Акумулаторни батерии: устройство, работа, принцип на работа и верига

Автономните източници на енергия са една от най-полезните изобретения на човечеството. Какво е телефон или радио, които нямат акумулаторни батерии? Разположението на много устройства, както и условията за тяхното използване не винаги предвиждат наличието на постоянно мрежово електрозахранване, поради което такива източници на електроенергия позволяват да се работи удобно навсякъде по света. След малко предговор, нека да стигнем до статията.

Какво представлява акумулаторна батерия?

В широк смисъл, терминът означава устройство, което при определени условия на употреба може да натрупва някаква енергия, докато в други може да се използва, за да отговори на нуждите на човек.

Батериите натрупват електричество от външен източник на енергия и след това го дават на свързани потребители, за да могат да вършат работата си. Така че, когато устройствата работят, постоянно се появяват химични реакции между електролита и електродните пластини. Между другото, подобен дизайн се поставя в банките, от които се образуват батериите. Устройството на тези конструкции осигурява създаването на напрежение, обикновено 1.2-2 V, което е много малко. Ето защо, за да се увеличи производителността на източниците на захранване, се използват различни видове свързване.

Как да работите с освобождаване от отговорност акумулаторни батерии?

Устройството за данни за захранване осигурява връзка с плюс и минус. Те функционират по следния начин: когато към електродите е свързано товар (като пример можем да разгледаме крушка), тогава се появи затворена електрическа верига. Изтичащият ток започва да тече през него. Тя се формира благодарение на движението на електрони, аниони и катиони. По-подробна информация за това какво и как е, можете да кажете само на конкретен пример.

Да приемем, че имаме батерия, където положителният електрод е никелов оксид, в който е добавен графит, за да се увеличи проводимостта. За отрицателна плоча се използва гъба кадмий. Така че, когато изхвърлянето се извършва, активните кислородни частици се освобождават и попадат в електролита. В същото време те отделят части, които преминават като електричество (същите електрони). След това частиците на активния кислород са насочени към отрицателните плочи, където окисляват кадмий.

Работа с батерията при зареждане

Необходимо е да изключите товара на клемите на плочите. Те също така се хранят, като правило, с постоянно напрежение (но могат да бъдат пулсиращи, в зависимост от случая), което е по-голямо от размера на заредената батерия. Полярността трябва да е еднаква. Тоест терминалите минус и плюс на потребителя и източника трябва да съответстват. Имайте предвид, че зарядното устройство трябва задължително да има повече енергия, отколкото има в батерията, за да потисне оставащата в него енергия и да създаде електрически ток, посоката на който ще бъде обратното на изпускането. В резултат на това се променят химичните процеси, които се появяват в акумулатора.

Да разгледаме пример от предишната подточка на статията. Тук положителният електрод ще бъде обогатен с кислород и чистият кадмий ще бъде възстановен до отрицателния електрод. Обобщавайки, можем да кажем, че по време на зареждането и изхвърлянето само химичният състав на електродите се променя. Това не важи за електролита. Но може да се изпари, което ще се отрази негативно на живота на батерията.

Така че ние разгледахме принципа на работа на всяка батерия. Сега нека разберем как да подобрим ефективността им по време на работа.

Паралелна връзка

Размерът на тока зависи от значителен брой фактори. На първо място, това означава конструкцията, използваните материали и техните размери. Колкото по-голяма е площта на електродите, толкова по-голяма е токът, който те ще могат да издържат. Този принцип се използва за паралелно свързване на подобни кутии в батериите. Това се прави, ако е необходимо да се увеличи текущата стойност, която отива към товара. Но заедно с това е необходимо да се повиши силата на източника на енергия.

Серийна връзка

Ако разгледаме банките, от които се произвеждат батериите, трябва да се каже, че по принцип те са в едно помещение. Подобен тип свързване се използва за получаване на големи стойности на напрежение с по-малко загуби.

Можете да видите приложението на този дизайн чрез разглобяване на автомобилни батерии, които са оловно-киселинни. Струва си да се отбележи, че този тип се използва не само в устройството за батерии на автомобила, а е най-вероятният начин да разглобите как работи този тип връзка. В този случай трябва да се внимава да няма контакт с метал и да има надеждна галванична връзка през електролита. Но това трябва да бъде разбрано само по отношение на този тип. В други случаи зададената задача за свързване ще бъде изпълнена по различен начин.

Видове батерии

Те се различават поради тяхната цел, способности, реализация и материал. В момента модерното производство овладява производството на повече от три дузини типа, които се различават по своя състав от електроди, както и от използвания електролит. Например литиево-йонните батерии могат да се похвалят с 12 познати модела. Обикновено могат да се разграничат следните типове:

1. Олово киселина.
2. Литиево.
3. Никел-кадмиеви батерии.

