Ostateczny przewodnik po bateriach

2023-06-07
Ostateczny przewodnik po bateriach

Baterie stały się ważną częścią naszego codziennego życia.Zasilają urządzenia i technologie, które kształtują nasz świat, od telefonów i laptopów po pojazdy elektryczne i systemy magazynowania energii.Zapewniają nam wygodę przenośnej energii i możliwość pozostawania w kontakcie, produktywnym i przyjaznym dla środowiska.Ważne jest, aby zrozumieć różne rodzaje baterii, ich cechy i sposób optymalizacji ich możliwości, aby jak najlepiej wykorzystać naszą zużycie energii i przyczynić się do zrównoważonej przyszłości.W tym kompleksowym przewodniku zagłębimy się w świat baterii, badając ich historię, funkcjonalność i różnorodne zastosowania, które na nich polegają.Wyruszmy w tę podróż, aby odblokować moc baterii i oświetlić ścieżkę w kierunku bardziej energetyzowanego jutra.

Poniższy przewodnik jest bardzo pouczający, więc znajdź to, czego chcesz się nauczyć z spisu treści w zależności od poziomu wiedzy baterii.Oczywiście, jeśli jesteś początkującym, zacznij od początku.

Wskazówka wstępna: Kliknij raz na polu tekstowym tytułu, a szczegółowy tekst rozwiną się;Kliknij ponownie, a szczegółowy tekst zostanie ukryty.

Wstęp

Znaczenie i powszechne zastosowania baterii.

Baterie są bardzo ważne we współczesnym społeczeństwie i są używane w szerokim zakresie zastosowań (wraz z rozwojem technologii coraz więcej urządzeń jest przekonwertowanych na moc baterii).Zapewniają one przenośne, odnawialne i awaryjne rozwiązania władzy, które napędzają rozwój technologiczny, zrównoważone zużycie energii i postęp w szerokim zakresie branż.

Image 1


1. Przenośne urządzenia elektroniczne: Takie jak telefony komórkowe, tablety, laptopy i kamery cyfrowe.

2. Transport: Pojazdy elektryczne i hybrydowe wykorzystują baterie jako urządzenie do magazynowania energii podstawowej.Wraz ze zwiększonym zapotrzebowaniem na energię odnawialną i przyjazne dla środowiska tryby transportu baterie odgrywają kluczową rolę w prowadzeniu zrównoważonego rozwoju transportu.

3. Magazynowanie energii odnawialnej: Baterie są szeroko stosowane do przechowywania odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa.Zapewniając energię elektryczną w akumulatorach, mogą one zapewnić stały zasilanie energii energii słonecznej lub wiatrowej.

4. Zasilanie awaryjne: Baterie odgrywają ważną rolę jako zapasowe źródło zasilania w sytuacjach awaryjnych.Na przykład urządzenia takie jak telefony bezprzewodowe, pochodnie i lampki awaryjne wymagają baterii, aby zapewnić niezawodną moc.

5. Wyposażenie medyczne: Wiele urządzeń medycznych, takich jak rozruszniki serca i sztuczne wentylatory, wykorzystują baterie jako źródło zasilania.Stabilność i niezawodność baterii ma kluczowe znaczenie dla działania tych krytycznych urządzeń.

6. Aplikacje wojskowe: Baterie są używane w szerokiej gamie zastosowań wojskowych, takich jak sprzęt komunikacyjny wojskowy, systemy nawigacyjne i drony.Baterie mogą zapewnić niezależne dostawy energii i zwiększyć możliwości walki na polu bitwy.

7. Przemysłowy: Baterie są używane w przemyśle do systemów akumulatorowych, zasilaczy awaryjnych i czujników bezprzewodowych.Zapewniają niezawodny zasilanie i zapewniają ciągłość i bezpieczeństwo produkcji przemysłowej.

Przegląd podstawowych zasad i mechanizmów roboczych akumulatorów.

Magia baterii polega na ich zdolności do przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną.Akumulator zawiera dwie elektrody (dodatnie i ujemne) i elektrolit.Elektrolit działa jako przewodnik jonów, umożliwiając reakcję chemiczną między elektrodami.

Image 2


Podstawowa zasada baterii opiera się na reakcjach elektrochemicznych.Kiedy następuje reakcja chemiczna, generuje przepływ elektronów.W naładowanym stanie akumulator przechowuje chemikalia między elektrodami dodatnimi i ujemnymi, a reakcja chemiczna jest odwracalna.Gdy akumulator jest podłączony do obwodu zewnętrznego, rozpoczyna się reakcja chemiczna, powodując, że chemikalia na dodatnim terminalu utlenia się, a substancja chemiczna na ujemnym terminalu w celu zmniejszenia.W rezultacie elektrony przepływają z ujemnego zacisku do dodatniego zacisku, wytwarzając prąd elektryczny.Proces ten trwa do momentu wyczerpania chemikaliów.

