Tipi di batterie popolari

Il dispositivo (in poche parole), vantaggi e svantaggi. Batterie piombo-acido, nichel-cadmio, idruro di nichel-metallo e ioni di litio.

La tecnologia della batteria è entrata silenziosamente e saldamente nelle nostre vite. Telefoni cordless, telefoni cellulari, elettroutensili a batteria, macchine fotografiche, una varietà di giocattoli ... Se tutto questo ricevesse elettricità solo dalle normali batterie acide o alcaline, una parte significativa del budget di ogni famiglia russa sarebbe spesa per le batterie. Pertanto, spesso ti sorprendi a pensare: come abbiamo potuto vivere senza batterie domestiche?

Batterie - Si tratta di dispositivi elettrochimici in grado di immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Tuttavia, dietro una definizione così semplice si trova un'ampia varietà di design e principi di funzionamento di varie batterie. L'evoluzione e il progresso tecnologico li hanno pienamente influenzati e oggi nell'industria ci sono batterie ricaricabilicapace di lavorare con la massima potenza per letteralmente anni senza ricaricarsi.

Tuttavia, il laico medio ha familiarità solo con diversi tipi di batterie. Soffermiamoci su di loro in modo più dettagliato.

Nei sistemi di alimentazione di bordo delle nostre auto vengono utilizzate batterie al piombo-acido di avviamento. Batterie moderne Questo gruppo non richiede manutenzione. L'elettrolita in essi contenuto è una soluzione di acido solforico e i reagenti attivi sono ossido di piombo e piombo stesso. Durante la scarica, i reagenti vengono ridotti all'anodo e al catodo per condurre solfato e una corrente elettrica passa attraverso l'elettrolita. Durante la carica, si verifica una reazione chimica inversa e la corrente scorre nella direzione opposta.

Le batterie per auto sono chiamate batterie di avviamento perché devono essere disposte a fornire una grande corrente iniziale anche nelle condizioni più estreme, ad esempio, a una temperatura ambiente di -30 gradi Celsius o inferiore.

Le batterie di avviamento e le batterie al piombo sono generalmente completamente assenti "Effetto memoria". Ciò significa che a loro non importa assolutamente con quale frequenza e in che misura vengono caricati, la loro capacità di carica irregolare e incompleta non diminuisce.

Inoltre, le batterie al piombo acido si scaricano al minimo, hanno un costo relativamente basso e possono sopportare fino a mille cicli di ricarica.

Allo stesso tempo, anche le batterie di avviamento presentano degli svantaggi. Ad esempio, la capacità di una batteria al piombo, riferita a un'unità del suo volume e massa, è ridotta. Pertanto, la batteria al piombo non può essere definita compatta e leggera. Un altro svantaggio di questo tipo di batteria è la paura di scariche profonde. L'ottimale per una batteria di avviamento sarà una scarica di non più della metà della capacità.

Negli elettrodomestici compatti industriali e domestici, fino a poco tempo fa è stata mantenuta la leadership assoluta nella prevalenza batterie al nichel cadmio (Ni-Cd). Queste sono batterie alcaline, usano idrossido di potassio come elettrolita. E i principi attivi in ​​essi contenuti sono cadmio e nichel idrossido (da cui il nome).

Le batterie al nichel-cadmio sono uniche nel loro atteggiamento verso la scarica profonda. A loro piace e ha un effetto benefico sulla capacità e sul numero di possibili cicli di ricarica. In generale, una batteria al nichel-cadmio è buona in quanto è in grado di funzionare con energia costante per tutto il ciclo di scarica, producendo la stessa corrente.

Come le batterie al piombo, le batterie al nichel e al cadmio possono resistere alle variazioni di temperatura e sono pronte per un gran numero di cicli di ricarica.

Il costo delle batterie al nichel-cadmio è leggermente superiore al costo delle batterie al piombo, ma non si può dire che le prime siano particolarmente costose.

Il principale svantaggio delle batterie al nichel-cadmio è il pronunciato "effetto memoria". Pertanto, tali batterie sono molto dannose da tenere costantemente "in carica" ​​e non completamente scariche. Non bisogna dimenticare che il cadmio è un veleno, a causa del quale potrebbero esserci delle difficoltà nello smaltimento delle batterie al nichel-cadmio.

Per risolvere il problema della tossicità da cadmio e raggiungere caratteristiche operative più elevate, alla fine degli anni '80 del secolo scorso sono stati sviluppati batterie ricaricabili all'idruro di nichel metallico (Ni-Mh). La differenza tra queste batterie e le batterie al nichel-cadmio è che il loro catodo contiene idrogeno assorbito (intermetallico). Le batterie all'idruro di nichel-metallo sono meno sensibili all'effetto memoria, hanno una capacità specifica più elevata.

Allo stesso tempo, queste batterie hanno un costo più elevato rispetto alle batterie al cadmio, sono in grado di sopportare meno cicli di carica e scarica e non sono in grado di fornire correnti elevate per lungo tempo. A causa di queste carenze, le batterie agli idruri metallici non sono riuscite a competere con le batterie al cadmio.

