Из чего состоит аккумуляторная батарея: Из чего состоит аккумулятор

Содержание

Из каких элементов состоит аккумуляторная батарея

: Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям; Опубликовано 01.03.2016 05:05; Автор: Abramova Olesya

Электрохимическая батарея состоит из катода, анода и электролита. При зарядке аккумуляторной батареи происходит накопление электронов на аноде, которое создает потенциал напряжения между анодом и катодом. При обычной работе в качестве источника питания ток протекает от катода к аноду через нагрузку. При зарядке аккумулятора ток течет в противоположном направлении.

Электроды батареи связаны между собой двумя различными путями, первый это электрический контур, через который электроны текут питать нагрузку, а второй — через электролит, где ионы движутся между электродами через диэлектрический разделитель (сепаратор). Рассмотрим подробнее эти три компонента батареи.

Анод и катод

Электрод, который высвобождает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции, называется анод. Электрический потенциал анода гальванического элемента отрицателен по отношению к катоду. Химическая реакция в аккумуляторной батарее является обратимым процессом, и, следовательно, полярность электродов меняется в зависимости от режима работы (заряд/разряд), но обозначение клемм всегда постоянно. В таблицах 1a, b, c и d описывается состав и процессы в литиевых, свинцовых, никелевых и щелочных батареях.

Литий-ионная батарея	Катод	Анод	Электролит
Материальный состав элементов	Оксиды кобальта, никеля, марганца, железа и алюминия	На углеродной основе	Соли лития в органическом растворителе
Состав и процессы при заряженном состоянии	Оксид металла с интеркаляционной структурой	Миграция ионов лития к аноду
Состав и процессы при разряженном состоянии	Ионы лития возвращаются к положительному электроду	В основном, углеродная основа

Таблица 1a: Состав и процессы в литий-ионном аккумуляторе.

Свинцово-кислотная батарея	Катод	Анод	Электролит
Материальный состав элементов	Диоксид свинца	Серый губчатый свинец	Соляная кислота
Состав и процессы при заряженном состоянии	Диоксид свинца PbO2, электроны присоединяются	Свинец Pb, электроны отсоединяются	Сильная серная кислота
Состав и процессы при разряженном состоянии	Свинец преобразуется в сульфид свинца, на аноде – с выделением электронов, а на катоде — с присоединением		Слабая серная кислота (разбавленная водой)

Таблица 1b: Состав и процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе.

NiMH, NiCd	Катод	Анод	Электролит
Материальный состав элементов	Никель	NiMH: водородопоглощающий сплав NiCd: кадмий	Гидроксид калия

Таблица 1c: Состав никель-металл-гидридного и никель-кадмиевого аккумуляторах.

Щелочная (алкалиновая) батарейка	Катод	Анод	Электролит
Материальный состав элементов	Диоксид марганца	Цинк	Водный раствор щелочи

Таблица 1d: Состав щелочной (алкалиновой) батарейки.

Электролит и сепаратор

При затопленной негерметичной системе конструкции аккумулятора, жидкий электролит свободно течет между двумя электродами. В герметичных же конструкциях электролит обычно выступает в роли пропитки для сепаратора, чтобы обеспечивать движение ионов от катода к аноду и в обратном направлении при зарядке. Ионы – это атомы, которые присоединили или потеряли электроны. Потеряв благодаря этому электронейтральность, они приобретают способность двигаться между электродами через сепаратор. Сам же сепаратор является диэлектрическим, то есть не способным к электропроводности.

Смотрите также: Какую функцию выполняет в электрической батарее сепаратор? и Для чего в электрической батарее нужен электролит?

Аккумуляторная батарея для тракторов

Категория:

Тракторы

Публикация:

Аккумуляторная батарея для тракторов

Читать далее:

Аккумуляторная батарея для тракторов

Аккумуляторная батарея представляет собой вспомогательный источник электрической энергии, питающий всех потребителей в то время, когда двигатель трактора не работает. Батарея состоит из отдельных аккумуляторов — приборов, обладающих свойством накапливать химическую энергию, которую по мере необходимости можно превращать в электрическую.

Принцип действия. Если в бак (рис. 48, а), заполненный электролитом (водным раствором серной кислоты), поместить две свинцовые пластины, отлитые в виде решетки и заполненные окисью свинца, то в результате взаимодействия этой окиси с серной кислотой на поверхности пластин образуется слой сульфата свинца, а в сосуде останется электролит низкой плотности.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 48. Аккумуляторная батарея:
а — схема действия; б — устройство; 1 — бак; 2 — положительная пластина; 3—отрицательная пластина; 4 — ареометр; 5 — источник постоянного тока; 6 — потребитель тока; 7 — клемма; 8 — перемычка; 9 — крышка; 10 — сепараторы; 11 — полублок; I — подготовка к зарядке; II — зарядка; III — разрядка.

Чтобы накопить в аккумуляторе химическую энергию, его нужно зарядить. Для этого одну из пластин, например (см. рис. 48, а, II), соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а другую, с положительным полюсом источника тока. В результате электролиза электрическая энергия превращается в химическую. Плотность электролита при этом увеличивается, что можно определить при помощи ареометра.

Если между пластинами заряженного аккумулятора установить потребитель электрического тока (см. рис. 48, а, III), то электроны начнут передвигаться от отрицательного электрода к положительному, т. е. возникает электрический ток, и химическая энергия начнет превращаться в электрическую. Плотность электролита при этом будет постепенно падать, а пластины покрываться сульфатом свинца.

Устройство. Аккумуляторная батарея состоит из бака (см. рис. 48, б), изготовленного из эбонита или какого-либо другого кислотоупорного материала, с внутренними перегородками, образующими отдельные сосуды для аккумуляторов. В батарею входит три или шесть аккумуляторов.

Для того чтобы в аккумуляторе можно было накопить достаточно большое количество химической энергии, т. е. чтобы аккумулятор имел большую емкость, в каждый сосуд помещают не две пластины, а две группы пластин, спаянных в полублоки. Каждый из полублоков содержит четыре, пять или больше положительных пластин и на одну больше отрицательных пластин (пять, шесть и т. д.).

При сборке аккумуляторов пластины разноименных полублоков изолируют одну от другой сепараторами — пластинами, изготовленными из изоляционного материала, например микропористого эбонита (мипор). Сверху каждый аккумулятор закрыт крышкой. Все аккумуляторы, находящиеся в батарее, соединены между собой последовательно свинцовыми перемычками. Крайние аккумуляторы имеют конические выводные клеммы, к которым и присоединяют провода, идущие в электрическую сеть трактора.

Аккумуляторные батареи выпускаются сухозаряжен-ными и несухозаряженными. Сухозаряженные батареи можно долго хранить на складе и быстро привести в рабочее состояние. При особой необходимости такую батарею можно устанавливать на трактор без подзарядки через 3 ч после заливки электролита при условии, что плотность электролита за это время понизится не более чем на 0,04 г/см3.

Аккумуляторная батарея с «массой» соединяется при помощи специального устройства — включателя (рис. 49, а, б), к которому подводится от батареи отрицательный полюс. Для включения «массы» нужно нажать на шток 3 включателя. При этом контактный диск замкнет контакты и направит ток на «массу».

Чтобы отключить батарею от «массы», нужно нажать на боковую кнопку включателя, тогда шток освободится и под действием пружины 5 поднимется вверх и отключит батарею от «массы» (см. рис. 49, б).

Обозначение. На каждой аккумуляторной батарее дается обозначение, например 6СТ-132 ЭМС ГОСТ 959 18—79. Первая цифра (3 или 6) обозначает число аккумуляторов в батарее, что позволяет судить о напряжении тока в батарее (6 или 12 В). Буквы СТ указывают, что батарея стартерная, т. е. такая, которая способна отдавать очень большие токи (до 1000… 2000 А). Следующее за буквами число (50, 75, 82, 132, 150, 182 и 215) соответствует номинальной емкости батареи (А-ч) при 20-часовом разрядном токе. Последующие буквы обозначают материал блока (Э — эбонит, Т — термопласт) и материал сепаратора (М — мипласт, Р — мипор, С — стекловолокно). В условное обозначение несухозаряженной батареи добавляется буква Н. И наконец в обозначение батарей, подготовленных для работы в тропическом климате, входит буква Т.

Рис. 49. Схема подключения включателя «массы»:
а — включено; б — выключено; 1 — контакты; 2— диск; 3— шток; 4 — кнопка; 5 — пружина.

У некоторых тракторов при включении аккумуляторной батареи на «массу» загорается контрольная лампа, расположенная на щитке контрольных приборов.

Рекламные предложения:

Читать далее: Генераторы и реле-регуляторы

Категория: — Тракторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Конструкция автомобильных аккумуляторов и аккумуляторных батарей

Что такое АКБ?

Что там внутри? Да все то же самое, что и раньше, поскольку принципиально конструкция аккумуляторов остается неизменной с незапамятных времен: свинцовые пластины и кислота.

Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в кислотный электролит.

Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца. Когда к аккумулятору подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается.

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции: во-первых, он запускает двигатель, во-вторых, питает некоторые электрические устройства, например, сигнализацию и телефон, когда двигатель не работает. И, наконец, он «помогает» генератору, когда тот не справляется с нагрузкой.

Аккумулятор обычно соседствует с двигателем. А как раз высокой температуры этот агрегат не переносит. Законы, ограничивающие уровень шума, заставляют производителей все тщательнее затыкать любые отверстия в отсеке двигателя, что приводит к повышению температуры в моторном отсеке. На сегодняшний день это, пожалуй, самая большая проблема для производителей аккумуляторов.

Ведь верхний предел рабочей температуры этих устройств — 100 градусов С, дальше электролит просто закипает. Но даже если температура и не достигает рокового предела, а только к нему приближается, срок службы батарей все равно снижается в три-четыре раза.

Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) — вторичный источник электрической энергии. Это значит, что после глубокого разряда ее работоспособность можно полностью восстановить при помощи заряда — пропускания электрического тока в направлении, обратному тому, в котором протекал ток при разряде.

Работает АКБ по принципу превращения электрической энергии в химическую (при заряде) и обратном превращении — химической энергии в электрическую (при разряде). Активные вещества заряженного свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе:

на положительном электроде — двуокись свинца темно-коричневого цвета;
на отрицательном электроде — губчатый свинец серого цвета.

Электролит — водный раствор серной кислоты плотностью 1,28 г/смі, который, как и активная масса электродов, принимает участие в токообразующем процессе.

В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). Поэтому теория, описывающая химические процессы, протекающие при заряде и разряде свинцового аккумулятора, называется теорией двойной сульфатации. При этом плотность электролита снижется к концу разряда до 1,08-1,10 г/смі.

Сегодня наиболее распространены автомобильные АКБ номинальным напряжением 12 В. Их емкость составляет от 36 до 190 А·ч.

Виды АКБ, продаваемые в России

У свинцовых стартерных АКБ в зависимости от исполнения свои конструктивно-технологические особенности, однако, в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом.

В зависимости от применяемых при производстве материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплутационных особенностей, современные батареи можно подразделить на два основных вида: классического исполнения и необслуживаемого исполнения.

Классическое (традиционное) исполнение

Основы традиционного исполнения батарей сформировались уже в начале 20-го века и постепенно трансформировались до современного состояния по мере появления новых конструкционных материалов, но их эксплуатационные недостатки при этом сохранились.

В России батареи традиционного исполнения выпускают как в моноблоках с отдельными крышками, герметизируемыми битумной смазкой, так и в моноблоках с общей крышкой, герметизируемой контактно-тепловой сваркой.

Аккумуляторные батареи с отдельными крышками (рис. 1) собирают в одном многоячеечном корпусе — моноблоке (2), выполненном из эбонита или другой кислотостойкой пластмассы, разделенном перегородками (16) на отдельные камеры-ячейки (банки), по числу аккумуляторов в батарее. В каждую из ячеек помещен блок, состоящий из чередующихся положительных (5) и отрицательных (3) электродов, разделенных сепараторами (4). Он представляет собой отдельный аккумулятор напряжением 2 В. Пространство между дном моноблока и верхними кромками фиксирующих электроды опорных призм (1) служит для накаливания шлама — осадка, образующегося в процессе эксплуатации вследствие оплывания частиц активной массы положительных электродов. Когда объем шламового пространства заполняется, происходит замыкание нижних кромок разноименных электродов и аккумулятор теряет работоспособность.

Рис. 1 Аккумуляторная батарея с отдельными крышками

Электроды состоят из активной массы, нанесенной на токоотвод решетчатой конструкции — решетку. Сепараторы разделяют участвующие в электрохимических превращениях реагенты, а также обеспечивают возможность диффузии электролита от одного электрода к другому. Сторона сепаратора, обращенная к положительному электроду для облегчения доступа электролита к поверхности активной массы, выполнена ребристой.

Борн (8), который служит наружным токоотводом аккумулятора, последовательно соединяет соседние аккумуляторы между собой в батарею. К выводным борнам крайних аккумуляторов батареи привариваются полюсные выводы (9) и (14), служащие для соединения батареи с внешней электрической цепью. Положительный (9) и отрицательный (14) выводы имеют разный диаметр, что позволяет исключить возможность переполюсовки при подключении АКБ к бортовой цепи автомобиля.

В верхней части электродного блока устанавливают щиток (7), предохраняющий верхние кромки сепараторов (4) от повреждения при замерах уровня и плотности электролита.

Каждый аккумулятор после установки электродного блока в камеру-ячейку моноблока закрывают сверху отдельной пластмассовой или эбонитовой крышкой (15). В ней выполняют по два отверстия с втулками для выводных борнов электродного блока. Между ними расположено резьбовое отверстие для заливки электролита и периодического обслуживания аккумулятора в процессе эксплуатации. После заливки электролита резьбовое отверстие закрывают пробкой из полиэтилена (11), имеющей небольшое вентиляционное отверстие (13), предназначенное для выхода газов при эксплуатации.

Для герметичной укупорки новых сухозаряженных батарей в верхней части пробки над вентиляционным отверстием выполнен глухой прилив. Для обеспечения нормальной эксплуатации этот прилив, после заливки электролита в батарею, необходимо срезать.

Благодаря специфическим свойствам термопластичной пластмассы появились аккумуляторные батареи с общей крышкой в моноблоке из сополимера пропилена с этиленом, устройство которых показано на рис. 2.

В моноблоке (1) установлены электродные блоки, состоящие из разноименных электродов (2) и (3), разделенных сепараторами (4). Эти блоки соединены между собой при помощи укороченных межэлементных соединений (6) через отверстия в перегородках (5) моноблока. Крышка (7) сделана единой на все шесть аккумуляторов батареи. Свойства термопластичной пластмассы позволили применить для герметизации АКБ с общей крышкой метод контактно-тепловой сварки, обеспечивающий сохранение герметичности как по периметру, так и между отдельными аккумуляторами в широком диапазоне температур (от −50°C до 70°C).

Рис. 2 Аккумуляторная батарея с общей крышкой

Необслуживаемое исполнение.

Недостатки традиционных свинцовых батарей обусловлены тем, что содержащаяся в сплаве положительных токоотводов сурьма постепенно, по мере их коррозии, через раствор переходит на поверхность отрицательного электрода. Осаждение большого количества сурьмы на поверхности отрицательной активной массы снижает напряжение на электродах батареи, при котором начинается разложение воды на водород и кислород. Поэтому, в конце зарядного процесса и при небольшом перезаряде, происходит бурное газовыделение, сопровождающееся «кипением» электролита вследствие электролитического разложения входящей в него воды.

За последние 20-25 лет, по мере развития технологии и совершенствования оборудования, появилось несколько разновидностей батарей так называемого «необслуживаемого» исполнения. Их основная отличительная особенность — использование сплавов с пониженным содержанием сурьмы или вовсе без нее для производства токоотводов.