Różne rodzaje baterii wykorzystują wyraźne reakcje chemiczne do wytwarzania energii elektrycznej.Na przykład najczęstszy rodzaj akumulatora litowo-jonowego: jej dodatnia elektroda składa się z związku litowego (takiego jak tlenek kobaltu lub fosforan żelaza litowego), a jego ujemna elektroda składa się z materiału węglowego (takiego jak grafit).W stanie naładowanym jony litowe są osadzone z elektrody dodatniej w materiał ujemny.Podczas rozładowania jony litowe są osadzone z elektrody ujemnej i wracają do elektrody dodatniej, uwalniając elektrony.

Wartość posiadania ostatecznego przewodnika na temat akumulatorów dla czytelników.

Ostateczny przewodnik jest cenny dla czytelnika z kilku powodów:

1. Aby dostarczyć dokładne informacje: Internet jest pełen fragmentów informacji i sprzecznych opinii.Ostateczny przewodnik zapewnia kompleksowe i dokładne informacje poprzez konsolidację i zestawianie wiarygodnych źródeł, aby pomóc czytelnikom w szybkim dostępie do potrzebnej wiedzy i uniknąć wprowadzania w błąd lub nieprawidłowych informacji.

2. Zaoszczędź czas i wysiłek: Wyszukiwanie w Internecie określonych tematów często wymaga dużo czasu na przesiewanie i weryfikację wiarygodności informacji.Ostateczny przewodnik oszczędza czas i wysiłek, łącząc odpowiednie informacje, aby czytelnicy mogli znaleźć wszystkie potrzebne informacje w jednym miejscu.

3. Rozwiązywanie sprzeczności i zamieszania: Internet często przedstawia różne odpowiedzi na to samo pytanie lub sprzeczności między informacjami.Ostateczny przewodnik pomaga czytelnikom uniknąć zamieszania i oszołomienia poprzez syntezę różnych poglądów i autorytatywnych źródeł w celu udzielenia najbardziej wiarygodnych odpowiedzi.

4. Zapewnij wskazówki i porady: Ostateczny przewodnik nie tylko zawiera fakty i informacje, ale może również zapewniać praktyczne wskazówki i porady.

Podstawy baterii

Różne rodzaje baterii: zasady, cechy i zastosowania.

Oto niektóre z 5 najczęstszych rodzajów baterii, w tym ich zasady, cechy i zastosowania.Jeśli chcesz najbardziej kompleksowych informacji na temat rodzajów baterii, możesz również pominąć tę sekcję i przejść prosto do „większości rodzajów baterii i aplikacji” poniżej.

Baterie ołowiowe

Image 2


• •Zasada: Akumulatory kwasowe ołowiu wykorzystują reakcję chemiczną między dwutlenkiem ołowiu i ołowiu do wytwarzania energii elektrycznej.
• •Cechy: niski koszt, wysoki prąd początkowy i gęstość energii, ale duże i ciężkie.
• •Aplikacje: baterie startowe samochodowe, UPS (zasilacz nieprzerwany) itp.

Akumulatory litowo-jonowe (litowo-jonowe)

Image 2


• •Zasada: Akumulatory litowo-jonowe wykorzystują migrację jonów litowych między elektrodami dodatnimi i ujemnymi do przechowywania i uwalniania energii elektrycznej.
• •Cechy: wysoka gęstość energii, jaśniejsza waga i dłuższa żywotność cyklu.Wysoka wydajność ładowania i rozładowywania.
• •Aplikacje: urządzenia mobilne (np. Telefony komórkowe, komputery tabletów), przenośne urządzenia elektroniczne i pojazdy elektryczne.

NICD (nikiel-kadm) baterie

Image 2


• •Zasada: Akumulatory NICD wytwarzają energię elektryczną poprzez reakcję chemiczną między niklu i wodorotlenku kadmu.
• •Cechy: Wysoka moc wyjściowa i długa żywotność, ale zawierają szkodliwy kadm metalowy, który ma pewien wpływ na środowisko.
• •Aplikacje: kamery cyfrowe, przenośne narzędzia i drony itp.

NIMH (nikiel-metal) Wodorkowe akumulatory

Image 2


• • Zasada: Baterie NIMH wykorzystują reakcję chemiczną między niklem i wodorem do przechowywania i uwalniania energii elektrycznej.
• •Cechy: wysoka gęstość energii, długa żywotność, brak zanieczyszczenia i lepsza wydajność w wysokiej temperaturze.
• •Zastosowania: pojazdy hybrydowe, systemy magazynowania energii itp.

