Népszerű akkumulátortípusok

Az eszköz (néhány szóban), előnyei és hátrányai. Ólom-sav, nikkel-kadmium, nikkel-fém-hidrid és lítium-ion akkumulátorok.

Az akkumulátor technológia csendben és határozottan belépett az életünkbe. Vezeték nélküli telefonok, mobiltelefonok, vezeték nélküli szerszámok, kamerák, különféle játékok ... Ha mindez csak a szokásos savas vagy alkáli elemekből származna villamos energiához, akkor minden orosz család költségvetésének jelentős részét akkumulátorokra költik. Ezért gyakran elkapja magát, hogy arra gondoljon: hogyan élhetünk volna még anélkül is háztartási akkumulátorok?

Elemek - Ezek olyan elektrokémiai eszközök, amelyek képesek az elektromos energiát tárolni és kiadni. Egy ilyen egyszerű meghatározás mögött azonban rejlik sokféle kivitel és működési elv a különféle akkumulátorok számára. Az evolúció és a technológiai fejlődés teljes mértékben érintette őket, és ma az iparban is vannak újratölthető elemekképes évente maximális energiával dolgozni újratöltés nélkül.

Az átlagos laikus ember azonban csak ismeri többféle elem. Nézzük részletesebben rájuk.

A fedélzeti fedélzeti villamosenergia-rendszereket használnak indító ólom-sav akkumulátorok. Modern akkumulátorok Ez a csoport nem igényel karbantartást. A benne levő elektrolit kénsav oldata, az aktív reagensek ólom-oxid és maga az ólom. A kisülés során a reagenseket az anódon és a katódon redukálják, hogy ólom-szulfáttá váljanak, és egy elektromos áram halad át az elektroliton. Töltéskor fordított kémiai reakció fordul elő, és az áram ellenkező irányba áramlik.

Az autóakkumulátorokat indítóakkumulátoroknak nevezzük, mivel hajlandóak nagy kiindulási áramot adni még a legszélsőségesebb körülmények között is, például -30 Celsius fok vagy az alatti környezeti hőmérsékleten.

Indító és ólom-sav akkumulátorok általában hiányoznak "Memória hatása". Ez azt jelenti, hogy egyáltalán nem érdekli, hogy milyen gyakorisággal és milyen mértékben töltik őket, kapacitásuk az egyenetlen és hiányos töltés miatt nem csökken.

Ezen felül a ólom-sav akkumulátorok minimális mértékben önürülnek, viszonylag olcsók és akár ezer töltési ciklust is képesek ellenállni.

Ugyanakkor az indító akkumulátoroknak hátrányai is vannak. Például az ólom-akkumulátor kapacitása, térfogatának és tömegének egységére vonatkoztatva, kicsi. Ezért a ólom akkumulátort nem lehet kompaktnak és könnyűnek nevezni. Az ilyen típusú elemek további hátránya a mély kisülés félelme. Az indító akkumulátor számára az optimális, ha a kapacitás nem haladja meg a felét.

A háztartási és az általános ipari kompakt készülékekben a közelmúltig az abszolút vezetés abszolút vezetése fennmaradt nikkel-kadmium elemek (Ni-Cd). Ezek alkáli elemek, kálium-hidroxidot használnak elektrolitként. És a benne lévő aktív anyagok a kadmium és a nikkel-hidroxid (innen a név).

A nikkel-kadmium elemek egyedülállóak a mély kisüléshez való hozzáállásukban. „Tetszik”, és jótékony hatással van a lehetséges újratöltési ciklusok kapacitására és számára. Általánosságban elmondható, hogy egy nikkel-kadmium akkumulátor abban az esetben jó, ha állandó teljesítménnyel képes működni a teljes kisütési ciklus alatt, ugyanazt az áramot előállítva.

Az ólom-akkumulátorokhoz hasonlóan a nikkel- és kadmium-elemek is ellenállnak a hőmérséklet-változásoknak, és nagyszámú újratöltési ciklusra készen állnak.

A nikkel-kadmium akkumulátorok költsége valamivel magasabb, mint az ólom akkumulátorok ára, ám nem mondhatjuk, hogy az utóbbiak különösen drágák.

A nikkel-kadmium elemek fő hátránya a kifejezett "memóriahatás". Ezért az ilyen akkumulátorok nagyon károsak, mivel folyamatosan "töltöttek" és nem teljesen ürülnek. Nem szabad elfelejteni, hogy a kadmium mérgezés, amelynek miatt némi nehézség merülhet fel a nikkel-kadmium elemek megsemmisítésekor.

A kadmium-toxicitás problémájának megoldására és a magasabb működési jellemzők elérésére a múlt század 80-as évei végén fejlesztettek ki újratölthető nikkel-fém-hidrid elemek (Ni-Mh). Az akkumulátorok és a nikkel-kadmium elemek közötti különbség az, hogy katóduk abszorbeált hidrogént (intermetallikus) tartalmaz. A nikkel-fém-hidrid elemek kevésbé érzékenyek a „memóriahatásra”, nagyobb fajlagos kapacitással rendelkeznek.