Усовершенствование конструкции при создании необслуживаемых АКБ заключается еще и в том, что для увеличения запаса электролита без изменения высоты батареи, один из аккумуляторных электродов помещают в сепаратор-конверт, который изготовлен из микропористого полиэтиленового материала с низким электросопротивлением. В этом случае замыкание электродов различной полярности, при отсутствии сбоев в работе сборочного оборудования, практически исключено. Поэтому опорные призмы становятся ненужными, и блок электродов можно установить прямо на дно ячейки моноблока. В результате та часть электролита, которая раньше находилась в шламовом пространстве между призмами и не принимала участия в работе аккумулятора, теперь находится над электродами и пополняет его запас, расходуемый при эксплуатации батареи.

Первоначально такие батареи начали выпускать в США на базе свинцово-кальциевого сплава (0,07-0,1% Ca; 0,1-0,12% Sn; остальное — Pb) для токоотводов, положительного и отрицательного электродов. Это снизило газовыделение, что обеспечило эксплуатацию АКБ без доливки воды в течение как минимум двух лет. Расход воды у этих батарей так мал, что конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды и сделали батареи полностью необслуживаемыми. При этом самозаряд батарей замедлился более чем в 6 раз. Однако, при нескольких глубоких разрядах такие АКБ быстро теряют емкость и их стартерные характеристики резко снижаются, из-за чего они не нашли широкого распространения в Европе и России.

В это же время в США появились батареи системы «кальций плюс» (гибридные) с содержанием до 1,5-1,8% сурьмы и 1,4-1,6% кадмия в положительном токоотводе и свинцово-кальциевым отрицательным токоотводом. Характеристики этих батарей по расходу воды и саморазряду вдвое лучше, чем у малосурьмяных, но все еще не такие хорошие, как у свинцово-кальциевых.

К началу 80-х годов производство необслуживаемых батарей стало быстро развиваться в странах Европы. Но там пошли по пути применения сплавов с пониженным до 2,5-3,0% содержанием сурьмы. Однако, у таких АКБ расход воды и саморазряд в 2-3 раза выше, чем у батарей с кальциевыми токоотводами. Позже и в Европе появились так называемые гибридные батареи.

Наконец, в конце 90-х годов и в США, и в Западной Европе началось производство батарей с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с добавкой новых легирующих компонентов, в том числе серебра, которые не боятся глубоких разрядов.

В России выпускаются необслуживаемые батареи емкостью от 44 до 90 А·ч с токоотводами из малосурьмяного сплава с содержанием сурьмы 1,7-3,0%.

Следует отметить, что эксплуатация батарей без отверстий для доливки воды требует более точной работы системы энергосбережения автомобиля, а также более внимательного отношения автовладельцев к состоянию и исправной работе электрооборудования. В первую очередь это касается натяжения ремня привода генератора и исправности самого генератора, а также регулятора напряжения. Отрицательно сказывается на состоянии батарей последнего поколения и наличие утечек тока в системе электрооборудования или сигнализацию.

Подавляющее большинство АКБ, поступающих в Россию из стран Европы, выпускают, как правило, в гибридном исполнении, либо с токоотводами обеих полярностей из свинцово-кальциевых сплавов. При изготовлении сухозаряженных батарей многие производители применяют для электродов обеих полярностей малосурьмяные сплавы с содержание сурьмы 1,6-1,8%.

Назначение и принцип работы

Аккумуляторные батареи тепловозов предназначены для питания током тяговых генераторов или стартер-генераторов при пуске дизелей, питания цепей управления и освещения при неработающем дизеле. Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных элементов, работа которых основана на способности электрической энергии преобразовываться в химическую и, наоборот, способности химической энергии преобразовываться в электрическую. На тепловозах применяют кислотные (свинцовые) и щелочные (никель-железные и никель-кадмиевые) аккумуляторы, отличающиеся друг от друга материалом пластин и составом электролита.

Простейший кислотный аккумулятор представляет собой сосуд с водным раствором серной кислоты (электролитом), в который погружены два электрода (свинцовые пластины). В кислотных аккумуляторах активной массой положительных пластин служит перекись (двуокись) свинца (РЬО_>) темно-коричневого цвета, а отрицательных — губчатый (чистый) свинец (РЬ) серого цвета. При разрядке ток внутри элемента протекает от отрицательной пластины к положительной, активная масса переходит в сернокислый свинец, на что расходуется серная кислота, взамен которой образуется вода, плотность электролита понижается.

Во время заряда ток от внешнего источника подводится к положительной пластине и проходит по электролиту к отрицательной пластине. Сернокислый свинец на отрицательной пластине восстанавливается в губчатый свинец, а на положительной пластине превращается в двуокись свинца. При этом образуется серная кислота, а так как на ее образование расходуется вода, то плотность электролита повышается.

Аккумулятор после заряда приходит в то же состояние, в каком он находился до разряда.

Напряжение и э.д.с. кислотного аккумуляторного элемента независимо от размеров аккумулятора при нормальной плотности электролита и средней температуре составляют 2-2,1 В; с увеличением плотности электролита э.д.с. элемента возрастает. Если внешняя цепь разомкнута, то э.д.с. и напряжение аккумулятора равны.

Аккумулятор, как и любой другой источник электрической энергии, обладает внутренним сопротивлением 1?Вн, поэтому напряжение U, подведенное к аккумулятору при заряде, больше э.д.с. аккумулятора Е:

У = £+//?,.,.

При разряде напряжение на зажимах аккумулятора меньше его э.д.с. на значение внутреннего паления напряжения:

U = E-IRm.

Во время заряда напряжение аккумулятора изменяется. Вначале напряжение элемента почти не изменяется, а к копну заряда (примерно через 3,5 ч) поднимается до 2,6 2,7 В, при этом около пластин интенсивно выделяются газы (электролит кипит). После отключения аккумулятора от источника тока напряжение элемента быстро снижается до 2,1 2,2 В. Во время разряда напряжение аккумулятора быстро падает до 2 В, а затем медленно уменьшается до 1,8 В. Нел и продолжать разряд дальше, то напряжение начнет резко падать. Чтобы избежать повреждения аккумулятора, при напряжении 1,7 В разряд прекращают.

Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое можно получить от полностью заряженного аккумулятора при разряде до минимально допустимого напряжения на зажимах. Емкость аккумулятора равна произведению разрядного тока на вре мя разряда и выражается в ампер-часах (А-ч).

Емкость аккумулятора зависит от количества и пористости активной массы пластин (размера и толщины), плотности (концентра чип) и температуры электролита и значения разрядного тока.

Количество электричества и энергии, которое отдает в пень аккумулятор при разряде, всегда меньше, чем полученные им при заряде. Величины, характеризующие степень использования количества электричества и энергии (выраженные в процентах), называются отдачей аккумулятора. Значение, показывающее степень использования количества электричества, называется ампер-часовой отдачей, а показывающее использование энергии ■-ватт-часовой отдачей, или к.п.д. аккумулятора. Для кислотных аккумуляторов ампер-часовая отдача равна 80- 85%, а для щелочных — 60 70%.

При работе аккумуляторов и их храпении с электролитом происходит потеря емкости (на утечки тока, саморастворение электродов и др.), которая называется саморазрядом аккумулятора.

Щелочные аккумуляторы применяются двух типов: никель-железные и никель-кадмиевые. Активная масса положительных пластин в этих аккумуляторах состоит из окисла никеля, смешанного для увеличения электропроводности с графитом. Эта масса помещена в тонкие железные оболочки с мелкой перфорацией. Отрицательные пластины изготовлены из губчатого железа (никель-железные аккумуляторы) или из губчатого кадмия с добавлением губчатого железа, В качестве электролита используют раствор едкого кали в дистиллированной воде. При разряде аккумулятора окислы никеля в положительных пластинах переходят в гидрат окиси железа. Особенностью щелочных аккумуляторов является то, что концентрация раствора едкого кали при разряде остается неизменной. Поэтому напряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности электролита и определяется степенью окисления активной массы. Во время заряда происходит обратный процесс: на положительных пластинах образуются окислы никеля, а на отрицательных восстанавливается губчатое железо.

Полностью заряженный аккумулятор имеет э.д.с, равную примерному 1,45 В. Об окончании заряда щелочного аккумулятора судят по напряжению. После того как напряжение под нагрузкой достигнет 1,83 В, заряд продолжают еще в течение 30-40 мин, а затем прекращают. Длительность заряда составляет 6-7 ч. Вначале разряда напряжение довольно быстро падает до 1,3 В, затем медленно снижается до 1,1 В; при таком напряжении разряд следует прекратить, иначе напряжение начнет резко уменьшаться.

Щелочные аккумуляторы имеют ряд преимуществ перед кислотными: увеличенный срок службы (пять — семь лет вместо двух-трех), использование для изготовления менее дефицитных материалов, они медленнее, чем свинцовые, саморазряжаются (при этом не разрушаются пластины), имеют большую механическую прочность и малую чувствительность к перезаряду и недозаряду, а также к большим разрядным токам, требуют более простого обслуживания и ремонта.

Аккумуляторная батарея и её неисправности.

Аккумуляторная батарея (аккумулятор)- это химический источник электрического тока, который используется на автомобиле или мотоцикле для питания приборов при неработающем двигателе, или при работе двигателя на минимальных оборотах. Также, используется для пуска двигателя. Аккумулятор обладает свойством после разряда восстанавливать свою способность отдавать ток в электрическую цепь, если через него пропустить ток в обратном направлении — произвести заряд.

На автомобилях и современных мотоциклах используются стартерные аккумуляторы. Эти батареи способны кратковременно отдавать ток большой величины, что необходимо для прокрутки и пуска двигателя электростартером. Аккумуляторная батарея современных мотоциклов и автомобилей состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторов (в каждом залит электролит), каждый из которых имеет напряжение 2 вольта. Наиболее качественные и современные аккумуляторные батареи можно просмотреть здесь.

При заряде аккумуляторной батареи плотность электролита повышается, а при разряде — плотность понижается, поэтому, по плотности электролита можно судить о состоянии аккумулятора, замерив плотность специальным прибором- ареометром (кислотомер).

устройство аккумуляторной батареи.

Как я уже говорил, напряжение на выводных клемах исправного и полностью заряженного аккумулятора, независимо от его размеров и количества пластин составляет 2 вольта. А на современных автомобилях и мотоциклах применяют приборы электрооборудования, которые расчитаны на напряжение 12 вольт. Значит, чтобы получить напряжение 12 вольт, необходимо соединить последовательно шесть аккумуляторов, создав аккумуляторную батарею.

Все шесть аккумуляторов размещаются в общем баке 1, разделённом внутренними перегородками на шесть ячеек. На дне бака имеются рёбра, на которые опираются свинцовые пластины аккумуляторов, а рёбра нужны для свободного прохода электролита под пластинами. Бак аккумуляторной батареи изготавливают из кислотоупорного материала: пластмасса (кислотоупорная), эбонит, термопласт, пропилен и др.

Аккумулятор состоит из плюсовых 9 и минусовых 10 пластин, которые собраны в полублоки. Пластины изолированы друг от друга сепараторами 8, которые изготовлены из пористой пластмассы. Сами пластины отлиты из свинца в виде решёток, с добавлением сурьмы (7 — 8%) для механической прочности. В решётки пластин впрессовывают активную массу, изготовленную на водном растворе серной кислоты из окислов свинца- свинцового сурика (Pb3O4) и свинцового глёта ( PbO) для положительных пластин и свинцового порошка для отрицательных пластин. Для увеличения ёмкости аккумулятора и уменьшения его внутреннего сопротивления одноимённые пластины соединены в полублоки, которые заканчиваются выводными полюсными штырями 3 и 5.

Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собираются в блок таким образом, что положительные пластины расположены между отрицательными, поэтому отрицательных пластин всегда на одну больше. Благодаря этому, лучше используется активная масса положительных пластин и предохраняет их от коробления и разрушения. Сепараторы монтируются между пластинами так, чтобы их ребристая сторона была обращена к поверхности положительных пластин, этим обеспечивается лучшее поступление к ним электролита.

Собранный аккумулятор устанавливают в отделение общего бака, закрываемого крышкой 2, которая имеет отверстия для выхода полюсных штырей (клемм) и отверстия для заливки электролита, которые закрываются пробками, имеющими вентиляционное отверстия. Аккумуляторы в батарее соединяются между собой свинцовыми перемычками 4.

Электролит, заливаемый в аккумуляторную батарею, должен быть очень чистым. Нельзя применять техническую серную кислоту и недистиллированную воду, может ускорится саморазряд, сульфатация и разрушение пластин, и существенное уменьшение ёмкости. Новые аккумуляторы заливают электролитом плотностью на 0,002 г/см² меньше той, которая должна быть в конце заряда. В полностью заряженной аккумуляторной батарее плотность электролита во всех шести банках, должна быть, как в таблице, на фото ( при температуре +25ºС).

Следует помнить, что чем выше плотность электролита, тем ниже температура его замерзания. Электролит плотностью 1,30 замерзает ,лишь при — 68º мороза, плотностью 1,25, только при — 50º мороза, и плотностью 1,11 при всего — 7º мороза.

Это следует знать и чтобы не заморозить батарею зимой (может треснуть бак) и не испортить её полностью, следует зимой всегда держать полностью заряженной. При замере плотности всегда следует учитывать, что она зависит от температуры электролита и реальная плотность уменьшается на 0,01 г/cм³ при повышении температуры на 15ºС. Для точного замера плотности, температура электролита должна быть +25°С.

По мере разряда аккумулятора, плотность электролита резко снижается и при стопроцентном разряде аккумулятора. Плотность электролита, при таком разряде, уменьшается на 0,16 г/ см³. Значит, можно сделать вывод (подсчитать), что уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см³ от нормы, указанной в таблице (на фото), соответствует разряду аккумулятора на 6%.

Номинальной ёмкостью аккумуляторной батареи считается количество электричества, которое может отдать полностью заряженная батарея, при разряде током 20 часового режима, при температуре электролита 18 — 25 градусов и начальной его плотности 1,28 ± 0,01 г/см³ до напряжения 10,5 вольт.

Ёмкость аккумулятора измеряется в ампер-часах (А• ч) и зависит от размера и количества параллельно соединённых пластин, силы разрядного тока и от температуры электролита. Чем больше количество и размер пластин, меньше сила разрядного тока и выше температура электролита, тем большую ёмкость может отдать аккумуляторная батарея при разряде (работе).

При понижении температуры электролита от + 25°С, ёмкость уменьшается ,примерно, на 1% на каждый градус температуры. Например, если номинальная ёмкость аккумуляторной батареи равна 55А• ч (при +25°С), то при понижении температуры электролита до нуля градусов, ёмкость уменьшится на 25% и получится 41А• ч, а при понижении температуры электролита до — 25°С ёмкость уменьшится, аж на 50% и составит только всего 27,5 А• ч. При последовательном соединении аккумуляторов в батарею, ёмкость останется такой же, как у одного аккумулятора, а напряжение увеличится (на 2 вольта с каждого отдельного аккумулятора).

Как покупать аккумулятор, и при этом не ошибиться с выбором, советую почитать вот тут.

Неисправности аккумуляторной батареи и обслуживание батареи.

При эксплуатации автомобиля или мотоцикла в аккумуляторной батарее могут возникнуть следующие неисправности: ускоренный саморазряд, сульфатация пластин, короткое замыкание, утечка электролита, выплёскивание электролита, окисление полюсных штырей(клемм).

Ускоренный саморазряд. Ускоренный саморазряд аккумуляторной батареи при её эксплуатации и особенно хранении происходит из за образования в активной массе пластин местных токов. Местные токи появляются при возникновении электродвижущей силы между окислами активной массы и решёткой пластин. К тому же, при долгом хранении (без работы) батареи, плотность электролита в нижних слоях становится больше, чем в верхних слоях. Это приводит к появлению разности потенциалов и возникновению уравнителных токов на поверхности пластин.

