Konečný sprievodca batériami

2023-06-07
Konečný sprievodca batériami

Batérie sa stali dôležitou súčasťou nášho každodenného života.Poháňajú zariadenia a technológie, ktoré formujú náš svet, od telefónov a notebookov po elektrické vozidlá a systémy na skladovanie energie.Poskytujú nám pohodlie prenosnej energie a schopnosť zostať v spojení, produktívni a šetriť k životnému prostrediu.Je nevyhnutné porozumieť rôznym typom batérií, ich charakteristikám a tomu, ako optimalizovať svoje schopnosti, aby sa čo najviac využilo využitie energie a prispeli k udržateľnej budúcnosti.V tomto komplexnom sprievodcovi sa ponoríme do sveta batérií, skúmame ich históriu, funkčnosť a rôzne aplikácie, ktoré sa na ne spoliehajú.Pôjdeme na túto cestu, aby sme odomkli silu batérií a osvetlili cestu k zajtrajšej energii.

Nasledujúci sprievodca je veľmi poučný, preto nájdete, čo sa chcete poučiť z obsahu v závislosti od vašej úrovne vedomostí o batériách.Samozrejme, ak ste začiatočník, začnite na začiatku.

Predbežná špička: Kliknite raz do názvu textového poľa a podrobný text sa rozšíri;Kliknite znova a podrobný text bude skrytý.

Zavedenie

Dôležitosť a rozšírené aplikácie batérií.

Batérie sú v modernej spoločnosti veľmi dôležité a používajú sa v širokej škále aplikácií (s vývojom technológie sa čoraz viac zariadení premieňa na batériu).Poskytujú prenosné, obnoviteľné a núdzové riešenia energie, ktoré poháňajú technologický rozvoj, udržateľné využívanie energie a pokrok v širokej škále odvetví.

Image 1


1. Prenosné elektronické zariadenia: Napríklad mobilné telefóny, tablety, notebooky a digitálne fotoaparáty.

2. Preprava: Elektrické a hybridné vozidlá používajú batérie ako primárne zariadenie na skladovanie energie.So zvýšeným dopytom po obnoviteľnej energii a spôsoboch dopravy šetrných k životnému prostrediu zohrávajú kľúčovú úlohu pri riadení trvalo udržateľného rozvoja dopravy.

3. Obnoviteľné skladovanie energie: Batérie sa široko používajú na ukladanie obnoviteľných zdrojov energie, ako je solárna a veterná energia.Ukladaním elektrickej energie v batériách môžu poskytnúť stálu dodávku elektriny, keď nie je k dispozícii solárna alebo veterná energia.

4. Pohotovosť: Batérie zohrávajú dôležitú úlohu ako záložný zdroj energie v núdzových situáciách.Napríklad zariadenia, ako sú bezdrôtové telefóny, baterky a núdzové svetlá, vyžadujú, aby batérie poskytovali spoľahlivú energiu.

5. Medicínske vybavenie: Mnoho zdravotníckych pomôcok, ako sú kardiostimulátory a umelé ventilátory, používa batérie ako zdroj energie.Stabilita a spoľahlivosť batérií sú rozhodujúce pre prevádzku týchto kritických zariadení.

6. Vojenské aplikácie: Batérie sa používajú v širokej škále vojenských aplikácií, napríklad pre vojenské komunikačné vybavenie, navigačné systémy a bezpilotné lietadlá.Batérie môžu na bojisku poskytnúť nezávislé dodávky energie a vylepšiť bojové schopnosti.

7. Priemyselný: Batérie sa používajú v priemysle pre batériové systémy, núdzové napájacie zdroje a bezdrôtové senzory.Poskytujú spoľahlivé napájanie a zabezpečujú kontinuitu a bezpečnosť priemyselnej výroby.

Prehľad základných princípov a pracovných mechanizmov batérií.

Kúzlo batérií spočíva v ich schopnosti premeniť chemickú energiu na elektrickú energiu.Batéria obsahuje dva elektródy (kladné a záporné) a elektrolyt.Elektrolyt pôsobí ako vodič iónov, čo umožňuje chemickú reakciu medzi elektródami.

Image 2


Základný princíp batérie je založený na elektrochemických reakciách.Keď dôjde k chemickej reakcii, vytvára tok elektrónov.V nabitom stave batéria ukladá chemikálie medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami a chemická reakcia je reverzibilná.Keď je batéria pripojená k vonkajšiemu obvodu, začína sa chemická reakcia, ktorá spôsobuje oxidovanie chemikálie v pozitívnom termináli a chemikáliu v zápornom termináli na zníženie.Výsledkom je, že elektróny prúdia z negatívneho terminálu do pozitívneho terminálu, čím sa vytvára elektrický prúd.Tento proces pokračuje, kým sa chemikálie vyčerpajú.

