Galīgais bateriju ceļvedis

2023-06-07
Galīgais bateriju ceļvedis

Baterijas ir kļuvušas par svarīgu mūsu ikdienas sastāvdaļu.Viņi darbina ierīces un tehnoloģijas, kas veido mūsu pasauli, sākot no tālruņiem un klēpjdatoriem līdz elektriskajiem transportlīdzekļiem un enerģijas uzglabāšanas sistēmām.Viņi sniedz mums portatīvās enerģijas ērtības un spēju palikt savienotiem, produktīviem un videi draudzīgiem.Ir svarīgi izprast dažāda veida baterijas, to īpašības un to, kā optimizēt to spējas, lai maksimāli izmantotu mūsu enerģiju un sniegtu ieguldījumu ilgtspējīgā nākotnē.Šajā visaptverošajā rokasgrāmatā mēs iedziļināsimies bateriju pasaulē, izpētot viņu vēsturi, funkcionalitāti un daudzveidīgās lietojumprogrammas, kas uz tām balstās.Uzsāksim šo ceļojumu, lai atbloķētu akumulatoru spēku un apgaismotu ceļu uz rītdienu vairāk.

Šis ceļvedis ir ļoti informatīvs, tāpēc, lūdzu, atrodiet to, ko vēlaties uzzināt no satura rādītāja atkarībā no jūsu akumulatora zināšanu līmeņa.Protams, ja esat iesācējs, lūdzu, sāciet sākumā.

Pirms lasīšanas padoms: Noklikšķiniet vienu reizi uz nosaukuma tekstlodziņa, un detalizēts teksts tiks paplašināts;Noklikšķiniet vēlreiz, un detalizētais teksts tiks paslēpts.

Ievads

Bateriju nozīme un plaši izmantošana.

Baterijas ir ļoti svarīgas mūsdienu sabiedrībā, un tās tiek izmantotas daudzās lietojumprogrammās (ar tehnoloģiju attīstību, arvien vairāk ierīču tiek pārveidotas akumulatora jaudā).Tie nodrošina pārnēsājamus, atjaunojamus un ārkārtas enerģijas risinājumus, kas virza tehnoloģisko attīstību, ilgtspējīgu enerģijas patēriņu un progresu visdažādākajās nozarēs.

Image 1


1. Pārnēsājamas elektroniskās ierīces: Piemēram, mobilie tālruņi, planšetdatori, klēpjdatori un digitālās kameras.

2. Transports: Elektriskie un hibrīdie transportlīdzekļi kā primāro enerģijas uzglabāšanas ierīci izmanto baterijas.Pieaugot pieprasījumam pēc atjaunojamās enerģijas un videi draudzīgiem transporta veidiem, baterijām ir galvenā loma ilgtspējīgas transporta attīstības vadīšanā.

3. Atjaunojamās enerģijas uzkrāšana: Baterijas tiek plaši izmantotas, lai uzglabātu atjaunojamos enerģijas avotus, piemēram, saules un vēja enerģiju.Uzglabājot elektrisko enerģiju baterijās, tie var nodrošināt vienmērīgu elektrības piegādi, ja saules vai vēja enerģija nav pieejama.

4. Avārijas spēks: Baterijām ir svarīga loma kā rezerves enerģijas avota avārijas situācijās.Piemēram, ierīcēm, piemēram, bezvada tālruņiem, lāpām un avārijas gaismām, ir vajadzīgas baterijas, lai nodrošinātu uzticamu jaudu.

5. Medicīniskais aprīkojums: Daudzas medicīnas ierīces, piemēram, elektrokardiostimulatori un mākslīgie ventilatori, izmanto baterijas kā enerģijas avotu.Bateriju stabilitāte un uzticamība ir būtiska šo kritisko ierīču darbībai.

6. Militāri pielietojumi: Baterijas tiek izmantotas visdažādākajās militārajās lietojumprogrammās, piemēram, militārā sakaru aprīkojumā, navigācijas sistēmās un dronos.Baterijas var nodrošināt neatkarīgu enerģijas piegādi un uzlabot kaujas iespējas kaujas laukā.

7. Rūpniecisks: Baterijas tiek izmantotas rūpniecībā akumulatoru sistēmām, avārijas barošanas avotiem un bezvadu sensoriem.Tie nodrošina uzticamu barošanas avotu un nodrošina rūpnieciskās ražošanas nepārtrauktību un drošību.

Pārskats par bateriju pamatprincipiem un darba mehānismiem.

Bateriju maģija ir to spēja pārveidot ķīmisko enerģiju elektriskajā enerģijā.Akumulators satur divus elektrodus (pozitīvus un negatīvus) un elektrolītu.Elektrolīts darbojas kā jonu vadītājs, ļaujot ķīmiskai reakcijai starp elektrodiem.