А вообще, нормальный саморазряд исправной кислотной аккумуляторной батареи составляет до 10% за 14 суток, а у новых, современных необслуживаемых или гелевых батарей, за эти четырнадцать суток саморазряд может быть всего 1 -2%. Если в течении месяца кислотная обслуживаемая батарея разряжается более чем на 10% при температуре окружающей среды +20 ± 5°С, то такой саморазряд считается ускоренным и доказывает о неисправности аккумуляторной батареи.

Причинами ускоренного саморазряда могут быть: загрязнение верхней поверхности батареи, доливка при обслуживании обычной, недистиллированной воды, которая обычно содержит щёлочи и соли; попадание внутрь батареи мусора или металлических частиц, которые способствуют образованию гальванических пар. Для устранения этих неисправностей нужно протереть поверхность батареи и заменить электролит, но перед этим промыть бак дистиллированной водой.

Сульфатация пластин. Она бывает от систематического недозаряда, долгого хранения незаряженной аккумуляторной батареи с электролитом, большого разряда батареи ниже допустимого предела, понижения уровня электролита, или резкого увеличения его плотности. На поверхности пластин от этого образуется белый налёт из крупных кристаллов сернокислого свинца, который называется сульфатом. Сульфатированные пластины перестают участвовать в химической реакции (заряда) и ёмкость аккумуляторов, при этом, заметно уменьшается, батарея становится непригодной к эксплуатации. Признаком частичной сульфатации пластин батареи являются: быстрое повышение напряжения и температуры электролита при заряде и бурное газовыделение (кипение) электролита, плотность электролита при заряде увеличивается совсем незначительно. При разряде, особенно большом — например, включение стартера, аккумуляторная батарея быстро разряжается из — за очень малой ёмкости.

Небольшую сульфатацию можно устранить проведением нескольких циклов заряд-разряд. Для этого, батарею нужно полностью зарядить и довести плотность электролита до нормальной величины (см. таблицу), путём добавления электролита повышенной плотности, а лучше полностью слить старый электролит, промыть батарею дистиллированной водой и залить свежий электролит необходимой плотности. Затем, следует разрядить батарею током силой 4 — 5 А до напряжения 1,7 вольт в каждом аккумуляторе, это 10,5 вольт для всей батареи. После этого, снова зарядить батарею малым током (1,5 — 2 А), и так несколько раз.

Короткое замыкание. Бывает из за разрушения сепараторов, выпадения активной массы или её оплавления, в следствии чего происходит соприкосновение разноимённых пластин(+ и -) то есть короткое замыкание, и в результате полный выход из строя аккумуляторной батареи из за чего происходит резкое снижение ёмкости и напряжения батареи и её очень быстрый разряд.

Причинами короткого замыкания могут быть: заряд батареи током большой силы и при высокой температуре, частые перезаряды, от чего происходит коробление и выкрашивание пластин, повреждение сепараторов. Эти неприятности могут произойти и из — за замерзания электролита и, к тому же, ещё может треснуть бак батареи. Короткое замыкание может произойти ещё от интенсивной вибрации при плохом креплении батареи на автомобиле или мотоцикле, или резкие удары при случайном падении. Необходимо всегда следить за рекомендованным режимом заряда, не допускать перезаряда батареи, периодически проверять плотность электролита и не допускать её уменьшения ниже рекомендованной в таблице (для каждого климатического района).

Подтекание электролита бывает из — за трещин в баке и обнаруживается осмотром. Для проведения ремонта из повреждённой банки полностью откачивают электролит и запаивают корпус с помощью фена или мощного паяльника. О правильном ремонте пластмасс смотрите в этой статье.

Выплёскивание электролита из вентиляционных отверстий батареи обнаруживается, обычно, после поездки на мотоцикле или автомобиле, на поверхности аккумуляторной батареи виден электролит (от этого может быть замыкание полюсных штырей). Причиной этого может быть повышенный уровень электролита, высокое напряжение генератора ( из- за неисправности реле заряда), которое приводит к кипению электролита и приводит к сульфатированию пластин батареи, и еще более сильному кипению из — за быстрого заряда от сульфатирования.

Необходимо довести уровень электролита до нормы (риски на корпусе) и срочно разобраться с генератором или реле, проверив напряжение на клеммах вольтметром. При максимальных оборотах напряжение заряда не должно подниматься выше 14,5 вольт, а для большинства современных необслуживаемых и гелевых батарей — не больше 13,8 вольт ( более точно, смотрите инструкцию данной батареи).

Окисление полюсных штырей приводит к увеличению сопротивления во внешней цепи (переходное сопротивление между штырём и клеммой) и может привести к большой потере тока, и даже, к полному прекращению тока. Для устранения этой неисправности необходимо снять с полюсных штырей клеммы с проводами и зачистить штыри и клеммы до блеска, после чего надеть клеммы на штыри, зажать и смазать штыри и клеммы тонким слоем технического вазелина.

Техническое обслуживание аккумуляторной батареи.

При обнаружении наружного загрязнения батареи её поверхность необходимо протереть чистой ветошью, смоченной 10% раствором нашатырного спирта или кальцинированой соды, после этого протереть чистой сухой ветошью. При заряде батареи в результате химической реакции выделяются газы, которые при закупорке вентиляционных отверстий могут значительно повысить давление внутри аккумуляторов. Поэтому, нужно следить за чистотой вентиляционных отверстий, особенно перед началом заряда.

Как я уже говорил, при заряде из вентиляционных отверстий выделяется газ (водород), который очень взрывоопасен, поэтому ни в коем случае не осматривайте батарею при заряде с помощью открытого огня и даже не курите. Так же, не пытайтесь во время заряда батареи поправлять или снимать клеммы с проводами, так как может при этом возникнуть искра, что приведёт к печальным последствиям.

Поверьте, я сам был свидетелем взрыва бака аккумуляторной батареи в одном из Московских автосервисов. Проходящий рядом с заряжаемой батареей человек, просто слегка задел клемму типа «крокодил» от зарядного устройства. Возникла маленькая искра и этого хватило, чтобы произошёл взрыв. Кислотой был испорчен кузов дорогого автомобиля и многое другое… Повезло, что проходящий человек к моменту взрыва уже стоял спиной. Но одежду пришлось выкинуть.

Желательно, через 2000 — 2500 км пробега, а в очень жаркое лето каждую неделю проверять уровень электролита и доливать его до нормы дистиллированной водой, так как при нагреве электролита при заряде испаряется только вода. Если обнаружено, что понижение уровня произошло от выплёскивания электролита, а не от выкипания, то необходимо долить электролит той же плотности.

При заряде обычной обслуживаемой кислотной батареи зарядным устройством, зарядный ток составляет 0,1 от емкости. Например, емкость батареи 55А, значит зарядный ток составляет 5,5А. Но, если вы не куда не спешите, то советую зарядный ток всегда уменьшать ещё в два раза, так батарея прослужит дольше и при малом токе всегда происходит самый глубокий и правильный заряд. Зарядку проводим до достижения напряжения 14,5 вольт и прекращаем, когда начнётся выделение пузырьков газа (водорода)

Для необслуживаемых и гелевых аккумуляторных батарей, даже для 65 амперных, сила зарядного тока всегда не должна превышать 2,75 А, а по возможности, ещё меньше. Зарядку прекращаем при достижении на клеммах напряжения 13,8 вольт при силе зарядного тока в конце зарядки всего 1 — 1,5 А. О том, как правильно заряжать аккумулятор, чтобы существенно увеличить срок его службы, я очень подробно описал вот в этой статье.

Для долгого хранения батареи в зимнее время её необходимо снять с мотоцикла или автомобиля и полностью зарядить. Далее, следует хранить в сухом месте и, желательно ,при температуре не выше 0°С и не ниже -15 °С, учитывая, что чем ниже температура электролита, тем меньше саморазряд аккумуляторов. Каждые три месяца батарею необходимо подзаряжать для восстановления потерь от саморазряда. Современные необслуживаемые или гелевые аккумуляторные батареи могут храниться без подзаряда целый год, так как саморазряд в них в пять — семь раз меньше.

В идеальном случае следует подсоединить к батарее автоматическое зарядное устройство, электроника которого будет постоянно периодически подзаряжать аккумулятор, без вашего участия, и тем самым предотвращая саморазряд. Об автоматических зарядных устройствах, а так же о том как выбрать зарядное устройство и как им пользоваться, советую почитать вот здесь.

Надеюсь, что данная статья поможет новичкам правильно обращаться с аккумулятором и существенно продлить срок службы вашей батареи, удачи всем!

Батареи для Tesla и накопителей электроэнергии: кто лидеры инноваций? | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Если ключевой элемент традиционного автомобиля — двигатель внутреннего сгорания, то во все более популярных электромобилях это — аккумуляторная батарея: от нее зависят дальность пробега, скорость зарядки, вес и, главное, цена машины.

Если в традиционной электроэнергетике принципиальную роль играет турбина, то для развития все более популярных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) крайне важны накопители энергии: без них не решить главную проблему ветряных и солнечных электростанций — зависимость от переменчивости погоды.

Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов

Так что батареи и аккумуляторы — это сейчас одно из магистральных направлений технологического развития на планете. Весьма симптоматично, что американский предприниматель Илон Маск решил устроить 22 сентября специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, а Европейское патентное ведомство (EPO) и Международное энергетическое агентство (IEA) провели совместное исследование «Инновации в области батарей и накопителей электроэнергии». Его результаты опубликовали в тот же день.

Электромобили Tesla на территории завода комапнии в Фримонте ждут отправки покупателям

Для главы компании Tesla аккумуляторные батареи — это ключ к массовому рынку. «У нас нет доступного автомобиля, но он у нас будет. Однако для этого мы должны снизить стоимость батарей», — заявил Илон Маск в ходе презентации, за которой в интернете следили 270 000 зрителей. Он обещал примерно через три года наладить серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, но обойдутся в два раза дешевле.

И тогда, заверил Илон Маск, «мы сможем выпускать очень убедительный электромобиль по цене 25 тысяч долларов» (это примерно 21 000 евро). Глава Tesla объявил, что на первом этапе выпускать аккумуляторы нового поколения будут вблизи головного завода компании в калифорнийском Фримонте, для чего потребуется специальная монтажная линия. Одновременно предприниматель сообщил, что на гигафабрике Tesla в Неваде будет налажена утилизация отслуживших аккумуляторных батарей.

Кобальт от «Норникеля» может и не понадобиться

Для России особенно важно то, что батареи нового поколения планируется выпускать практически без использования редкого, а потому весьма дорогого металла кобальта. Его единственным российским производителем и экспортером является компания «Норникель» в Норильске.

Кобальтовые слитки на заводе «Норникель». Главные производители этого металла — ДР Конго и Китай

После Battery Day курс акций Tesla, стремительно взлетевший в этом году, что превратило американского производителя электромобилей в самого дорогостоящего автостроителя мира, упал. Биржевых инвесторов и спекулянтов разочаровало то, что Илон Маск говорил о среднесрочной перспективе в три года, а они, похоже, рассчитывали на анонс немедленных прорывов.

Одновременно несколько снизились котировки акций поставщиков батарей для Tesla — японской корпорации Panasonic и южнокорейской LG Chem, входящей в группу LG. Но это тоже не более чем сиюминутное недовольство биржевых игроков: средне- и долгосрочные перспективы этих компаний представляются весьма многообещающими. Об этом свидетельствует совместное исследование Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства.

Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%

Эксперты двух организаций проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии, и на основании этого весьма объективного критерия сделали целый ряд выводов.

До 2011 года разработчики сосредотачивались на совершенствовании аккумуляторов для смартфонов

Первый и главный из них: «В последние десять лет патентирование в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее патентирования в других сферах». Иными словами, именно на этом направлении сосредоточены сейчас особенно крупные материальные и интеллектуальные ресурсы, именно здесь накапливаются многочисленные инновации.

Авторы исследования обнаружили, что число патентов, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей, еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники (прежде всего смартфонов), и с тех пор неуклонно растет. Они также подсчитали, что особое внимание изобретателей к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а аккумуляторы для стационарных установок в электроэнергетике — примерно на две трети.

Япония и Южная Корея — лидеры в области батарейных технологий

Второй ключевой вывод исследования: «Япония и Республика Корея являются лидерами в глобальном соревновании в области батарейных технологий, что заставляет другие страны пытаться добиться конкурентных преимуществ в определенных нишах вдоль цепочки создания дополнительной стоимости при производстве батарей». Если говорить более просто: догнать ушедшие в этой сфере далеко вперед две азиатские страны уже настолько трудно, что остальным приходится довольствоваться узкой специализацией в отдельных сегментах.

Аккумуляторные батареи для электромобилей — это сложная высокотехнологичная продукция

Так, девять из десяти крупнейших обладателей патентов — компании из Азии: семь японских во главе с Panasonic и Toyota, а также южнокорейские Samsung и LG Electronics. Единственный представитель других континентов в Топ-10 — немецкий концерн Bosch, занявший пятое место.

В Топ-25 ближе к концу вошли также немецкие Daimler, BASF и Volkswagen. Всего же в этом списке шесть представителей Европы: это еще ирландская многопрофильная компания Johnson Controls и французский научно-исследовательский институт атомной и альтернативной энергетики CEA. Америка представлена автостроителями General Motors и Ford.

Разные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP

Вклад Китая в глобальное развитие батарейных технологий, отмечается в исследовании, к 2018 году практически сравнялся с американским и приблизился к европейскому. Явная специфика Европы и США — значительно число патентов регистрируют малые и средние предприятия, а также вузы и государственные научно-исследовательские институты. В Азии подавляющее большинство изобретений приходится на крупные концерны.

Третий вывод исследования касается перспективных направлений инновационной деятельности. В минувшем десятилетии стремительно нарастало число патентов, связанных с литий-никель-марганец-кобальт-оксидными аккумуляторами (NMC). Теперь многообещающей альтернативой, полагают авторы исследования, становятся литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (NCA), которые, к примеру, производит Panasonic и использует Tesla.

BYD — крупнейший китайский производитель электрических легковых машин и автобусов

Однако стремление снизить долю кобальта или вовсе от него отказаться приведет к тому, что будет расти роль литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), на которые тоже делает ставку Tesla, а также, к примеру, китайский автостроитель BYD, указывается в исследовании. Если в 2010 году практически вообще не было патентов, связанных с данной технологией, то в последние годы их число стало заметно нарастать.

Поэтому можно предположить, что ее разработчикам просто еще нужно пару лет. Может быть, как раз те три года, о которых Илон Маск говорил на Tesla Battery Day.

Смотрите также:

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электростанция из аккумуляторов
Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Большие батареи на маленьком острове
Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Главное — хорошие насосы
Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Место хранения — норвежские фьорды
Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Электроэнергия превращается в газ
Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Водород в сжиженном виде
Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
В чем тут соль?
Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Каверна в роли подземной батарейки
На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Крупнейший «кипятильник» Европы
Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.
Технологии хранения энергии из возобновляемых источников
Накопители энергии на четырех колесах
Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).
Автор: Андрей Гурков

Электровоз ЧС2 | Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея служит источником энергии для питания цепи низкого напряжения электровоза при неработающих генераторах тока управления.

Во время подготовки электровоза к работе, а также при повреждении генератора тока управления в пути аккумуляторная батарея питает электроэнергией катушки различных аппаратов, осветительные и сигнальные лампы. После включения генератор тока управления питает низковольтные цепи электровоза и одновременно заряжает батарею.

Аккумуляторная батарея состоит из ряда аккумуляторных элементов, которые соединены последовательно. В отличие от так называемых первичных элементов, к которым относятся гальванические элементы, преобразующие, химическую энергию в электрическую, аккумуляторы представляют собой вторичные элементы, способные накапливать (аккумулировать) подведенную к ним извне при заряде электрическую энергию и по мере надобности отдавать эту энергию в виде постоянного тока.