Rôzne typy batérií využívajú odlišné chemické reakcie na výrobu elektriny.Napríklad najbežnejší typ lítium-iónovej batérie: jej pozitívna elektróda sa skladá z lítiovej zlúčeniny (ako je oxid kobaltu alebo fosforečnanu železa lítium) a jej negatívna elektróda je zložená z uhlíkového materiálu (ako je grafit).V nabitom stave sú lítium ióny zabudované z pozitívnej elektródy do negatívneho materiálu.Počas vypúšťania sú lítium-ióny de-založené zo zápornej elektródy a vracajú sa do kladnej elektródy, uvoľňujúc elektróny.

Hodnota dokonalého sprievodcu po batériách pre čitateľov.

Konečný sprievodca je pre čitateľa cenný z niekoľkých dôvodov:

1. Poskytnúť presné informácie: Internet je plný informačných fragmentov a protichodných názorov.Konečný sprievodca poskytuje komplexné a presné informácie konsolidáciou a porovnávaním spoľahlivých zdrojov, ktoré čitateľom pomáhajú rýchlo získať prístup k vedomostiam, ktoré potrebujú, a vyhnúť sa zavádzajúcim alebo nesprávnym informáciám.

2. Ušetrite čas a úsilie: Hľadanie konkrétnych tém na internete si často vyžaduje veľa času na preosievanie a overenie spoľahlivosti informácií.Konečný sprievodca šetrí čas a úsilie tým, že zhromažďuje relevantné informácie, aby čitatelia našli všetky informácie, ktoré potrebujú na jednom mieste.

3. Riešenie rozporov a zmätku: Internet často predstavuje rôzne odpovede na rovnakú otázku alebo rozpory medzi informáciami.Konečný sprievodca pomáha čitateľom uniknúť zmätku a zmäteniu syntézou rôznych názorov a autoritatívnych zdrojov, aby poskytli najspoľahlivejšie odpovede.

4. Poskytnite usmernenie a rady: Ultimate Guide poskytuje nielen fakty a informácie, ale tiež môže poskytnúť praktické usmernenie a rady.

Základy batérií

Rôzne typy batérií: princípy, charakteristiky a aplikácie.

Tu je niekoľko z 5 najbežnejších typov batérií vrátane ich princípov, charakteristík a aplikácií.Ak chcete najkomplexnejšie informácie o typoch batérií, môžete tiež preskočiť túto časť a ísť priamo na „Väčšinu typov batérií a aplikácií“ nižšie.

Olovené batérie

Image 2


Princíp: batérie olovo-kyseliny používajú chemickú reakciu medzi olovom a oxidom olova na výrobu elektrickej energie.
Vlastnosti: Nízke náklady, vysoký počiatočný prúd a hustota energie, ale veľké a ťažké.
Aplikácie: Automobilové štartérové batérie, UPS (neprerušiteľný napájací zdroj) atď.

Li-iónové (lítium-iónové) batérie

Image 2


Princíp: Lítium-iónové batérie využívajú migráciu lítium-iónov medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami na skladovanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
Vlastnosti: Hustota energie, ľahšia hmotnosť a dlhšia životnosť cyklu.Vysoká účinnosť nabíjania a vypúšťania.
Aplikácie: Mobilné zariadenia (napr. Mobilné telefóny, tablety), prenosné elektronické zariadenia a elektrické vozidlá.

Batérie NICD (nikel-kadmium)

Image 2


Princíp: NICD batérie produkujú elektrickú energiu chemickou reakciou medzi hydroxidom niklu a kadmia.
Vlastnosti: Vysoký výkon a dlhá životnosť, ale obsahujú škodlivé kadmium ťažkých kovov, ktoré má určitý vplyv na životné prostredie.
Aplikácie: digitálne fotoaparáty, prenosné nástroje a bezpilotné lietadlá atď.

NIMH (niklové kovové) hydridové batérie

Image 2


Princíp: batérie NIMH používajú chemickú reakciu medzi nikel a vodík na skladovanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
Vlastnosti: vysoká hustota energie, dlhá životnosť, žiadne znečistenie a lepší výkon vysokej teploty.
Aplikácie: hybridné vozidlá, systémy na skladovanie energie atď.

