matí. T.O. Vaig arribar al final de la temporada (no hi vaig a l’hivern), vaig anar a la primavera-estiu sense problemes i a la tardor vaig obtenir una bateria nova, allargant la vida de l’antiga de sis anys. Va arribar a les conclusions: 1- el dispositiu és eficaç, però dèbil per al tractament; 2- La prevenció de la desulfatació és necessària, s'ha de beure a temps el borzh. Vaig difondre el TD per repetir el dispositiu de què parlo, tothom pot fer que no sigui mandrós, tots els components no tenen poca quantitat. Mira

[#4 tit]

L’article no és dolent.No es diu res, però, sobre les bateries de plom VRLA AGM i gel, que també s’utilitzen força sovint en la vida quotidiana (per exemple, per a sistemes de bateries d’inversor o SAI per a calderes ...)
I, per cert, actualment el níquel-cadmi és 2-3 vegades més car que el plom.

[#5 Anton]

Efecte de memòria dels ions de liti

Investigadors de l'Institut suís de Paul Scherrer, juntament amb col·legues de Toyota Research al Japó, van descobrir que el tipus àmpliament utilitzat de bateries d'ions de liti continua sent objecte d'un "efecte de memòria" negatiu.

Tal com va mostrar l'estudi, freqüents cicles de càrrega incompleta i descàrrega posterior condueixen a l'aparició de "microefectes de memòria" separats, que després es resumeixen. Això és degut a que la base de la bateria és l’alliberament i la captació d’uns ions de liti, la dinàmica dels quals s’allunya de l’òptim en el cas de la càrrega incompleta.

Durant el procés de càrrega, els ions de liti deixen partícules de ferrofosfat de liti, la mida dels quals és de desenes de micròmetres, l’un després de l’altre. El material catòdic comença a separar-se en partícules amb diferents continguts de liti.

La càrrega de la bateria es produeix en el context de l'augment del potencial electroquímic. En un moment determinat, arriba al seu valor límit. Això comporta una acceleració de l’alliberament dels ions de liti restants del material del càtode, però ja no canvien el voltatge total de la bateria.

Si no es carrega completament, un nombre determinat de partícules properes a l'estat límit es mantindran al càtode. Pràcticament van arribar a la barrera de l’alliberament d’ions de liti, però no van aconseguir superar-la.

Durant l'alta, els ions lliures de liti solen tornar al seu lloc i recombinar-se amb ions ferrofosfat. Tot i això, a la superfície del càtode també es troben amb partícules en estat límit que ja contenen liti. La captura nova es bloqueja i la microestructura de l'elèctrode és alterada.

Actualment, s’estan examinant dues maneres de resoldre el problema: fer canvis als algorismes del sistema de gestió de bateries i desenvolupar càtodes amb una superfície augmentada.