Image 2


Akumulatora pamatprincips ir balstīts uz elektroķīmiskām reakcijām.Kad notiek ķīmiska reakcija, tā ģenerē elektronu plūsmu.Uzlādētā stāvoklī akumulators glabā ķīmiskas vielas starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, un ķīmiskā reakcija ir atgriezeniska.Kad akumulators ir savienots ar ārēju ķēdi, sākas ķīmiskā reakcija, izraisot ķīmisko vielu pozitīvā terminālī oksidēt, un ķīmiskā viela negatīvajā terminālī, lai samazinātu.Tā rezultātā elektroni plūst no negatīvā termināļa uz pozitīvo termināli, radot elektrisko strāvu.Šis process turpinās, līdz ķīmiskās vielas ir noplicinātas.

Dažāda veida baterijas izmanto atšķirīgas ķīmiskas reakcijas, lai ražotu elektrību.Piemēram, visizplatītākais litija jonu akumulatora tips: tā pozitīvais elektrods veido litija savienojums (piemēram, kobalta oksīds vai litija dzelzs fosfāts), un tā negatīvo elektrodu veido oglekļa materiāla (piemēram, grafīts).Uzlādētā stāvoklī litija joni no pozitīvā elektroda ir iestrādāti negatīvā materiālā.Izlādes laikā litija joni tiek atgūti no negatīvā elektroda un atgriežas pozitīvajā elektrodā, atbrīvojot elektronus.

Lasītāju baterijām galīgā rokasgrāmatas vērtība.

Galīgais ceļvedis ir vērtīgs lasītājam vairāku iemeslu dēļ:

1. Lai sniegtu precīzu informāciju: Internets ir pilns ar informācijas fragmentiem un pretrunīgiem viedokļiem.Galīgais ceļvedis sniedz visaptverošu un precīzu informāciju, nostiprinot un apkopojot ticamus avotus, lai palīdzētu lasītājiem ātri piekļūt nepieciešamajām zināšanām, un izvairīties no maldinošas vai nepareizas informācijas.

2. Ietaupiet laiku un pūles: Meklējot internetā konkrētas tēmas, bieži ir nepieciešams daudz laika, lai izsijātu un pārbaudītu informācijas uzticamību.Galīgais ceļvedis ietaupa laiku un pūles, apvienojot būtisku informāciju, lai lasītāji varētu atrast visu nepieciešamo informāciju vienā vietā.

3. Pretrunu un apjukuma risināšana: Internets bieži sniedz dažādas atbildes uz vienu un to pašu jautājumu vai pretrunām starp informāciju.Galīgais ceļvedis palīdz lasītājiem izvairīties no neskaidrībām un apjukuma, sintezējot dažādus uzskatus un autoritatīvus avotus, lai sniegtu visdrošākās atbildes.

4. Sniedziet norādījumus un padomus: Galīgais ceļvedis ne tikai sniedz faktus un informāciju, bet arī var sniegt praktiskus norādījumus un padomus.

Bateriju pamati

Dažādu veidu baterijas: principi, īpašības un pielietojumi.

Šeit ir daži no 5 visizplatītākajiem bateriju veidiem, ieskaitot to principus, īpašības un pielietojumus.Ja vēlaties visplašāko informāciju par akumulatoru tipiem, varat arī izlaist šo sadaļu un doties tieši uz "lielāko daļu akumulatora tipu un lietojumprogrammu".

Svina-skābes baterijas

Image 2


Princips: svina-skābes baterijas izmanto ķīmisku reakciju starp svina un svina dioksīdu, lai ražotu elektrisko enerģiju.
Funkcijas: zemas izmaksas, augstas starta strāva un enerģijas blīvums, bet liels un smags.
Lietojumprogrammas: automobiļu starta baterijas, UPS (nepārtraukts barošanas avots) utt.

Li-ion (litija jonu) baterijas

Image 2


Princips: litija jonu baterijas izmanto litija jonu migrāciju starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, lai uzglabātu un atbrīvotu elektrisko enerģiju.
Funkcijas: augstas enerģijas blīvums, vieglāks svars un ilgāks cikla kalpošanas laiks.Augsta uzlādes un izvadīšanas efektivitāte.
Lietojumprogrammas: mobilās ierīces (piemēram, mobilie tālruņi, planšetdatori), portatīvās elektroniskās ierīces un elektriskie transportlīdzekļi.

NICD (niķeļa-kadmija) baterijas

Image 2


Princips: NICD baterijas ražo elektrisko enerģiju, izmantojot ķīmisku reakciju starp niķeļa un kadmija hidroksīdu.
Funkcijas: lielas jaudas jauda un ilgs kalpošanas laiks, bet tie satur kaitīgo smago metālu kadmiju, kam ir zināma ietekme uz vidi.
Lietojumprogrammas: digitālās kameras, portatīvie rīki un droni utt.

NIMH (niķeļa metāls) hidrīda baterijas

Image 2


Princips: NIMH baterijas izmanto ķīmisko reakciju starp niķeli un ūdeņradi, lai uzglabātu un atbrīvotu elektrisko enerģiju.
Funkcijas: augsta enerģijas blīvums, ilgs kalpošanas laiks, bez piesārņojuma un labāka augstas temperatūras rādītāji.
Pieteikumi: hibrīda transportlīdzekļi, enerģijas uzkrāšanas sistēmas utt.