Lipo (lítium polymér) batéria

Image 2


Princíp: Lítiová polymérna batéria je podobná lítium -iónovej batérii, ale namiesto kvapalného elektrolytu používa pevný elektrolyt polyméru.
Vlastnosti: vysoká hustota energie, ľahšia hmotnosť, lepšia bezpečnosť a nižšia miera sebaúcania.Vhodné pre tenké zariadenia.
Aplikácie: notebooky, inteligentné hodinky a prenosné zdravotnícke pomôcky atď.

Fyzikálna znalosť batérií
Napätie (v):
Napätie predstavuje rozdiel medzi elektrickým potenciálom medzi dvoma bodmi v obvode.Meria sa vo voltoch (V).Napätie cez batériu sa zvyčajne označuje ako V_Batt.

Poplatok (q):
Poplatok sa vzťahuje na množstvo elektrického náboja uloženého v batérii.Meria sa v coulomboch (C) alebo v ampéroch (AH).Vzťah medzi poplatkom a kapacitou je daný: Náboj (q) = kapacita (c) × napätie (V)

Kapacita (c):
Kapacita predstavuje množstvo nabíjania, ktoré môže batéria uložiť.Zvyčajne sa meria v ampérických hodinách (AH) alebo Milliampere-Hours (MAH).Vzťah medzi kapacitou, nábojom a energiou je daný: Energia (e) = kapacita (c) × napätie (V)

Energia (E):
Energia je kapacita na prácu alebo potenciál pre systém spôsobuje zmeny.V kontexte batérií sa energia často meria vo Watt-Hours (WH) alebo Joules (J).Vzťah medzi energiou, kapacitou a nábojom je daný: Energia (e) = náboj (q) × napätie (V)

Sila (P):
Výkon predstavuje rýchlosť, pri ktorej sa práca vykonáva alebo sa prenáša energia.Meria sa vo wattoch (W).Výkon v obvode sa vypočíta pomocou vzorca: Power (p) = napätie (V) × prúd (i)

Pripojenie k sérii:
1. Ak sú batérie pripojené v sérii, celkové napätie naprieč obvodom je súčtom jednotlivého napätia batérie.Prúd zostáva rovnaký.
Celkové napätie (v_total) = V1 + V2 + V3 + ...
2. Ak sú batérie spojené v sérii, celková kapacita je súčet jednotlivých kapacít batérií.Je to preto, že prúd zostáva rovnaký, ale celkové napätie sa zvyšuje.
Celková kapacita (C_total) = C1 + C2 + C3 + ...

Paralelné spojenie:
1. Ak sú batérie pripojené paralelne, celkové napätie zostáva rovnaké ako v prípade jednotlivej batérie, zatiaľ čo celkový prúd je súčet prúdov pretekajúcich každou batériou.
Celkový prúd (i_total) = i1 + i2 + i3 + ...
2. Ak sú batérie spojené paralelne, celková kapacita sa rovná kapacite jednej batérie.Je to preto, že napätie zostáva rovnaké, ale celkový prúd sa zvyšuje.
Celková kapacita (C_total) = C1 = C2 = C3 = ...
Bežné podmienky a definície batérie.

1. Kapacita: Množstvo elektrickej energie, ktorú môže batéria skladovať, zvyčajne vyjadrená v AMP-Hours (AH) alebo Milli-Amps (MAH).

2. Napätie: Potenciálny rozdiel alebo rozdiel napätia batérie, vyjadrený vo Volts V. Predstavuje množstvo elektrickej energie, ktorú môže batéria skladovať.

3. Batéria: Jednotlivá bunka v batérii, ktorá obsahuje pozitívnu elektródu, zápornú elektródu a elektrolyt.

4. Balenie batérií: Celkom pozostávajúci z niekoľkých batériových buniek.Zvyčajne sú prepojené a spravované prostredníctvom konektorov, dosiek obvodov a iných komponentov.

5. Pripojenie k sérii: Viaceré batériové bunky pripojené v sekvencii, s pozitívnym terminálom pripojeným k zápornému terminálu, aby sa zvýšilo celkové napätie.Ak sú pripojené v sérii, napätie buniek sa prekrývajú.

6. Paralelné spojenie: Pripojuje viac batériových buniek v sekvencii s pozitívnym terminálom pripojeným k zápornému terminálu, aby sa zvýšila celková schopnosť a kapacita prúdu.Ak sú pripojené paralelne, kapacity batériových buniek sa pridávajú dohromady.

7. Nabíjanie: Krmivo elektrická energia do batérie z vonkajšieho zdroja na obnovenie chemickej energie uloženej v batérii.

8. Prepustenie: Uvoľňovanie elektrickej energie z batérie na použitie pri zásobovaní elektronických zariadení alebo obvodov.

