Μπαταρίες: η λειτουργία της συσκευής, η αρχή λειτουργίας και το σύστημα

Αυτόνομη πηγές ηλεκτρικής ενέργειας είναι από τις πιο χρήσιμες εφευρέσεις της ανθρωπότητας. Τι είναι ένα τηλέφωνο ή το ραδιόφωνο, που δεν έχουν μπαταρίες; Η συσκευή πολλών συσκευών, καθώς και των όρων χρήσης τους δεν παρέχουν πάντα μια μόνιμη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, έτσι ώστε αυτές οι πηγές ενέργειας μπορούν άνετα να λειτουργήσει σχεδόν οπουδήποτε στον κόσμο. Μετά από ένα σύντομο πρόλογο, ας πιάσουμε το άρθρο.

Τι είναι μια μπαταρία;

Σε μια ευρεία έννοια, ο όρος αυτός σημαίνει μια συσκευή που κάτω από ορισμένες συνθήκες χρήσης μπορεί να αποθηκεύσει οποιοδήποτε τύπο ενέργειας, και άλλοι - να περάσουν για να καλύψει τις ανάγκες του ατόμου.

Μπαταρίες συσσωρεύουν ηλεκτρική ενέργεια από μια εξωτερική πηγή ενέργειας, και στη συνέχεια να της δώσει τα συνδεδεμένα τους καταναλωτές ώστε να μπορούν να κάνουν τη δουλειά τους. Έτσι, όταν οι συσκευές είναι μόνιμα χημικές αντιδράσεις μεταξύ του ηλεκτρολύτη και των πλακών ηλεκτροδίων. Παρεμπιπτόντως, αυτό το σχέδιο είναι διαθέσιμη στις τράπεζες, και από τα οποία σχηματίζονται μπαταρίες. συσκευή δεδομένων κατασκευή παρέχει για την τάση, συνήθως 1.2-2 V, η οποία είναι πολύ μικρή. Ως εκ τούτου, για την αύξηση της απόδοσης των τροφοδοτικών, και να χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους σύνδεσης.

Πώς να συνεργαστεί με την απαλλαγή μπαταρίες;

συσκευή παροχής ρεύματος δεδομένων παρέχει μια σύνδεση με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα. Λειτουργούν ως εξής: όταν το φορτίο είναι συνδεδεμένο με τα ηλεκτρόδια (ως παράδειγμα μπορούμε να θεωρήσουμε μια λάμπα), υπάρχει ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Καθώς αρχίζει να ρέει ρεύμα εκφόρτισης. Σχηματίζεται από την κίνηση των ηλεκτρονίων, ανιόντα και κατιόντα. Πιο λεπτομερείς πληροφορίες για το πώς και το τι συμβαίνει, μπορείτε να πείτε απλά ως παράδειγμα.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια μπαταρία όπου το θετικό ηλεκτρόδιο - είναι το οξείδιο του νικελίου, η οποία έχει προστεθεί γραφίτη για τη βελτίωση της αγωγιμότητας. σπόγγος καδμίου χρησιμοποιήθηκε για την αρνητική πλάκα. Έτσι, όταν υπάρχει μια απαλλαγή, τα σωματίδια του δραστικού οξυγόνου απελευθερώνεται και να πέσει μέσα στον ηλεκτρολύτη. Έτσι διαχωρίζονται από τμήματα τα οποία είναι ως ηλεκτρική ενέργεια (όπως τα ηλεκτρόνια). Τα σωματίδια του ενεργού οξυγόνου κατευθύνεται προς τα αρνητικών πλακών, όπου οξειδώνονται κάδμιο.

λειτουργία της μπαταρίας με χρέωση

Θα πρέπει να αποσυνδέσετε το φορτίο στους ακροδέκτες των πλακών. Μπορούν επίσης τρέφονται, τυπικά μία τάση DC (αλλά μπορεί να είναι παλμικό, ανάλογα με την περίπτωση) η οποία είναι μεγαλύτερη από την τιμή της μπαταρίας που φορτίζεται. Επιπλέον, η πολικότητα πρέπει να είναι η ίδια. Αυτό είναι μείον και συν τερματικό σταθμό του καταναλωτή και η πηγή πρέπει να ταιριάζουν. Να σημειωθεί ότι ο φορτιστής πρέπει να διαθέτει απαραιτήτως περισσότερη δύναμη από ό, τι υπάρχει στη μπαταρία, προκειμένου να καταστείλει τα απομεινάρια της ενέργειας σε αυτό και να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα του οποίου η κατεύθυνση είναι αντίθετη στην απαλλαγή. Ως αποτέλεσμα, αλλαγή και χημικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην μπαταρία.