Akumulator LIPO (polimer litowy)

Image 2


• •Zasada: Akumulator litowy polimerowy jest podobny do akumulatora litowo -jonowego, ale stosuje stały elektrolit polimerowy zamiast ciekłego elektrolitu.
• •Cechy: Wysoka gęstość energii, jaśniejsza masa, lepsze bezpieczeństwo i niższy szybkość samozadowolenia.Nadaje się na cienkie urządzenia.
• •Aplikacje: laptopy, inteligentne zegarki i przenośne urządzenia medyczne itp.

Znajomość fizyki na temat baterii
Napięcie (v):
Napięcie reprezentuje różnicę potencjału elektrycznego między dwoma punktami w obwodzie.Jest mierzony w woltach (v).Napięcie na baterii jest zazwyczaj oznaczone jako V_BATT.

Ładunek (q):
Ładunek odnosi się do ilości ładunku elektrycznego przechowywanego w baterii.Jest mierzony w Coulombs (C) lub Amper-Hours (AH).Związek między ładunkiem a pojemnością jest podany przez: Ładunek (q) = pojemność (c) × napięcie (v)

Pojemność (c):
Pojemność reprezentuje ilość ładowania, którą akumulator może przechowywać.Zazwyczaj mierzy się go w godzinach amper-godzinnych (AH) lub Milliampere-Hours (MAH).Związek między pojemnością, ładunkiem i energią jest podany przez: Energia (e) = pojemność (c) × napięcie (v)

Energia (e):
Energia to zdolność do wykonywania pracy lub potencjał, aby system mógł powodować zmiany.W kontekście baterii energia jest często mierzona w watach (WH) lub dżuli (J).Związek między energią, pojemnością i ładunkiem jest podany przez: Energia (e) = ładunek (q) × napięcie (v)

Moc (P):
Moc reprezentuje szybkość wykonywania pracy lub energii przenoszą się.Jest mierzony w Watts (W).Moc w obwodzie jest obliczana za pomocą wzoru: Power (p) = napięcie (v) × prąd (i)

Połączenie serii:
1. Gdy baterie są podłączone szeregowo, całkowite napięcie w obwodzie jest sumą poszczególnych napięć akumulatora.Prąd pozostaje taki sam.
Całkowite napięcie (v_total) = v1 + v2 + v3 + ...
2. Gdy baterie są połączone szeregowo, całkowita pojemność jest sumą indywidualnych pojemności baterii.Wynika to z faktu, że prąd pozostaje taki sam, ale całkowite napięcie wzrasta.
Całkowita pojemność (C_TOTAL) = C1 + C2 + C3 + ...

Połączenie równoległe:
1. Gdy baterie są podłączone równolegle, całkowite napięcie pozostaje takie samo jak w przypadku poszczególnych baterii, podczas gdy prąd całkowity jest sumą prądów przepływających przez każdą baterię.
Całkowity prąd (i_total) = i1 + i2 + i3 + ...
2. Gdy baterie są podłączone równolegle, całkowita pojemność jest równa pojemności pojedynczej baterii.Wynika to z faktu, że napięcie pozostaje takie samo, ale całkowity prąd wzrasta.
Całkowita pojemność (c_total) = c1 = c2 = c3 = ...
Wspólne warunki i definicje baterii.

1. Pojemność baterii: Ilość energii elektrycznej, którą akumulator może przechowywać, zwykle wyrażany w godzinach wzmacniaczy (AH) lub Milli-Ams (MAH).

2. Napięcie: Różnica potencjałów lub różnica napięcia akumulatora, wyrażona w woltach V. Reprezentuje ilość energii elektrycznej, którą akumulator może przechowywać.

3. Ogniwo baterii: Poszczególne ogniwo w akumulatorze, zawierające elektrodę dodatnią, elektrodę ujemną i elektrolit.

4. Paczka baterii: Całość składająca się z kilku łączonych ogniw akumulatorów.Zazwyczaj są one podłączone i zarządzane przez złącza, płytki obwodów i innych komponentów.

5. Połączenie serii: Wiele ogniw akumulatorowych podłączonych w sekwencji, z dodatnim zaciskiem podłączonym do ujemnego zacisku, w celu zwiększenia całkowitego napięcia.Po połączeniu szeregowo napięcia komórkowe są nałożone.

6. Połączenie równoległe: Łączy wiele ogniw akumulatorowych w sekwencji, z dodatnim zaciskiem podłączonym do ujemnego terminala, w celu zwiększenia całkowitej zdolności prądu i pojemności.Po połączeniu równolegle zdolności ogniw akumulatorowych są dodawane razem.

7. Ładowanie: Podawanie energii elektrycznej do akumulatora z zewnętrznego źródła, aby przywrócić energię chemiczną przechowywaną w akumulatorze.