9. Cyklus nabíjania: Vzťahuje sa na kompletný proces nabíjania a vybíjania.

10. Účinnosť náboja: Pomer medzi elektrickou energiou absorbovanou batériou a elektrickou energiou sa skutočne uložil počas procesu nabíjania.

11. Vlastný: Sadzba, pri ktorej batéria stráca napájanie samostatne, keď sa nepoužíva.

12. Životnosť batérie: Životnosť batérie, zvyčajne meraná z hľadiska počtu cyklov nabíjania alebo času využitia.

13. Životnosť batérie: Čas, ktorý môže batéria naďalej dodávať napájanie po jedinom nabití.

14. Rýchle nabíjanie: Technológia nabíjania, ktorá dodáva rýchlejšiu energiu na batériu, aby sa skrátil čas nabíjania.

15. Systém správy batérií (BMS): Elektrický systém, ktorý monitoruje a riadi stav batérie, proces nabíjania a vybíjania a chráni batériu pred nepriaznivými podmienkami, ako je nadmerné nabíjanie a nadmerné vybíjanie.

16. Životnosť batérie: Počet cyklov nabíjania môže batéria dokončiť, zvyčajne meraná nabíjaním a vybíjaním na osobitnú stratu kapacity, napríklad 80% pôvodnej kapacity.

17. Maximálna sadzba: Maximálna rýchlosť nabíjania, ktorú môže batéria bezpečne akceptovať, vyjadrená ako pomer kapacity nabíjania.

18. Maximálna rýchlosť výtoku: Maximálna rýchlosť prúdu, pri ktorej môže byť batéria bezpečne vypustená, vyjadrená ako pomer kapacity prúdu.

19. Obvod na ochranu batérie: Bezpečnostné zariadenie používané na monitorovanie stavu batérie a na odpojenie obvodu batérie v prípade nadmerného nabíjania, nadmerného výbíjy, nadprúdovej, nadprúdovej časti atď., Aby sa zabránilo poškodeniu alebo nebezpečenstvu pre batériu.

20. Polarita batérie: Rozdiel a identifikácia medzi pozitívnymi a zápornými terminálmi batérie, zvyčajne označované symbolmi + a - alebo označeniami.

21. Recyklácia batérie: Proces zneškodňovania použitých batérií s cieľom obnoviť a zlikvidovať nebezpečné materiály obsiahnuté v nich a opätovné použitie recyklovateľných materiálov.

22. Hlboký výtok: Podmienka, v ktorej je batéria vypustená na veľmi nízku úroveň alebo úplne vyčerpaná.Hlboký výtok sa zvyčajne neodporúča často, aby sa predišlo negatívnym účinkom na výdrž batérie.

23. Rýchly výtok: Vypúšťacia technika, ktorá na krátku dobu uvoľňuje energiu batérie pri vysokom prúde.

24. Zlyhanie: Stav, kde batéria nie je schopná zabezpečiť dostatočný výkon alebo udržiavať normálnu prevádzku, ktorá môže byť spôsobená rôznymi dôvodmi, ako je starnutie alebo poškodenie.

25. Tepelný útek : Vzťahuje sa na rýchle a nekontrolovateľné zvýšenie teploty batérie za neobvyklých podmienok, ako je nadmerné nabíjanie, nadmerné výbuchy, prehrievanie atď., Ktoré môžu spôsobiť, že batéria exploduje alebo zapadne.

26. Elektróda batérie: Pozitívne a záporné elektródy v batérii, ktoré sú kľúčovými komponentmi na ukladanie a uvoľňovanie elektrického náboja.

27. Výmenná stanica: Zariadenie alebo servis na rýchle výmenu batérií v elektrických vozidlách, ktoré poskytujú dlhší dosah.

28. Elektrochemická reakcia: Chemická reakcia, ktorá sa uskutočňuje v batérii na premenu chemickej energie na elektrickú energiu prostredníctvom redoxného procesu.

29. Elektrolyt: Vodivé kvapaliny alebo tuhé látky používané na prepravu iónov medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami batérie na uľahčenie elektrochemickej reakcie.

30. Nabíjačka: Zariadenie na prenos elektrickej energie do batérie na obnovenie jej uloženej chemickej energie.

31. Vyváženie batérie: Proces, ktorým sa nastavuje rýchlosť náboja alebo výboja každej bunky v batérii, aby sa zabezpečilo, že náboj je vyvážený medzi jednotlivými bunkami.

32. Externá batéria: Odnímateľná batériová jednotka, ktorú je možné pripojiť k elektronickému zariadeniu na napájanie napájania.