На электровозах ЧС2 установлены щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы. В отличие от свинцовых они не выделяют вредных испарений, устойчивы к воздействию больших токов, не боятся тряски, толчков, ударов и не портятся даже от короткого замыкания. Кроме того, щелочные аккумуляторы по сравнению со свинцовыми при одинаковой емкости имеют меньший вес, весьма незначительный саморазряд, небольшую чувствительность к перезаряду и недозаряду, высокую прочность и больший срок службы. Основным недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является низкое напряжение элементов: 1,2 В против 2—2,1 В у свинцовых. Действие аккумулятора основано на использовании явления поляризации электродов, электродвижущая сила между которыми в замкнутой цепи создает ток.

В своей простейшей форме щелочной никель-кадмиевый аккумулятор представляет собой сосуд (рис. 93), наполненный электролитом— раствором гидроокиси калия (КОН). В сосуд 1 погруЖеНЫ Два электрбда: положительный 2 и отрицательный 3.

Положительные электроды содержат активную массу из окиси никеля №г03 или гидроокиси никеля №(0Н)3, отрицательные электроды состоят из губчатого кадмия СсЗ с прибавлением 5— 30% губчатого железа Ре, которое увеличивает проводимость активной массы.

При разряде аккумуляторов на положительных пластинах окись никеля N1203 переходит в закись никеля №0 или гидроокись никеля №(ОН)3 переходит в гидрозакись никеля №(ОН)2, а на отрицательных пластинах губчатый (чистый) кадмий Сс1 и железо Ре переходят в окись кадмия Сс1(ОН)2 и закись железа РеО или в гидроокись кадмия Сс1(ОН)2 и гидрозакись железа Ре(ОН)2.

Происходящие при этом химические процессы можно выразить формулами:

Сс1 + Ре + 2Ы2 03 -»- Сс10 + РеО + 4№0

Сс1 + Ре + 4№ (ОН)3 -> Сс1 (ОН), + Ре (ОН), + 4№ (ОН)„.

Следовательно, при разряде аккумулятора происходит частичное раскисление положительного никелевого электрода и окисление кадмиево-железного отрицательного электрода.

При заряде, наоборот, низшие окислы никеля на положительных пластинах переходят в более высокие степени окисления, а на отрицательных пластинах окислы кадмия и железа восстанавливаются в металлический кадмий и железо. Происходящие при этом химические процессы выражаются формулами:

СсЮ + РеО + 4№0 -> Сс1 + Ре + 2№2 03

и Со! (ОН)„ + Ре (ОН)2 + 4№ (ОН), -> Сс1 + Ре + 4№ (ОН)3.

Описанный процесс происходит до тех пор, пока на отрицательных пластинах окиси и гидроокиси кадмия и закиси и гидрозакиси железа не превратятся в кадмий и железо. Далее ток не будет изменять химическое состояние пластин, а начнет разлагать воду электролита на ее составные части. На аноде при этом станет выделяться кислород О, а на катоде — водород Н. Такое выделение газа, весьма сходное с кипением воды, носит название кипения аккумулятора. В случае появления «кипения» следует прекратить питание аккумулятора электрической энергией, так как оно показывает на окончание процесса раскисления отрицательной пластины (катода), т. е. на окончание процесса заряда аккумулятора. Дальнейшее питание аккумуляторов энергией будет вести

Лишь к разложению вбды, содержащейся в электролите аккумулятора, увеличению его плотности и нагреву. Механическая смесь выделяемых на время к<кипения» аккумулятора водорода и кислорода представляет собой взрывчатый гремучий газ, к которому весьма опасно приближаться с огнем.

При заряде и разряде аккумулятора раствор гидроокиси калия (едкого кали) остается без изменения, так как продукты его разложения только перемещаются с одного электрода на другой и плотность электролита не меняется. Едкое кали не принимает участия в токообразующей реакции, а лишь служит для переноса кислорода О или гидроксильных ионов ОН с положительной пластины на отрицательную при разряде и с отрицательной пластины на положительную при заряде аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы воспроизводит только около половины той работы, которая была затрачена на его зарядку.

В состав электролита входит в определенном соотношении дистиллированная вода и гидроокись калия с добавлением (20 г/л) моногидрата лития, который содержит 50% едкого лития. Плотность электролита равна 1,19—1,21 г/см3. Добавление в электролит моногидрата лития значительно повышает срок службы аккумуляторов, увеличивая число зарядно-разрядных циклов с 250— 350 до 750. При температуре ниже —15° С применяется электролит плотностью 1—26—1,28 г/см3 без добавления моногидрата лития. При температурах выше +10° С пользоваться этим электролитом не рекомендуется.

На поверхность электролита следует налить немного вазелинового масла. Это нужно для того, чтобы электролит не соприкасался с воздухом и не поглощал из него углекислоту.

Рис. 94. Ящик с элементами типа ЫКТ-120 аккумуляторной батареи

Рис. 95. Пластины и сепаратор элемента

На электровозах ЧС2 в качестве основной используют аккумуляторную батарею чехословацкого производства, составленную из элементов N1x1420 емкостью 120 А-ч. На электровозах № 003 и 004 батареи помещены в кузове, а на последующих — в двух ящиках (рис. 94), подвешенных на общей балке с обеих сторон кузова. В одном из ящиков размещено 20 элементов, в другом — 16 или 20. Элементы установлены на специальном поддоне, который при открытии боковой крышки ящика легко выдвинуть из ящика. Все элементы батареи соединены между собой последова-

тельно медными облуженными перемычками, т. е. плюс одного элемента соединен с минусом другого. К последним свободным зажимам («плюсу» первого элемента и «минусу» последнего в каждом ящике) присоединены кабельные наконечники выводных проводов. Элемент аккумуляторов ЩТ-120 состоит из наполненного электролитом стального сосуда (корпуса) размером 278X13IX Х84 мм. В сосуд помещено десять положительных пластин (рис. 95)’ 7 и девять отрицательных пластин 3. Одноименные пластины соединены в блоки; блоки имеют штыри для выводных зажимов, сделанные в виде гаек.

Активная масса положительных пластин [№203 или Ni(OH)3] и отрицательных пластин [Cd и Fe] помещена в пакеты, выполненные в виде плоских железных никелированных трубок с большим количеством отверстий. Отверстия настолько малы, что зерна активной массы не могут выпасть из пакетов и произвести короткое замыкание. В то же время через эти отверстия могут поступать к активной массе электролит и выделяться образующиеся при заряде аккумулятора газы. Для улучшения контакта между поверхностью пакетов пластин и активной массой в нее добавлен чешуйчатый графит или другой проводящий ток материал. Впрессованные в стальную рамку 11 пакетов образуют положительную или отрицательную пластину. Пластины изолируются друг от друга сепараторами 2, а сосуды элементов — воздушными промежутками.

Элемент с электролитом весит 8,6 кг, вес электролита— 1,25 кг.

Нормальный зарядный ток аккумуляторной батареи равен 30 А (25% от номинальной ее емкости), нормальный разрядный ток — 24 А. Уровень электролита в элементах должен быть на 25— 30 мм выше пластин.

При эксплуатации на ряде электровозов ЧС2 установлены аккумуляторные батареи, состоящие из 42 элементов КН-100 (рис. 96) отечественного изготовления. Каждый элемент состоит из стального сосуда 9 размером 330X128X70 мм, находящегося в резиновом чехле /; в сосуде размещены блок 11с пятью отрицательными пластинами и блок 10 с шестью положительными пластинами. Активная масса 8 помещена в плоские стальные никелированные трубки 7 с большим количеством отверстий, через которые проходит электролит. Положительные и отрицательные пластины изолированы между собой эбонитовыми палочками 6: Выводные шпильки блоков 10 и /7 проходят через отверстия крышки сосуда 9 и изолированы от нее втулками 5, уплотнениями служат кольца 2. Для крепления перемычек или наконечников кабелей на шпильках блоков служат гайки 3. Между шпильками имеется отверстие для заливки электролита, закрытое пробкой 4.

Номинальная емкость элемента КН-100 равна 100 А-ч, номинальный режим заряда — ток 25 А в течение 6 ч, номинальный режим разряда — ток 12,5 А в течение 8 ч. Элементы без электролита весят 5,4 кг. Для питания злектропневматического тормоза применяется аккумуляторная батарея, состоящая из 40 элементов КН-10 с номинальной емкостью 10 А-ч.

⇐Генератор тока управления | Электровоз ЧС2 | Регулирование частоты вращения двигателя изменением напряжения⇒

Аккумулятор (электричество)

2

Новая система улавливает CO2 и вырабатывает электроэнергию

17 марта 2021 г. — Недавнее исследование представило новую систему, способную быстро и эффективно производить водород и электричество, сокращая при этом выбросы углекислого газа …

Новый растягивающийся аккумулятор для носимой электроники

Янв.24 февраля 2020 г. — Внедрение носимой электроники до сих пор ограничено их потребностью получать питание от громоздких, жестких батарей, которые снижают комфорт и могут представлять опасность для безопасности из-за утечки химикатов или …

Новый способ охлаждения электронных устройств и рекуперации отработанного тепла

22 апреля 2020 г. — Слишком долгое использование электронных устройств может привести к их перегреву, что может замедлить их работу, повредить их компоненты или даже заставить их взорваться или загореться.Теперь исследователи разработали …

Питание кардиостимулятора с помощью сердцебиения пациента

20 февраля 2019 г. — Имплантируемые кардиостимуляторы, без сомнения, изменили современную медицину, спасая бесчисленное количество жизней, регулируя сердечный ритм. Но у них есть один серьезный недостаток: их батарей хватает всего на 5–12 …

Инновационная химия батарей революционизирует цинково-воздушную батарею

4 января 2021 г. — Воздушно-цинковые батареи — это привлекательная технология хранения энергии будущего.На основе инновационного нещелочного водного электролита международная исследовательская группа разработала новую батарею …

Насколько легким может быть складной и долговечный аккумулятор

11 декабря 2019 г. — Инженеры разработали трехмерную монолитную органическую батарею …

Простая самозарядная батарея предлагает решения для электропитания устройств

25 февраля 2020 г. — Аккумулятор нового типа сочетает в себе отрицательную емкость и отрицательное сопротивление внутри одного элемента, что позволяет элементу самозаряжаться без потери энергии, что имеет важные последствия для…

Тонкий слой защищает аккумулятор, позволяет заряжать от холода

26 августа 2020 г. — В поисках надежного, быстро заряжающегося аккумулятора для автомобилей в холодную погоду решением может стать самособирающийся тонкий слой электрохимически активных молекул, или …

Литий-ионные батареи, отпечатанные на 3D-принтере

17 октября 2018 г. — Электромобили и большинство электронных устройств, таких как сотовые телефоны и портативные компьютеры, питаются от литий-ионных батарей.До сих пор производителям приходилось проектировать свои устройства на основе …

Микроволны, новая технология для аккумуляторов, энергия

22 апреля 2020 г. — Новая технология аккумуляторов с использованием микроволновых печей может открыть путь для преобразования и хранения возобновляемой энергии. Исследователи создали технологию превращения отходов полиэтилентерефталата, одного из …

О компании Аккумуляторы
Гэри Л.Бертран
Профессор химии
Университет Миссури-Ролла
Моделирование Вернуться к началу

Батарея состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. Каждая ячейка содержит два металлических электрода и как минимум один раствор электролита. (раствор, содержащий ионы, которые могут проводить электричество). Батарея действует посредством электрохимических реакций, называемых окислением и восстановлением. Эти реакции включают обмен электронами между химическими частицами.Если химическое вещество теряет один или несколько электронов, это называется окислением. Противоположный процесс — усиление электронов — называется редукцией.

Окисление происходит на аноде.

Восстановление происходит на катоде.

Если реактивные компоненты электрохимические ячейки контактируют друг с другом, они будут реагируют прямым переносом электронов ( окисление — реакция восстановления) и там невозможно использовать эту энергию для выполнения электромонтажных работ.Большинство из энергия реакции выделяется в виде тепла. Выделяемое тепло тесно связан со стандартным изменением энтальпии (дельта-Н °) реакции.

В большинстве аккумуляторов используются разные материалы. два электрода, так что они хотят реагировать с одним материалом, окисляется, а другой восстанавливается. В ячейке ниже цинк используется для электрода слева (анод), контактирующего с раствором ионов цинка (II), возможно, раствор Цинк Нитрат.Медь используется для электрод справа (Катод), контактирующий с раствором, содержащим Медь (II) ионы, возможно Нитрат меди. Разделяя материалы, электроны, производимые окисление на аноде может быть использовано для выполнения электрических работ в том виде, в котором они переносятся на катод, где они будут потребляться восстановлением процесс. Количество электромонтажных работ, которые может произвести аккумулятор. тесно связано со стандартным изменением свободной энергии (дельта-G °) реакции.

Однако процесс окисления дает положительный ионов или удаляет отрицательные ионы из раствора на аноде (или это может заменить один ион на более положительный), и процесс восстановления либо удаляет положительные ионы или производит отрицательные ионы в растворе на катод. В результате получаются электрически заряженные растворы, и очень быстро останавливает процесс до того, как будет перенесено измеримое количество электронов.

Должен быть путь для перемещения ионов между два решения, чтобы электроны непрерывно текли по проводу. Это создает «ионный ток» внутри аккумулятор с катионами (положительно — заряженный ионы) движутся от анода к катоду, а анионы (отрицательно заряженные ионы) движутся от катода к аноду.

Этот путь может быть обеспечен двумя решениями контактируют друг с другом, но это позволяет диффузию всех ионов и довольно быстро «разряжает» аккумулятор.Это распространение может быть замедляется за счет разделения растворов мембраной или пористой пробкой. Все это может привести к «потенциалу жидкого перехода». из-за разной скорости движения катионов и анионов. Соль мост »может использоваться для разделения двух растворов с помощью третьего концентрированного раствор хорошо подобранных катионов и анионов, полностью устраняя «потенциал жидкого перехода». В несколько корпусов, можно сконструировать батарею так, чтобы оба электрода могли быть помещен в тот же контейнер только с одним раствором.

********************************************** *

Напряжение ячейки может зависеть от многих факторов: материалы электродов, компоненты и концентрации растворов, тип жидкостного перехода, температура и давление. В Напряжение также зависит от электрического тока, протекающего из ячейки. Напряжение (E) и ток (I) связаны с сопротивлением (R) через Закон Ома: E = IR Ток напрямую связан к скорости, с которой электроны прокачиваются через провод и любые сопротивления в цепи.Когда сопротивление понижается до нуля (короткое замыкание), ток увеличивается, а напряжение ячейки уменьшается до нуля. В качестве сопротивление увеличивается, ток уменьшается, а напряжение увеличивается к предельному значению. В химии, нас в первую очередь интересует это предельное значение, максимальное напряжение что может доставить электрохимический элемент. Этот максимум напряжение или электрохимический потенциал — это мера максимума электромонтажные работы, которые можно получить от химическая реакция, происходящая внутри клетки, и это может быть связано к свободной энергии Гиббса Изменения, связанные с химической реакцией.

Прежде чем мы закончим обсуждение, обсудим термодинамику. аккумуляторов, нам необходимо устранить влияние концентрации на напряжение ячейки. Это может быть несколько сложным и запутанным. Мы собираемся избежать этих проблем, сосредоточив внимание на ячейках с очень специфическим тип химической реакции.

********************************************** *

В ячейке выше электроны производятся свинцом. металл окисляется до ионов свинца (II), а ионы меди (II) восстанавливаются к металлической меди.Даже если ионы движутся через границу между в растворах наблюдается увеличение концентрации ионов свинца на слева и уменьшение ионов меди справа. Это вызывает напряжение батареи уменьшится, и в конечном итоге напряжение будет уменьшаются до нуля. Некоторые батареи рассчитаны на перезарядку. заставляя электроны течь назад через ячейку, обращая химическая реакция.

