Endanleg leiðarvísir fyrir rafhlöður

2023-06-07
Endanleg leiðarvísir fyrir rafhlöður

Rafhlöður hafa orðið mikilvægur hluti af daglegu lífi okkar.Þeir knýja tækin og tækni sem móta heim okkar, frá símum og fartölvum til rafknúinna ökutækja og orkugeymslukerfa.Þeir veita okkur þægindi af flytjanlegri orku og getu til að vera tengd, afkastamikil og umhverfisvæn.Það er lykilatriði að skilja mismunandi tegundir rafhlöður, einkenni þeirra og hvernig á að hámarka getu þeirra til að nýta orkunotkun okkar sem best og stuðla að sjálfbærri framtíð.Í þessari yfirgripsmiklu handbók munum við kafa í heim rafhlöður, kanna sögu þeirra, virkni og fjölbreytt forrit sem treysta á þær.Við skulum fara í þessa ferð til að opna afl rafhlöður og lýsa upp slóðina í átt að orkugjafa á morgun.

Eftirfarandi handbók er mjög fræðandi, svo vinsamlegast finndu það sem þú vilt læra af efnisyfirlitinu eftir því hvaða þekking rafhlöðu þinnar er.Auðvitað, ef þú ert byrjandi, vinsamlegast byrjaðu í byrjun.

Forlestur ábending: Smelltu einu sinni á titil textareitinn og nákvæmur texti mun stækka;Smelltu aftur og ítarlegur texti er falinn.

Kynning

Mikilvægi og útbreidd forrit rafhlöður.

Rafhlöður eru mjög mikilvægar í nútíma samfélagi og eru notaðar í fjölmörgum forritum (með þróun tækni er sífellt fleiri tæki breytt í rafhlöðu).Þeir bjóða upp á flytjanlegar, endurnýjanlegar og neyðarorkalausnir sem knýja tækniþróun, sjálfbæra orkunotkun og framfarir í fjölmörgum atvinnugreinum.

Image 1


1. Færanleg rafeindatæki: Svo sem farsíma, spjaldtölvur, fartölvur og stafrænar myndavélar.

2. Flutningur: Rafmagns- og blendingur ökutæki nota rafhlöður sem aðal orkugeymslubúnað.Með aukinni eftirspurn eftir endurnýjanlegri orku og umhverfisvænu flutningsmáta gegna rafhlöður lykilhlutverk í því að knýja fram sjálfbæra flutningaþróun.

3. Geymsla endurnýjanlegrar orku: Rafhlöður eru mikið notaðar til að geyma endurnýjanlega orkugjafa eins og sól og vindorku.Með því að geyma raforku í rafhlöðum geta þeir veitt stöðugt framboð af rafmagni þegar sól eða vindorka er ekki tiltæk.

4. Neyðarvald: Rafhlöður gegna mikilvægu hlutverki sem öryggisafrit í neyðartilvikum.Til dæmis þurfa tæki eins og þráðlausir símar, blys og neyðarljós rafhlöður til að veita áreiðanlegan kraft.

5. Lækningatæki: Mörg lækningatæki, svo sem gangráð og gervi öndunarvélar, nota rafhlöður sem aflgjafa.Stöðugleiki og áreiðanleiki rafhlöður er mikilvægur fyrir notkun þessara mikilvægu tækja.

6. Herforrit: Rafhlöður eru notaðar í fjölmörgum herforritum, svo sem fyrir hernaðarsamskiptabúnað, leiðsögukerfi og dróna.Rafhlöður geta veitt sjálfstætt orkuframboð og aukið bardaga getu á vígvellinum.

7. Iðnaðar: Rafhlöður eru notaðar í iðnaði fyrir rafhlöðukerfi, neyðarorkubirgðir og þráðlausir skynjarar.Þeir veita áreiðanlegt aflgjafa og tryggja samfellu og öryggi iðnaðarframleiðslu.

Yfirlit yfir grundvallarreglur og vinnubrögð rafhlöður.

Töfra rafhlöður liggur í getu þeirra til að umbreyta efnaorku í raforku.Rafhlaða samanstendur af tveimur rafskautum (jákvæðum og neikvæðum) og salta.Raflausnin virkar sem leiðari jóna, sem gerir kleift efnafræðileg viðbrögð milli rafskautanna.

Image 2


Grundvallarregla rafhlöðu er byggð á rafefnafræðilegum viðbrögðum.Þegar efnafræðileg viðbrögð eiga sér stað býr það til rafeinda flæði.Í hlaðnu ástandi geymir rafhlaðan efni milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta og efnafræðileg viðbrögð eru afturkræf.Þegar rafhlaðan er tengd við utanaðkomandi hringrás hefst efnafræðileg viðbrögð og veldur því að efnið við jákvæða flugstöðina oxast og efnið við neikvæða flugstöðina minnkar.Fyrir vikið renna rafeindir frá neikvæðu flugstöðinni til jákvæðu flugstöðvarinnar og framleiða rafstraum.Þetta ferli heldur áfram þar til efnin eru tæmd.