Lipo (litija polimēra) akumulators

Image 2


Princips: litija polimēra akumulators ir līdzīgs litija jonu akumulatoram, bet šķidra elektrolīta vietā tas izmanto cietu polimēru elektrolītu.
Funkcijas: augsta enerģijas blīvums, vieglāks svars, labāka drošība un zemāks pašizlādes ātrums.Piemērots plānām ierīcēm.
Lietojumprogrammas: klēpjdatori, viedpulksteņi un portatīvās medicīnas ierīces utt.

Fizikas zināšanas par baterijām
Spriegums (v):
Spriegums apzīmē elektrisko potenciāla starpību starp diviem ķēdes punktiem.To mēra voltos (v).Spriegums visā akumulatorā parasti tiek apzīmēts kā v_batt.

Lādiņš (q):
Lādiņš attiecas uz akumulatora saglabāto elektriskās uzlādes daudzumu.To mēra kulonam (c) vai ampēru stundās (AH).Attiecību starp lādiņu un spēju norāda: Lādiņš (q) = ietilpība (c) × spriegums (v)

Ietilpība (c):
Jauda apzīmē uzlādes daudzumu, ko var uzglabāt akumulators.Parasti to mēra ampēru stundu (AH) vai miliamperu stundu (mah).Saistību starp jaudu, lādiņu un enerģiju piešķir: Enerģija (e) = ietilpība (c) × spriegums (v)

Enerģija (E):
Enerģija ir spēja veikt darbu, vai sistēmas potenciāls izraisīt izmaiņas.Bateriju kontekstā enerģiju bieži mēra vatstundu (WH) vai džoulos (J).Saistību starp enerģiju, jaudu un lādiņu norāda: Enerģija (e) = lādiņš (q) × spriegums (v)

Jauda (P):
Jauda apzīmē ātrumu, kādā darbs tiek veikts, vai enerģija tiek pārsūtīta.To mēra vatos (W).Strāvas jauda tiek aprēķināta, izmantojot formulu: Jauda (p) = spriegums (v) × strāva (i)

Sērijas savienojums:
1. Kad baterijas ir savienotas virknē, kopējais spriegums visā ķēdē ir atsevišķu akumulatora sprieguma summa.Strāva paliek tāda pati.
Kopējais spriegums (v_total) = v1 + v2 + v3 + ...
2. Kad baterijas ir savienotas virknē, kopējā ietilpība ir atsevišķu akumulatora spēju summa.Tas notiek tāpēc, ka strāva paliek tāda pati, bet kopējais spriegums palielinās.
Kopējā ietilpība (C_total) = C1 + C2 + C3 + ...

Paralēlais savienojums:
1. Kad baterijas ir savienotas paralēli, kopējais spriegums paliek tāds pats kā atsevišķa akumulatora akumulators, savukārt kopējā strāva ir straumju summa, kas plūst caur katru akumulatoru.
Kopējā strāva (I_total) = i1 + i2 + i3 + ...
2. Kad baterijas ir savienotas paralēli, kopējā ietilpība ir vienāda ar viena akumulatora ietilpību.Tas notiek tāpēc, ka spriegums paliek tāds pats, bet kopējā strāva palielinās.
Kopējā ietilpība (c_total) = c1 = c2 = c3 = ...
Parastie akumulatora termini un definīcijas.

1. Akumulatora ietilpība: Elektriskās enerģijas daudzums, ko akumulators var uzglabāt, parasti ekspresē ampēros (AH) vai mili-ampos (mah).

2. spriegums: Akumulatora potenciālā starpība vai sprieguma starpība, kas izteikta voltos V. Tas apzīmē elektriskās enerģijas daudzumu, ko akumulators var uzglabāt.

3. Akumulatora šūna: Atsevišķa šūna akumulatorā, kas satur pozitīvu elektrodu, negatīvo elektrodu un elektrolītu.

4. Baterijas paka: Vesels, kas sastāv no vairākām akumulatoru šūnām.Parasti tos savieno un pārvalda savienotāji, shēmas plates un citas sastāvdaļas.

5. Sērijas savienojums: Vairākas akumulatora šūnas, kas savienotas pēc kārtas, ar pozitīvo spaili, kas savienota ar negatīvo spaili, lai palielinātu kopējo spriegumu.Pievienojot virkni, šūnu spriegumi ir uzlikti.

6. Paralēlais savienojums: Savieno vairākas akumulatora šūnas pēc kārtas ar pozitīvo termināli, kas savienots ar negatīvo termināli, lai palielinātu kopējo strāvas spēju un ietilpību.Kad tas ir savienots paralēli, akumulatora šūnu ietilpība tiek apvienota.

7. Lādēšana: Elektriskās enerģijas ievadīšana akumulatorā no ārēja avota, lai atjaunotu akumulatorā saglabāto ķīmisko enerģiju.