8. Rozładowanie: Uwolnienie energii elektrycznej z akumulatora do wykorzystania w dostarczaniu urządzeń elektronicznych lub obwodów.

9. Cykl ładowania: Odnosi się do całkowitego procesu ładowania i rozładowania.

10. Wydajność ładowania: Stosunek między energią elektryczną pochłoniętą przez akumulator a energią elektryczną faktycznie przechowywaną podczas procesu ładowania.

11. Samozadowolenie: Szybkość, z jaką bateria sama traci moc, gdy nie jest używana.

12. Żywotność baterii: Żywotność baterii, zwykle mierzona pod względem liczby cykli ładowania lub czasu użytkowania.

13. Żywotność baterii: Czas, w którym bateria może nadal dostarczać zasilanie po jednym naładowaniu.

14. Szybkie ładowanie: Technologia ładowania, która zapewnia zasilanie baterii szybciej, aby skrócić czas ładowania.

15. System zarządzania akumulatorami (BMS): Układ elektryczny, który monitoruje i kontroluje stan akumulatora, proces ładowania i rozładowywania oraz chroni baterię przed niekorzystnymi warunkami, takimi jak przepisowanie i przedłużenie.

16. Żywotność cyklu akumulatora: Liczba cykli ładowania, które akumulator może ukończyć, zwykle mierzony przez ładowanie i rozładowanie do określonej straty pojemności, takiej jak 80% pierwotnej pojemności.

17. Maksymalna szybkość ładowania: Maksymalna szybkość ładowania, którą akumulator może być bezpiecznie przyjęty, wyrażony jako stosunek pojemności ładowania.

18. Maksymalna szybkość rozładowania: Maksymalna prąd prądowa, z jaką akumulator można bezpiecznie zwolnić, wyrażony jako stosunek pojemności prądowej.

19. Obwód ochrony akumulatora: Urządzenie bezpieczeństwa używane do monitorowania stanu akumulatora i odłączenia obwodu akumulatora w przypadku przeładowania, przedłużenia, nadprądu, przewagi itp. Aby zapobiec uszkodzeniu lub zagrożeniu akumulatora.

20. Polaryzacja baterii: Rozróżnienie i identyfikacja między dodatnimi i ujemnymi zaciskami baterii, zwykle wskazywane przez symbole + i - lub oznaczenia.

21. Recykling baterii: Proces usuwania zużytych baterii w celu odzyskania i pozbycia się zawartych w nich materiałów niebezpiecznych oraz ponownego wykorzystania materiałów nadających się do recyklingu.

22. Głębokie rozładowanie: Warunek, w którym bateria jest rozładowywana do bardzo niskiego poziomu lub całkowicie wyczerpana.Głębokie rozładowanie zwykle nie jest często zalecane, aby uniknąć negatywnego wpływu na żywotność baterii.

23. Szybkie zwolnienie: Technika rozładowania, która uwalnia energię akumulatora w wysokim prądzie przez krótki czas.

24. Awaria baterii: Warunek, w którym akumulator nie jest w stanie zapewnić wystarczającej mocy lub utrzymać normalne działanie, co może być spowodowane różnymi przyczynami, takimi jak starzenie się lub uszkodzenie.

25. Uciekanie termiczne : Odnosi się do szybkiego i niekontrolowanego wzrostu temperatury akumulatora w nieprawidłowych warunkach, takich jak przeładowanie, przedłużenie, przegrzanie itp., Co może powodować eksplodowanie lub zapalenie akumulatora.

26. Elektrody akumulatorowe: Elektrody dodatnie i ujemne w akumulatorze, które są kluczowymi komponentami do przechowywania i uwalniania ładunku elektrycznego.

27. Stacja wymiany baterii: Obiekt lub usługa szybkiego wymiany akumulatorów w pojazdach elektrycznych w celu zapewnienia większego zasięgu.

28. Reakcja elektrochemiczna: Reakcja chemiczna, która ma miejsce w baterii w celu przekształcenia energii chemicznej na energię elektryczną poprzez proces redoks.

29. Elektrolit: Przewodząca ciecz lub ciało stałe stosowane do transportu jonów między elektrodami dodatnimi i ujemnymi akumulatora w celu ułatwienia reakcji elektrochemicznej.

30. Ładowarka: Urządzenie do przenoszenia energii elektrycznej na akumulator w celu przywrócenia przechowywanej energii chemicznej.

31. Bilansowanie baterii: Proces, w którym szybkość ładowania lub rozładowania każdego ogniwa w pakiecie akumulatora jest dostosowywana, aby upewnić się, że ładunek jest zrównoważony między poszczególnymi ogniwami.

