Populaire batterijtypen

Het apparaat (in enkele woorden), voor- en nadelen. Loodzuur-, nikkel-cadmium-, nikkel-metaalhydride- en lithium-ionbatterijen.

Batterijtechnologie kwam stilletjes en stevig in ons leven. Draadloze telefoons, mobiele telefoons, draadloos elektrisch gereedschap, camera's, een verscheidenheid aan speelgoed ... Als dit alles alleen elektriciteit zou krijgen van gewone zure of alkalinebatterijen, zou een aanzienlijk deel van het budget van elk Russisch gezin worden besteed aan batterijen. Daarom betrap je jezelf er vaak op: hoe leefden we zelfs zonder? huishoudelijke batterijen?

batterijen - Dit zijn elektrochemische apparaten die elektrische energie kunnen opslaan en afgeven. Achter een dergelijke eenvoudige definitie schuilt echter een breed scala aan ontwerpen en werkingsprincipes van verschillende batterijen. Evolutie en technologische vooruitgang hebben hen volledig beïnvloed en vandaag zijn dat er in de industrie oplaadbare batterijenin staat om letterlijk jarenlang met maximaal vermogen te werken zonder op te laden.

De gemiddelde leek is er echter alleen bekend mee verschillende soorten batterijen. Laten we hier nader op ingaan.

In de ingebouwde stroomsystemen van onze auto's worden gebruikt startlood loodaccu's. Moderne batterijen Deze groep heeft geen onderhoud nodig. De elektrolyt daarin is een oplossing van zwavelzuur en de actieve reagentia zijn loodoxide en lood zelf. Tijdens de ontlading worden de reagentia aan de anode en kathode gereduceerd om sulfaat te leiden en een elektrische stroom gaat door de elektrolyt. Tijdens het opladen treedt een omgekeerde chemische reactie op en stroomt de stroom in de tegenovergestelde richting.

Autoaccu's worden startaccu's genoemd omdat ze bereid moeten zijn om een ​​grote startstroom te geven, zelfs in de meest extreme omstandigheden, bijvoorbeeld bij een omgevingstemperatuur van -30 graden Celsius of lager.

Startaccu's en loodzuuraccu's zijn over het algemeen volledig afwezig "Geheugen effect". Dit betekent dat ze absoluut niet schelen met welke frequentie en in welke mate ze worden opgeladen, hun capaciteit van ongelijkmatig en onvolledig opladen niet afneemt.

Bovendien ontladen loodzuuraccu's tot een minimum, zijn ze relatief goedkoop en kunnen ze tot duizend laadcycli weerstaan.

Maar tegelijkertijd hebben startaccu's ook nadelen. De capaciteit van een loodbatterij, bijvoorbeeld een eenheid van volume en massa, is klein. Daarom kan de loodbatterij niet compact en licht worden genoemd. Een ander nadeel van dit type batterij is de angst voor diepe ontladingen. Optimaal voor een startaccu is een ontlading van niet meer dan de helft van de capaciteit.

In huishoudelijke en algemene industriële compacte apparaten werd tot voor kort het absolute leiderschap in prevalentie gehandhaafd nikkel-cadmium-batterijen (Ni-Cd). Dit zijn alkalinebatterijen, ze gebruiken kaliumhydroxide als elektrolyt. En de werkzame stoffen daarin zijn cadmium en nikkelhydroxide (vandaar de naam).

Nikkel-cadmium-batterijen zijn uniek in hun houding ten opzichte van diepe ontlading. Ze vinden het 'leuk' en hebben een gunstig effect op de capaciteit en het aantal mogelijke oplaadcycli. Over het algemeen is een nikkel-cadmium-batterij goed omdat deze gedurende de gehele ontladingscyclus met constant vermogen kan werken en dezelfde stroom produceert.

Net als loodbatterijen zijn nikkel- en cadmiumbatterijen bestand tegen temperatuurschommelingen en zijn ze klaar voor een groot aantal oplaadcycli.

De kosten van nikkel-cadmiumbatterijen zijn iets hoger dan die van loodbatterijen, maar er kan niet worden gezegd dat de eerste bijzonder duur zijn.

Het belangrijkste nadeel van nikkel-cadmium-batterijen is het uitgesproken "geheugeneffect". Daarom zijn dergelijke batterijen zeer schadelijk om constant "opgeladen" te blijven en niet volledig te ontladen. Men moet niet vergeten dat cadmium een ​​gif is, waardoor er mogelijk problemen zijn bij het weggooien van nikkel-cadmium-batterijen.

Om het probleem van cadmiumtoxiciteit op te lossen en hogere operationele kenmerken te bereiken, werden eind jaren 80 van de vorige eeuw ontwikkeld oplaadbare nikkel-metaalhydride-batterijen (Ni-Mh). Het verschil tussen deze batterijen en nikkel-cadmium-batterijen is dat hun kathode geabsorbeerde waterstof (intermetallisch) bevat. Nikkel-metaalhydride-batterijen zijn minder gevoelig voor het "geheugeneffect", hebben een hogere specifieke capaciteit.

Maar tegelijkertijd zijn deze batterijen duurder dan cadmiumbatterijen, ze zijn bestand tegen minder laad-ontlaadcycli en zijn niet in staat om lange tijd grote stromen te geven. Vanwege deze tekortkomingen hebben metaalhydride-batterijen niet kunnen concurreren met cadmium-batterijen.