33. Indikátor nabíjania batérie: Indikátor alebo displej, ktorý zobrazuje stav nabíjania alebo úroveň batérie.

34. Efekt pamäte batérie: Fenomén, pri ktorom sa kapacita batérie postupne znižuje, keď sa opakujú cykly nabíjania a vybíjania, pretože batéria si pamätá menšie rozsahy náboja a výboja.

35. Impedancia: Vzťahuje sa na vnútorný odpor batérie, ktorá ovplyvňuje účinnosť a výkonnosť konverzie energie.

36. Ochrana z teploty: Funkcia alebo zariadenie, ktoré monitoruje a riadi teplotu batérie, aby sa zabránilo poškodeniu prehriatia, ak je teplota príliš vysoká.

37. Ochrana s nízkym napätím: Ochranný mechanizmus, ktorý automaticky znižuje obvod, aby sa zabránilo nadmernému vybíjaniu, keď napätie batérie klesne pod bezpečnú prahovú hodnotu.

38. Ochrana proti nabíjaniu: Ochranný mechanizmus, ktorý automaticky odreže obvod, aby sa zabránilo nadmernému nabíjaniu, keď nabitie batérie dosiahne prah bezpečnosti.

39. Ukladanie batérie: Proces udržania batérie v nepoužitého stavu na dlhšiu dobu, ktorý si často vyžaduje vhodné opatrenia na zníženie vlastného vypnutia a ochranu batérie.

40. Systém správy batérií (BMS): Elektronický systém na monitorovanie, riadenie a ochranu stavu a výkonu batérie vrátane správy prúdu, napätia, teploty a ďalších parametrov.

41. Indikátor úrovne batérie: Zariadenie alebo funkcia, ktorá označuje úroveň nabíjania zostávajúcej v batérii, zvyčajne vyjadrená ako percento alebo v niekoľkých etapách.

42. Doba nabíjania: Čas potrebný na získanie batérie z nízkeho nabitia na úplné nabitie, ktoré je ovplyvnené napájaním nabíjačky a kapacitou batérie.

43. Teplotný koeficient: Vzťah medzi výkonom batérie a zmenami teploty, ktoré môžu ovplyvniť kapacitu, vnútorný odpor a charakteristiky nabíjania/vybíjania batérie.

44. Záruka: Záruka výrobcu na výkon a kvalitu batérie na určité časové obdobie, zvyčajne vyjadrená v mesiacoch alebo rokoch.

45. Nabíjacia stanica: Zariadenie alebo zariadenie používané na dodávku elektrických vozidiel alebo iných zariadení na nabíjanie.

46. Tester batérie: Zariadenie alebo prístroj používaný na meranie napätia, kapacity, vnútorného odporu a ďalšie parametre batérie na posúdenie jej zdravia a výkonu.

47. Aktívne vyváženie: Technika na správu batérií, ktorá vyrovná nabíjanie v batérii reguláciou rýchlosti náboja a vybíjania medzi jednotlivými bunkami.

48. Pasívne vyváženie: Technika správy batérií, pri ktorej je nabíjanie v batérii vyvážené pripojením odporov alebo únikom nabíjania, zvyčajne menej efektívne ako aktívne vyváženie.

49. Batéria : Vonkajšie balenie batérie, ktoré sa používa na ochranu bunky, poskytuje štrukturálnu podporu a zabránenie skratom.

50. Hustota: Maximálne množstvo elektrickej energie, ktorú môže batéria skladovať na jednotku objemu alebo hmotnosti, čo naznačuje účinnosť ukladania energie batérie.

51. Nízka sadzba: Sadzba, pri ktorej batéria stráca elektrickú energiu sama o sebe, je veľmi pomalá a udržuje vysoký stav nabitia, keď je po dlhú dobu skladovaná alebo nevyužitá.

52. Polarizácia batérie: Vzťahuje sa na zmenu materiálu na povrchu elektród počas nabíjania a vypúšťania v dôsledku chemických reakcií na elektródach.

53. Únik batérie: Podmienka, v ktorej elektrolyt v batérii uniká do vonkajšieho prostredia, čo bude mať za následok degradáciu výkonu batérie alebo iných bezpečnostných problémov.

54. Chladiaci systém: Systém používaný na reguláciu teploty batérie, buď rozptylom tepla, ventilátorom alebo chladením kvapaliny, aby sa batéria udržala v príslušnom rozsahu prevádzkovej teploty.

55. Vykurovanie batérie: Systém používaný na zabezpečenie tepla batérii v prostredí s nízkym teplotám, aby sa zabezpečila správna prevádzka batérie pri nízkych teplotách.