Mismunandi tegundir rafhlöður nota sérstök efnafræðileg viðbrögð til að framleiða rafmagn.Sem dæmi má nefna að algengasta tegund litíumjónarafhlöðu: Jákvæða rafskautið er samanstendur af litíum efnasambandi (svo sem kóbaltoxíð eða litíum járnfosfat) og neikvæða rafskaut þess samanstendur af kolefnisefni (svo sem grafít).Í hlaðnu ástandi eru litíumjónir felldir úr jákvæða rafskautinu í neikvæða efnið.Við losun eru litíumjónir afskrifaðir úr neikvæðu rafskautinu og fara aftur í jákvæða rafskautið og losa rafeindir.

Gildi þess að hafa fullkominn handbók um rafhlöður fyrir lesendur.

Endanleg leiðarvísir er dýrmætur fyrir lesandann af ýmsum ástæðum:

1. Til að veita nákvæmar upplýsingar: Netið er fullt af upplýsingabrotum og andstæðum skoðunum.Endanleg handbók veitir umfangsmiklar og nákvæmar upplýsingar með því að treysta og safna áreiðanlegum heimildum til að hjálpa lesendum fljótt að fá aðgang að þeirri þekkingu sem þeir þurfa og forðast villandi eða rangar upplýsingar.

2. Sparaðu tíma og fyrirhöfn: Að leita á internetinu eftir sérstökum efnum þarf oft mikinn tíma til að sigta í gegnum og sannreyna áreiðanleika upplýsinga.Endanleg handbók sparar tíma og fyrirhöfn með því að koma saman viðeigandi upplýsingum svo lesendur geti fundið allar upplýsingar sem þeir þurfa á einum stað.

3. Að leysa mótsagnir og rugl: Netið býður oft mismunandi svör við sömu spurningu eða mótsögnum milli upplýsinga.Endanleg leiðarvísir hjálpar lesendum að komast undan rugli og rugli með því að samstilla mismunandi skoðanir og opinberar heimildir til að gefa áreiðanlegustu svörin.

4. Veita leiðbeiningar og ráð: Endanleg handbók veitir ekki aðeins staðreyndir og upplýsingar, heldur getur það einnig veitt hagnýtar leiðbeiningar og ráðgjöf.

Grunnatriði rafhlöður

Mismunandi tegundir rafhlöður: meginreglur, einkenni og forrit.

Hér eru nokkrar af 5 algengustu tegundum rafhlöður, þ.mt meginreglur þeirra, einkenni og forrit.Ef þú vilt umfangsmestu upplýsingar um rafhlöðutegundir geturðu líka sleppt þessum kafla og farið beint í „flestar rafhlöðutegundir og forrit“ hér að neðan.

Blý-sýru rafhlöður

Image 2


Meginregla: Blý-sýrur rafhlöður nota efnafræðileg viðbrögð milli blý og blý díoxíð til að framleiða raforku.
Lögun: Lágmark kostnaður, mikill upphafsstraumur og orkuþéttleiki, en stór og þungur.
Forrit: Automotive Starter rafhlöður, UPS (órjúfanlegt aflgjafa) osfrv.

Li-Ion (litíum-jón) rafhlöður

Image 2


Meginregla: Litíumjónarafhlöður nota flæði litíumjóna milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta til að geyma og losa raforku.
Lögun: Mikill orkuþéttleiki, léttari þyngd og lengri hringrásarlíf.Mikil hleðsla og losun skilvirkni.
Forrit: Farsímar (t.d. farsímar, spjaldtölvur), flytjanlegur rafeindatæki og rafknúin ökutæki.

NICD (nikkel-cadmium) rafhlöður

Image 2


Meginregla: NICD rafhlöður framleiða raforku í gegnum efnafræðileg viðbrögð milli nikkel og kadmíumhýdroxíðs.
Eiginleikar: Mikil afköst og löng líf, en þau innihalda skaðlegt þungmálm kadmíum, sem hefur ákveðin áhrif á umhverfið.
Forrit: Stafrænar myndavélar, færanleg verkfæri og drónar osfrv.

NIMH (nikkel-málm) hydrade rafhlöður

Image 2


Meginregla: NIMH rafhlöður nota efnafræðilega viðbrögð milli nikkel og vetnis til að geyma og losa raforku.
Eiginleikar: Mikill orkuþéttleiki, langur líftími, engin mengun og betri háhitastig.
Forrit: Hybrid ökutæki, orkugeymslukerfi osfrv.