8. Izvadīšana: Elektriskās enerģijas izdalīšanās no akumulatora izmantošanai elektronisko aprīkojuma vai ķēžu piegādē.

9. Lādēšanas cikls: Attiecas uz pilnīgu uzlādes un izlādes procesu.

10. Lādiņa efektivitāte: Attiecība starp elektrisko enerģiju, ko absorbē akumulators, un elektrisko enerģiju, kas faktiski tiek glabāta uzlādes procesa laikā.

11. Pašizlaidums: Ātrums, ar kādu akumulators zaudē jaudu pats par sevi, ja to nelieto.

12. Akumulatora darbības laiks: Akumulatora dzīves ilgums, ko parasti mēra pēc uzlādes ciklu skaita vai lietošanas laika.

13. Akumulatora darbības laiks: Laiks, kad akumulators var turpināt piegādāt jaudu pēc vienas uzlādes.

14. Ātra uzlāde: Uzlādes tehnoloģija, kas ātrāk nodrošina akumulatora enerģiju, lai samazinātu uzlādes laiku.

15. Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS): Elektriskā sistēma, kas uzrauga un kontrolē akumulatora stāvokli, uzlādes un izlādes procesu un aizsargā akumulatoru no nelabvēlīgiem apstākļiem, piemēram, pārmērīga uzlāde un pārmērīga uzlāde.

16. Akumulatora cikla kalpošanas laiks: Uzlādes ciklu skaits, ko akumulators var pabeigt, parasti mēra, uzlādējot un izlādējoties ar noteiktu jaudas zudumu, piemēram, 80% no sākotnējās jaudas.

17. Maksimālā maksas likme: Maksimālais uzlādes ātrums, ko var droši pieņemt akumulators, kas izteikts kā uzlādes jaudas attiecība.

18. Maksimālais izlādes ātrums: Maksimālais strāvas ātrums, ar kādu akumulatoru var droši novadīt, izteikts kā strāvas ietilpības attiecība.

19. Akumulatora aizsardzības shēma: Drošības ierīce, ko izmanto akumulatora stāvokļa uzraudzībai un akumulatora ķēdes atvienošanai, pārmērīgas uzlādes, pārmērīgas uzlādes, pārslodzes, pārmērīgas temperatūras utt. Gadījumā, lai novērstu akumulatora bojājumus vai briesmas.

20. Akumulatora polaritāte: Atšķirība un identificēšana starp akumulatora pozitīvajiem un negatīvajiem spailēm, ko parasti norāda simboli + un - vai marķējumi.

21. Akumulatora pārstrāde: Lietotu bateriju iznīcināšanas process, lai atgūtu un iznīcinātu tajos esošos bīstamos materiālus un atkārtoti izmantotu pārstrādājamus materiālus.

22. Dziļa izlāde: Stāvoklis, kurā akumulators tiek novadīts ļoti zemā līmenī vai pilnībā noplicināts.Dziļi izlādi parasti nav bieži ieteicami, lai izvairītos no negatīvas ietekmes uz akumulatora darbības laiku.

23. Ātra izlāde: Izlādes paņēmiens, kas īsā laika posmā atbrīvo akumulatora enerģiju ar augstu strāvu.

24. Akumulatora kļūme: Stāvoklis, kad akumulators nespēj nodrošināt pietiekamu jaudu vai uzturēt normālu darbību, ko var izraisīt dažādi iemesli, piemēram, novecošanās vai bojājumi.

25. Termiskā bēgšana : Attiecas uz ātru un nekontrolējamu akumulatora temperatūras paaugstināšanos patoloģiskos apstākļos, piemēram, pārlādē, pārmērīgi uzlādē, pārkarsē utt., Kas var izraisīt akumulatora eksplodēšanu vai aizdegšanos.

26. Akumulatora elektrodi: Akumulatora pozitīvie un negatīvie elektrodi, kas ir galvenie komponenti elektriskā lādiņa glabāšanai un atbrīvošanai.

27. Akumulatoru apmaiņas stacija: Iekārta vai pakalpojums ātrai bateriju nomaiņai elektriskajos transportlīdzekļos, lai nodrošinātu lielāku diapazonu.

28. Elektroķīmiskā reakcija: Ķīmiskā reakcija, kas notiek akumulatorā, lai ķīmisko enerģiju pārveidotu elektriskajā enerģijā, izmantojot redox procesu.

29. Elektrolīts: Vadošs šķidrums vai cieta viela, ko izmanto jonu transportēšanai starp akumulatora pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, lai atvieglotu elektroķīmisko reakciju.

30. Lādētājs: Ierīce elektriskās enerģijas pārnešanai uz akumulatoru, lai atjaunotu saglabāto ķīmisko enerģiju.

31. Akumulatora līdzsvarošana: Process, kādā akumulatora komplektā tiek pielāgots katras šūnas uzlādes vai izlādes ātrums, lai pārliecinātos, ka lādiņš ir līdzsvarots starp atsevišķām šūnām.

