Baterii: o operațiune de dispozitiv, principiul de funcționare și schema

Surse autonome de energie electrică sunt printre cele mai utile inventii ale omenirii. Ce este un telefon sau radio, care nu au baterii? Dispozitivul de multe dispozitive, precum și condițiile lor de utilizare nu oferă întotdeauna o sursă de alimentare permanentă, astfel încât aceste surse de energie pot funcționa confortabil, practic oriunde în lume. După o scurtă prefață, să trecem la articol.

Ce este o baterie?

Într-un sens larg, acest termen se înțelege un dispozitiv care, în anumite condiții de utilizare pot stoca orice tip de energie, iar în altele - să-și petreacă pentru a satisface nevoile umane.

Bateriile acumulează energie electrică de la o sursă de alimentare externă, și apoi dă-i consumatorii conectați, astfel încât acestea să poată face treaba. Astfel, atunci când dispozitivele sunt reacțiile chimice permanent între electrolit și plăcile de electrozi. De altfel, acest design este disponibil la bănci, și din care se formează baterii. dispozitiv de date de construcție prevede tensiune, de obicei 1,2-2 V, care este foarte puțin. Prin urmare, pentru a crește performanța de surse de alimentare, și de a folosi diferite tipuri de conexiune.

Cum de a lucra cu descărcarea bateriilor?

Dispozitiv de alimentare cu energie de date oferă o conexiune la argumente pro și contra. Acestea funcționează după cum urmează: atunci când sarcina este conectată la electrozii (de exemplu, putem considera un bec), există un circuit electric închis. În ceea ce începe să curgă curent de descărcare de gestiune. Acesta este format prin mișcarea electronilor, anioni și cationi. Mai multe informații detaliate cu privire la modul în care și ce are loc, vă pot spune doar cu titlu de exemplu.

Să presupunem că avem o baterie în cazul în care electrodul pozitiv - este oxidul de nichel, care a fost adăugat grafit pentru a îmbunătăți conductivitate. burete de cadmiu a fost utilizat pentru placa negativa. Deci, atunci când există o descărcare de gestiune, particulele de oxigen activ este eliberat și se încadrează în electrolit. Astfel, ele sunt separate de părțile care sunt la fel de energie electrică (de exemplu electroni). Particulele de oxigen activ sunt îndreptate spre plăcile negative, în cazul în care acestea sunt oxidate cadmiu.

funcționare a bateriei la o încărcare

Trebuie să deconectați sarcina la bornele plăcilor. De asemenea, au alimentat, de obicei, o tensiune de curent continuu (dar poate fi în impulsuri, în funcție de caz), care este mai mare decât valoarea bateriei, care este încărcată. Mai mult decât atât, polaritatea trebuie să fie aceeași. Asta este de minus și plus terminal al consumatorului și sursa trebuie să se potrivească. Rețineți că încărcătorul trebuie să aibă în mod necesar mai multă putere decât există în baterie, în scopul de a suprima resturile de energie în ea și de a crea un curent electric a cărui direcție este opusă de evacuare. Ca rezultat procese, schimbare și chimice care au loc în baterie.

Să ne uităm la un exemplu din paragraful anterior al articolului. Aici electrodul pozitiv va fi îmbogățit cu oxigen, iar negativ recupera cadmiu pur. Rezumând, putem spune că în momentul de încărcare și descărcare schimba numai compoziția chimică a electrozilor. Acest lucru nu se aplică electrolitul. Dar se poate evapora, ceea ce va avea un impact negativ asupra vieții bateriei.

Astfel, am examinat principiul de funcționare a oricărei baterii. Acum să învețe cum în timpul funcționării poate îmbunătăți performanța lor.

conexiune paralelă

Valoarea curentă depinde de un număr mare de factori. În primul rând, în conformitate cu care să înțeleagă designul, materialele utilizate și dimensiunile acestora. Zona de mare a electrozilor sunt, cu atât mai multe cifrele actuale pot rezista. Acest principiu este utilizat pentru conectarea în paralel a aceluiași tip de celule în baterii. Acest lucru se face, dacă doriți să crească valoarea curentului care merge la sarcina. Dar, în același timp, necesară pentru a ridica sursa de alimentare și de energie.

conexiune serie

Dacă luăm în considerare băncile din care bateriile, este necesar să spunem că acestea sunt, de regulă, în aceeași carcasă. Un tip similar de conexiune folosită pentru a obține performanțe excelente cu o pierdere de tensiune mai mică.

A se vedea utilizarea acestui design poate, baterii auto dezasamblate plumb-acid. Se spune că acest tip de utilizare nu numai în dispozitivul de bateria autovehiculului, este pur și simplu cel mai probabil mod de a face afară, cum face acest tip de conexiune. În acest caz, se va asigura că nu există nici un contact din metal, și a existat o conexiune fiabilă galvanică prin electrolit. Dar acest lucru este doar pentru a fi înțeleasă în legătură cu acest tip. În alte cazuri, o sarcină set diferit se va realiza conexiunea.

Tipuri de baterii

Acestea diferă datorită scopului lor, oportunitățile și punerea în aplicare a materialului. În acest moment, producția modernă stapanit de producție de mai mult de trei tipuri de duzină, care diferă în compoziția electrozilor și electrolit utilizat. De exemplu, bateriile Li-ion se poate lauda cu o familie de 12 modele bine cunoscute. Condițional pot distinge următoarele tipuri:

1. Plumb-acid.
2. Litiu.
3. baterii nichel-cadmiu.

Acesta este cel mai popular reprezentanți. Dar pentru a înțelege oportunitățile pe care le oferim pentru a face cunoștință cu lista de materiale care pot servi ca electrozi:

• fier;
• plumb;
• titan;
• litiu;
• cadmiu;
• cobalt;
• nichel;
• zinc;
• vanadiu;
• argint;
• aluminiu;
• o serie de alte elemente, care, cu toate acestea, sunt foarte rare.