56. Batéria s vysokou rýchlosťou vybíjania: Batéria, ktorá je schopná dodávať elektrickú energiu pri vysokom prúde pre aplikácie s vysokými požiadavkami na energiu, ako sú elektrické náradie a elektrické vozidlá.

57. Sekundárna batéria: Batéria, ktorú je možné nabíjať, na rozdiel od jednorazovej batérie, ktorá nie je nabíjateľná.

58. Monitor batérie: Zariadenie alebo systém na monitorovanie stavu, napätia, teploty a ďalších parametrov batérie v reálnom čase na poskytnutie informácií a ochranu batérie.

Pracovné zásady batérií

Konštrukcia batérie: elektródy, elektrolyt a oddeľovač.
Image 1

1. Elektróda: Elektródy v batérii sú rozdelené na kladnú a zápornú elektródu.Pozitívna elektróda je miestom, kde sa oxidačná reakcia uskutočňuje v batérii a zápornou elektródou je miesto, kde redukčná reakcia sa uskutočňuje v batérii.Pozitívne a negatívne elektródy sú vyrobené z vodivých materiálov, zvyčajne sa používajú kovy, uhlík alebo zlúčeniny.Rozdiel v potenciáli medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami vytvára napätie bunky batérie.

2. Elektrolyt: Elektrolyt je médium medzi elektródami, ktoré umožňujú prechádzať ióny medzi elektródami a udržiava zostatok náboja.Elektrolyt môže byť v kvapaline, tuhej alebo gélovej forme v závislosti od typu bunky.V kvapalnej bunke je elektrolyt zvyčajne iónová zlúčenina rozpustená v roztoku.

3. Bránica: Membrána je fyzická bariéra medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami, ktorá bráni priamemu toku elektrónov, ale umožňuje prejsť iónmi.Funkciou membrány je zabrániť skratu kladných a negatívnych elektród a zároveň umožňuje iónom voľne sa pohybovať elektrolytom a udržiavať rovnováhu náboja bunky.Membrána sa zvyčajne vyrába z polymérneho materiálu alebo z keramického materiálu.

Tieto komponenty spolupracujú na vytvorení štruktúry bunky batérie.

Procesy nabíjania a vybíjania v batériách: chemické reakcie a prúd prúdu.

1. Proces prepustenia: Keď je batéria vypustená, chemická energia sa premení na elektrickú energiu.Počas výboja dochádza k oxidačnej reakcii na pozitívnom termináli a redukčnej reakcii na negatívnom termináli.Chemické reakcie produkujú elektróny a ióny.Pozitívna elektróda uvoľňuje elektróny, ktoré prechádzajú vonkajším obvodom na výrobu elektrického prúdu.Záporná elektróda prijíma elektróny, ktoré kombinujú s iónmi, aby tvorili zlúčeniny.Zároveň sa ióny pohybujú elektrolytom a udržiavajú zostatok nabíjania batérie.

2.Proces nabíjania: Počas nabíjania batérie sa elektrická energia premení na chemickú energiu, aby sa ukladala energia.Počas procesu nabíjania aplikuje externý zdroj energie napätie vpred, čo spôsobuje, že prúd prechádza batériou.Pozitívne napätie obráti batériu a zvráti chemickú reakciu medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami.Pozitívna elektróda akceptuje elektróny a negatívna elektróda ich uvoľňuje.Chemická reakcia ukladá elektrickú energiu ako energiu chemického potenciálu a obnovuje batériu do pôvodného stavu.Ióny sa pohybujú elektrolytom, aby sa udržal zostatok náboja.

Image 2
Napätie batérie, kapacita a hustota energie.

Napätie:
Napätie je miera pevnosti elektrického výstupu batérie.Zvyčajne sa vyjadruje vo voltoch.Bežné napätie batériových buniek sú nasledujúce:

Lítium-iónová batéria (Li-Ion): všeobecne 3,6 voltov do 3,7 voltov.Je zvláštnejšie, že batéria LifePO4 (lítiumfosforečnan) je 3,2 voltov.(napätie jednotlivých buniek)
Batéria niklu-kadmia (NICD): 1,2 voltov (jednoparové napätie).
NHydrid ickel-kov (NIMH): 1,2 voltov (napätie jednotlivých buniek).
Batéria olovo (olovo): 2 volty do 2,2 voltov (napätie jednotlivých buniek).Batérie olovo sa bežne používajú v automobilovom štarte, systémoch ukladania energie a ďalších poliach.
Zinok-alkalická batéria (zinok-uhlík): 1,5 volty (napätie jednotlivých buniek).Tento typ batérie sa bežne vyskytuje v alkalických batériách na jedno použitie, ako sú batérie AA a AAA.