32. Ārējais akumulators: Noņemams akumulatora bloks, kuru var savienot ar elektronisku ierīci, lai piegādātu jaudu.

33. Akumulatora uzlādes indikators: Indikators vai displejs, kas parāda akumulatora uzlādes stāvokli vai līmeni.

34. Akumulatora atmiņas efekts: Parādība, ar kuru akumulatora ietilpība pakāpeniski samazinās, atkārtojot uzlādes un izlādes ciklus, jo akumulators atceras mazāku lādiņu un izlādes diapazonus.

35. Pretestība: Attiecas uz akumulatora iekšējo pretestību, kas ietekmē tā enerģijas pārveidošanas efektivitāti un veiktspēju.

36. Temperatūras aizsardzība: Funkcija vai ierīce, kas uzrauga un kontrolē akumulatora temperatūru, lai novērstu pārkaršanas bojājumus, ja temperatūra kļūst pārāk augsta.

37. Aizsardzība pret zemu spriegumu: Aizsardzības mehānisms, kas automātiski sagriež ķēdi, lai novērstu pārmērīgu izlādi, kad akumulatora spriegums nokrīt zem droša sliekšņa.

38. Pārlādes aizsardzība: Aizsardzības mehānisms, kas automātiski nogriež ķēdi, lai novērstu pārmērīgu uzlādi, kad akumulatora uzlāde sasniedz drošības slieksni.

39. Akumulatoru uzglabāšana: Akumulatora noturēšanas process ilgstoši nelietotā stāvoklī, bieži vien nepieciešami atbilstoši pasākumi, lai samazinātu pašizsargā un aizsargātu akumulatoru.

40. Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS): Elektroniska sistēma akumulatora komplekta stāvokļa un veiktspējas uzraudzībai, kontrolei un aizsardzībai, ieskaitot strāvas, sprieguma, temperatūras un citu parametru pārvaldību.

41. Akumulatora līmeņa indikators: Ierīce vai funkcija, kas norāda akumulatora palikšanas līmeni, parasti tiek izteikts procentos vai vairākos posmos.

42. Uzlādes laiks: Laiks, kas nepieciešams, lai akumulators no zemas uzlādes būtu pilnībā uzlādēts, ko ietekmē lādētāja jauda un akumulatora ietilpība.

43. Temperatūras koeficients: Saikne starp akumulatora veiktspēju un temperatūras izmaiņām, kas var ietekmēt akumulatora ietilpību, iekšējo pretestību un lādēšanas/izlādes īpašības.

44. Akumulatora garantija: Ražotāja garantija par akumulatora veiktspēju un kvalitāti noteiktā laika posmā, parasti tiek izteikta mēnešos vai gados.

45. Lādēšanas stacija: Aprīkojums vai iekārta, ko izmanto elektrisko transportlīdzekļu vai citu akumulatora aprīkojuma piegādei uzlādēšanai.

46. Akumulatoru pārbaudītājs: Ierīce vai instruments, ko izmanto, lai izmērītu akumulatora spriegumu, ietilpību, iekšējo pretestību un citus parametrus, lai novērtētu tā veselību un veiktspēju.

47. Aktīva līdzsvarošana: Akumulatora pārvaldības paņēmiens, kas vienādo lādiņu akumulatora komplektā, kontrolējot uzlādes un izlādes ātrumu starp atsevišķām šūnām.

48. Pasīva līdzsvarošana: Akumulatora pārvaldības paņēmiens, kurā akumulatora komplektā tiek līdzsvarots lādiņš, savienojot rezistorus vai uzlādes noplūdi, parasti mazāk efektīvi nekā aktīva līdzsvarošana.

49. Akumulators : Akumulatora ārējais iesaiņojums, ko izmanto šūnas aizsardzībai, nodrošina strukturālu atbalstu un novērš īsās ķēdes.

50. Augstas enerģijas blīvums: Maksimālais elektriskās enerģijas daudzums, ko akumulators var uzglabāt uz tilpuma vai svara vienību, norādot akumulatora enerģijas uzglabāšanas efektivitāti.

51. Zems pašizlādes līmenis: Ātrums, ar kādu akumulators zaudē elektrisko enerģiju, pats par sevi ir ļoti lēns un saglabā augstu uzlādes stāvokli, ja to uzglabā vai neizmanto ilgu laiku.

52. Akumulatora polarizācija: Attiecas uz materiāla izmaiņām uz elektrodu virsmas uzlādes un izlādes laikā ķīmisko reakciju dēļ uz elektrodiem.

53. Akumulatora elektrolītu noplūde: Stāvoklis, kurā akumulatora elektrolīts noplūst ārējā vidē, kā rezultātā tiks sadalīta akumulatora veiktspēja vai citas drošības problēmas.

54. Akumulatora dzesēšanas sistēma: Sistēma, ko izmanto akumulatora temperatūras kontrolei, izmantojot siltuma izkliedes, ventilatora vai šķidruma dzesēšanu, lai akumulators būtu atbilstošā darba temperatūras diapazonā.