Een van de meest geavanceerde en tegelijkertijd populaire typen batterijen zijn lithium-ionbatterijen. Aan hun kant zijn beide licht van gewicht, en een grote hulpbron, en de afwezigheid van een "geheugeneffect" en zelfontlading.

Lithium-ion batterij apparaat behoorlijk complex: de kathode is gemaakt van grafiet en de anode is gemaakt van kobalt of mangaan. Tijdens de werking van de batterij bevindt lithiumoxide zich afwisselend op de positieve of op de negatieve elektrode.

K de nadelen van lithium-ionbatterijen kunnen in de eerste plaats worden toegeschreven aan hun hoge kosten. U kunt hieraan een kleine reeks bedrijfstemperaturen toevoegen. Deze tekortkomingen kunnen echter niet als significant worden beschouwd en de productie van lithium-ionbatterijen wint voortdurend aan kracht. Bovendien zijn meer moderne soorten batterijen, zoals lithium-polymeer, nog niet wijdverspreid.

Lees hier meer over de meest moderne soorten batterijen:

Lithium-ion batterijen

Gel batterijen

Veelbelovende technologieën:

Aluminium batterijen

Koolstof batterijen

Grafeen batterijen

Alexander Molokov

Comments

[#1]

In Ni-MH is het intermetallisch een anode, geen kathode. Nikkeloxide kathode.

[#3]

Apparaat voor het huidige onderhoud (desulfatie) van werkende batterijen.

De batterij had het probleem van sulfatering een paar jaar geleden, de dieselmotor van mijn auto begon koud te worden van koude. Met een opgeladen batterij draaide de starter, maar op de een of andere manier traag. Ik keek door de materialen van de batterijfactor (met hun onbegrijpelijke oscillogram), het schema van Valraven (een goed idee, maar een ongeletterde technische oplossing), enz. Ik werd geïnspireerd door het idee van het activeren van het proces van desulfatie door huidige pulsen met steile voorranden. Ik monteerde een eenvoudig circuit op een broodplank, zette het op een batterij voor de nacht en startte de auto zonder problemen in de ochtend. dus Ik bereikte het einde van het seizoen (ik ga niet in de winter), ik ging zonder problemen de lente-zomer en in de herfst kreeg ik een nieuwe batterij, die de levensduur van de oude zes jaar verlengde. Hij kwam tot de conclusies: 1- het apparaat is effectief, maar zwak voor behandeling; 2- preventie van desulfatie is noodzakelijk, borzh moet op tijd worden gedronken. Ik verspreid de TD om het apparaat waar ik het over had te herhalen, iedereen kan het niet lui maken, alle componenten zijn niet schaars. Look

[#4 mees]

Het artikel is niet slecht.Er wordt echter niets gezegd over lood-VRLA AGM en gel-batterijen, die ook vrij vaak in het dagelijks leven worden gebruikt (bijvoorbeeld voor omvormer-batterijsystemen, of UPS voor ketels ...)
En trouwens, nikkel-cadmium is momenteel 2-3 keer duurder dan lood.

[#5 Anton]

Geheugeneffect van lithium-ion

Onderzoekers van het Zwitserse Instituut van Paul Scherrer, samen met collega's van Toyota Research in Japan, ontdekten dat het veel gebruikte type lithium-ionbatterijen nog steeds gevoelig is voor het negatieve "geheugeneffect".

Zoals de studie aantoonde, leidden frequente cycli van onvolledig laden en daaropvolgende ontlading tot het verschijnen van afzonderlijke "micro-effecten van geheugen", die vervolgens worden samengevat. Dit komt omdat de basis van de batterij het vrijkomen en opnieuw vangen van lithiumionen is, waarvan de dynamiek verre van optimaal wordt in het geval van onvolledig opladen.

Tijdens het laadproces laten lithiumionen deeltjes van lithiumferrofosfaat achter, waarvan de grootte tientallen micrometers achter elkaar is. Het kathodemateriaal begint zich te scheiden in deeltjes met verschillende lithiumgehaltes.

Batterijlading vindt plaats tegen de achtergrond van toenemend elektrochemisch potentieel. Op een bepaald punt bereikt het zijn grenswaarde. Dit leidt tot een versnelling van de afgifte van de resterende lithiumionen uit het kathodemateriaal, maar deze veranderen niet langer de totale batterijspanning.

Als het niet volledig is opgeladen, blijft er een bepaald aantal deeltjes in de buurt van de begrenzingstoestand bij de kathode. Ze bereikten praktisch de barrière van lithium-ionafgifte, maar slaagden er niet in deze te overwinnen.

Tijdens de ontlading hebben vrije lithiumionen de neiging terug te keren naar hun plaats en te combineren met ferrofosfaationen. Op het kathode-oppervlak worden ze echter ook ontmoet door deeltjes in de grenstoestand die al lithium bevatten. Opnieuw vangen wordt belemmerd en de microstructuur van de elektrode wordt verstoord.

Momenteel worden twee manieren onderzocht om het probleem op te lossen: wijzigingen aanbrengen in de algoritmen van het batterijbeheersysteem en kathoden ontwikkelen met een groter oppervlak.