32. Bateria zewnętrzna: Wyjmowany bateria, którą można podłączyć do urządzenia elektronicznego w celu zasilania.

33. Wskaźnik ładowania baterii: Wskaźnik lub wyświetlacz, który pokazuje stan ładowania lub poziom baterii.

34. Efekt pamięci baterii: Zjawisko, w którym pojemność akumulatora stopniowo maleje w miarę powtarzania cykli ładowania i rozładowania, ponieważ akumulator pamięta mniejsze zakresy ładowania i rozładowania.

35. Impedancja: Odnosi się do wewnętrznej rezystancji baterii, która wpływa na wydajność i wydajność konwersji energii.

36. Ochrona temperatury: Funkcja lub urządzenie, które monitoruje i kontroluje temperaturę baterii, aby zapobiec obrażeniu przegrzania, jeśli temperatura staje się zbyt wysoka.

37. Ochrona niskiego napięcia: Mechanizm ochrony, który automatycznie przecina obwód, aby zapobiec nadmiernemu rozładowaniu, gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej bezpiecznego progu.

38. Ochrona nad obciążeniem: Mechanizm ochrony, który automatycznie odcina obwód, aby zapobiec przeładowaniu, gdy ładunek akumulatora osiągnie próg bezpieczeństwa.

39. Przechowywanie akumulatora: Proces zatrzymywania baterii w niewykorzystanym stanie przez dłuższy czas, często wymagając odpowiednich środków w celu zmniejszenia samozadowolenia i ochrony baterii.

40. System zarządzania akumulatorami (BMS): System elektroniczny do monitorowania, kontrolowania i ochrony stanu i wydajności pakietu baterii, w tym zarządzania prądem, napięciem, temperaturą i innymi parametrami.

41. Wskaźnik poziomu baterii: Urządzenie lub funkcja wskazująca poziom ładunku pozostałego w baterii, zwykle wyrażany jako procent lub w kilku etapach.

42. Czas ładowania: Czas potrzebny na przyniesienie baterii z niskiego ładunku do pełnego naładowania, na który wpływa moc ładowarki i pojemność baterii.

43. Współczynnik temperatury: Zależność między wydajnością baterii a zmianami temperatury, która może wpływać na pojemność, oporność wewnętrzną i charakterystykę ładowania/rozładowania baterii.

44. Gwarancja baterii: Gwarancja producenta na temat wydajności i jakości baterii przez określony czas, zwykle wyrażany w miesiącach lub latach.

45. Stacja ładowania: Sprzęt lub obiekt używany do dostarczania pojazdów elektrycznych lub innego sprzętu do ładowania.

46. Tester baterii: Urządzenie lub przyrząd używany do pomiaru napięcia, pojemności, rezystancji wewnętrznej i innych parametrów baterii w celu oceny jej zdrowia i wydajności.

47. Aktywne równoważenie: Technika zarządzania akumulatorami, która wyrównuje ładunek w pakiecie akumulatora poprzez kontrolowanie szybkości ładowania i rozładowania między poszczególnymi ogniwami.

48. Równoważenie pasywne: Technika zarządzania akumulatorami, w której ładunek w pakiecie akumulatora jest równoważony poprzez podłączenie rezystorów lub wycieku ładowania, zwykle mniej wydajnie niż aktywne równoważenie.

49. Opakowanie baterii : Zewnętrzne opakowanie baterii, używane do ochrony ogniwa, zapewniają wsparcie strukturalne i zapobiegać zwarciom.

50. Wysoka gęstość energii: Maksymalna ilość energii elektrycznej, którą akumulator może przechowywać na jednostkę objętości lub wagę, co wskazuje na wydajność magazynowania energii baterii.

51. Niski wskaźnik samozadowolenia: Szybkość, z jaką akumulator sama traci energię elektryczną, jest bardzo powolna i utrzymuje wysoki stan ładunku, gdy jest przechowywany lub nieużywany przez długi czas.

52. Polaryzacja baterii: Odnosi się do zmiany materiału na powierzchni elektrod podczas ładowania i rozładowywania z powodu reakcji chemicznych na elektrodach.

53. Uciek elektrolitu akumulatora: Warunek, w którym elektrolit w baterii wycieka do środowiska zewnętrznego, co spowoduje degradację wydajności baterii lub innych problemów bezpieczeństwa.

54. System chłodzenia baterii: System używany do kontrolowania temperatury akumulatora, albo poprzez rozpraszanie ciepła, chłodzenie wentylatora lub cieczy, aby utrzymać akumulator w odpowiednim zakresie temperatur roboczych.

55. System ogrzewania baterii: System używany do zapewnienia ciepła baterii w środowiskach niskiej temperatury w celu zapewnienia prawidłowego działania akumulatora w niskich temperaturach.