Ας δούμε ένα παράδειγμα από την προηγούμενη παράγραφο του άρθρου. Εδώ το θετικό ηλεκτρόδιο θα εμπλουτιστεί με οξυγόνο, και η αρνητική ανακτήσει καθαρό κάδμιο. Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε ότι κατά τη στιγμή της φόρτισης και αποφόρτισης μόνο αλλάζουν τη χημική σύνθεση των ηλεκτροδίων. Αυτό δεν ισχύει για τον ηλεκτρολύτη. Αλλά μπορεί να εξατμιστεί, η οποία θα έχει αρνητικό αντίκτυπο στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Έτσι, εξετάσαμε την αρχή της λειτουργίας της κάθε μπαταρίας. Τώρα, ας μάθουμε πώς κατά τη λειτουργία μπορούν να βελτιώσουν την απόδοσή τους.

παράλληλη σύνδεση

Η τρέχουσα αξία εξαρτάται από ένα μεγάλο αριθμό παραγόντων. Πρώτα απ 'όλα κάτω ότι κατανοούν το σχεδιασμό, τα υλικά που χρησιμοποιούνται και τις διαστάσεις τους. Η μεγάλη περιοχή των ηλεκτροδίων είναι τα πιο τρέχοντα στοιχεία μπορούν να αντέξουν. Η αρχή αυτή χρησιμοποιείται για την παράλληλη σύνδεση του ίδιου τύπου κυττάρων σε ηλεκτρικές στήλες. Αυτό γίνεται, αν θέλετε να αυξήσετε την τιμή του ρεύματος που πηγαίνει στο φορτίο. Αλλά την ίδια στιγμή πρέπει να αυξήσει την πηγή δύναμης και ενέργειας.

σύνδεση σε σειρά

Αν λάβουμε υπόψη τις τράπεζες των οποίων οι μπαταρίες, είναι απαραίτητο να πούμε ότι είναι, κατά κανόνα, στο ίδιο περίβλημα. Ένας παρόμοιος τύπος σύνδεσης που χρησιμοποιείται για να πάρει μεγάλη απόδοση με λιγότερη απώλεια ένταση.

Δείτε τη χρήση αυτού του σχεδιασμού μπορεί, αποσυναρμολογηθεί μπαταρίες αυτοκινήτων είναι μολύβδου-οξέος. Λέγεται ότι αυτό το είδος της χρήσης, όχι μόνο στην συσκευή της μπαταρίας του αυτοκινήτου, είναι απλά το πιο πιθανό τρόπο για να βγάλουν έξω, πώς αυτό το είδος της σύνδεσης. Σε αυτή την περίπτωση, θα βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει μεταλλική επαφή, και υπήρχε μια αξιόπιστη γαλβανική σύνδεση μέσω του ηλεκτρολύτη. Αλλά αυτό είναι μόνο για να γίνει κατανοητό σε σχέση με αυτόν τον τύπο. Σε άλλες περιπτώσεις, ένα διαφορετικό έργο σετ θα πραγματοποιηθεί η σύνδεση.

Τύποι μπαταριών

Διαφέρουν λόγω του σκοπού, των ευκαιριών και την εφαρμογή του υλικού τους. Αυτή τη στιγμή, σύγχρονη παραγωγή κυριαρχήσει την παραγωγή περισσότερων από τρεις τύπους δωδεκάδα, τα οποία διαφέρουν στην σύνθεση των ηλεκτροδίων και του ηλεκτρολύτη που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορεί να επαίρεται μιας οικογένειας των 12 γνωστών μοντέλων. Υπό όρους μπορεί να διακρίνει τους ακόλουθους τύπους:

1. Μολύβδου-οξέος.
2. Λιθίου.
3. μπαταρίες νικελίου-καδμίου.