Lipo (litíumfjölliða) rafhlaða

Image 2


Meginregla: Litíumfjölliða rafhlaðan er svipuð litíumjónarafhlöðunni, en hún notar fast fjölliða salta í stað fljótandi salta.
Eiginleikar: Mikill orkuþéttleiki, léttari þyngd, betra öryggi og lægri sjálfstraust.Hentar fyrir þunn tæki.
Forrit: Fartölvur, snjallúr og flytjanlegur lækningatæki o.s.frv.

Eðlisfræði þekking á rafhlöðum
Spenna (v):
Spenna táknar rafmagns möguleika á milli tveggja punkta í hringrás.Það er mælt í volt (v).Spennan yfir rafhlöðu er venjulega táknuð sem v_batt.

Gjald (q):
Hleðsla vísar til magns rafhleðslu sem geymd er í rafhlöðu.Það er mælt í coulombs (c) eða ampere tíma (AH).Samband hleðslu og getu er gefið með: Hleðsla (q) = afkastageta (c) × spennu (v)

Getu (c):
Afkastageta táknar magn hleðslu sem rafhlaða getur geymt.Það er venjulega mælt í ampere-klukkustund (AH) eða Milliampere-klukkustund (MAH).Samband getu, hleðslu og orku er gefið með: Orka (e) = afkastageta (c) × spennu (v)

Orka (e):
Orka er getu til að vinna eða möguleika á kerfinu til að valda breytingum.Í tengslum við rafhlöður er orka oft mæld á vinnutíma (WH) eða joules (j).Samband orku, getu og hleðslu er gefið með: Orka (e) = hleðsla (q) × spennu (v)

Máttur (P):
Kraftur táknar það hraða sem vinna er unnin eða orka er flutt.Það er mælt í Watts (W).Krafturinn í hringrás er reiknaður með formúlunni: Kraftur (p) = spenna (v) × straumur (i)

Röð tenging:
1. Þegar rafhlöður eru tengdar í röð er heildarspenna yfir hringrásina summan af einstökum rafhlöðuspennu.Straumurinn er sá sami.
Heildarspenna (v_total) = v1 + v2 + v3 + ...
2. Þegar rafhlöður eru tengdar í röð er heildargetan summan af einstökum rafhlöðugetu.Þetta er vegna þess að straumurinn er sá sami, en heildarspenna eykst.
Heildargeta (C_TOTAL) = C1 + C2 + C3 + ...

Samhliða tenging:
1. Þegar rafhlöður eru tengdar samhliða, er heildarspenna sú sama og af einstökum rafhlöðu, en heildarstraumurinn er summan af straumunum sem flæðir í gegnum hverja rafhlöðu.
Heildarstraumur (i_total) = i1 + i2 + i3 + ...
2. Þegar rafhlöður eru tengdar samhliða er heildarafkastagetan jöfn afkastagetu eins rafhlöðu.Þetta er vegna þess að spenna er sú sama, en heildarstraumurinn eykst.
Heildargeta (C_TOTAL) = C1 = C2 = C3 = ...
Algengir rafhlöðuskilmálar og skilgreiningar.

1. Rafhlöðugeta: Magn raforku sem rafhlaða getur geymt, venjulega gefið upp í Amp-vinnutíma (AH) eða milli-AMPS (MAH).

2. Spenna: Hugsanlegur munur eða spennumun rafhlöðu, gefinn upp í volt V. Það táknar magn raforku sem rafhlaðan getur geymt.

3. Rafhlöðuklefa: Einstök klefi í rafhlöðu, sem inniheldur jákvæða rafskaut, neikvæða rafskaut og salta.

4. Rafhlöðupakki: Heild sem samanstendur af nokkrum rafgeymisfrumum samanlagt.Þeir eru venjulega tengdir og stjórnaðir í gegnum tengi, hringrásarborð og aðra íhluti.

5. Röð tenging: Margar rafhlöðufrumur tengdar í röð, með jákvæða flugstöðinni sem tengd er við neikvæða flugstöðina, til að auka heildarspennuna.Þegar það er tengt í röð eru frumuspennurnar ofan á.

6. Samhliða tenging: Tengir margar rafhlöðufrumur í röð, við jákvæða flugstöðina sem er tengd við neikvæða flugstöðina, til að auka heildarstraumsgetu og getu.Þegar það er tengt samhliða er afkastagetu rafhlöðufrumna bætt saman.

7. Hleðsla: Fóðrun raforku í rafhlöðuna frá utanaðkomandi uppruna til að endurheimta efnaorkuna sem er geymd í rafhlöðunni.