Ugyanakkor ezeknek az akkumulátoroknak a költségei magasabbak, mint a kadmium elemekhez képest, kevesebb feltöltési és lemerülési ciklust tudnak ellenállni, és hosszú ideig nem képesek nagy áramot adni. Ezen hiányosságok miatt a fémhidrid elemek nem képesek versenyezni a kadmium elemekkel.

Az egyik legfejlettebb és ugyanakkor népszerű típusú akkumulátor lítium-ion akkumulátorok. Az ő oldalukon mind könnyű súly, mind nagy erőforrás, "memóriahatás" hiánya és az önkisülés.

Lítium-ion akkumulátor meglehetősen összetett: a katód grafitból, az anód kobaltból vagy mangánból készül. Az akkumulátor működése közben a lítium-oxid felváltva helyezkedik el a pozitív vagy negatív elektródán.

K a lítium-ion akkumulátorok hátrányai elsősorban a költségeiknek tulajdoníthatók. Ehhez hozzá lehet adni egy kis hőmérsékleti tartományt. Ezek a hiányosságok azonban nem tekinthetők jelentősnek, és a lítium-ion akkumulátorok gyártása folyamatosan növekszik. Sőt, a modern típusú akkumulátorok, például a lítium-polimer még nem terjedtek el széles körben.

További információ a legmodernebb típusú akkumulátorokról itt:

Lítium-ion akkumulátorok

Gélelemek

Ígéretes technológiák:

Alumínium elemek

Szén elemek

Grafén akkumulátorok

Alexander Molokov

Comments

[#1]

A Ni-MH-ban az intermetallus anód, nem katód. Nikkel-oxid-katód.

[#3]

Készülék a működtetett akkumulátorok karbantartására (kéntelenítésére).

Az akkumulátor néhány évvel ezelőtt a szulfatáció problémájával szembesült, autóm dízelmotorja megkezdett a hidegtől. Töltött akkumulátorral az önindító forog, de valahogy lassan. Átnéztem az akkumulátor tényezőjét (az érthetetlen oszcillogrammal), a Valraven sémáját (jó ötlet, de írástudatlan műszaki megoldás) stb. Inspirálta az a gondolat, hogy éles impulzusokkal, meredek élű élekkel aktiválják a kéntelenítést. Összeállítottam egy egyszerű áramkört egy kenyérlemezre, egy éjszakára akkumulátorra állítottam és reggel probléma nélkül elindítottam az autót. így Elértem a szezon végét (télen nem megyek), tavasszal-nyáron mentem probléma nélkül, és ősszel kaptam egy új akkumulátort, meghosszabbítva a régi hatéves élettartamát. A következtetésekre jutott: 1- a készülék hatékony, de gyenge a kezeléshez; 2 - a kéntelenítés megakadályozása szükséges, a borhit időben meg kell inni. Szétteríttem a TD-t, hogy megismételjem azt az eszközt, amelyről beszéltem, mindenki teheti, hogy ne lusta legyen, az összes alkatrésznek nincs eleme. Look

[#4 cinege]

A cikk nem rossz.Semmit sem mondnak a ólom VRLA AGM és gél akkumulátorokról, amelyeket szintén gyakran használnak a mindennapi életben (például inverteres akkumulátor rendszerekhez vagy UPS kazánokhoz ..)
Egyébként a nikkel-kadmium jelenleg 2-3-szor drágább, mint az ólom.

[#5 Anton]

A lítium-ion memóriahatása

Paul Scherrer, a Svájci Intézet kutatói, valamint a japán Toyota Research munkatársai megállapították, hogy a széles körben alkalmazott lítium-ion akkumulátorok továbbra is negatív „memóriahatásnak” vannak kitéve.

Mint a tanulmány kimutatta, a hiányos töltés és az azt követő kisülés gyakori ciklusai különálló „memória-effektusok” megjelenéséhez vezetnek, amelyeket ezután összefoglalnak. Ennek oka az, hogy az akkumulátor működésének alapja a lítium-ionok felszabadítása és újbóli elfogása, amelyek dinamikája messze nem optimális a hiányos töltés esetén.

A töltési folyamat során a lítium-ionok egymás után több tíz mikrométer méretű lítium-ferrofoszfát részecskéket hagynak el. A katód anyag elválasztódik részecskékké, különböző lítiumtartalommal.

Az akkumulátor töltése a növekvő elektrokémiai potenciál ellenére történik. Egy bizonyos ponton eléri a határértéket. Ez felgyorsítja a katód anyagból a fennmaradó lítium-ionok felszabadulását, ám ezek nem változtatják meg az akkumulátor teljes feszültségét.

Ha nincs teljesen feltöltve, akkor bizonyos számú, a határállapothoz közeli részecske marad a katódnál. Gyakorlatilag elérték a lítium-ion felszabadulásának gátját, de ezt nem sikerült átjutniuk.

A kisülés során a szabad lítium-ionok hajlamosak visszatérni a helyükre és rekombinálódni a ferrofoszfát-ionokkal. A katód felületén azonban olyan határrészes részecskékkel is találkoznak, amelyek már tartalmaznak lítiumot. Az újrafelvétel nehéz, és az elektróda mikroszerkezete zavart.

Jelenleg a probléma megoldásának két módját vizsgálják: az akkumulátorkezelő rendszer algoritmusainak módosítása és megnövelt felületű katódok kidolgozása.