Уравнение Нернста описывает влияние концентраций на максимальное напряжение, которое реакция может быть произведена путем соотнесения напряжения со стандартом Электрохимический потенциал (E °).Этот стандарт Электрохимический потенциал представляет собой максимальное напряжение реакции может производить со всеми стандартными компонентами состояниях или при единичной деятельности.

********************************************** *

Остальная часть этого обсуждения будет касаться с электрохимическими ячейками, не предполагающими изменения концентраций ионов или газов. В этих ячейках Стандарт Электрохимический потенциал можно измерить напрямую.

Один из способов сделать это — использовать металл / металл. Солевые электроды, которые получают путем покрытия металла одним его нерастворимых солей (или оксида), как в Silver / Silver Хлорид, свинец / сульфат свинца или ртуть / ртуть Хлоридные (каломелевые) электроды. Эти обычно являются твердым металлом и твердой солью, хотя в случае ртути металл — чистая жидкость. Электрический контакт обычно осуществляется через платиновый провод, контактирующий с ртуть.

Эта ячейка построена с отведением / отведением Сульфатный анод и серебро / сульфат серебра катод, оба в растворе сульфата натрия. Два раствора разделены анионным обменом. мембрана, позволяющая проходить через нее отрицательно заряженным ионам, но положительно заряженные ионы не могут. Напряжение этой ячейки все еще зависит от тока, протекающего от него, и от температуры. Однако при любой фиксированной температуре максимальное напряжение (при очень малом токе) не зависит от концентрации электролита и равна Стандартный электрохимический потенциал для это реакция.

верхняя

В чем разница между элементом, батареей и аккумуляторным блоком? — База знаний BatteryGuy.com

Быстрый ответ

Батарейный блок состоит из двух или более батарей, соединенных вместе, последовательно или параллельно (более подробную информацию об этих двух методах подключения см. В разделе «Построение батарейного блока с использованием батарей в ампер-часах»).

Батарея состоит из одной или нескольких ячеек. Батарею с одним элементом часто называют «одноячеечной батареей ».Когда имеется более одной ячейки, они соединены вместе внутри последовательно, но снаружи они обычно выглядят как один элемент (одна положительная и одна отрицательная клеммы).

Элемент в своей простейшей форме, когда мы говорим о батареях, представляет собой один металлический катод (положительный), один металлический анод (отрицательный) и электролит. Металлы, используемые в катоде и аноде, а также жидкость или материал, из которого состоит электролит, различаются, поскольку за последние два столетия были обнаружены различные комбинации, каждый из которых имеет разные сильные и слабые стороны.

Ячейка

В базовом элементе батареи используются два куска разных металлов — катод (положительный) и анод (отрицательный). Внутри они разделены, но оба находятся в контакте с одним и тем же электролитом, где происходят химические реакции, которые создают электрический заряд.

Используемые металлы различаются в зависимости от типа батареи. Подсказка иногда кроется в названии — свинцово-кислотные батареи действительно используют пластины свинца с активной пастой губчатого свинца, нанесенной на отрицательные анодные пластины, и пластины из диоксида свинца на положительный катод.Электролит кислота . В других случаях название вводит в заблуждение. Лития нет, например, в литий-ионном аккумуляторе.

Электролит может сильно отличаться от полностью жидкой кислоты до влажной пасты и сухого порошка, но именно здесь происходит химическая реакция, которая производит электричество, когда катод и анод соединяются друг с другом через внешнее устройство, такое как как лампочка.

Если бы катод и анод были соединены друг с другом напрямую, произошла бы такая же химическая реакция, но без какого-либо устройства для ее замедления выделяется огромное количество тепла, которое может привести к взрывам или пожарам.

На самом деле, необходимость делать батареи маленькими означает, что катод и анод часто находятся очень близко друг к другу, и поэтому большинство современных элементов включают разделитель , пористый материал (обычно в форме листа), чтобы гарантировать, что катод и анод не касайтесь, позволяя электролиту или его частям свободно перемещаться между ними.

Подробнее о том, как работает элемент, см. Как работает аккумулятор.

Одноэлементные батареи

Большинство бытовых батарей, таких как те, которые используются в пультах дистанционного управления и будильниках, на самом деле являются элементами, но эта ошибка в названии стала обыденным языком, хотя технически это неверно.

Некоторые люди называют их одноэлементными батареями, , но если задуматься, это противоречие. Батарея определяется как «набор одинаковых единиц», а отдельная ячейка — это не набор.

Но мы не собираемся менять словарный запас в ближайшее время, поэтому принято считать, что батарея может состоять из одной или нескольких ячеек. Оксфордский словарь определяет батарею как «контейнер, состоящий из одной или нескольких ячеек, в которых химическая энергия преобразуется в электричество и используется в качестве источника энергии»:

Эти обычные бытовые батареи на самом деле представляют собой элементы, иногда называемые «одноэлементными» батареями.

Аккумулятор

Ячейки сами по себе не обладают большой мощностью. Никель-металлогидридные элементы имеют напряжение 1,2 вольт, в то время как даже самые современные литиевые элементы достигают всего 3,5 вольт. Для многих небольших приложений, таких как светодиодные фонарики, подойдет любая химия. Когда дело доходит до чего-то более сложного, например, запуска двигателя, ни одна ячейка не справится.

Таким образом, создание единого продукта, содержащего несколько соединенных вместе ячеек, было очевидным решением. Стартерная батарея для автомобильного двигателя обычно состоит из 6 свинцово-кислотных элементов, каждый с напряжением 2, соединенных последовательно для создания 12-вольтовой батареи.На самом деле, каждая ячейка обычно имеет напряжение 2,1 вольт, а батарея — 12,7 вольт, но для коммерческой простоты они называются батареями на 12 вольт.

В этой ситуации мы имеем настоящую «батарею» элементов.

Аккумуляторный блок

Две 12-вольтовые батареи, соединенные последовательно, чтобы создать батарею с перекрестным напряжением 24 вольт. Изображение: Кевин Паркер Horseboxes

Хотя создание отдельных продуктов с несколькими ячейками — лучшее решение, существуют ограничения. Свинцово-кислотную батарею, содержащую десятки ячеек, было бы невозможно поднять, и поэтому она непрактична.Если бы одна ячейка вышла из строя, затраты на ремонт или замену также были бы чрезмерно высокими.

Поэтому, когда вам нужно еще больше энергии, лучшим решением будет соединить несколько батарей вместе. Это аккумуляторный блок.

То, как вы соединяете их вместе, влияет на конечную силу тока или напряжение аккумуляторной батареи (см. Создание аккумуляторной батареи с батареями в ампер-часах для примеров и объяснения того, как это работает).

Батарейный блок может состоять из одноэлементных батарей или многоэлементных батарей.Один повседневный пример соединения нескольких ячеек последовательно друг за другом часто можно встретить на больших грузовиках, где у нас есть:

две батареи, каждая из которых содержит шесть ячеек по 2 вольта для выработки 12 вольт
, соединенные последовательно для создания батареи с напряжением перекрестной цепи 24 В

Этот подход обеспечивает достаточную мощность для запуска больших дизельных двигателей. Для выполнения той же работы может быть изготовлена отдельная батарея, но она будет настолько тяжелой и большой, что ее подъем и перемещение могут быть выполнены с огромными трудностями.

Почему сбивает с толку

Основная причина путаницы на самом деле связана с нашим принятием называть одноэлементную батарею батареей. Давайте посмотрим на это в действии.

Если вы откроете аккумулятор ноутбука или электроинструмента, то вы обнаружите внутри то, что выглядит как множество небольших аккумуляторов, соединенных вместе, как показано на рисунке ниже:

Внутри аккумулятор ноутбука. Изображение от In2systems Technologies

Теперь, если вы прищурите глаза, вы увидите, что фиолетовые блоки внутри имеют маркировку Samsung ICR18650-26C.Посмотрите, и вы обнаружите, что большинство людей называют ICR18650-26C «батареей».

Так разве это не означает, что то, что у вас сзади ноутбука, — это аккумуляторный блок, а не аккумулятор? Нет. Ошибка заключается в том, что ICR18650-26C на самом деле является аккумулятором (технически его не следует называть аккумулятором, но все так и поступают), поэтому аккумулятор вашего ноутбука на самом деле представляет собой аккумулятор, состоящий из нескольких элементов. Каждый Samsung ICR18650-26C представляет собой ячейку, как показано на рисунке.

Этот щелочной блок A134 выглядит как одноэлементный аккумулятор, но на самом деле состоит из нескольких элементов.

Однако внешний вид тоже может быть обманчивым. Изображенная здесь батарея выглядит как одноячеечная, но на самом деле состоит из нескольких меньших ячеек, упакованных вместе в вакуумной упаковке.

Это «батарея» элементов в полном смысле этого слова.

Обычно раздача заключается в напряжении. Изображенный пример представляет собой щелочную одноразовую (первичную) батарею A134 на 6 вольт, но щелочные первичные элементы имеют только напряжение перекрестной цепи 1,5 вольт, поэтому мы можем сказать, что эта батарея фактически должна состоять из четырех щелочных одноэлементных батарей, соединенных последовательно. .

Батарея (электричество) — Энциклопедия Нового Света

Четыре электрохимических элемента двойной А (АА).

В науке и технике батарея — это устройство, которое накапливает химическую энергию и делает ее доступной в электрической форме. Батареи состоят из электрохимических устройств, таких как один или несколько гальванических элементов, топливных элементов или проточных элементов. Строго говоря, электрическая «батарея» представляет собой взаимосвязанный массив одинаковых ячеек, но термин «батарея» также обычно применяется к отдельной ячейке, которая используется сама по себе.

Схема электрической батареи.

С технологическим прогрессом были разработаны различные типы аккумуляторов, которые можно использовать по-разному. Их области применения варьируются от портативных электронных устройств до автомобилей и космических зондов.

История

Самыми ранними известными артефактами, которые могли быть батареями, являются так называемые «багдадские батареи», которые, по-видимому, использовались в период между 250–90–283 гг. До н. Э. и 640 C.E. Термин «батарея» в этом контексте был впервые использован Бенджамином Франклином для описания набора связанных лейденских баков, первого конденсатора и первых средств хранения заряда до изобретения настоящих электрохимических батарей.

Современная разработка батарей началась с вольтова реактора, изобретенного итальянским физиком Алессандро Вольта, который объявил о нем в 1800 году. ^[1]. Эта батарея состояла из стопки цинковых и медных дисков, разделенных картоном, пропитанным рассолом.

Британский химик по имени Джон Фредерик Дэниелл искал способ устранить скопление газа в вольтовом котле. Его решение состояло в том, чтобы использовать второй электролит для потребления водорода, производимого первым. В 1836 году он изобрел ячейку Даниэля, которая состояла из медного горшка, наполненного раствором сульфата меди, в который был погружен неглазурованный глиняный сосуд, наполненный серной кислотой, в который был погружен цинковый электрод.До этого момента все батареи полностью разряжались, когда заканчивались их химические реакции.

В 1859 году Гастон Планте изобрел свинцово-кислотный элемент, первую батарею, которую можно было заряжать, пропуская через нее обратный ток. Свинцово-кислотный элемент состоит из свинцового анода и катода из оксида свинца, погруженных в серную кислоту. Оба электрода реагируют с кислотой с образованием сульфата свинца, но реакция на свинцовом аноде высвобождает электроны, в то время как реакция на оксиде свинца поглощает их, производя ток.Эти химические реакции можно обратить вспять, пропустив через батарею обратный ток, тем самым подзаряжая ее. Первая модель Планте состояла из листа свинца и листа оксида свинца, разделенных резиновыми полосками и свернутых по спирали. ^[2] Его батареи впервые были использованы для питания фонарей в вагонах поездов, когда он остановился на станции.

В 1881 году Камилла Фор изобрела улучшенную версию, которая состояла из решетки из свинцовой сетки, в которую была запрессована паста из оксида свинца, образуя пластину.Несколько пластин можно штабелировать для большей производительности. Такую конструкцию было легче производить в серийном производстве. К концу девятнадцатого века Карл Гасснер заменил жидкий электролит пастой, сделав батарею гораздо более практичной для массового потребления.

В 1866 году Жорж Лекланше изобрел батарею, состоящую из цинкового анода, обернутого пористым материалом, и катода из диоксида марганца, погруженного в хлорид аммония. Катод из диоксида марганца также содержит небольшое количество углерода, что улучшает проводимость и поглощение электролита.^[3]

В 1887 году Карл Гасснер запатентовал вариант ячейки Лекланше, которая стала известна как сухая ячейка, поскольку в ней не было свободного жидкого электролита. Вместо этого хлорид аммония был смешан с Plaster of Paris для создания пасты с добавлением небольшого количества хлорида цинка для продления срока хранения. Катод из диоксида марганца был погружен в эту пасту, и оба были запечатаны в цинковой оболочке, которая также действовала как анод.

На рубеже двадцатого века первые автомобили с бензиновым двигателем были ненадежными, а электромобили были более популярны.Однако их популярность ограничивалась очень тяжелыми свинцово-кислотными батареями, на которых они работали. Надеясь создать более коммерчески жизнеспособный электромобиль, Томас Эдисон и его сотрудники начали поиск более легкого и прочного перезаряжаемого аккумулятора. В 1903 году их исследование произвело батарею, которая состояла из железных и никелевых электродов с гидроксидом калия в качестве электролита (отсюда и «щелочной» дескриптор, хотя эту батарею чаще называют никель-железной батареей).Однако потребители обнаружили, что эта ранняя версия подвержена утечкам и короткому сроку службы; он также не намного превзошел свинцово-кислотную батарею. Эдисон вернулся к чертежной доске и семь лет спустя выпустил более надежную и мощную модель. К этому времени, однако, недорогая и надежная модель T Ford сделала автомобили с бензиновым двигателем стандартом. Тем не менее батарея Эдисона добилась больших успехов в других приложениях.

Самый распространенный тип батарей, продаваемых сегодня — щелочные батареи — были разработаны в 1955 году компанией Eveready.

Концепции аккумуляторов

Условное обозначение цепи аккумуляторной батареи; упрощенная электрическая модель; и более сложная, но все же неполная модель (последовательный конденсатор имеет чрезвычайно большую емкость и при зарядке имитирует разряд батареи).

Аккумулятор — это устройство, в котором химическая энергия напрямую преобразуется в электрическую. Он состоит из одного или нескольких гальванических элементов, каждый из которых состоит из двух полуэлементов, последовательно соединенных проводящим электролитом ^[4].На рисунке справа батарея состоит из одного или нескольких последовательно соединенных гальванических элементов. Обычный символ не обязательно отображает истинное количество гальванических элементов. Каждая ячейка имеет положительный вывод, показанный длинной горизонтальной линией, и отрицательный вывод, показанный более короткой горизонтальной линией. Они не соприкасаются друг с другом, а погружены в твердый или жидкий электролит.

Электролит — это проводник, соединяющий полуэлементы вместе. Он также содержит ионы, которые могут вступать в реакцию с химическими веществами электродов.Химическая энергия преобразуется в электрическую с помощью химических реакций, которые переносят заряд между электродом и электролитом на их границе раздела. Такие реакции называются фарадеев, и отвечают за протекание тока через ячейку. Обычные реакции без переноса заряда ( нефарадеевских ) также происходят на границах раздела электрод-электролит. Нефарадеевские реакции — одна из причин того, что гальванические элементы (особенно свинцово-кислотные элементы обычных автомобильных аккумуляторов) «разряжаются», когда они не используются.

Около 1800 года Алессандро Вольта изучал влияние различных электродов на чистую электродвижущую силу (ЭДС) многих различных типов гальванических элементов. (ЭДС эквивалентна тому, что называлось внутренним источником напряжения в предыдущем разделе.) Он показал, что суммарная ЭДС (E) — это разность ЭДС 1 и 2, связанных с границами раздела электролит-электрод в двух полуячейках. Следовательно, одинаковые электроды дают Ε = 0 (нулевая ЭДС). Вольта не понимал, что ЭДС возникла из-за химических реакций.Он думал, что его клетки были неисчерпаемым источником энергии, и что связанные с ними химические эффекты (например, коррозия) были просто неприятностью, а не, как показал Майкл Фарадей около 1830 года, неизбежным побочным продуктом их работы.