8. Losun: Losun raforku úr rafhlöðu til notkunar við afhendingu rafeindabúnaðar eða hringrásar.

9. Hleðsluhringrás: Vísar til fullkomins hleðslu- og losunarferlis.

10. Hleðsla skilvirkni: Hlutfallið á milli raforkunnar sem frásogast af rafhlöðunni og raforkunni sem raunverulega er geymd við hleðsluferlið.

11. Sjálfsöfnun: Hraðinn sem rafhlaða missir afl á eigin spýtur þegar hann er ekki í notkun.

12. Líftími rafhlöðunnar: Líftími rafhlöðu, venjulega mældur með tilliti til fjölda hleðslulotna eða notkunartíma.

13. Líftími rafhlöðunnar: Tíminn sem rafhlaðan getur haldið áfram að veita afl eftir eina hleðslu.

14. Hröð hleðsla: Hleðslutækni sem skilar rafhlöðu hraðar til að draga úr hleðslutíma.

15. Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS): Rafkerfi sem fylgist með og stjórnar ástandi rafhlöðunnar, hleðslu- og losunarferlið og verndar rafhlöðuna gegn slæmum aðstæðum eins og ofhleðslu og ofgnótt.

16. Líf rafhlöðunnar: Fjöldi hleðslulotna sem rafhlaða getur klárað, venjulega mæld með hleðslu og losun að tilteknu getu tapi eins og 80% af upphaflegu afkastagetunni.

17. Hámarks hleðsluhlutfall: Hámarkshleðsluhraði sem rafhlaðan er örugglega samþykkt, gefin upp sem hlutfall hleðslugetunnar.

18. Hámarks losunarhraði: Hámarks straumhraði þar sem hægt er að losa rafhlöðu á öruggan hátt, gefið upp sem hlutfall núverandi afkastagetu.

19. Rafhlöðuvarnarrás: Öryggisbúnað sem notað er til að fylgjast með ástandi rafhlöðunnar og til að aftengja rafhlöðurásina ef ofhleðsla, ofgnótt, yfirstraumur, ofþekju osfrv. Til að koma í veg fyrir skemmdir eða hættu á rafhlöðunni.

20. Rafhlöðu pólun: Aðgreining og auðkenning milli jákvæðra og neikvæðra skautanna í rafhlöðu, venjulega gefið til kynna með táknunum + og - eða merkingum.

21. Endurvinnsla rafhlöðu: Ferlið við að farga notuðum rafhlöðum til að endurheimta og farga hættulegum efnum sem eru í þeim og endurnýta endurvinnanlegt efni.

22. Djúp útskrift: Skilyrði þar sem rafhlaða er sleppt í mjög lágt stig eða tæmt alveg.Oft er ekki mælt með djúpri losun til að forðast neikvæð áhrif á endingu rafhlöðunnar.

23. Hröð útskrift: Losunartækni sem losar orku rafhlöðunnar í miklum straumi í stuttan tíma.

24. Bilun í rafhlöðu: Skilyrði þar sem rafhlaðan er ekki fær um að veita nægjanlegan kraft eða viðhalda eðlilegri notkun, sem getur stafað af ýmsum ástæðum eins og öldrun eða skemmdum.

25. Hitauppstreymi : Vísar til skjótrar og stjórnlausrar hækkunar á hitastigi rafhlöðu við óeðlilegar aðstæður, svo sem ofhleðslu, ofgnótt, ofhitnun osfrv., Sem getur valdið því að rafhlaðan springur eða kviknar.

26. Rafhlöðu rafskaut: Jákvæðu og neikvæðu rafskautin í rafhlöðu, sem eru lykilþættirnir til að geyma og sleppa rafhleðslu.

27. Skiptastöð rafhlöðu: Aðstaða eða þjónusta til að skipta um rafhlöður í rafknúnum ökutækjum til að veita lengra svið.

28. Rafefnafræðileg viðbrögð: Efnafræðileg viðbrögð sem eiga sér stað í rafhlöðu til að umbreyta efnaorku í raforku í gegnum redox ferli.

29. Salta: Leiðandi vökvi eða fast efni sem notað er til að flytja jónir milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta rafhlöðu til að auðvelda rafefnafræðileg viðbrögð.

30. Hleðslutæki: Tæki til að flytja raforku yfir í rafhlöðu til að endurheimta geymda efnaorku sína.

31. Rafhlöðujafnvægi: Ferli þar sem hleðsla eða losunarhraði hvers klefa í rafhlöðupakka er stillt til að tryggja að hleðslan sé í jafnvægi milli einstakra frumna.

32. Ytri rafhlaða: Fjarfæranleg rafhlöðueining sem hægt er að tengja við rafeindabúnað til að veita afl.

33. Hleðsluvísir rafhlöðu: Vísir eða skjá sem sýnir hleðslu eða stig rafhlöðu.

34. Minni áhrif rafhlöðu: Fyrirbæri þar sem afkastageta rafhlöðu minnkar smám saman þegar hleðslu- og losunarloturnar eru endurteknar, þar sem rafhlaðan man eftir minni hleðslu- og losunarsviðunum.