Vyššie uvedené sú napätia rôznych batérií a my môžeme tiež zvýšiť napätie ich pripojením v sérii.Príklady sú nasledujúce:

Tri 3,7 V lítium-iónové batérie sú pripojené v sérii, aby sa získala balenie lítium-iónovej batérie 11,1 V (to znamená to, čo často nazývame 12 V lítium-iónová batéria);
V sérii sú pripojené tri 2V olovo-kyselinové batérie, aby sa získala batéria olovo-kyseliny olovnaté;
V sérii sú pripojené štyri 3,2 V lítiumfosfátové batérie, aby sa získala batéria fosforečnanu s litiovým železom s rozmermi 12,8 V (to znamená, čo často nazývame 12 V balenie fosfátovej batérie s lítiovým železom)

Kapacita :
Keď hovoríme o kapacite batérie, často sa vyjadruje pomocou jednotky Amprere-Hours (AH) alebo Milliampere-Hours (MAH).Kapacita batérie je množstvo nabíjania, ktoré môže batéria skladovať a dá sa tiež chápať ako produkt prúdu a času, ktorý môže batéria dodať.Tu je niekoľko príkladov a spôsob, akým sú opísané:

Batéria 2000 MAH: To znamená, že batéria má kapacitu 2000 mAh.Ak zariadenie nakreslí priemerný prúd 200 miliamps (MA) za hodinu, potom táto batéria môže teoreticky dodávať výkon 10 hodín (2000 mAh / 200 mA = 10 hodín).
Batéria 5AH: To znamená, že batéria má kapacitu 5 hodín AMP.Ak zariadenie spotrebuje priemerný prúd 1 amp (a) za hodinu, potom táto batéria môže teoreticky napájať 5 hodín (5AH / 1A = 5 hodín).

Balenie batérií je možné pripojiť paralelne, aby sa napríklad zvýšila kapacita:
2 li-iónové batérie 12v-100AH môžu byť pripojené paralelne, aby sa získala batéria Li-Ion 12v-200 AH.
2 batérie LIFEPO4 s 3,2V-10AH je možné pripojiť paralelne, aby sa získala batéria LIFEPO4 3,2V-20AH.

Nabíjačka s batériou 1 000 mAh: Toto je nabíjačka, ktorá môže nabíjať batériu rýchlosťou 1 000 miliamps (MA) za hodinu.Ak máte batériu s hmotnosťou 2000 mAh, nabíjanie tejto nabíjačky bude teoreticky trvať 2 hodiny (2000 mAh / 1000 mA = 2 hodiny), kým ju budete plne nabíjať.

V praxi sa teoreticky vypočítaný čas využitia batérie môže odchýliť v dôsledku opotrebenia batérie a iným faktorom.

Hustota energie:
Hustota energie je miera účinnosti energie uloženej v batérii.Označuje množstvo energie, ktorú je možné uložiť na jednotku objemu alebo jednotkovú hmotnosť batérie.Bežné jednotky hustoty energie sú watt-hodin na kilogram (wh/kg) alebo watt-hodin na liter (wh/l).

Lítium-iónová batéria: lítium-iónové batérie majú vysokú hustotu energie, zvyčajne v rozsahu od 150 do 250 WH/kg.
Batéria NIMH: batérie NIMH majú nižšiu hustotu energie v porovnaní s lítium-iónovými batériami.Zvyčajne sa pohybujú od 60 do 120 WH/kg.
Valcová batéria: Batérie olovo-kyselinové majú relatívne nízku hustotu energie v porovnaní s lítium-iónovými batériami.Zvyčajne sa pohybujú od 30 do 50 WH/kg.
Batéria zink-uhlíka: Batérie zink-uhlíka majú v porovnaní s lítium-iónovými batériami nižšiu hustotu energie.Zvyčajne sa pohybujú od 25 do 40 WH/kg.

Riešenie problémov so spoločnými problémami s batériou

Odporúčania na ukladanie batérie

Správne ukladanie batérie je nevyhnutné na udržanie zdravia batérie a na predĺženie jeho životnosti.Tu je niekoľko odporúčaní na ukladanie batérií:

Teplota: Batérie skladujte do chladného, suchého miesta s teplotou medzi 15 ° C a 25 ° C (59 ° F a 77 ° F).Vysoké teploty môžu urýchliť rýchlosť sebad nabíjania a skrátiť trvanlivosť batérie.Vyvarujte sa vystaveniu batérií extrémnemu tepla alebo chladu.