55. Akumulatora sildīšanas sistēma: Sistēma, ko izmanto, lai nodrošinātu siltumu akumulatoram zemā temperatūrā, lai nodrošinātu pareizu akumulatora darbību zemā temperatūrā.

56. Augsta izlādes ātruma akumulators: Akumulators, kas spēj piegādāt elektrisko enerģiju ar lielu strāvu lietojumiem ar augstas jaudas prasībām, piemēram, elektroinstrumentiem un elektriskajiem transportlīdzekļiem.

57. Sekundārā akumulators: Akumulators, kuru var uzlādēt, pretstatā vienreiz lietojamam akumulatoram, kas nav uzlādējams.

58. Akumulatora monitors: Ierīce vai sistēma akumulatora statusa, sprieguma, temperatūras un citu parametru uzraudzībai reālā laikā, lai sniegtu informāciju un aizsargātu akumulatoru.

Darba bateriju principi

Akumulatora konstrukcija: elektrodi, elektrolīts un separators.
Image 1

1. Elektrodi: Akumulatora elektrodi ir sadalīti pozitīvā un negatīvā elektrodā.Pozitīvais elektrods ir tas, kur oksidācijas reakcija notiek akumulatorā, un negatīvais elektrods ir tas, kur samazināšanas reakcija notiek akumulatorā.Pozitīvos un negatīvos elektrodus veido vadošie materiāli, parasti tiek izmantoti metāli, ogleklis vai savienojumi.Potenciāla atšķirība starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem rada akumulatora šūnas spriegumu.

2. Elektrolīts: Elektrolīts ir barotne starp elektrodiem, kas ļauj joniem iziet starp elektrodiem un uztur lādiņa bilanci.Elektrolīts var būt šķidrā, cietā vai želejas formā atkarībā no šūnas veida.Šķidruma šūnā elektrolīts parasti ir jonu savienojums, kas izšķīdināts šķīdumā.

3. Diafragma: Diafragma ir fiziska barjera starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem, novēršot tiešu elektronu plūsmu, bet ļaujot joniem iziet cauri.Diafragmas funkcija ir novērst pozitīvo un negatīvo elektrodu īssavienojumu, vienlaikus ļaujot joniem brīvi pārvietoties caur elektrolītu un saglabāt šūnas lādiņa līdzsvaru.Diafragmu parasti izgatavo no polimēru materiāla vai keramikas materiāla.

Šīs sastāvdaļas darbojas kopā, lai veidotu akumulatora šūnas struktūru.

Lādēšanas un izlādes procesi baterijās: ķīmiskās reakcijas un strāvas plūsma.

1. Izlādes process: Kad akumulators tiek izvadīts, ķīmiskā enerģija tiek pārveidota par elektrisko enerģiju.Izlādes laikā pozitīvā terminālī notiek oksidācijas reakcija un reducēšanas reakcija negatīvajā terminālī.Ķīmiskās reakcijas rada elektronus un jonus.Pozitīvais elektrods izdala elektronus, kas plūst caur ārēju ķēdi, lai iegūtu elektrisko strāvu.Negatīvais elektrods saņem elektronus, kas apvieno ar joniem, veidojot savienojumus.Tajā pašā laikā joni pārvietojas pa elektrolītu, saglabājot akumulatora uzlādes bilanci.

2.Uzlādes process: Akumulatora uzlādes laikā elektriskā enerģija tiek pārveidota par ķīmisko enerģiju, lai uzglabātu enerģiju.Uzlādes procesa laikā ārējs jaudas avots pieliek priekšējo spriegumu, izraisot strāvas iziešanu caur akumulatoru.Pozitīvais spriegums apvērš akumulatoru un apvērš ķīmisko reakciju starp pozitīvajiem un negatīvajiem elektrodiem.Pozitīvais elektrods pieņem elektronus, un negatīvais elektrods tos atbrīvo.Ķīmiskā reakcija uzkrāj elektrisko enerģiju kā ķīmisko potenciālo enerģiju, atjaunojot akumulatoru sākotnējā stāvoklī.Joni pārvietojas pa elektrolītu, lai saglabātu lādiņa bilanci.

Image 2
Akumulatora spriegums, ietilpība un enerģijas blīvums.

Spriegums:
Spriegums ir akumulatora elektriskās izejas stiprības mērs.Parasti to izsaka voltos.Parastie akumulatora šūnu spriegumi ir šādi:

Litija jonu akumulators (Li-Ion): parasti 3,6 volti līdz 3,7 voltiem.Īpašais ir tas, ka LifePO4 (litija dzelzs fosfāta) akumulators ir 3,2 volti.(vienas šūnas spriegums)
Niķeļa-kadmija akumulators (NICD): 1,2 volti (vienšūnu spriegums).
Nickel-metal hidrīds (NIMH): 1,2 volti (vienšūnu spriegums).
Svina-skābes akumulators (svina-skābe): 2 volti līdz 2,2 voltiem (vienas šūnas spriegums).Svina-skābes baterijas parasti izmanto automašīnu iedarbināšanā, enerģijas uzkrāšanas sistēmās un citos laukos.
Cinka-sārma akumulators (cinka-ogleklis): 1,5 volti (vienšūnu spriegums).Šāda veida akumulatoru parasti sastopami vienreiz lietojamās sārmainās baterijās, piemēram, AA un AAA baterijās.