35. Viðnám: Vísar til innri viðnám rafhlöðu, sem hefur áhrif á orkubreytingu þess og afköst.

36. Hitastig vernd: Aðgerð eða tæki sem fylgist með og stjórnar hitastigi rafhlöðu til að koma í veg fyrir ofhitnun ef hitastigið verður of hátt.

37. Lágspennuvörn: Verndunarbúnaður sem sker sjálfkrafa hringrásina til að koma í veg fyrir ofhleðslu þegar rafhlöðuspenna lækkar undir öruggum þröskuld.

38. Ofhleðsluvörn: Verndunarbúnaður sem sker sjálfkrafa af hringrásinni til að koma í veg fyrir ofhleðslu þegar rafhlöðuhleðslan nær öryggisþröskuldinum.

39. Geymsla rafhlöðu: Ferlið við að halda rafhlöðu í ónotuðu ástandi í langan tíma og þarfnast oft viðeigandi ráðstafana til að draga úr sjálfskerðingu og vernda rafhlöðuna.

40. Rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS): Rafrænt kerfi til að fylgjast með, stjórna og vernda ástand og afköst rafhlöðupakka, þar með talið stjórnun straums, spennu, hitastigs og annarra breytna.

41. Vísir rafhlöðu: Tæki eða aðgerð sem gefur til kynna að hleðslan sé áfram í rafhlöðu, venjulega gefin upp sem prósentu eða á nokkrum áföngum.

42. Hleðslutími: Tíminn sem þarf til að koma rafhlöðu frá lágu hleðslu í fulla hleðslu, sem hefur áhrif á kraft hleðslutækisins og getu rafhlöðunnar.

43. Hitastigstuðull: Sambandið á milli afköst rafgeymis og breytinga á hitastigi, sem getur haft áhrif á getu, innri viðnám og hleðslu/losunareinkenni rafhlöðunnar.

44. Rafhlöðuábyrgð: Ábyrgð framleiðanda á afköstum og gæðum rafhlöðu í tiltekinn tíma, venjulega gefin upp í mánuði eða ár.

45. Hleðslustöð: Búnaður eða aðstaða sem notuð er til að útvega rafknúin ökutæki eða annan rafhlöðubúnað til hleðslu.

46. Rafhlöðuprófari: Tæki eða tæki sem notað er til að mæla spennu, afkastagetu, innri viðnám og aðrar breytur rafhlöðu til að meta heilsu þess og afköst.

47. Virk jafnvægi: Tækni rafhlöðu sem jafngildir hleðslunni í rafhlöðupakka með því að stjórna hleðslu- og losunarhraða milli einstakra frumna.

48. Óvirkur jafnvægi: Tækni rafhlöðustjórnunar þar sem hleðslan í rafhlöðupakka er í jafnvægi með því að tengja viðnám eða hleðsluleka, venjulega minna skilvirkt en virk jafnvægi.

49. Rafhlöðuumbúðir : Ytri umbúðir rafhlöðu, notaðar til að vernda klefann, veita burðarvirki og koma í veg fyrir skammhlaup.

50. Mikill orkuþéttleiki: Hámarksmagn raforku sem rafhlaða getur geymt á rúmmál eða þyngd einingar, sem gefur til kynna orkugeymslu skilvirkni rafhlöðunnar.

51. Lágt sjálfstraust: Hraðinn sem rafhlaðan tapar raforku á eigin spýtur er mjög hægur og viðheldur háu hleðslu þegar það er geymt eða ónotað í langan tíma.

52. Polarization rafhlöðu: Vísar til breytinga á efni á yfirborði rafskautanna við hleðslu og losun vegna efnafræðilegra viðbragða á rafskautunum.

53. Raflausn raflausnarleka: Skilyrði þar sem raflausnin í rafhlöðu lekur inn í ytra umhverfi, sem mun leiða til niðurbrots rafgeymisafkasta eða annarra öryggisvandamála.

54. Kælikerfi rafhlöðu: Kerfi sem notað er til að stjórna hitastigi rafhlöðu, annað hvort með hitaleiðni, viftu eða vökvakælingu til að halda rafhlöðunni innan viðeigandi hitastigssviðs.

55. Hitunarkerfi rafhlöðu: Kerfi sem notað er til að veita rafhlöðunni hita í umhverfi með lágum hita til að tryggja rétta notkun rafhlöðunnar við lágt hitastig.

56. Háhleðsluhraði rafhlaða: Rafhlaða sem er fær um að skila raforku í miklum straumi fyrir forrit með miklum krafti eins og rafmagnsverkfærum og rafknúnum ökutækjum.

