Punjive baterije: uređaj, rad, princip rada i krug

Autonomni izvori energije su jedan od najkorisnijih izuma čovječanstva. Što je telefon ili radio koji nemaju punjive baterije? Uređaj za mnoge uređaje, kao i njihove uvjete korištenja ne daju uvijek stalni izvor napajanja, tako da ti izvori energije mogu udobno raditi gotovo bilo gdje u svijetu. Nakon malog predgovora, spustimo se na članak.

Što je baterija koja se može puniti?

U širem smislu, ovaj pojam podrazumijeva se uređaj koji pod određenim uvjetima uporabe može pohraniti bilo kakve energije, a u drugima - provesti kako bi se zadovoljile ljudske potrebe.

Baterije akumuliraju električnu energiju iz vanjskog izvora napajanja, a zatim ga daju povezanim potrošačima kako bi mogli obaviti svoj posao. Dakle, kada rad uređaja radi, kemijske reakcije stalno se javljaju između elektrolita i ploča s elektrodama. Usput, sličan dizajn se postavlja u banke, od kojih se formiraju baterije. Uređaj ovih izvedbi omogućava stvaranje napona, obično 1.2-2 V, koji je vrlo mali. Stoga, za povećanje performansi izvora napajanja koriste se različite vrste veza.

Kako raditi s iscjedakom punjive baterije?

Uređaj za podatke o napajanju osigurava vezu s plusom i minusom. Oni funkcioniraju na sljedeći način: kada je opterećenje priključeno na elektrode (primjerice možemo uzeti u obzir žarulju), tada se pojavljuje zatvoreni električni krug. Tekućina pražnjenja počinje teći kroz nju. Nastala je zbog kretanja elektrona, aniona i kationa. Detaljnije informacije o tome što i kako je, možete vidjeti samo na konkretan primjer.

Recimo da imamo bateriju gdje je pozitivna elektroda nikal oksid, u koju je dodan grafit radi povećanja vodljivosti. Za negativnu ploču korišteno je spužvano kadmij. Dakle, kada ispuštanje prođe, aktivne čestice kisika se otpuštaju i pada u elektrolit. Istodobno, odvajaju dijelove koji idu kao struja (isti elektroni). Zatim se aktivne čestice kisika usmjeravaju prema negativnim pločama, gdje oksidiraju kadmij.

Baterija tijekom punjenja

Potrebno je odspojiti opterećenje na stezaljkama ploča. Također su hranjeni, obično istosmjerni napon (ali mogu biti pulsirajuće, ovisno o slučaju) koja je veća od vrijednosti baterije koja se puni. A polaritet bi trebao biti isti. To jest, minus i plus terminali potrošača i izvora moraju odgovarati. Imajte na umu da je punjač nužno mora imati više snage nego što je u bateriji, kako bi se uklonile ostatke energije u njemu i stvaraju električnu struju čija je smjer suprotan isprazniti. Kao rezultat toga, kemijski procesi koji se pojavljuju u bateriji također se mijenjaju.

Pogledajmo primjer iz prethodnog podstavka članka. Ovdje će pozitivna elektroda biti obogaćena kisikom, a čisti će kadmij biti vraćeni na negativnu elektrodu. Ukratko, možemo reći da se tijekom punjenja i pražnjenja mijenja samo kemijski sastav elektroda. To se ne odnosi na elektrolit. Ali može ispariti, što će negativno utjecati na trajanje baterije.

Dakle, razmatrali smo načelo rada bilo koje baterije. Sad ćemo saznati kako poboljšati njihovu izvedbu tijekom rada.

Paralelni spoj

Veličina tekućine ovisi o značajnom broju čimbenika. Prije svega to znači gradnju, materijale koji se koriste i njihove dimenzije. Što je veća površina elektroda, veća je trenutna koliko će moći izdržati. Ovo se načelo koristi za paralelno povezivanje sličnih limenki u baterijama. To je učinjeno ako je potrebno povećati trenutnu vrijednost, koja ide do opterećenja. Ali zajedno s tim, potrebno je podići snagu izvora energije.

Serijska veza

Ako uzmemo u obzir banke od kojih su baterije napravljene, onda se mora reći da su, u pravilu, u jednom kućištu. Slična vrsta spoja koristi se za dobivanje velikih vrijednosti napona s manjim gubitkom.

Primjenu ovog dizajna možete vidjeti tako da skinete akumulatore s vodom. Valja napomenuti da se ova vrsta upotrebljava ne samo u uređaju za automobilsku bateriju, već je to najvjerojatniji način rastavljanja kako funkcionira ova vrsta veze. U tom slučaju mora se paziti da nema metalnog kontakta, a kroz elektrolit je postojao pouzdani galvanski spoj. Ali to treba razumjeti samo s obzirom na ovu vrstu. U drugim slučajevima dodijeljeni zadatak veze bit će implementiran drugačije.