Iepriekš minētie ir dažādu bateriju spriegumi, un mēs varam arī palielināt spriegumu, savienojot tos virknē.Piemēri ir šādi:

Trīs 3,7 V litija jonu baterijas ir savienotas virknē, lai iegūtu 11,1 V litija jonu akumulatoru (tas ir, ko mēs bieži saucam par 12 V litija jonu akumulatoru komplektu);
Trīs 2 V svina-skābes baterijas ir savienotas virknē, lai iegūtu 6V svina-skābes akumulatora komplektu;
Četras 3,2 V litija dzelzs fosfāta baterijas ir savienotas virknē, lai iegūtu 12,8 V litija dzelzs fosfāta akumulatora komplektu (tas ir, ko mēs bieži saucam par 12 V litija dzelzs fosfāta akumulatora komplektu)

Ietilpība :
Runājot par akumulatora ietilpību, to bieži izsaka, izmantojot ampēru stundu (AH) vai miliamperi stundu (mah) vienību.Akumulatora ietilpība ir uzlādes daudzums, ko akumulators var uzglabāt, un to var saprast arī kā pašreizējās un laika produktu, ko akumulators var piegādāt.Šeit ir daži skaitļi un aprakstīts veids:

2000 mAh akumulators: tas nozīmē, ka akumulatora ietilpība ir 2000 mAh.Ja ierīce vidējo strāvu palielina 200 miliamps (MA) stundā, tad šis akumulators teorētiski var piegādāt jaudu 10 stundas (2000mA / 200MA = 10 stundas).
5AH akumulators: tas nozīmē, ka akumulatora ietilpība ir 5 amp stundas.Ja ierīce patērē vidējo strāvu 1 amp (a) stundā, tad šis akumulators teorētiski var barot 5 stundas (5AH / 1A = 5 stundas).

Akumulatora komplektus var savienot paralēli, lai palielinātu ietilpību, piemēram:
2 Li-jonu baterijas 12 V-100AH var savienot paralēli, lai iegūtu Li-Ion akumulatoru 12V-200AH.
2 LifePO4 baterijas 3,2V-10AH var savienot paralēli, lai iegūtu LifePO4 akumulatoru 3,2V-20AH.

1000mAh akumulatora lādētājs: Šis ir lādētājs, kas var uzlādēt akumulatoru ar ātrumu 1000 miliamps (MA) stundā.Ja jums ir 2000mAh akumulators, to uzlādējot, tas tiks uzlādēts ar šo lādētāju, lai to pilnībā uzlādētu 2 stundas (2000mA / 1000MA = 2 stundas).

Praksē teorētiski aprēķinātais akumulatora lietošanas laiks var novirzīties akumulatora nodiluma un asaru un citu faktoru dēļ.

Enerģijas blīvums:
Enerģijas blīvums ir akumulatora saglabātās enerģijas efektivitātes mērs.Tas norāda enerģijas daudzumu, ko var uzglabāt uz tilpuma vai akumulatora svara vienības vai vienības svara.Parastās enerģijas blīvuma vienības ir vatstundas uz kilogramu (WH/kg) vai vatstūra litrā (WH/L).

Litija jonu akumulators: litija jonu baterijām ir liels enerģijas blīvums, parasti svārstās no 150 līdz 250 WH/kg.
NIMH akumulators: NIMH baterijām ir mazāks enerģijas blīvums, salīdzinot ar litija jonu baterijām.Parasti tie svārstās no 60 līdz 120 WH/kg.
Svina skābes akumulators: svina-skābes baterijām ir salīdzinoši zems enerģijas blīvums, salīdzinot ar litija jonu baterijām.Parasti tie svārstās no 30 līdz 50 WH/kg.
Cinka-oglekļa akumulators: cinka-oglekļa baterijām ir mazāks enerģijas blīvums, salīdzinot ar litija jonu baterijām.Parasti tie svārstās no 25 līdz 40 WH/kg.

Problēmu novēršana akumulatoru problēmas

Bateriju uzglabāšanas ieteikumi

Lai saglabātu akumulatora veselību un pagarinātu tā kalpošanas laiku, ir nepieciešama pareiza akumulatora uzglabāšana.Šeit ir daži ieteikumi bateriju glabāšanai:

Temperatūra: Uzglabājiet baterijas vēsā, sausā vietā ar temperatūru no 15 ° C līdz 25 ° C (59 ° F un 77 ° F).Augsta temperatūra var paātrināt pašizlādes ātrumu un saīsināt akumulatora glabāšanas laiku.Izvairieties no akumulatoru pakļaušanas ārkārtas karstumam vai aukstumam.