Vyhnite sa vlhkosti: Vlhkosť môže poškodiť batérie, čo vedie k korózii alebo úniku.Držte batérie mimo vlhkého prostredia, ako sú suterény alebo kúpeľne.Uistite sa, že skladovací priestor je suchý a dobre vetraný.

Úroveň nabíjania: Pred ukladaním batérií na dlhšiu dobu je najlepšie zabezpečiť, aby boli čiastočne nabité.Väčšina výrobcov odporúča úroveň náboja približne 40% až 60% na dlhodobé skladovanie.Tento rozsah pomáha predchádzať nadmerným výbíjam alebo podmienkam nadmerného nabíjania počas skladovania.

Typ batérie: Rôzne chemikácie batérie majú špecifické požiadavky na ukladanie.Tu je niekoľko pokynov pre bežné typy:

a. Alkalické batérie: Alkalické batérie majú dlhú trvanlivosť a môžu sa ukladať niekoľko rokov.Nie sú nabíjateľné a nemali by byť vystavené extrémnym teplotám.

b. Lítium-iónové batérie: Li-iónové batérie bežne napájajú prenosnú elektroniku.Ak ich plánujete uložiť na dlhšiu dobu, zamerajte sa na úroveň náboja medzi 40% a 60%.Vyhnite sa skladovaniu li-iónových batérií za plnom nabitia alebo úplne prepustených.

c. Vodičné batérie: Tieto sa bežne používajú vo vozidlách a záložných energetických systémoch.Pri dlhodobom úložisku udržiavajte batérie olova plne nabité.Pravidelne kontrolujte hladiny elektrolytu av prípade potreby doplnte destilovanou vodou.

d. Batérie založené na nikle (NIMH a NICD): batérie NIMH a NICD by sa mali skladovať pri čiastočnom náboji (okolo 40%).Ak sú pred ukladaním úplne prepustení, môžu vyvinúť depresiu napätia, čím sa zníži ich celková kapacita.

SiežEparate Storage: Skladujte batérie spôsobom, ktorý zabraňuje kontaktu medzi ich terminálmi.Ak sa kladné a negatívne terminály navzájom dotýkajú alebo sa dostanú do kontaktu s vodivými materiálmi, môže spôsobiť výtok a potenciálne poškodenie.

Originálne obaly: Pôvodné obaly je navrhnuté tak, aby chránili batérie pred vlhkosťou, prachom a inými kontaminantmi.

Pravidelná kontrola: Pravidelne kontrolujte uložené batérie, či nie je známky úniku, korózie alebo poškodenia.Ak si všimnete akékoľvek problémy, zaobchádzajte s nimi s starostlivosťou a riadne ich zlikvidujte.

Dopad na životné prostredie.

Recyklácia batérie: Batérie obsahujú rôzne chemikálie a kovy, ktoré môžu byť škodlivé pre životné prostredie, ak nie sú správne zlikvidované.Recyklačné batérie pomáhajú obnovovať cenné materiály, ako je lítium, kobalt a nikel, a zabraňuje uvoľňovaniu toxických látok.Mnoho spoločenstiev má programy na recykláciu batérií alebo miesta na odpočinok.Poraďte sa s miestnymi orgánmi alebo recyklačnými centrami, aby ste našli správne možnosti likvidácie vo vašej oblasti.

Nebezpečné látky: Niektoré batérie, ako napríklad olovo-kyslé batérie používané vo vozidlách, obsahujú nebezpečné látky, ako sú olovo a kyselina sírová.Nesprávne zneškodnenie týchto batérií môže kontaminovať zdroje pôdy a vody, čo predstavuje riziko pre ľudské zdravie a životné prostredie.Keď si ľudia viac uvedomujú ochranu životného prostredia, stále viac ľudí využíva lítium-iónové batérie šetrne k životnému prostrediu, najmä batérie LifePo4.

Spotreba energie: Výroba batérie vyžaduje energiu a vplyv na životné prostredie sa líši v závislosti od typu batérie.Napríklad výroba lítium-iónových batérií používaných v mnohých elektronických zariadeniach a elektrických vozidlách zahŕňa extrakciu a spracovanie minerálov.Používanie energeticky efektívnych zariadení a optimalizácia využitia batérie môže pomôcť znížiť celkovú spotrebu energie.

Uhlíková stopa: Uhlíková stopa spojená s výrobou a likvidáciou batérie môže prispieť k emisiám skleníkových plynov a zmene klímy.Zvýšené prijatie obnoviteľných zdrojov energie na výrobu a recykláciu batérií môže pomôcť zmierniť vplyv na životné prostredie.