56. Bateria o wysokiej prędkości rozładowania: Bateria zdolna do dostarczania energii elektrycznej przy wysokim prądzie do zastosowań o wysokiej mocy, takich jak elektronarzędzia i pojazdy elektryczne.

57. Wtórna bateria: Akumulator, który można naładować, w przeciwieństwie do jednorazowej akumulatorów, której nie można ładować.

58. Monitor akumulatora: Urządzenie lub system monitorowania statusu, napięcia, temperatury i innych parametrów baterii w czasie rzeczywistym w celu dostarczania informacji i ochrony baterii.

Zasady robocze baterii

Konstrukcja akumulatora: elektrody, elektrolit i separator.
Image 1

1. Elektrody: Elektrody w baterii są podzielone na elektrodę dodatnią i ujemną.Pozytywna elektroda to miejsce, w którym reakcja utleniania ma miejsce w akumulatorze, a elektroda ujemna jest miejscem, w którym reakcja redukcji ma miejsce w baterii.Elektrody dodatnie i ujemne składają się z materiałów przewodzących, zwykle stosuje się metale, węgiel lub związki.Różnica potencjału między elektrodami dodatnimi i ujemnymi wytwarza napięcie ogniwa akumulatora.

2. Elektrolit: Elektrolit jest medium między elektrodami, co pozwala jonom przechodzić między elektrodami i utrzymywać równowagę ładunku.Elektrolit może być w postaci ciekłej, stałej lub żelowej, w zależności od rodzaju ogniwa.W ciekłej komórce elektrolit jest zwykle związkiem jonowym rozpuszczonym w roztworze.

3. Membrana: Membrana jest fizyczną barierą między elektrodami dodatnimi i ujemnymi, zapobiegającą bezpośredniemu przepływowi elektronów, ale umożliwiając przejście jonów.Funkcją przepony jest zapobieganie zwarciu elektrod dodatnich i ujemnych przy jednoczesnym umożliwieniu jonom swobodnego poruszania się przez elektrolit i utrzymywania równowagi ładunku komórki.Membrana jest zwykle wykonana z materiału polimerowego lub materiału ceramicznego.

Komponenty te współpracują ze sobą, tworząc strukturę ogniwa akumulatora.

Procesy ładowania i rozładowania w akumulatorach: reakcje chemiczne i przepływ prądu.

1. Proces rozładowania: Po rozładowaniu akumulatora energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną.Podczas rozładowania reakcja utleniania zachodzi na dodatnim terminalu i reakcja redukcji na ujemnym terminalu.Reakcje chemiczne wytwarzają elektrony i jony.Elektroda dodatnia uwalnia elektrony, które przepływają przez obwód zewnętrzny w celu wytworzenia prądu elektrycznego.Elektroda ujemna odbiera elektrony, które łączą się z jonami z tworzeniem związków.Jednocześnie jony poruszają się przez elektrolit, utrzymując bilans ładowania akumulatora.

2.Proces ładowania: Podczas ładowania akumulatora energia elektryczna jest przekształcana w energię chemiczną w celu przechowywania energii.Podczas procesu ładowania zewnętrzne źródło zasilania stosuje napięcie do przodu, powodując przechodzenie przez baterię prądu.Napięcie dodatnie odwraca akumulator i odwraca reakcję chemiczną między elektrodami dodatnimi i ujemnymi.Elektroda dodatnia akceptuje elektrony, a elektroda ujemna je uwalnia.Reakcja chemiczna przechowuje energię elektryczną jako energię potencjalną chemiczną, przywracając akumulator do pierwotnego stanu.Jony poruszają się przez elektrolit, aby utrzymać równowagę ładunku.

Image 2
Napięcie akumulatora, pojemność i gęstość energii.

Napięcie:
Napięcie jest miarą wytrzymałości wyjścia elektrycznego akumulatora.Zazwyczaj wyraża się to w woltach.Typowe napięcia ogniw akumulatorów są następujące:

• •Akumulator litowo-jonowy (lit-jon): ogólnie 3,6 woltów do 3,7 woltów.Bardziej wyjątkowe jest to, że akumulator LifePo4 (fosforan żelaza litowego) wynosi 3,2 wolta.(napięcie pojedynczej komórki)
• •Nikiel-kadm akumulator (NICD): 1,2 wolta (napięcie jednokomórkowe).
• •NIckel-Metal Wodoomów (NIMH): 1,2 wolta (napięcie jednokomórkowe).
• •Akumulator kwasowy ołowiowy (ołowiany kwas): 2 wolty do 2,2 woltów (napięcie pojedynczego ogniwa).Akumulatory kwasowe są powszechnie stosowane w systemach uruchamiania samochodów, systemach magazynowania energii i innych polach.
• •Akumulator cynkowy-alkaliczny (węgiel cynkowy): 1,5 wolta (napięcie jednokomórkowe).Ten rodzaj baterii jest powszechnie spotykany w bateriach alkalicznych jednorazowych, takich jak akumulatory AA i AAA.