Гальванические элементы и батареи гальванических элементов измеряются в вольтах, единицах электродвижущей силы в системе СИ. Напряжение на выводах батареи известно как напряжение на выводах . Напряжение на клеммах батареи, которая не заряжается и не разряжается (напряжение холостого хода), равно ее ЭДС.Напряжение на клеммах разряженной батареи меньше, чем ЭДС, а напряжение заряжаемой батареи больше, чем ЭДС.

Щелочные и углеродно-цинковые элементы рассчитаны на напряжение около 1,5 В каждый из-за характера протекающих в них химических реакций. Для сравнения, учитывая высокие электрохимические потенциалы соединений лития, литиевые элементы могут обеспечивать до 3 или более вольт каждый. Однако соединения лития могут быть опасными.

В традиционной модели гальванического элемента, как показано выше, внутреннее сопротивление протягивается снаружи элемента.Это правильный эквивалент Тевенина для схемотехники, но он упрощает химию и физику. В более точной (и более сложной) модели гальванический элемент можно рассматривать как два электрических насоса, по одному на каждом выводе (фарадеевские реакции на соответствующих поверхностях раздела электрод-электролит), разделенных внутренним сопротивлением, в значительной степени обусловленным электролитом. . Даже это чрезмерное упрощение, поскольку оно не может объяснить, почему поведение гальванического элемента сильно зависит от скорости его разряда.Например, хорошо известно, что элемент, который разряжается быстро (но не полностью), самопроизвольно восстанавливается после времени ожидания, но элемент, который разряжается медленно (но полностью), самопроизвольно не восстанавливается.

Самая простая характеристика батареи — это ее ЭДС (напряжение), внутреннее сопротивление и емкость. В принципе, энергия, запасаемая батареей, равна произведению ее ЭДС и ее емкости.

Емкость аккумулятора

Учитывая, что напряжение батареи относительно постоянное, емкость батареи по хранению энергии часто выражается в терминах общего количества заряда, способного пройти через устройство.Это выражается в ампер-часах, , где один А · ч равен 3600 кулонам. Если аккумулятор может заряжаться в течение одного часа со скоростью один кулон / сек или один ампер (1 А), его емкость составляет 1 А · ч. Если он может обеспечить 1 А в течение 100 часов, его емкость составит 100 А · ч. Чем больше электролита и электродного материала в ячейке, тем больше емкость ячейки. Таким образом, крошечный элемент имеет гораздо меньшую емкость, чем элемент гораздо большего размера, даже если оба основаны на одних и тех же химических реакциях (например, щелочные элементы), которые производят одинаковое напряжение на клеммах.Из-за химических реакций внутри элементов емкость батареи зависит от условий разряда, таких как величина тока, продолжительность тока, допустимое напряжение на клеммах батареи, температура и другие факторы.

Производители аккумуляторов используют стандартный метод оценки своих аккумуляторов. Батарея разряжается постоянным током в течение фиксированного периода времени, например 10 часов или 20 часов, до установленного напряжения на клеммах на элемент.Таким образом, батарея на 100 ампер-часов рассчитана на 5 А в течение 20 часов при комнатной температуре. Эффективность батареи разная при разной скорости разряда. При низкой скорости разряда энергия аккумулятора передается более эффективно, чем при более высокой скорости разряда. Это известно как закон Пейкерта.

Срок службы батареи

Одноразовые (или «первичные») батареи, даже если их никогда не вынимать из оригинальной упаковки, могут ежегодно терять от двух до двадцати пяти процентов своего первоначального заряда.Эта скорость существенно зависит от температуры, поскольку обычно химические реакции протекают быстрее при повышении температуры. Это известно как скорость «саморазряда» и связано с нефарадеевскими (не производящими ток) химическими реакциями, которые происходят внутри элемента, даже если к нему не приложена нагрузка. Батареи следует хранить при прохладных или низких температурах, чтобы снизить скорость побочных реакций. Например, некоторые люди хранят неиспользованные батареи в холодильниках, чтобы продлить срок их службы, хотя следует позаботиться о том, чтобы батареи не замерзли.Чрезвычайно высокие или низкие температуры снижают производительность аккумулятора.

Перезаряжаемые батареи саморазряжаются быстрее, чем одноразовые щелочные батареи; до трех процентов в сутки (в зависимости от температуры). Из-за их плохого срока хранения их не следует оставлять в ящике, а затем использовать для питания фонарика или небольшого радиоприемника в чрезвычайной ситуации. По этой причине рекомендуется иметь под рукой несколько щелочных батарей. Никель-кадмиевые батареи почти всегда «разряжены», когда вы их получаете, и перед первым использованием их необходимо зарядить.

Большинство NiMH и NiCd аккумуляторов можно заряжать несколько сотен раз. Кроме того, они оба могут быть полностью разряжены, а затем перезаряжены без повреждения или сокращения их емкости. Автомобильные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи имеют гораздо более тяжелый срок службы. Из-за вибрации, ударов, тепла, холода и сульфатирования свинцовых пластин немногие автомобильные аккумуляторы служат дольше шести лет регулярного использования. Автомобильные пусковые батареи имеют множество тонких пластин, чтобы обеспечить как можно больше ампер в относительно небольшом корпусе, и они разряжаются лишь в небольшом количестве перед немедленной подзарядкой.Следует проявлять осторожность, чтобы не допустить глубокого разряда стартерной батареи, поскольку в процессе перезарядки с пластин плавится небольшое количество свинца. Когда в пластинах образуются отверстия, это приводит к уменьшению площади поверхности для химической реакции, что приводит к меньшему измеряемому напряжению. Если оставить свинцово-кислотную батарею в глубоко разряженном состоянии на любой период времени, это позволит сульфату более прочно приставать к пластине, что затрудняет удаление сульфата во время процесса зарядки. Это может привести к меньшей доступной поверхности пластины и, как следствие, к более низкому напряжению, сокращая срок службы батареи.Свинцово-кислотные батареи «глубокого цикла», такие как те, которые используются в электрических гольф-карах, имеют гораздо более толстые пластины, что способствует их долговечности. Основное преимущество свинцово-кислотных аккумуляторов — это невысокая стоимость, а основные недостатки — большие размеры и вес при заданной емкости и напряжении. Свинцово-кислотные батареи никогда не должны разряжаться ниже 20% от их полной емкости, так как внутреннее сопротивление вызовет нагрев и повреждение при попытке их перезарядки. Свинцово-кислотные системы глубокого цикла часто используют сигнальную лампу низкого заряда или выключатель низкого заряда, чтобы предотвратить повреждения, которые сокращают срок службы батареи.

Специальные «резервные» батареи, предназначенные для длительного хранения в аварийном оборудовании или боеприпасах, удерживают электролит батареи отдельно от пластин до тех пор, пока батарея не сработает, позволяя элементам заполниться электролитом. Срок хранения таких батарей может составлять годы или десятилетия. Однако их конструкция дороже, чем более распространенные формы.

Взрыв батареи

Взрыв батареи вызван неправильным использованием или неисправностью батареи, например попыткой перезарядки основной батареи или коротким замыканием батареи.В случае автомобильных аккумуляторов взрывы наиболее вероятны, когда короткое замыкание генерирует очень большие токи. Кроме того, автомобильные аккумуляторы выделяют водород при перезарядке (из-за электролиза воды в электролите). Обычно степень перезарядки очень мала, как и количество выделяемого взрывоопасного газа, и газ быстро рассеивается. Однако при «перепрыгивании» автомобильного аккумулятора большой ток может вызвать быстрое выделение большого количества водорода, который может воспламениться ближайшей искрой (например, при удалении соединительных кабелей).

Когда аккумулятор перезаряжается с чрезмерной скоростью, взрывоопасная газовая смесь водорода и кислорода может образоваться быстрее, чем она может выйти из стенок аккумулятора, что приведет к повышению давления и возможности взрыва корпуса аккумулятора. . В крайних случаях аккумуляторная кислота может сильно брызнуть из корпуса аккумуляторной батареи и вызвать травму.

Кроме того, утилизация батареи в огне может вызвать взрыв, поскольку пар скапливается внутри герметичного корпуса батареи.

Перезарядка, то есть попытка зарядить аккумулятор сверх его электрической емкости, также может привести к взрыву аккумулятора, утечке или необратимому повреждению аккумулятора. Это также может привести к повреждению зарядного устройства или устройства, в котором позже будет использоваться перезаряженная батарея.

Типы аккумуляторов

Различные батарейки (по часовой стрелке снизу слева): две 9-вольтовые, две «AA», одна «D», «аккумулятор для беспроводного телефона, аккумулятор для видеокамеры, 2-метровый аккумулятор для портативного радиолюбителя и батарейка-таблетка, один» C «и два» AAA «плюс U.С. четверть, масштаб