57. Auka rafhlaða: Rafhlaða sem hægt er að hlaða, öfugt við einnota rafhlöðu sem er ekki endurhlaðanlegt.

58. Rafhlöðuskjár: Tæki eða kerfi til að fylgjast með stöðu, spennu, hitastigi og öðrum breytum rafhlöðu í rauntíma til að veita upplýsingar og vernda rafhlöðuna.

Vinnandi meginreglur rafhlöður

Bygging rafhlöðu: Rafskaut, salta og skilju.
Image 1

1. Rafskaut: Rafskautin í rafhlöðu er skipt í jákvætt og neikvætt rafskaut.Jákvæða rafskautið er þar sem oxunarviðbrögðin fara fram í rafhlöðunni og neikvæða rafskautið er þar sem lækkunarviðbrögðin eiga sér stað í rafhlöðunni.Jákvæðu og neikvæðu rafskautin samanstanda af leiðandi efnum, venjulega eru málmar, kolefni eða efnasambönd notuð.Mismunurinn á möguleikum milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta framleiðir spennu rafhlöðufrumunnar.

2. Salta: Raflausnin er miðillinn á milli rafskautanna sem gerir jónum kleift að fara á milli rafskautanna og viðheldur hleðslujafnvæginu.Raflausnin getur verið í vökva, fast eða hlaupformi, allt eftir tegund frumu.Í fljótandi frumu er salta venjulega jónasamband sem er leyst upp í lausn.

3. Þind: Þindin er líkamleg hindrun milli jákvæðra og neikvæðra rafskauta og kemur í veg fyrir bein rafeindaflæði en gerir jónum kleift að fara í gegnum.Virkni þindarinnar er að koma í veg fyrir skammhlaup á jákvæðu og neikvæðu rafskautum en leyfa jónum að fara frjálslega í gegnum salta og viðhalda hleðslujafnvægi frumunnar.Þindin er venjulega úr fjölliða efni eða keramikefni.

Þessir þættir vinna saman að því að mynda uppbyggingu rafhlöðufrumunnar.

Hleðsla og útskriftarferli í rafhlöðum: Efnafræðileg viðbrögð og straumstreymi.

1. Losunarferli: Þegar rafhlaða er sleppt er efnaorku breytt í raforku.Við losun fer fram oxunarviðbrögð við jákvæðu flugstöðina og minnkunarviðbrögð við neikvæða flugstöðina.Efnaviðbrögðin framleiða rafeindir og jónir.Jákvæð rafskaut losar rafeindir, sem renna í gegnum ytri hringrás til að framleiða rafstraum.Neikvæða rafskautið fær rafeindir, sem sameinast jónum til að mynda efnasambönd.Á sama tíma fara jónir í gegnum salta og viðhalda hleðslujafnvægi rafhlöðunnar.

2.Hleðsluferli: Við hleðslu rafhlöðu er raforku breytt í efnaorku til að geyma orku.Meðan á hleðsluferlinu stendur beitir utanaðkomandi aflgjafa framspennu og veldur því að straumur fer í gegnum rafhlöðuna.Jákvæð spenna snýr rafhlöðunni og snýr að efnafræðilegum viðbrögðum milli jákvæðra og neikvæðu rafskauta.Jákvæða rafskautið tekur við rafeindum og neikvæða rafskautið losar þær.Efnaviðbrögð geymir raforku sem efnafræðilega orku og endurheimtir rafhlöðuna í upprunalegt ástand.Jónir fara í gegnum salta til að viðhalda hleðslujafnvægi.

Image 2
Rafhlöðuspenna, afkastageta og orkuþéttleiki.

Spenna:
Spenna er mælikvarði á styrk rafmagnsafköst rafhlöðu.Það er venjulega gefið upp í volt.Algengar rafhlöðuspenna eru eftirfarandi:

Litíumjónar rafhlaða (Li-Ion): Almennt 3,6 volt til 3,7 volt.Það sem er sérstakt er að LIFEPO4 (litíum járnfosfat) rafhlaðan er 3,2 volt.(stök frumuspenna)
Nikkel-kadmíum rafhlaða (NICD): 1,2 volt (eins frumna spennu).
Nickel-málmhýdríð (NIMH): 1,2 volt (eins frumna spennu).
Blý-sýru rafhlöðu (blý-sýru): 2 volt til 2,2 volt (stakar spennu).Algengt er að blý-sýru rafhlöður séu notaðar í byrjun bifreiðar, orkugeymslukerfi og öðrum reitum.
Sink-basalín rafhlaða (sink-kolefnis): 1,5 volt (eins frumna spennu).Þessi tegund rafhlöðu er oft að finna í basískum rafhlöðum eins notkunar eins og AA og AAA rafhlöður.