Uno dei tipi di batterie più avanzati e, allo stesso tempo, popolari batterie agli ioni di litio. Dalla loro parte ci sono sia la leggerezza, sia una grande risorsa, e l'assenza di un "effetto memoria" e di autoscarica.

Batteria agli ioni di litio piuttosto complesso: il catodo è fatto di grafite e l'anodo è fatto di cobalto o manganese. Durante il funzionamento della batteria, l'ossido di litio si trova alternativamente sull'elettrodo positivo o negativo.

K gli svantaggi delle batterie agli ioni di litio può essere attribuito, prima di tutto, il loro costo elevato. È possibile aggiungere a questo un piccolo intervallo di temperature operative. Tuttavia, queste carenze non possono essere considerate significative e la produzione di batterie agli ioni di litio sta guadagnando continuamente slancio. Inoltre, i tipi più moderni di batterie, come i polimeri di litio, non si sono ancora diffusi.

Maggiori informazioni sui più moderni tipi di batterie qui:

Batterie agli ioni di litio

Batterie al gel

Tecnologie promettenti:

Batterie di alluminio

Batterie al carbonio

Batterie al grafene

Alexander Molokov

Comments

[#1]

In Ni-MH, l'intermetallico è un anodo, non un catodo. Catodo all'ossido di nichel.

[#3]

Dispositivo per l'attuale manutenzione (desolfatazione) delle batterie funzionanti.

La batteria ha affrontato il problema della solfatazione alcuni anni fa, il motore diesel della mia auto ha iniziato a raffreddarsi con il freddo. Con una batteria carica, il motorino di avviamento stava girando, ma in qualche modo lento. Ho guardato attraverso i materiali di Battery Factor (con il loro oscillogramma incomprensibile), lo schema di Valraven (una buona idea, ma una soluzione tecnica analfabeta), ecc. Mi è venuta l'idea di attivare il processo di desolfazione da parte di impulsi attuali con ripidi bordi iniziali. Ho assemblato un semplice circuito su una breadboard, l'ho installato su una batteria per la notte e ho avviato l'auto senza problemi al mattino. così Ho raggiunto la fine della stagione (non vado in inverno), sono andato primavera-estate senza problemi e in autunno ho ottenuto una nuova batteria, prolungando la vita del vecchio di sei anni. È arrivato alle conclusioni: 1- il dispositivo è efficace, ma debole per il trattamento; 2- è necessaria la prevenzione della desolfazione, borzh deve essere bevuto in tempo. Ho diffuso il TD per ripetere il dispositivo di cui parlavo, tutti possono renderlo non pigro, tutti i componenti non sono scarsi. sguardo

[#4 tetta]

L'articolo non è male.Nulla, tuttavia, si dice sul VRLA AGM al piombo e sulle batterie al gel, che sono anche abbastanza spesso utilizzate nella vita di tutti i giorni (ad esempio, per sistemi a batteria inverter o UPS per caldaie ..)
E a proposito, il nichel-cadmio è attualmente 2-3 volte più costoso del piombo.

[#5 Anton]

Effetto memoria dello ione litio

I ricercatori dell'Istituto svizzero di Paul Scherrer, insieme ai colleghi della Toyota Research in Giappone, hanno scoperto che il tipo ampiamente utilizzato di batterie agli ioni di litio è ancora soggetto a un "effetto memoria" negativo.

Come dimostrato dallo studio, frequenti cicli di carica incompleta e conseguente scarica portano alla comparsa di "microeffetto della memoria" separati, che vengono quindi riassunti. Questo perché la base del funzionamento della batteria è il rilascio e la riacquisizione degli ioni di litio, la cui dinamica diventa tutt'altro che ottimale in caso di carica incompleta.

Durante il processo di carica, gli ioni di litio lasciano particelle di ferro-fosfato di litio, le cui dimensioni sono decine di micrometri, uno dopo l'altro. Il materiale catodico inizia a separarsi in particelle con diversi contenuti di litio.

La carica della batteria si verifica sullo sfondo dell'aumento del potenziale elettrochimico. Ad un certo punto, raggiunge il suo valore limite. Ciò porta ad un'accelerazione del rilascio degli ioni di litio rimanenti dal materiale catodico, ma non modificano più la tensione totale della batteria.

Se non è completamente carico, un certo numero di particelle vicine allo stato limite rimarrà sul catodo. Hanno praticamente raggiunto la barriera del rilascio di ioni di litio, ma non sono riusciti a superarlo.

Durante la scarica, gli ioni di litio liberi tendono a ritornare al loro posto e ricombinarsi con ioni ferrofosfato. Tuttavia, sulla superficie del catodo, sono anche incontrati da particelle allo stato limite che contengono già litio. La nuova acquisizione è ostacolata e la microstruttura dell'elettrodo è disturbata.

Attualmente vengono esaminati due modi per risolvere il problema: apportare modifiche agli algoritmi del sistema di gestione della batteria e sviluppare catodi con una maggiore superficie.