Folosind materiale diferite afectează caracteristicile de ieșire obținute și, prin urmare, pe domeniul de aplicare. Deci, de exemplu, bateriile Li-ion sunt utilizate în computer și dispozitive mobile. In timp ce nichel-cadmiu sunt utilizate ca înlocuitor pentru convenționale celule electrochimice. Teoretic, toate tipurile de baterii pot funcționa cu orice sarcină. Singura întrebare este, cât de justificată este o astfel de cerere.

Caracteristici cheie

Am văzut deja că astfel de baterii, dispozitivul structurilor din care acestea sunt realizate. Acum, să se concentreze pe ceea ce afectează funcționarea acestora. Important pentru noi caracteristici sunt:

1. Densitate numita cantitate caracteristică raportul energie la volumul sau greutatea bateriei.
2. Aceasta se referă la capacitatea maximă a bateriei valoarea pe care se poate da în timpul procesului de descărcare de gestiune până la o tensiune mai mică. Această cifră se exprimă în amperi-ore sau coulombi. Aceasta poate indica, de asemenea, capacitatea de energie. Se măsoară în wați-oră sau Jouli. Problema unui astfel de container - să raporteze cantitatea de energie care este administrată în timpul descărcării până la o tensiune de minim acceptabil.
3. Modul de temperatură afectează proprietățile electrice ale bateriei. Atunci când există o abatere gravă de intervalul de funcționare recomandată de producător, există o probabilitate mare de o pană de alimentare cu energie. Acest lucru se datorează faptului că frigul și căldura afectează viteza reacțiilor chimice, precum și presiunea internă.
4. Aceasta se referă la auto-descărcare pierderea capacității care au loc după ce bateria atunci când nu există nici o sarcină pe terminalele. În multe privințe, această cifră depinde de versiune și poate fi crescută în cazul în izolare necorespunzătoare.

Acestea sunt caracteristicile bateriilor și să ofere cel mai mare interes pentru noi. Desigur, dacă trebuie să faci ceva nou și exclusiv, anterior nevăzut, și ar putea avea nevoie de ceva mai mult. Dar acest lucru este foarte puțin probabil.

Electrozii dispozitiv

Ca un exemplu, să luăm plăcile de plumb. Desi cei care au fost o dată. Placă modernă realizat din aliaj plumb-calciu. Aceasta realizează un nivel redus de autodescărcare bateria (capacitate de 50% se pierde timp de 18 luni). De asemenea, permite utilizarea apei cu moderație (de 1 gram per amper oră).

Puteți întâlni și construcție hibridă în cazul în care, în afară de plumb, se adaugă la electrodul pozitiv de antimoniu, iar în negativ - calciu. Cu toate acestea, în astfel de cazuri, există o creștere a consumului de apă. Pentru a mări rezistența la procesele de coroziune, adăugați staniu sau argint.

Electrozi cu structura cu zăbrele a stratului acoperit compoziția activă. Principiul de funcționare a bateriei depinde în mare măsură de ceea ce material este folosit pentru plăcile. Considerăm plumb, care sunt ușor de învățat, dar să se concentreze asupra lor este întotdeauna nu recomanda.

electrolit

Considerăm că toate aceleași baterii plumb-acide. Ca electrolit în care sunt plasate, acționează adesea acid sulfuric. Ea are o densitate specifică, care poate varia în funcție de nivelul bateriei. În acest caz, principiul: cu atât mai mare, cu atât mai mare. De-a lungul timpului, electrolitul se evaporă, iar capacitatea bateriei scade. Durată de viață afecta funcționarea special (conformitatea cu normele de securitate). Electrolitul bateriei poate fi de două tipuri:

• lichid;
• sub formă de materiale speciale impregnate.

În acest moment, tipul cel mai răspândit mai întâi.

baterii de utilizare

Utilizarea bateriilor reîncărcabile poate fi văzut aproape peste tot. Gândiți -vă la telefon sau mobil dvs. de putere neîntreruptibilă consumabile pentru calculatoare. Într-o lanternă obișnuită poate fi dat ca exemplu (desene moderne sunt din ce în ce fabricate cu built-in baterie reîncărcabilă și nu sunt concepute pentru celulele galvanice). Și mașinile? Sisteme de „stop-start“ și frânarea regenerativă prin operarea bateriilor, și impune cerințe ridicate privind curentul de pornire, descărcarea profundă și durabilitate. După cum puteți vedea, fără aceste surse de alimentare este dificil de a face în viața modernă pentru oricine.

Schema de construcție a bateriei

Am examinat informațiile de bază cu privire la aceste dispozitive. Să acorde o atenție chiar și la un astfel de concept ca circuitul bateriei. Într-adevăr, în cadrul articolelor de pe el în trecut, doar în trecere. schema de curent a bateriei, în funcție de istorie, a fost mai întâi stabilită de fizicianul francez Gaston Plante. Zona creațiilor sale de 10 metri pătrați! Bateriile moderne, de fapt, sunt doar foarte reduse și mici copii finite ale bateriei sale. Vizibil pentru elementul uman este singurul caz. Acesta oferă comună și integritatea structurală.