Това са най-популярните представители. Но за разбиране на възможностите предлагаме да се запознаете със списъка от материали, които могат да действат като електроди:

• желязо;
• води;
• титан;
• литий;
• кадмий;
• кобалт;
• никел;
• цинк;
• ванадий;
• сребро;
• алуминий;
• редица други елементи, които, между другото, са много редки.

Използването на различни материали оказва влияние върху получените резултати и следователно върху обхвата на приложение. Така например литиево-йонните батерии се използват в компютърни и мобилни устройства. Докато никел-кадмият се използва като заместител на стандарта галванични клетки. Теоретично всички видове батерии могат да работят с всяко натоварване. Единственият въпрос е колко оправдано е такова приложение.

Основни характеристики

Ние вече разгледахме какви батерии са, структурата на тези структури, от какво се състоят. Сега нека се съсредоточим върху това, което влияе върху тяхната работа. Важни характеристики за нас са:

1. Плътността се отнася до характеристиката на съотношението на количеството енергия към обема или теглото на акумулатора.
2. Капацитетът е стойността на максималното зареждане на акумулатора, което може да се даде по време на процеса на разреждане, докато се достигне най-ниското напрежение. Този индикатор се изразява в ампера-часове или висулки. Енергийният капацитет може също да бъде посочен. Измерва се в ватчасове или джаули. Задачата на този капацитет е да се отчита количеството енергия, което се подава по време на разреждането, докато не се достигне минималното допустимо напрежение.
3. Температурният режим влияе върху електрическите свойства на акумулатора. Когато има сериозни отклонения от препоръчителния от производителя диапазон на работа, има голяма вероятност за прекъсване на електрозахранването. Това е така, защото студът и топлината влияят на интензивността на химическите реакции, както и на вътрешното налягане.
4. Саморазреждането се отнася до загубата на капацитет, която възниква след зареждането на акумулатора, когато няма натоварване на клемите. В много отношения този индикатор зависи от дизайна и може да се увеличи, ако изолацията е нарушена.

Това са характеристиките на батериите и представляват най-голям интерес за нас. Разбира се, ако трябва да направите нещо ново и изключително, преди безпрецедентно, може да се нуждаете от нещо друго. Но това е много малко вероятно.

Електродно устройство

Като пример, ние вземаме водещите плочи. Въпреки че бяха преди. Съвременните плочи са изработени от оловно-калциева сплав. Благодарение на това се постига саморегулиране с ниска батерия (50% от капацитета се губи за 18 месеца). Това също ви позволява да пестите вода (само 1 грам на час ампер).

Човек може да намери и хибриден дизайн, където в допълнение към оловото се добавя антимон към положителния електрод и към отрицателния електрод се добавя калций. Вярно е, че в такива случаи има увеличен воден поток. За да увеличите устойчивостта към корозивни процеси, добавете калай или сребро.

Електродите са направени с решетъчна структура, те са покрити със слой с активна маса. Принципът на работа на батерията зависи в голяма степен от това, какво материал се използва за плочите. Ние считаме олово, което е лесно да се учи, но ние не ги препоръчваме.

електролит

Ние разглеждаме всички същите оловно-кисели батерии. Като електролит, в който се поставят, най-често се появява сярна киселина. Има определена плътност, която може да варира в зависимост от нивото на захранване на батерията. В този случай принципът функционира: колкото повече, толкова по-високо. С течение на времето електролитът се изпарява и капацитетът на акумулаторната батерия пада. Животът на услугата засяга операцията (безопасност). При батериите електролитът може да бъде от два типа:

• течност;
• под формата на импрегниран специален материал.

В момента най-често срещаният тип е първият.

Работа с батерията

Използването на батерии може да се наблюдава почти навсякъде. Запомнете мобилните си телефони или непрекъснати захранвания за компютри. Като пример можете да донесете и обикновена фенерче (съвременните образци се произвеждат все повече с вградена батерия и не са предназначени за галванични клетки). И коли? Системите "stop-start" и регенеративна спирачна работа от акумулатори, и те предложиха високи изисквания към начален ток, дълбоко освобождаване и дълготрайност. Както можете да видите, без тези източници на енергия е трудно да се справим в живота на всеки един човек.

Диаграма за изграждане на батерията

Прегледахме основната информация за тези устройства. Нека да обърнем внимание на такава концепция, като веригата на акумулаторната батерия. В края на краищата, в рамките на статия по него отиде само в миналото. Батерията на съвременната схема според историята е създадена за пръв път от френския физик Гастон Растец. Площта на творението му надхвърля 10 квадратни метра! Съвременните батерии, всъщност, са просто значително намалени и леко модифицирани копия на батерията. Видим за човешкия елемент е само тялото. Тя осигурява единството и целостта на структурата.