Αυτό είναι το πιο δημοφιλές εκπροσώπους. Αλλά για να κατανοήσουν τις δυνατότητες που προσφέρουμε για να εξοικειωθούν με τη λίστα των υλικών που μπορούν να χρησιμεύσουν ως ηλεκτρόδια:

• σιδήρου?
• οδηγούν?
• τιτάνιο?
• λίθιο?
• καδμίου?
• κοβάλτιο?
• νικελίου?
• ψευδαργύρου?
• βαναδίου?
• ασήμι?
• αλουμινίου?
• μια σειρά από άλλα στοιχεία, τα οποία, ωστόσο, είναι πολύ σπάνιες.

Χρησιμοποιώντας διαφορετικά υλικά επηρεάζει τα χαρακτηριστικά εξόδου που λαμβάνονται και κατά συνέπεια το πεδίο εφαρμογής. Έτσι, για παράδειγμα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές και κινητές συσκευές. Ενώ η νικελίου-καδμίου χρησιμοποιούνται ως υποκατάστατο για τα συμβατικά ηλεκτροχημικές κυψέλες. Θεωρητικά, όλα τα είδη των μπαταριών μπορεί να λειτουργήσει με οποιοδήποτε φορτίο. Το μόνο ερώτημα είναι, πώς δικαιολογείται είναι μια τέτοια εφαρμογή.

Βασικά Χαρακτηριστικά

Έχουμε ήδη δει ότι τέτοιες μπαταρίες, η συσκευή των δομών από τα οποία είναι κατασκευασμένα. Τώρα, ας επικεντρωθεί σε αυτό που επηρεάζει τη λειτουργία τους. Σημαντικό για μας χαρακτηριστικά είναι:

1. Πυκνότητα ονομάζεται χαρακτηριστικής ποσότητας του λόγου ενέργειας προς τον όγκο ή το βάρος της μπαταρίας.
2. Αναφέρεται στη μέγιστη χωρητικότητα της αξίας μπαταρία που μπορεί να δώσει κατά τη διαδικασία εκκενώσεως, μέχρι μια χαμηλότερη τάση. Αυτός ο αριθμός εκφράζεται σε αμπερώρια ή κουλόμπ. Μπορεί επίσης να αναφέρει την ενεργειακή ικανότητα. Μετριέται σε watt-ωρών ή Joules. Το πρόβλημα ενός τέτοιου δοχείου - να αναφέρουν το ποσό της ενέργειας που δίνεται κατά την διάρκεια εκφόρτισης μέχρι μια ελάχιστη αποδεκτή τάση.
3. Λειτουργία θερμοκρασίας επηρεάζει τις ηλεκτρικές ιδιότητες της μπαταρίας. Όταν υπάρχει μια σοβαρή απόκλιση από το συνιστώμενο εύρος λειτουργίας του κατασκευαστή, υπάρχει μια μεγάλη πιθανότητα διακοπής παροχής ισχύος. Αυτό είναι επειδή το κρύο και η θερμότητα επηρεάζει το ρυθμό των χημικών αντιδράσεων, καθώς και την εσωτερική πίεση.
4. Αναφέρεται στην απώλεια της ικανότητας αυτο-απαλλαγής που συμβαίνουν μετά την μπαταρία όταν δεν υπάρχει φορτίο στους τερματικούς σταθμούς. Με πολλούς τρόπους, το ποσοστό αυτό εξαρτάται από την έκδοση και μπορεί να αυξηθεί εάν κακή μόνωση.

Αυτά είναι τα χαρακτηριστικά των μπαταριών και παρέχουν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για εμάς. Φυσικά, αν έχετε να κάνετε κάτι νέο και αποκλειστικό, προηγουμένως αόρατο, και μπορεί να χρειαστεί κάτι περισσότερο. Αλλά αυτό είναι εξαιρετικά απίθανο.

Τα ηλεκτρόδια της συσκευής

Για παράδειγμα, παίρνουμε τις πλάκες μολύβδου. Παρά το γεγονός ότι αυτά που ήταν κάποτε. Σύγχρονη πλάκα κατασκευασμένη από κράμα μολύβδου-ασβεστίου. Αυτό επιτυγχάνει ένα χαμηλό επίπεδο της αυτο-εκφόρτισης της μπαταρίας (50% χωρητικότητα χάνεται για 18 μήνες). Επιτρέπει επίσης να χρησιμοποιούν το νερό με φειδώ (από 1 γραμμάριο ανά αμπέρ-ώρα).