Ofangreint eru spenna ýmissa rafhlöður og við getum einnig aukið spennuna með því að tengja þær í röð.Dæmi eru eftirfarandi:

Þrjár 3,7V litíumjónarafhlöður eru tengdar í röð til að fá 11,1V litíum-jón rafhlöðupakka (það er það sem við köllum oft 12V litíum-jón rafhlöðupakka);
Þrjár 2V blý-sýrur rafhlöður eru tengdar í röð til að fá 6V blý-sýru rafhlöðupakka;
Fjórar 3,2V litíum járnfosfat rafhlöður eru tengdar í röð til að fá 12,8V litíum járnfosfat rafhlöðupakka (það er það sem við köllum oft 12V litíum járnfosfat rafhlöðupakka)

Getu :
Þegar talað er um rafhlöðugetu er það oft gefið upp með því að nota eining Ampere-Stours (AH) eða Milliampere-Hours (MAH).Rafhlöðugeta er það magn hleðslu sem rafhlaða getur geymt og einnig er hægt að skilja það sem afurð straumsins og tíma sem rafhlaðan getur skilað.Hér eru nokkrar dæmi tölur og hvernig þeim er lýst:

2000 mAh rafhlaða: Þetta þýðir að rafhlaðan hefur afkastagetu 2000 mAh.Ef tækið dregur að meðaltali 200 millips (MA) á klukkustund, þá getur þessi rafhlaða fræðilega veitt afl í 10 klukkustundir (2000mAh / 200mA = 10 klukkustundir).
5Ah rafhlaðan: Þetta þýðir að rafhlaðan hefur afkastagetu 5 amp-klukkustundir.Ef tækið eyðir meðalstraumi 1 magnara (a) á klukkustund, þá getur þessi rafhlaða fræðilega séð valdið í 5 klukkustundir (5AH / 1A = 5 klukkustundir).

Hægt er að tengja rafhlöðupakka samhliða til að gefa aukna getu, til dæmis:
Hægt er að tengja 2 Li-jón rafhlöður af 12V-100AH samhliða til að fá Li-Ion rafhlöðupakka af 12V-200AH.
Hægt er að tengja 2 LIFEPO4 rafhlöður sem eru 3,2V-10Ah samsíða til að fá LIFEPO4 rafhlöðupakka af 3,2V-20AH.

1000mAh rafhlöðuhleðslutæki: Þetta er hleðslutæki sem getur hlaðið rafhlöðuna með 1000 millips (MA) á klukkustund.Ef þú ert með 2000mAh rafhlöðu, þá mun það taka 2 klukkustundir að hlaða það með þessum hleðslutæki (2000mAh / 1000ma = 2 klukkustundir) að hlaða það að fullu.

Í reynd getur fræðilega reiknaður notkunartími rafhlöðunnar vikið vegna slit á rafhlöðu og öðrum þáttum.

Orkuþéttleiki:
Orkuþéttleiki er mælikvarði á skilvirkni orku sem geymd er í rafhlöðu.Það gefur til kynna magn orku sem hægt er að geyma á hverja einingarstyrk eða einingarþyngd rafhlöðunnar.Algengar einingar af orkuþéttleika eru Watt-klukkustund á hvert kíló (WH/kg) eða watt-klukkustund á lítra (WH/L).

Litíumjónarafhlöðu: Litíumjónarafhlöður hafa mikla orkuþéttleika, venjulega á bilinu 150 til 250 WH/kg.
NIMH rafhlaða: NIMH rafhlöður eru með lægri orkuþéttleika miðað við litíumjónarafhlöður.Þeir eru venjulega á bilinu 60 til 120 WH/kg.
Blý-sýru rafhlaða: blý-sýrur rafhlöður eru með tiltölulega litla orkuþéttleika samanborið við litíumjónarafhlöður.Þeir eru venjulega á bilinu 30 til 50 w/kg.
Sink-kolefnis rafhlaða: Sink-kolefnis rafhlöður eru með lægri orkuþéttleika samanborið við litíumjónarafhlöður.Þeir eru venjulega á bilinu 25 til 40 WH/kg.

Úrræðaleit algeng rafhlöðuvandamál

Tillögur um geymslu rafhlöðu

Rétt geymsla rafhlöðu er nauðsynleg til að viðhalda heilsu rafhlöðunnar og lengja líftíma þess.Hér eru nokkrar ráðleggingar um að geyma rafhlöður:

Hitastig: Geymið rafhlöður á köldum, þurrum stað með hitastigi á milli 15 ° C og 25 ° C (59 ° F og 77 ° F).Hátt hitastig getur flýtt fyrir sjálfhleðsluhraða og stytt geymsluþol rafhlöðunnar.Forðastu að afhjúpa rafhlöður fyrir miklum hita eða kulda.