Powyższe są napięcia różnych akumulatorów, a także możemy zwiększyć napięcie, łącząc je szeregowo.Przykłady są następujące:

• •Trzy akumulatory litowo-jonowe 3,7 V są połączone szeregowo, aby uzyskać pakiet akumulatora litowo-jonowego 11,1 V (to znaczy, co często nazywamy pakietem baterii litowo-jonowej 12V);
• •Trzy akumulatory kwasowe 2V są połączone szeregowo, aby uzyskać pakiet akumulatora ołowiu ołowiowym 6 V;
• • Cztery akumulatory fosforanu żelaza z żelazem 3,2 V są połączone szeregowo, aby uzyskać pakiet fosforanu żelaza litowego o pojemności 12,8 V (to znaczy, co często nazywamy pakietem fosforanu żelaza z żelazem 12 V)

Pojemność:
Mówiąc o pojemności baterii, często wyraża się ją przy użyciu jednostki amper-godzinnych godzin (AH) lub Milliamper-Hours (MAH).Pojemność baterii to ilość ładowania, którą akumulator może przechowywać i może być również rozumiana jako produkt prądu i czasu, jaki może dostarczyć bateria.Oto niektóre przykładowe liczby i sposób ich opisania:

• •Bateria 2000 mAh: Oznacza to, że bateria ma pojemność 2000 mAh.Jeśli urządzenie wyciąga średni prąd 200 miliampów (MA) na godzinę, wówczas ta bateria może teoretycznie dostarczyć energię przez 10 godzin (2000 mAh / 200mA = 10 godzin).
• •Bateria 5AH: Oznacza to, że bateria ma pojemność 5 amp.Jeśli urządzenie zużywa średni prąd 1 wzmacniacz (a) na godzinę, ta bateria może teoretycznie zasilać przez 5 godzin (5AH / 1A = 5 godzin).

Pakiety akumulatorów można podłączyć równolegle, aby uzyskać zwiększoną pojemność, na przykład:
• •2 akumulatory litowo-jonowe 12V-100AH można podłączyć równolegle, aby uzyskać pakiet akumulatora litowo-jonowego 12V-200AH.
• •2 akumulatory LifePo4 wynoszące 3,2 V-10Ah można podłączyć równolegle, aby uzyskać pakiet akumulatora Lifepo4 o mocy 3,2 V-20Ah.

Ładowarka 1000 mAh: Jest to ładowarka, która może naładować baterię z prędkością 1000 miliamps (MA) na godzinę.Jeśli masz baterię 2000 mAh, ładowanie go za pomocą tej ładowarki teoretycznie zajmie 2 godziny (2000 mAh / 1000m = 2 godziny), aby ją pełne naładować.

W praktyce teoretycznie obliczony czas użytkowania baterii może odbiegać z powodu zużycia baterii i innych czynników.

Gęstość energii:
Gęstość energii jest miarą wydajności energii przechowywanej w baterii.Wskazuje ilość energii, którą można przechowywać na jednostkę objętości lub masę jednostkową akumulatora.Wspólne jednostki gęstości energii wynoszą wat-godzinę na kilogram (WH/kg) lub wat-godzinę na litr (WH/L).

• •Akumulatory litowo-jonowe: akumulatory litowo-jonowe mają wysoką gęstość energii, zwykle od 150 do 250 WH/kg.
• •Baterie NIMH: Baterie NIMH mają niższą gęstość energii w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi.Zazwyczaj wynoszą od 60 do 120 WH/kg.
• •Akumulator kwasowy ołowiu: Akumulatory kwasowe ołowiowe mają stosunkowo niską gęstość energii w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi.Zazwyczaj wynoszą od 30 do 50 WH/kg.
• •Akumulatory cynkowe: akumulatory cynkowe-węgiel mają niższą gęstość energii w porównaniu z akumulatorami litowo-jonowymi.Zazwyczaj wynoszą od 25 do 40 WH/kg.

Rozwiązywanie problemów typowych problemów z baterii

Zalecenia dotyczące przechowywania baterii

Właściwe przechowywanie baterii jest niezbędne do utrzymania zdrowia baterii i przedłużenia jej życia.Oto kilka zaleceń dotyczących przechowywania baterii:

• •Temperatura: przechowuj akumulatory w chłodnym, suchym miejscu o temperaturze między 15 ° C a 25 ° C (59 ° F i 77 ° F).Wysokie temperatury mogą przyspieszyć szybkość wypisu i skrócić okres trwałości baterii.Unikaj narażenia baterii na ekstremalne ciepło lub zimno.