Izvairieties no mitruma: mitrums var sabojāt baterijas, izraisot koroziju vai noplūdi.Turiet baterijas prom no mitras vides, piemēram, pagrabiem vai vannas istabām.Pārliecinieties, ka uzglabāšanas zona ir sausa un labi vēdināta.

Uzlādes līmenis: Pirms bateriju uzglabāšanas ilgāku laiku, vislabāk ir nodrošināt, ka tās ir daļēji iekasētas.Lielākā daļa ražotāju ilgtermiņa uzglabāšanai iesaka maksas līmeni no aptuveni 40% līdz 60%.Šis diapazons palīdz novērst pārmērīgu uzlādes vai pārlādes apstākļus uzglabāšanas laikā.

Akumulatora tips: Dažādām akumulatoru ķīmijām ir īpašas uzglabāšanas prasības.Šeit ir dažas vadlīnijas parasto tipu:

a. Sārmainās baterijas: sārmainas baterijas ir ilgs glabāšanas laiks, un tos var uzglabāt vairākus gadus.Tie nav uzlādējami, un tiem nevajadzētu pakļaut galējai temperatūrai.

b. Litija jonu akumulatori: Li-jonu baterijas parasti baro pārnēsājamu elektroniku.Ja plānojat tos uzglabāt ilgāku laiku, cenšoties uzlādēt līmeni no 40% līdz 60%.Izvairieties no li-jonu bateriju uzglabāšanas ar pilnu uzlādi vai pilnībā izlādētas.

c. Svina-skābes baterijas: tos parasti izmanto transportlīdzekļos un rezerves barošanas sistēmās.Ilgtermiņa uzglabāšanai saglabājiet svina-skābes baterijas pilnībā uzlādētas.Regulāri pārbaudiet elektrolītu līmeni un, ja nepieciešams, papildiniet ar destilētu ūdeni.

D. Baterijas, kuru pamatā ir niķeļi (NIMH un NICD): NIMH un NICD baterijas jāuzglabā ar daļēju uzlādi (aptuveni 40%).Ja tie ir pilnībā izrakstīti pirms uzglabāšanas, tie var attīstīt sprieguma depresiju, samazinot to kopējo jaudu.

SEperatīva uzglabāšana: uzglabājiet baterijas tādā veidā, kas novērš kontaktu starp to termināļiem.Ja pozitīvi un negatīvi spailes pieskaras viena otrai vai saskaras ar vadītspējīgiem materiāliem, tas var izraisīt izlādi un iespējamus bojājumus.

Oriģināls iepakojums: oriģinālais iesaiņojums ir paredzēts, lai aizsargātu baterijas no mitruma, putekļiem un citiem piesārņotājiem.

Regulāra pārbaude: periodiski pārbaudiet, vai glabātajās baterijās nav noplūdes, korozijas vai bojājumu pazīmju.Ja pamanāt kādas problēmas, rīkojieties ar tām uzmanīgi un pareizi rīkojieties.

Vides ietekme.

Akumulatora pārstrāde: Baterijās ir dažādas ķīmiskas vielas un metāli, kas var būt kaitīgi videi, ja tie nav pareizi iznīcināti.Bateriju pārstrāde palīdz atgūt vērtīgus materiālus, piemēram, litiju, kobaltu un niķeli, un novērš toksisku vielu izdalīšanos.Daudzās kopienās ir akumulatoru pārstrādes programmas vai nolaišanās vietas.Sazinieties ar vietējām varas iestādēm vai pārstrādes centriem, lai atrastu pareizas iznīcināšanas iespējas jūsu reģionā.

Bīstamas vielas: Dažās baterijās, piemēram, transportlīdzekļos izmantotās svina skābes baterijas, ir tādas bīstamas vielas kā svins un sērskābe.Nepareiza šo bateriju iznīcināšana var piesārņot augsnes un ūdens avotus, radot risku cilvēku veselībai un videi.Tā kā cilvēki vairāk apzinās vides aizsardzību, arvien vairāk cilvēku izmanto videi draudzīgākas litija jonu baterijas, īpaši LifePO4 baterijas.

Enerģijas patēriņš: Akumulatora ražošanai nepieciešama enerģija, un ietekme uz vidi mainās atkarībā no akumulatora veida.Piemēram, litija jonu akumulatoru ražošana, ko izmanto daudzās elektroniskās ierīcēs un elektriskajos transportlīdzekļos, ietver minerālu ekstrakciju un apstrādi.Energoefektīvu ierīču izmantošana un akumulatora izmantošanas optimizēšana var palīdzēt samazināt kopējo enerģijas patēriņu.

Oglekļa nospiedums: Oglekļa pēda, kas saistīta ar akumulatora ražošanu un apglabāšanu, var veicināt siltumnīcefekta gāzu emisijas un klimata izmaiņas.Palielināta atjaunojamo enerģijas avotu pieņemšana akumulatoru ražošanai un pārstrādei var palīdzēt mazināt ietekmi uz vidi.