Сверху вниз: две кнопочные элементы, батарея 9 В PP3, батарея AAA , батарея AA , батарея C , батарея D , большая батарея 3R12 С точки зрения пользователя, по крайней мере, батареи можно разделить на два основных типа — аккумуляторные и неперезаряжаемые (одноразовые). Каждый из них широко используется.
Одноразовые батареи, также называемые первичными элементами , предназначены для однократного использования и утилизации.Они чаще всего используются в портативных устройствах с низким потреблением тока, используются только с перерывами или используются далеко от альтернативного источника питания. Первичные ячейки также обычно использовались для цепей сигнализации и связи, где другая электроэнергия была доступна только периодически. Первичные элементы нельзя надежно перезарядить, так как химические реакции необратимы. Производители аккумуляторов не рекомендуют заряжать первичные элементы, хотя некоторые энтузиасты электроники утверждают, что это можно сделать с помощью специального зарядного устройства.
Напротив, аккумуляторные батареи или вторичные элементы , можно перезаряжать после того, как они разрядились. Это делается путем подачи внешнего электрического тока, который обращает вспять химические реакции, происходящие при использовании. Устройства для подачи соответствующего тока называются зарядными устройствами или зарядными устройствами.
Самой старой формой аккумуляторных батарей, до сих пор используемых в настоящее время, является свинцово-кислотная батарея с «мокрым элементом». Эта батарея примечательна тем, что она содержит жидкость в негерметичном контейнере, что требует, чтобы батарея держалась в вертикальном положении и хорошо вентилировалась, чтобы гарантировать безопасное рассеивание газообразного водорода, который удаляется этими батареями во время перезарядки.Свинцово-кислотный аккумулятор также очень тяжелый из-за того количества электроэнергии, которое он может поставлять. Несмотря на это, его низкая стоимость производства и высокий уровень импульсного тока делают его обычным использованием там, где требуется большая емкость (более примерно 10 Ач) или где вес и простота обращения не имеют значения.
Распространенной формой свинцово-кислотных аккумуляторов являются современные автомобильные аккумуляторы с жидкостными элементами. Он может обеспечивать мощность около 10 000 Вт в течение короткого периода времени и имеет пиковый выходной ток, который варьируется от 450 до 1100 ампер.Свинцово-кислотная батарея улучшенного типа, называемая гелевой батареей (или «гелевый элемент»), стала популярной в автомобильной промышленности в качестве замены свинцово-кислотной влажной батареи. Гелевый аккумулятор содержит полутвердый электролит, который предотвращает утечку, испарение электролита и выделение газа, а также значительно повышает его устойчивость к повреждениям от вибрации и тепла. Другой тип батареи, Absorbed Glass Mat (AGM), помещает электролит в специальный мат из стекловолокна для достижения аналогичных результатов.Более портативные перезаряжаемые батареи включают несколько типов «сухих» элементов, которые представляют собой герметичные блоки и поэтому используются в таких устройствах, как мобильные телефоны и ноутбуки. Элементы этого типа (в порядке увеличения плотности мощности и стоимости) включают никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) элементы.
Одноразовые
Не предназначен для перезарядки — иногда их называют «первичными элементами».
Цинк-угольные батареи — средней стоимости — используются в устройствах с небольшим потреблением энергии.
Хлоридно-цинковая батарея — похожа на угольно-цинковую, но с несколько более длительным сроком службы.
Щелочные батареи — щелочные / марганцевые батареи с «длительным сроком службы», широко используемые как в системах с малым, так и с большим разрядом.
Батарея из оксида серебра — обычно используется в слуховых аппаратах.
Литиевая батарея — обычно используется в цифровых фотоаппаратах. Иногда используется в часах и компьютерных часах. Очень долгий срок службы (до десяти лет в наручных часах) и способность обеспечивать высокие токи, но дорого.
Ртутная батарея — обычно используется в цифровых часах.
Воздушно-цинковая батарея — обычно используется в слуховых аппаратах.
Термобатарея — высокий температурный резерв. Практически исключительно военного назначения.
Активируемая водой батарея — используется для радиозондов и аварийных приложений.
Перезаряжаемый
Также известны как вторичные батареи или аккумуляторы.
Свинцово-кислотная батарея — обычно используется в транспортных средствах, системах сигнализации и источниках бесперебойного питания.Используется в качестве батареи типа «А» или «мокрой» батареи в радиоприемниках с клапаном / лампой. Основным преимуществом этой химии является ее низкая стоимость — большая батарея (например, 70 Ач) относительно дешевая по сравнению с другими химическими реактивами. Однако этот химический состав батарей имеет более низкую плотность энергии, чем другие химические составы батарей, доступные сегодня (см. Ниже).
Абсорбированный стекломат — это класс свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых электролит абсорбирован стекловолоконным матом.
Гелевый аккумулятор
представляет собой перезаряжаемую свинцово-кислотную аккумуляторную батарею с регулируемым клапаном и гелеобразным электролитом.
Литий-ионный аккумулятор
— это относительно современный аккумулятор с очень высокой плотностью заряда (то есть легкий аккумулятор будет накапливать много энергии) и который не страдает каким-либо эффектом «памяти». Используется в портативных компьютерах (портативных компьютерах), современных телефонах с фотоаппаратами, некоторых перезаряжаемых MP3-плеерах и большинстве другого портативного перезаряжаемого цифрового оборудования.
Литий-ионный полимерный аккумулятор — характеристики аналогичны литий-ионному, но с немного меньшей плотностью заряда. Этот химический состав аккумуляторов можно использовать для любых аккумуляторов в соответствии с потребностями производителя, например, для ультратонких (толщиной 1 мм) элементов для новейших КПК.
Никель-кадмиевый аккумулятор — используется во многих домашних хозяйствах, но заменяется литий-ионными и никель-металлгидридными батареями. Этот химический состав дает самый длинный цикл жизни (более 1500 циклов), но имеет низкую плотность энергии по сравнению с некоторыми другими химическими соединениями. Никель-кадмиевые элементы, использующие более старые технологии, страдают от эффекта памяти, но в современных батареях он значительно уменьшен.
Батарея
NaS — (натриево-серная батарея) представляет собой тип батареи, состоящей из натрия (Na) и серы (S). Батареи этого типа отличаются высокой плотностью энергии, высокой эффективностью заряда / разряда (89–92%), длительным сроком службы и изготовлены из недорогих нетоксичных материалов.
Никель-железная батарея — это аккумуляторная батарея, имеющая катод из оксида-гидроксида никеля (III) и анод из железа, с электролитом из гидроксида калия.
Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH, представляет собой тип перезаряжаемой батареи, похожей на никель-кадмиевую (NiCd) батарею, но имеет водородопоглощающий сплав для анода вместо кадмия.
Натрий-металл-хлоридная батарея, новый класс перезаряжаемых натриевых / бета-глиноземных батарей, в которых традиционный катод с жидкой серой заменен катодом из хлорированного железа или никеля в форме пористой металлической матрицы, пропитанной расплавленным хлоридом натрия и алюминия.
Никель-цинковая батарея (иногда сокращенно NiZn) — это тип перезаряжаемой батареи, обычно используемый в секторе легких электромобилей.
Аккумулятор на расплавленной соли — это класс высокотемпературных электрических аккумуляторов с первичными и вторичными элементами, в которых в качестве электролита используются расплавленные соли.
Самодельные клетки
Практически любой жидкий или влажный объект, который имеет достаточно ионов, чтобы быть электропроводным, может служить электролитом для элемента. В качестве новинки или научной демонстрации можно вставить два электрода из разных металлов в лимон, картофель, стакан безалкогольного напитка и т. Д.и производить небольшое количество электроэнергии. С 2005 года «часы с двумя картофелинами» широко доступны в магазинах хобби и игрушек; они состоят из пары ячеек, каждая из которых состоит из картофеля (лимона и т. д.) с двумя вставленными в нее электродами, соединенными последовательно, чтобы сформировать батарею с напряжением, достаточным для питания цифровых часов. Самодельные элементы такого типа не имеют реального практического применения, потому что они производят гораздо меньший ток — и стоят гораздо больше на единицу произведенной энергии — чем коммерческие элементы, из-за необходимости частой замены фруктов или овощей.Кроме того, в серии из двух книг «Подлый прием в повседневных делах» есть инструкции по изготовлению батарейки из никеля, пенни и бумажного полотенца, смоченного в соленой воде. Каждый из них может составлять до 0,3 вольт, и при использовании многих из них они могут заменить обычные батареи на короткое время.
Свинцово-кислотные элементы можно легко изготовить в домашних условиях, но для «формирования» пластин необходим утомительный цикл заряда / разряда. Это процесс, при котором на пластинах образуется сульфат свинца, который во время заряда преобразуется в диоксид свинца (положительная пластина) и чистый свинец (отрицательная пластина).Повторение этого процесса приводит к получению микроскопически шероховатой поверхности с гораздо большей открытой площадью поверхности. Это увеличивает ток, который может доставить ячейка.
Тяговые батареи
Тяговые батареи (вторичные батареи или аккумуляторы) предназначены для обеспечения энергией движения транспортного средства, такого как электромобиль или буксирный двигатель. Основное внимание при проектировании уделяется соотношению мощности к весу, поскольку автомобиль должен нести аккумулятор. Хотя использовались обычные свинцово-кислотные батареи с жидким электролитом, электролит в тяговых батареях часто превращается в гель для предотвращения проливания.Электролит также может быть залит стекловатой, которая намотана так, чтобы элементы имели круглую площадь поперечного сечения (типа AGM).
Типы аккумуляторов, используемых в электромобилях
Обычный свинцово-кислотный аккумулятор с жидким электролитом.
Тип AGM (абсорбирующий стеклянный мат)
Zebra Na / NiCl ₂ Батарея, работающая при 270 ° C, требующая охлаждения в случае скачков температуры.
Батарея NiZn
(более высокое напряжение элемента 1,6 В и, следовательно, увеличение удельной энергии на 25%, очень короткий срок службы).
Литий-ионные аккумуляторы сейчас вытесняют никель-металлгидридные технологии в этом секторе, в то время как при низких инвестиционных затратах свинцово-кислотная технология остается ведущей ролью ^[5].
Аккумуляторы Flow
Батареи
Flow — это особый класс батарей, в которых дополнительные количества электролита хранятся вне основного силового элемента батареи и циркулируют через него с помощью насосов или движения. Батареи Flow могут иметь чрезвычайно большую емкость и используются в морских приложениях, а также приобретают все большую популярность в приложениях для хранения энергии в сети.
Цинк-бромные и ванадиевые окислительно-восстановительные батареи являются типичными примерами имеющихся в продаже проточных батарей.
Необслуживаемый аккумулятор (MF)
Аккумулятор MF (необслуживаемый) — один из многих типов свинцово-кислотных аккумуляторов. Он стал популярным на мотоциклах, потому что его кислота поглощается средой, разделяющей пластины, поэтому она не может пролиться, и эта среда также оказывает поддержку пластинам, что помогает им лучше противостоять вибрации.
Электрические характеристики аккумуляторов MF несколько отличаются от свинцово-кислотных аккумуляторов с жидкими элементами, поэтому при их зарядке и разрядке следует соблюдать осторожность.Батареи MF не следует путать с батареями AGM (Absorbed Glass Mat), которые также имеют абсорбированный электролит, но опять же имеют другие электрические характеристики.
Соображения по охране окружающей среды
С момента своего создания более 250 лет назад батареи остались одними из самых дорогих источников энергии, а их производство требует многих ценных ресурсов и часто включает опасные химические вещества. По этой причине во многих регионах в настоящее время доступны услуги по переработке аккумуляторов, чтобы восстановить некоторые из наиболее токсичных (а иногда и ценных) материалов из использованных аккумуляторов.Батареи могут быть опасными или смертельными при проглатывании.
Электрический компонент
Ячейки в батарее могут быть подключены параллельно, последовательно или в обоих. Параллельная комбинация ячеек имеет то же напряжение, что и одиночная ячейка, но может обеспечивать более высокий ток (сумму токов от всех ячеек). Последовательная комбинация имеет тот же номинальный ток, что и одиночная ячейка, но ее напряжение является суммой напряжений всех ячеек. Большинство практичных электрохимических батарей, таких как 9-вольтовые батарейки для фонарей и 12-вольтовые автомобильные (автомобильные) батареи, имеют несколько элементов, соединенных последовательно внутри корпуса.Параллельные устройства страдают от проблемы, заключающейся в том, что, если одна ячейка разряжается быстрее, чем ее сосед, ток будет течь от полной ячейки к пустой ячейке, тратя энергию и, возможно, вызывая перегрев. Хуже того, если в одной ячейке произойдет короткое замыкание из-за внутренней неисправности, ее сосед будет вынужден разрядить свой максимальный ток в неисправную ячейку, что приведет к перегреву и, возможно, взрыву. Поэтому параллельно включенные элементы обычно снабжены электронной схемой для защиты от этих проблем.Как в последовательном, так и в параллельном типах энергия, запасенная в батарее, равна сумме энергий, накопленных во всех ячейках.
Батарею можно просто смоделировать как идеальный источник напряжения (т.е. источник с нулевым внутренним сопротивлением), соединенный последовательно с резистором. Источник напряжения зависит в основном от химического состава батареи, а не от того, разряжена она или нет. Когда батарея разряжается, ее внутреннее сопротивление увеличивается. Когда батарея подключена к нагрузке (например, лампочке), которая имеет собственное сопротивление, результирующее напряжение на нагрузке зависит от отношения внутреннего сопротивления батареи к сопротивлению нагрузки.Когда батарея свежая, ее внутреннее сопротивление низкое, поэтому напряжение на нагрузке почти равно напряжению внутреннего источника напряжения батареи. По мере того, как батарея разряжается и ее внутреннее сопротивление увеличивается, напряжение падает на ее внутреннем сопротивлении, поэтому напряжение на ее выводах уменьшается, и способность батареи передавать мощность на нагрузку уменьшается.
См. Также
Банкноты
↑ «Об электричестве, возбуждаемом простым контактом проводящих веществ разных видов.В письме г-на Александро Вольта, профессора естественной философии Университета Павии, Р. Достопочтенный Сэр. Джозеф Бэнкс, Барт. К.Б. P.R.S. Прочтите 26 июня 1800 г. «. Philosophical Transactions of the Royal Society of London (1800): 403-431. Проверено 27 декабря 2017 г.
↑ Corrosion-doctors.org Гастон Планте (1834-1889) Получено 27 декабря 2017 г.
↑ Molecular Expressions Zinc-Carbon Batteries Получено 27 декабря 2017 г.
↑ Энн Мари Хелменстайн, Half-Cell Definition ThoughtCo., 2017. Проверено 27 декабря, 2017.
↑ Matheys, J. и W. Van Autenboer. Subat: Sustainable Batteries. Проверено 27 декабря 2017 года.
Список литературы
Линден, Дэвид; Редди, Томас Б. Справочник по батареям . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Professional, 2001. ISBN 0071359788
Dell, R.M. и D. Rand. Общие сведения об аккумуляторах . Лондон, Англия: Королевское химическое общество, 2001. ISBN 0854046054
Бухманн, Исидор. Батареи в портативном мире: Справочник по аккумуляторным батареям для не инженеров . Ричмонд, Британская Колумбия, Канада: Cadex Electronics, 2001. ISBN 0968211828
Внешние ссылки
Все ссылки получены 27 декабря 2017 г.
кредитов
Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 Лицензия (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.
Переработка бытовых аккумуляторов
Бытовые аккумуляторы, широко известные как сухие аккумуляторные батареи, состоят из анода, катода и электролита. Анод — это положительный вывод, катод — отрицательный вывод, а электролит — это химический раствор, через который электроны текут от анода к катоду, создавая электрический заряд. В катодах и анодах используются различные металлы. В следующем резюме представлена общая информация о вариантах утилизации бытовых аккумуляторов.
Важное примечание по переработке или утилизации батарей: При подготовке батарей к переработке или утилизации всегда закройте электрические контакты или концы батарей непроводящей лентой (изолентой или виниловой) или заклейте отдельные батареи в отдельные пластиковые пакеты (например, пакеты Ziploc® или аналогичные), чтобы они не проводили электричество. Это помогает устранить потенциальную опасность возгорания или взрыва, когда батареи собираются вместе в контейнер для массовых грузов.
Типы аккумуляторных батарей

Никель-кадмиевые батареи
Никель-кадмиевые батареи состоят из никелевого катода, кадмиевого анода и щелочного раствора для электролита. Эти батареи являются перезаряжаемыми и используются как в традиционных цилиндрических батареях, так и в самых разнообразных аккумуляторных блоках. Аккумуляторные батареи используются в таких устройствах, как беспроводные телефоны, беспроводные электроинструменты, ручные пылесосы и видеокамеры. Кадмий — токсичный металл, который может представлять угрозу для здоровья человека и окружающей среды.Никель-кадмиевые батареи имеют химический символ Ni-Cd.
Call2Recycle — это программа управления продуктом, предоставляющая бесплатные решения по утилизации аккумуляторов и сотовых телефонов в США и Канаде. Эта программа, управляемая Call2Recycle, Inc., некоммерческой организацией по оказанию общественных услуг 501 (c) 4, финансируется производителями аккумуляторов и продуктов, приверженными принципам ответственной утилизации. Для получения дополнительной информации о том, где утилизировать никель-кадмиевые батареи в вашем регионе, пожалуйста, войдите на сайт Call2Recycle или использовать их локатор места возврата по телефону, пожалуйста, позвоните 1-877-273-2925.Участвующие розничные точки сбора включают Batteries Plus, Home Depot, Lowes, Radio Shack, Sears and Staples. Батареи этого типа также можно сдать на одно из мероприятий нашей Программы сбора опасных бытовых отходов (HHW) в Пенсильвании. В Веб-страница Программы сбора опасных бытовых отходов содержит полный список этих мероприятий по сбору HHW.
Никель-металлогидридные батареи
Никель-металлогидридные батареи более безопасны для окружающей среды, чем никель-кадмиевые, из-за отсутствия токсичного кадмия.Анод — это металлический сплав, поглощающий водород, а катод — оксид никеля. Электролит — гидроксид калия. Эти батареи можно найти в видеокамерах, сотовых телефонах и электроинструментах. Они имеют многие из тех же эксплуатационных характеристик, что и никель-кадмий.
Эти батареи обозначены символом NiMH и имеют те же возможности утилизации, что и перечисленные для Никель-кадмиевые батареи выше.
Никель-цинковые батареи
Никель-цинковые (Ni-Zn) батареи появились на рынке раньше, и их можно найти в цифровых камерах и беспроводных клавиатурах.
Эти батареи имеют те же возможности утилизации, что указаны для Никель-кадмиевые батареи выше.
Литий-ионные батареи
Перезаряжаемые литий-ионные батареи чаще всего используются в цифровых фотоаппаратах, сотовых телефонах и портативных компьютерах. Они содержат и используют оксид металлического лития в качестве катода и углеродный материал в качестве анода. Электролит представляет собой соль лития.
Батареи этого типа можно утилизировать Call2Recycling, Inc, или вы можете использовать их локатор мест возврата по телефону 1-877-273-2925.Участвующие розничные точки сбора включают Batteries Plus, Home Depot, Lowes, Radio Shack, Sears and Staples. Их также можно взять с собой на одно из наших мероприятий по сбору HHW в Пенсильвании. В Веб-страница Программы сбора опасных бытовых отходов содержит полный список этих мероприятий по сбору HHW.
Типы неперезаряжаемых батарей

Щелочные и угольно-цинковые батареи
Щелочные и угольно-цинковые батареи обычно содержат катод из диоксида марганца и цинковый анод.Электролит в щелочной батарее обычно представляет собой гидроксид калия или гидроксид натрия, тогда как в углеродно-цинковой батарее электролитом является хлорид аммония или хлорид цинка. В прошлом в эти батареи добавляли ртуть, чтобы предотвратить коррозию и образование газообразного водорода. Недавние законы ограничили допустимые уровни ртути в щелочных и угольно-цинковых батареях. Сегодня щелочные батареи, представленные на рынке, должны содержать ртуть с нулевым добавлением ртути и больше не представляют опасности.
Возможности утилизации щелочных и угольно-цинковых батарей ограничены.Компания AERC Recycling Solutions (Аллентаун) по телефону 1-866-447-5177 занимается переработкой этих типов батарей. Кроме того, INMETCO, предприятие по утилизации металлов в Пенсильвании, также перерабатывает щелочные и угольно-цинковые батареи. Веб-ссылка их компании: www.INMETCO.com и их номер телефона: 724-758-2800. Обратите внимание, что AERC и INMETCO взимают плату за переработку батарей этих типов. Щелочные и угольно-цинковые батареи больше не содержат ртуть, и их можно утилизировать вместе с обычным бытовым мусором.
Для жителей, проживающих в округах Аллегейни, Дофин, Элк и Ланкастер, щелочные и угольно-цинковые батареи все же можно сдать бесплатно, благодаря тому, что власти, округ и / или деловое партнерство возьмут на себя расходы на переработку. Кроме того, жители округов или муниципалитетов, где осуществляется сбор опасных бытовых отходов у обочины, могут утилизировать щелочные батареи в рамках программы HHW у обочины. Информацию о каждом из этих пунктов бесплатной утилизации щелочных и угольно-цинковых батарей для этих жителей можно найти, щелкнув по ссылкам ниже.
Литиевые кнопочные батарейки
Литиевые кнопочные батарейки — это кнопочные батарейки, используемые в основном для фотоаппаратов и содержащие литиевый анод, а также различные типы катодов и электролиты. Литий — это металл с высокой реакционной способностью, и при его сборе с другими кнопочными элементами он может представлять опасность, если не полностью разряжен. Литиевые батарейки не содержат ртути.
Варианты переработки в Пенсильвании включают участие в одном из наших мероприятий по сбору опасных бытовых отходов в Пенсильвании.В Веб-страница Программы сбора опасных бытовых отходов содержит полный список этих мероприятий по сбору HHW. Кроме того, AERC Recycling Solutions и INMETCO будут утилизировать батареи этого типа за определенную плату.
Батарейки из оксида серебра
Батареи из оксида серебра — это кнопочные элементы, обычно используемые в часах, калькуляторах и слуховых аппаратах. Они содержат цинковый анод, катод из оксида серебра и щелочной раствор для электролита. Они также содержат небольшое количество ртути для предотвращения газообразования.
Большинство ювелирных магазинов утилизируют батарею из оксида серебра, когда вы приносите часы для замены батареи. В противном случае батарею этого типа можно сдать на одно из наших мероприятий по сбору опасных бытовых отходов в Пенсильвании. В Веб-страница Программы сбора опасных бытовых отходов содержит полный список этих мероприятий по сбору HHW. Кроме того, AERC Recycling Solutions за определенную плату утилизирует батареи этого типа.
Воздушно-цинковые батареи
Воздушно-цинковые батареи представляют собой кнопочные элементы, используемые в основном для слуховых аппаратов.Этот тип батарей имеет цинковый анод, кислород из атмосферного воздуха действует как катод, а щелочной раствор используется как электролит. Этот тип батарей содержит около одного процента ртути по весу, которая служит газовым подавителем.
Воздушно-цинковые батареи можно сдать на одно из наших мероприятий по сбору опасных бытовых отходов в Пенсильвании. В Веб-страница Программы сбора опасных бытовых отходов содержит полный список этих мероприятий по сбору HHW. Кроме того, Решения AERC по переработке отходов и INMETCO утилизирует батареи этого типа за определенную плату.
Другой полезный веб-сайт о бытовых аккумуляторах можно найти, перейдя по следующим ссылкам:
Использование ртути в батареях
Duracell Batteries
Если у вас есть какие-либо вопросы о способах утилизации бытовых аккумуляторов, пожалуйста, свяжитесь с Jordan Hoover по телефону 717-783-8973 или по электронной почте [email protected].
Управление бытовыми батареями
Управление бытовыми батареями
Бытовые батареи, обычно известные как сухие батареи, состоят из анода, катода и электролита.Анод — это положительный вывод, катод — отрицательный вывод, а электролит — это химический раствор, через который электроны текут от анода к катоду, создавая электрический заряд. В катодах и анодах используются различные металлы. В следующем резюме представлена общая информация о химическом составе и способах утилизации бытовых батарей .
Никель-кадмиевые батареи
Никель-кадмиевые батареи состоят из никелевого катода, кадмиевого анода и щелочного раствора для электролита.Эти батареи являются перезаряжаемыми и используются как в традиционных цилиндрических батареях, так и в самых разнообразных аккумуляторных блоках. Батарейные блоки используются в таких устройствах, как беспроводные телефоны, видеокамеры, ручные пылесосы и беспроводные электроинструменты. Кадмий — токсичный металл, который может представлять угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Никель-кадмиевые батареи имеют химический символ Ni-Cd.
Никель-кадмиевые батареи
подлежат обязательной переработке в Коннектикуте. Call2Recycle — это организация производителей аккумуляторов, которая разработала программу сбора и переработки своих никель-кадмиевых аккумуляторов.Программа финансируется Call2Recycle. Производители батарей выкупают кадмий после его переработки для использования в батареях следующего поколения. Эти никель-кадмиевые батареи могут быть переработаны в ряде участвующих точек розничной продажи, включая большинство магазинов Radio Shack и Walmart. Для получения информации о том, где утилизировать никель-кадмиевые батареи в вашем регионе, позвоните по телефону 1-800-8BATTERY или войдите на веб-сайт Call2Recycle по адресу www.call2recycle.org.
Батареи щелочные и угольно-цинковые