• •Unikaj wilgoci: wilgoć może uszkodzić akumulatory, prowadząc do korozji lub wycieku.Trzymaj baterie z dala od wilgotnych środowisk, takich jak piwnice lub łazienki.Upewnij się, że miejsce do przechowywania jest suche i dobrze wentylowane.

• •Poziom ładowania: Przed przechowywaniem baterii przez dłuższy okres najlepiej upewnić się, że są one częściowo naładowane.Większość producentów zaleca poziom opłat od około 40% do 60% za długoterminowe przechowywanie.Ten zakres pomaga zapobiegać nadmiernemu rozładowaniu lub przeciążeniu warunków podczas przechowywania.

• •Rodzaj akumulatora: Różne chemię akumulatorów mają określone wymagania dotyczące przechowywania.Oto kilka wytycznych dla typów typowych:

A. Baterie alkaliczne: Alkaliczne baterie mają długi okres trwałości i mogą być przechowywane przez kilka lat.Nie są one ładowane i nie powinny być narażone na ekstremalne temperatury.

B. Akumulatory litowo-jonowe: akumulatory litowo-jonowe powszechnie zasilają przenośną elektronikę.Jeśli planujesz je przechowywać przez dłuższy czas, cel na poziom opłat od 40% do 60%.Unikaj przechowywania akumulatorów litowo-jonowych przy pełnym ładowaniu lub całkowicie zwolnionych.

C. Baterie ołowiu: są one powszechnie stosowane w pojazdach i systemach zasilania kopii zapasowych.W celu przechowywania długoterminowego przechowywanie akumulatorów ołowiowych w pełni naładowane.Regularnie sprawdzaj poziomy elektrolitu i w razie potrzeby uzupełnij wodą destylowaną.

D. Akumulatory na bazie niklu (NIMH i NICD): NIMH i NICD powinny być przechowywane przy częściowym ładunku (około 40%).Jeśli zostaną w pełni zwolnieni przed przechowywaniem, mogą rozwinąć depresję napięcia, zmniejszając ich ogólną pojemność.

• •SMagazynowe magazyn: przechowuj baterie w sposób, który zapobiega kontaktowi między ich terminalami.Jeśli dodatnie i negatywne zaciski dotykają się nawzajem lub wchodzą w kontakt z materiałami przewodzącymi, może to powodować rozładowanie i potencjalne uszkodzenia.

• •Oryginalne opakowanie: Oryginalne opakowanie zostało zaprojektowane w celu ochrony akumulatorów przed wilgocią, kurzem i innymi zanieczyszczeniami.

• •Regularna kontrola: okresowo sprawdzaj przechowywane baterie pod kątem jakichkolwiek oznak wycieku, korozji lub uszkodzeń.Jeśli zauważysz jakiekolwiek problemy, obsługuj je ostrożnie i odpowiednio ich pozbawiaj.

Wpływ środowiska.

Recykling baterii: Akumulatory zawierają różne chemikalia i metale, które mogą być szkodliwe dla środowiska, jeśli nie są odpowiednio usuwane.Baterie recyklingu pomagają odzyskać cenne materiały, takie jak lit, kobalt i nikiel, i zapobiega uwalnianiu substancji toksycznych.Wiele społeczności ma programy recyklingu baterii lub lokalizacje zwolnienia.Skontaktuj się z władzami lokalnymi lub centrami recyklingu, aby znaleźć odpowiednie opcje usuwania w Twojej okolicy.

Niebezpieczne substancje: Niektóre akumulatory, takie jak akumulatory kwasowe stosowane w pojazdach, zawierają niebezpieczne substancje, takie jak ołów i kwas siarkowy.Niewłaściwe usuwanie tych akumulatorów może zanieczyścić źródła gleby i wody, stanowiąc zagrożenie dla zdrowia ludzkiego i środowiska.W miarę jak ludzie stają się coraz bardziej świadomi ochrony środowiska, coraz więcej osób używa bardziej przyjaznych dla środowiska akumulatorów litowo-jonowych, zwłaszcza baterii LifePo4.

Zużycie energii: Produkcja baterii wymaga energii, a wpływ na środowisko różni się w zależności od rodzaju baterii.Na przykład produkcja akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w wielu urządzeniach elektronicznych i pojazdach elektrycznych obejmuje ekstrakcję i przetwarzanie minerałów.Wykorzystanie energooszczędnych urządzeń i optymalizacja zużycia baterii może pomóc zmniejszyć ogólne zużycie energii.

Ślad węglowy: Ślad węglowy związany z produkcją i usuwaniem akumulatorów może przyczynić się do emisji gazów cieplarnianych i zmian klimatu.Zwiększone przyjęcie odnawialnych źródeł energii do produkcji i recyklingu baterii może pomóc w zmniejszeniu wpływu na środowisko.