Vrste baterija

Razlikuju se zbog njihove svrhe, sposobnosti, realizacije i materijala. Trenutačno, suvremena proizvodnja svladala je proizvodnju više od tri desetine tipova, koje se razlikuju po sastavu elektroda, kao i pomoću elektrolita. Na primjer, li-ion baterije pohvaljuju obitelji od 12 poznatih modela. Uobičajeno se mogu razlikovati sljedeće vrste:

1. Olovni.
2. Litij.
3. Nikal-kadmij baterije.

To su najpopularniji predstavnici. No, za razumijevanje mogućnosti, predlažemo da se upoznate s popisom materijala koji mogu djelovati kao elektrode:

• željezo;
• vode;
• titan;
• litij;
• kadmija;
• kobalt;
• nikla;
• cink;
• vanadij;
• srebro;
• aluminij;
• niz drugih elemenata, koji su, usput rečeno, vrlo rijetki.

Korištenje različitih materijala utječe na dobivene izlazne karakteristike i, prema tome, na opseg primjene. Na primjer, li-ion baterije se koriste u računalnim i mobilnim uređajima. Dok je nikal-kadmij korišten kao zamjena za standard galvanskih stanica. Teoretski, sve vrste baterija mogu raditi s bilo kojim opterećenjem. Jedino je pitanje koliko je opravdano takva primjena.

Glavne značajke

Već smo razmotrili koje su baterije, struktura tih struktura, ono što su napravljene. Sada ćemo se usredotočiti na ono što utječe na njihovo djelovanje. Važne karakteristike za nas su:

1. Gustoća se odnosi na karakteristike odnosa količine energije prema volumenu ili težini baterije.
2. Kapacitet je vrijednost maksimalne napunjenosti baterije koju može dati tijekom postupka pražnjenja, dok se ne postigne niži napon. Taj se pokazatelj izražava u amper-satima ili privjescima. Također se može naznačiti i energetski kapacitet. Mjereno je u vatima-satima ili džulovima. Zadatak ovog kapaciteta je prijaviti količinu energije koja se odriče tijekom ispuštanja do postizanja minimalnog dopuštenog napona.
3. Regulacija temperature utječe na električna svojstva baterije. Kada dođe do ozbiljnih odstupanja od preporučenog područja rada proizvođača, postoji velika vjerojatnost nestanka struje. To je zato što hladnoća i vrućina utječu na intenzitet kemijskih reakcija, kao i na unutarnji pritisak.
4. Samopražnjenje odnosi se na gubitak kapaciteta koji se javlja nakon što se baterija napuni kada na stezaljkama nema opterećenja. Na mnogo načina, ovaj pokazatelj ovisi o dizajnu i može se povećati ako je izolacija prekinuta.

To su karakteristike baterija i pružaju najveći interes za nas. Naravno, ako morate učiniti nešto novo i isključivo, prije bez presedana, možda vam je potrebno nešto drugo. Ali ovo je vrlo malo vjerojatno.

Elektrodni uređaj

Kao primjer, uzimamo olovne ploče. Iako su bili prije. Moderne ploče izrađene su od legure olova i kalcija. Zahvaljujući tome, postiže se samoispuštanje niske baterije (50% kapaciteta se gubi u 18 mjeseci). To vam omogućuje i uštedu na vodi (samo 1 gram po amperu sata).

Također se može pronaći hibridni dizajn, gdje se osim olova dodaju antimoni u pozitivnu elektrodu, a kalcij se dodaje negativnoj elektrodi. Istina, u takvim slučajevima postoji povećani protok vode. Da biste povećali otpornost na korozivne procese, dodajte kositra ili srebro.

Elektrode su izrađene od rešetke, prekrivene su slojem aktivne mase. Princip rada baterije uvelike ovisi o tome koji materijal se koristi za ploče. Smatramo olovo koje je lako naučiti, ali ih ne preporučujemo.

elektrolita

Smatramo sve iste olovne kiseline. Kao elektrolit u kojem se nalaze, najčešće se pojavljuje sumporna kiselina. Ima određenu gustoću koja može varirati ovisno o razini baterije. U ovom slučaju, princip djeluje: što je više, veći. Tijekom vremena, elektrolit isparava i kapacitet baterije padne. Život usluga utječe na rad (sigurnost). U baterijama elektrolit može biti od dvije vrste:

• tekućina;
• u obliku impregniranog posebnog materijala.

Trenutačno je najčešći tip prvi.

Rad baterije

Korištenje baterija može se promatrati gotovo posvuda. Zapamti svoje mobilne telefone ili neprekidni izvor napajanja za računala. Kao primjer, možete unijeti i konvencionalnu svjetiljku (moderni uzorci se sve više proizvode s ugrađenom baterijom i nisu namijenjeni za galvanske ćelije). A automobili? Sustavi "stop-start" i regenerativno kočenje radili su od akumulatora, a oni su postavili visoke zahtjeve početna struja, duboko pražnjenje i izdržljivost. Kao što možete vidjeti, bez tih izvora napajanja teško je upravljati u životu bilo koje osobe.

Dijagram konstrukcije baterije

Pregledali smo osnovne informacije o tim uređajima. Obratiti pažnju na takav koncept, kao i krug akumulatorske baterije. Uostalom, u okviru članka o njemu samo je prolazio. Baterija moderne sheme, prema povijesti, najprije je stvorio francuski fizičar Gaston Plant. Područje njegovog stvaranja premašilo je 10 četvornih metara! Moderne baterije, zapravo, jednostavno su značajno smanjene i malo izmijenjene kopije baterije. Vidljivo ljudskom elementu je samo tijelo. Osigurava jedinstvo i cjelovitost strukture.