Forðastu rakastig: Raki getur skemmt rafhlöður, sem leiðir til tæringar eða leka.Haltu rafhlöðum frá röku umhverfi, svo sem kjallara eða baðherbergjum.Gakktu úr skugga um að geymslusvæðið sé þurrt og vel lofað.

Hleðslustig: Áður en þú geymir rafhlöður í langan tíma er best að tryggja að þær séu að hluta til hlaðnar.Flestir framleiðendur mæla með hleðslustigi um 40% til 60% fyrir langtíma geymslu.Þetta svið hjálpar til við að koma í veg fyrir ofhleðslu- eða ofhleðsluaðstæður við geymslu.

Gerð rafhlöðu: Mismunandi rafhlöðuefnafræði hefur sérstakar geymsluþörf.Hér eru nokkrar leiðbeiningar um algengar gerðir:

A. Alkalín rafhlöður: Alkalín rafhlöður hafa langan geymsluþol og hægt er að geyma þær í nokkur ár.Þeir eru ekki endurhlaðanlegir og ættu ekki að verða fyrir miklum hitastigi.

b. Litíumjónarafhlöður: Li-jón rafhlöður knýja venjulega flytjanlega rafeindatækni.Ef þú ætlar að geyma þá í langan tíma skaltu stefna að hleðslustigi milli 40% og 60%.Forðastu að geyma Li-jón rafhlöður með fullri hleðslu eða tæmast alveg.

C. Blý-sýru rafhlöður: Þetta eru oft notuð í ökutækjum og öryggisafritunarkerfi.Haltu blý-sýru rafhlöðum að fullu hlaðnar til langs tíma.Athugaðu raflausnarmagn reglulega og fylltu upp með eimuðu vatni ef þörf krefur.

D. Nikkel-byggðar rafhlöður (NIMH og NICD): NIMH og NICD rafhlöður ættu að geyma með hlutahleðslu (um 40%).Ef þeir eru að fullu útskrifaðir fyrir geymslu geta þeir þróað spennuþunglyndi og dregið úr heildargetu þeirra.

SEparate geymsla: Geymið rafhlöður á þann hátt sem kemur í veg fyrir snertingu milli skautanna.Ef jákvæðar og neikvæðar skautanna snerta hvor aðra eða komast í snertingu við leiðandi efni getur það valdið losun og hugsanlegu tjóni.

Upprunalega umbúðir: Upprunalega umbúðirnar eru hannaðar til að verja rafhlöðurnar gegn raka, ryki og öðrum mengunarefnum.

Regluleg skoðun: Skoðaðu reglulega geymdar rafhlöður fyrir öll merki um leka, tæringu eða skemmdir.Ef þú tekur eftir einhverjum málum skaltu höndla þau með varúð og farga þeim almennilega.

Umhverfisáhrif.

Endurvinnsla rafhlöðu: Rafhlöður innihalda ýmis efni og málma sem geta verið skaðleg umhverfinu ef ekki er fargað á réttan hátt.Endurvinnsla rafhlöður hjálpar til við að endurheimta dýrmæt efni eins og litíum, kóbalt og nikkel og kemur í veg fyrir losun eitruðra efna.Mörg samfélög eru með endurvinnsluforrit rafhlöðu eða brottfluttar staði.Hafðu samband við sveitarfélög eða endurvinnslustöðvar til að finna rétta förgunarmöguleika á þínu svæði.

Hættuleg efni: Sumar rafhlöður, svo sem blý-sýrur rafhlöður sem notaðar eru í ökutækjum, innihalda hættuleg efni eins og blý og brennisteinssýru.Óviðeigandi förgun þessara rafhlöður getur mengað jarðveg og vatnsból og valdið hættu fyrir heilsu manna og umhverfi.Eftir því sem fólk verður meðvitaðra um umhverfisvernd nota fleiri og fleiri umhverfisvænni litíumjónarafhlöður, sérstaklega LIFEPO4 rafhlöður.

Orkunotkun: Rafhlöðuframleiðsla krefst orku og umhverfisáhrif eru mismunandi eftir rafhlöðutegundinni.Sem dæmi má nefna að framleiðsla litíumjónarafhlöður sem notuð eru í mörgum rafeindatækjum og rafknúnum ökutækjum felur í sér útdrátt og vinnslu steinefna.Notkun orkunýtinna tækja og hagræðingu rafhlöðunotkunar getur hjálpað til við að draga úr heildar orkunotkun.

Kolefnisfótspor: Kolefnisspor sem tengist framleiðslu rafhlöðunnar og förgun getur stuðlað að losun gróðurhúsalofttegunda og loftslagsbreytinga.Aukin upptaka endurnýjanlegra orkugjafa til framleiðslu og endurvinnslu rafhlöðu getur hjálpað til við að draga úr umhverfisáhrifum.