Μπορείτε να συναντηθούν και να υβριδική κατασκευή, όπου, εκτός από το μόλυβδο, προστίθεται στο θετικό ηλεκτρόδιο αντιμονίου, και στην αρνητική - ασβεστίου. Ωστόσο, σε τέτοιες περιπτώσεις, υπάρχει αυξημένη κατανάλωση νερού. Για να αυξήσετε την αντίσταση σε διεργασίες διάβρωσης, προσθέστε κασσίτερο ή ασήμι.

Ηλεκτρόδια κατασκευάζονται με την δομή πλέγματος της δραστικής συνθέσεως επικαλυμμένο στρώμα. Η αρχή λειτουργίας της μπαταρίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το τι υλικό χρησιμοποιείται για τις πλάκες. Θεωρούμε το προβάδισμα, το οποίο είναι εύκολο να το μάθει, αλλά να επικεντρωθεί σε αυτά είναι πάντα δεν συνιστάται.

ηλεκτρολύτη

Θεωρούμε ότι όλα τα ίδια μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Ως ηλεκτρολύτη στο οποίο τοποθετούνται, ενεργεί συχνά θειικό οξύ. Έχει μια ειδική πυκνότητα που μπορεί να ποικίλει ανάλογα με το επίπεδο της μπαταρίας. Στην περίπτωση αυτή, η αρχή: όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο υψηλότερη. Με τον καιρό, ο ηλεκτρολύτης εξατμίζεται, και η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται. Διάρκεια ζωής επηρεάζει ιδιαίτερα τη λειτουργία (συμμόρφωση με τους κανονισμούς ασφαλείας). Ο ηλεκτρολύτης της μπαταρίας μπορεί να είναι δύο τύπων:

• υγρό?
• υπό τη μορφή εμποτισμένα ειδικά υλικά.

Αυτή τη στιγμή, το πιο διαδεδομένο είδος πρώτης.

μπαταρίες λειτουργίας

Χρησιμοποιώντας επαναφορτιζόμενες μπαταρίες μπορεί να δει κανείς σχεδόν παντού. Σκεφτείτε για το κινητό τηλέφωνο ή το αδιάλειπτης παροχής ισχύος για υπολογιστές. Σε ένα συνηθισμένο φακός μπορεί να δοθεί ως ένα παράδειγμα (μοντέρνα σχέδια είναι όλο κατασκευάζονται με ενσωματωμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία και δεν έχουν σχεδιαστεί για γαλβανικά κύτταρα). Και τα αυτοκίνητα; Συστήματα «stop-start» και την αναγεννητική πέδηση με τη λειτουργία των μπαταριών, και τοποθετήστε υψηλές απαιτήσεις για το ρεύμα εκκίνησης, αποφόρτιση και αντοχή. Όπως μπορείτε να δείτε, χωρίς αυτά τα τροφοδοτικά είναι δύσκολο να γίνει στη σύγχρονη ζωή σε κανέναν.

Σχέδιο κατασκευής της μπαταρίας

Εξετάσαμε τις βασικές πληροφορίες σχετικά με αυτές τις συσκευές. Ας πληρώσουν ακόμη και προσοχή σε μια τέτοια έννοια όπως το κύκλωμα της μπαταρίας. Πράγματι, στο πλαίσιο των άρθρων σχετικά με τον το παρελθόν, μόνο εν παρόδω. τρέχον σύστημα μπαταρίας, σύμφωνα με την ιστορία, ιδρύθηκε από τον γάλλο φυσικό Gaston Plante. Η περιοχή από τις δημιουργίες του από 10 τετραγωνικά μέτρα! Σύγχρονη μπαταρίες, στην πραγματικότητα, απλά μειώνεται σημαντικά και λίγο τελικά αντίγραφα της μπαταρίας του. Ορατό στο ανθρώπινο στοιχείο είναι η μοναδική περίπτωση. Παρέχει κοινά και δομική ακεραιότητα.