Щелочные и угольно-цинковые батареи обычно содержат катод из диоксида марганца и цинковый анод.Электролит в щелочной батарее обычно представляет собой гидроксид калия или гидроксид натрия, тогда как в углеродно-цинковой батарее электролитом является хлорид аммония или хлорид цинка. Они составляют около 70% рынка аккумуляторов. Раньше ртуть добавлялась для предотвращения коррозии и образования газообразного водорода. Недавние законы ограничили допустимые уровни ртути в щелочных и угольно-цинковых батареях. Сегодня щелочные батареи, представленные на рынке, должны содержать ртуть с нулевым добавлением ртути.
Возможности утилизации щелочных батарей ограничены.Основным препятствием для переработки щелочных батарей было присутствие ртути. С появлением ртути с нулевым добавлением ртути экономические показатели переработки щелочных батарей должны быть более благоприятными, и мы можем увидеть больше предприятий по переработке. Преимущества утилизации аккумуляторов заключаются в экономии энергии при повторном использовании продукта по сравнению с добычей нетронутого ресурса.
Щелочные и угольно-цинковые батареи можно утилизировать вместе с обычным мусором, если нет возможности утилизации на месте.INMETCO, предприятие по утилизации металлов в Пенсильвании, перерабатывает щелочные и угольно-цинковые батареи. (724) 758-2800.
Маленькие герметичные свинцово-кислотные батареи
Маленькие герметичные свинцово-кислотные батареи являются перезаряжаемыми и используются в видеокамерах, беспроводных телефонах и электроинструментах. Они содержат катод из диоксида свинца или сульфата свинца, свинцовый анод и сернокислый электролит. Эти небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи могут быть переработаны в ряде участвующих точек розничной торговли, включая большинство магазинов Radio Shack и Walmart.Для получения информации о том, где утилизировать небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи в вашем регионе, позвоните по телефону 1-800-8BATTERY или войдите на веб-сайт Call2Recycle по адресу www.call2recycle.org/.
Литий-ионные батареи
Литий-ионные батареи
— это перезаряжаемые батареи, которые чаще всего используются в цифровых фотоаппаратах, сотовых телефонах и портативных компьютерах. Они содержат металлический оксид лития в качестве катода и углеродный материал в качестве анода. Электролит представляет собой соль лития. Полностью разряженные литиевые батареи не представляют опасности и могут быть безопасно выброшены в мусор.Однако они могут быть переработаны в рамках программы RBRC. Позвоните по телефону 1-800-8BATTERY или войдите на сайт Call2Recycle по адресу www.call2recycle.org/.
Никель-металлогидрид
Никель-металлогидридные батареи более экологически безопасны, чем никель-кадмиевые, из-за отсутствия токсичного кадмия. Анод — это металлический сплав, поглощающий водород, а катод — оксид никеля. Электролит — гидроксид калия. Эти батареи являются перезаряжаемыми и используются в видеокамерах, электроинструментах и сотовых телефонах.Они имеют многие из тех же эксплуатационных характеристик, что и никель-кадмий. Они обозначены символом NiMH.
Батарейки из оксида серебра
Батарейки из оксида серебра
— это кнопочные элементы, обычно используемые в часах, калькуляторах и слуховых аппаратах. Они содержат цинковый анод, катод из оксида серебра и щелочной раствор для электролита. Эти батареи подлежат переработке из-за ценности серебра. Большинство ювелирных магазинов утилизируют батарею из оксида серебра, когда вы приносите часы для замены батареи.
Литиевые батарейки
Литиевые батареи
представляют собой кнопочные элементы, которые используются в основном для фотоаппаратов и содержат литиевый анод, а также различные типы катодов и электролиты. Литиевые батареи в настоящее время не перерабатываются. Литий — это металл с высокой реакционной способностью, и при его сборе с другими кнопочными элементами он может представлять опасность, если не полностью разряжен. Полностью разряженная литиевая батарея преобразует литий в различные соединения лития, которые являются инертными и нетоксичными. Литиевые батареи не содержат ртути.Если установлено, что литиевая батарейка полностью израсходована, ее можно безопасно выбросить в обычную мусорную корзину.
Батареи воздушно-цинковые
Воздушно-цинковые батареи — это кнопочные элементы, используемые в основном для слуховых аппаратов. У них есть цинковый анод, кислород из атмосферного воздуха, который действует как катод, и щелочной раствор как электролит. В настоящее время существует ограниченная переработка имеющихся в наличии воздушно-цинковых батарей (INMETCO будет перерабатывать батареи таблеточного типа — 724 758-2800.)
Для получения дополнительной информации свяжитесь с Томом Метцнером по телефону (860) 424-3242 или по почте:
Министерство энергетики и охраны окружающей среды
79 Elm Street
Hartford, CT 06106-5127
Содержание Последнее обновление: январь 2020 г.
Что такое аккумулятор? — Определение из Техопедии
Что означает аккумулятор?
Батарея — это источник энергии, состоящий из одного или нескольких электрохимических элементов и выводов на обоих концах, называемых анодом (-) и катодом (+).Электрохимические ячейки преобразуют химическую энергию в электрическую. Внутри батареи находится электролит, часто состоящий из растворимых солей или кислот, он служит проводящей средой, позволяя электрическому заряду проходить через батарею.
Когда аккумулятор отключен, заряд на положительном и отрицательном полюсах одинаков, что означает отсутствие электрического тока. При подключении к внешнему сопротивлению или устройству батарея испытывает дисбаланс заряда, который проталкивает электроны через проводящий материал устройства к положительному концу батареи.Но в то время как электроны или отрицательный заряд — это то, что движется по цепи, электрический ток измеряется в направлении положительного заряда, который течет от положительного к отрицательному концу внутри батареи и наоборот вне ее.
В зависимости от напряжения и нагрузки одна батарея может питать все, от автомобильного двигателя или компьютера до мобильного телефона или лампочки. Когда дело доходит до большинства электронных устройств, работа с неправильным напряжением может привести к тому, что ваше устройство не включится или возникнет риск обгорания его электрических компонентов, что иногда не подлежит ремонту.
Аккумулятор с правильным напряжением сможет питать устройство, не снижая его производительности или не нанося вреда его оборудованию. Кроме того, в зависимости от потребления энергии устройством и нагрузки аккумулятора, одного заряда аккумулятора может хватить от нескольких часов до нескольких дней.
Techopedia объясняет аккумулятор
Батареи бывают всех форм и размеров для различных нужд. Они варьируются от миниатюрных батареек, используемых в наручных часах и слуховых аппаратах, до нескольких метров шириной, служащих в качестве резервного источника энергии или аккумулирующих возобновляемую энергию от солнечных электростанций и ветряных электростанций.
Бенджамин Франклин придумал слово «батарея» для обозначения соединенных конденсаторов в своих экспериментах, но именно Александро Вольта разработал первую «настоящую» батарею в 1800 году. С тех пор полезность и повсеместное распространение этих силовых элементов неуклонно росли.
Обычно батареи классифицируются как первичные или вторичные, в зависимости от типа электрохимических элементов, из которых они сделаны.
Первичные батареи
Первичные батареи, также известные как незаряжаемые батареи, представляют собой одноразовые батареи, которые можно использовать только один раз.Это потому, что химические реакции, которые производят электричество в их электрохимических ячейках, не могут быть обращены вспять. Материалы, которые вместе реагируют с производством электроэнергии, не могут вернуться в свое исходное состояние до реакции.
Эти батареи часто используются в портативных устройствах, не требующих много энергии, например в пультах дистанционного управления и детских игрушках. Одноразовые батареи широко используются, потому что они удобны, дешевы, практически не требуют обслуживания и надежны в чрезвычайных ситуациях.
Но не все одноразовые батареи одинаковы. Компоненты электрохимических ячеек батареи играют важную роль в ее производительности и сферах применения. Углеродно-цинковые батареи являются наиболее распространенным типом благодаря их низкой стоимости и надежной работе. Для сравнения, такие батареи, как щелочные батареи и батареи с оксидом ртути, служат более узкой аудитории. Они более дорогие, чем их углеродно-цинковые аналоги, но более стабильны и могут работать в экстремальных условиях окружающей среды и погодных условиях, а в целом имеют более длительный срок хранения.
Вторичные батареи
Вторичные батареи — это перезаряжаемые батареи, которые можно использовать более одного раза, но с установленным сроком службы. Благодаря своей прочности и способности обеспечивать большее количество энергии, они часто используются в более крупных устройствах, таких как ноутбуки, планшеты и даже автомобили. После того, как аккумуляторная батарея исчерпает свою электрохимическую энергию, внешний электрический ток может вернуть химические вещества в их исходное состояние, готовые повторить цикл производства электроэнергии снова и снова.Как и в случае с электрическими устройствами, при подзарядке вторичных батарей зарядное устройство должно обеспечивать правильное напряжение для батареи. Слишком высокое напряжение может значительно сократить срок службы батареи, вызвать пожар или разрушить ее электрохимические элементы.
Что касается типов аккумуляторных батарей, то они делятся по химическому составу и состоянию электролита на батареи с мокрыми и сухими элементами. Батареи с мокрыми элементами — это самый старый тип аккумуляторных батарей.Они содержат жидкий электролит с двумя погруженными в него электродами, действующими как анод и катод батареи. Аккумуляторы с жидкостными элементами часто используются в таких сложных отраслях, как авиация, аккумуляторы электроэнергии, вышки сотовой связи и электроэнергетика, поскольку они доступны по цене и долговечны в правильных условиях.
Сухие батареи не совсем сухие, несмотря на название. Их электролит состоит из пасты с достаточным количеством влаги, чтобы позволить электронам проходить через них. Это перезаряжаемый тип, который часто используется в портативной электронике, такой как телефоны и ноутбуки, поскольку они считаются более безопасными.Литий-ионные (Li-ion или LIB) батареи являются наиболее часто используемым типом аккумуляторных батарей. При оптимизации их удельная энергия может увеличиться на 56,8%, что дает им наивысшее соотношение мощности к весу, позволяя им быть компактными, но при этом обеспечивать эффективное энергопотребление. Недавние исследования также показали, что литий-ионные аккумуляторы можно предотвратить, подавая короткие прерывистые сильноточные импульсы во время их использования.
К другим типам относятся никель-металлические гибридные (NiMH), никель-цинковые (NiZn) и никель-кадмиевые (NiCd) элементы.Как и одноразовые батареи, они различаются по емкости и долговечности. Никель-металл-гидридные аккумуляторы часто предпочитают никель-кадмиевые из-за их более высокой емкости и отсутствия токсичных металлов. Однако никель-кадмиевые батареи по-прежнему широко используются в медицинском оборудовании и электроинструментах из-за их длительного срока службы.
.

Из каких элементов состоит аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея для тракторов

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рекламные предложения:

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Конструкция автомобильных аккумуляторов и аккумуляторных батарей

Что такое АКБ?

Виды АКБ, продаваемые в России

Классическое (традиционное) исполнение

Необслуживаемое исполнение.

Назначение и принцип работы

Аккумуляторная батарея и её неисправности.

Батареи для Tesla и накопителей электроэнергии: кто лидеры инноваций? | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов

Кобальт от «Норникеля» может и не понадобиться

Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%

Япония и Южная Корея — лидеры в области батарейных технологий

Разные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Электростанция из аккумуляторов

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Большие батареи на маленьком острове

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Главное — хорошие насосы

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Место хранения — норвежские фьорды

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Электроэнергия превращается в газ

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Водород в сжиженном виде

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

В чем тут соль?

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Каверна в роли подземной батарейки

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Крупнейший «кипятильник» Европы

Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

Накопители энергии на четырех колесах

Электровоз ЧС2 | Аккумуляторная батарея

Аккумулятор (электричество)

2

Новая система улавливает CO2 и вырабатывает электроэнергию

Новый растягивающийся аккумулятор для носимой электроники

Новый способ охлаждения электронных устройств и рекуперации отработанного тепла

Питание кардиостимулятора с помощью сердцебиения пациента

Инновационная химия батарей революционизирует цинково-воздушную батарею

Насколько легким может быть складной и долговечный аккумулятор

Простая самозарядная батарея предлагает решения для электропитания устройств

Тонкий слой защищает аккумулятор, позволяет заряжать от холода

Литий-ионные батареи, отпечатанные на 3D-принтере

Микроволны, новая технология для аккумуляторов, энергия

В чем разница между элементом, батареей и аккумуляторным блоком? — База знаний BatteryGuy.com

Быстрый ответ

Ячейка

Одноэлементные батареи

Аккумулятор

Аккумуляторный блок

Почему сбивает с толку

Батарея (электричество) — Энциклопедия Нового Света

История

Концепции аккумуляторов

Емкость аккумулятора

Срок службы батареи

Взрыв батареи

Типы аккумуляторов

Одноразовые

Перезаряжаемый

Самодельные клетки

Тяговые батареи

Аккумуляторы Flow

Необслуживаемый аккумулятор (MF)

Соображения по охране окружающей среды

Электрический компонент

См. Также

Банкноты

Список литературы

Внешние ссылки

кредитов

Переработка бытовых аккумуляторов

Типы аккумуляторных батарей