Bateriile reîncărcabile: dispozitiv, funcționare, principiu de funcționare și circuit

Sursele de energie autonome sunt una dintre cele mai utile invenții ale omenirii. Ce este un telefon sau un radio care nu are baterii reîncărcabile? Aranjamentul multor dispozitive, precum și condițiile de utilizare a acestora, nu prevăd întotdeauna existența unei surse de alimentare permanente a rețelei, astfel încât astfel de surse de energie electrică fac posibilă funcționarea în confort practic oriunde în lume. După o scurtă prefață, să trecem la articol.

Ce este o baterie reîncărcabilă?

În sens larg, acest termen înseamnă un dispozitiv care, în anumite condiții de utilizare, poate acumula o anumită energie, în timp ce în altele poate fi folosit pentru a satisface nevoile unei persoane.

Bateriile acumulează energie electrică de la o sursă externă de alimentare și apoi le dau consumatorilor conectați, astfel încât să poată să-și facă munca. Deci, atunci când aparatele funcționează, apar reacții chimice în mod constant între electrolit și plăcile electrodului. Apropo, un design similar este plasat în băncile din care se formează bateriile. Dispozitivul acestor modele prevede crearea unei tensiuni, de obicei de 1,2-2 V, care este foarte mică. Prin urmare, pentru a spori performanța surselor de alimentare, sunt utilizate diferite tipuri de conexiuni.

Cum să lucrați cu o descărcare de gestiune baterii reîncărcabile?

Dispozitivul de date cu sursă de alimentare furnizează conexiuni la plus și minus. Acestea funcționează după cum urmează: atunci când o sarcină este conectată la electrozi (ca exemplu putem lua în considerare un bec), apoi apare un circuit electric închis. Curentul de descărcare începe să curgă prin el. Se formează datorită mișcării electronilor, anionilor și cationilor. Informații mai detaliate despre ce și cum este, puteți spune doar pe un exemplu concret.

Să presupunem că avem o baterie unde electrodul pozitiv este oxidul de nichel, în care a fost adăugat grafit pentru a crește conductivitatea. Pentru o placă negativă, s-a folosit bureți cadmiu. Deci, atunci când devine descărcarea, particulele de oxigen activ sunt eliberate și cad în electrolit. În același timp, ele separă părți care merg ca electricitate (aceiași electroni). Apoi, particulele de oxigen activ sunt direcționate către plăcile negative, unde oxizi cadmiul.

Acționarea bateriei în timpul încărcării

Este necesar să deconectați sarcina de pe bornele plăcuțelor. De asemenea, au alimentat, de obicei, o tensiune de curent continuu (dar poate fi în impulsuri, în funcție de caz), care este mai mare decât valoarea bateriei, care este încărcată. Iar polaritatea ar trebui să fie aceeași. Adică terminalele minus și plus ale consumatorului și ale sursei trebuie să se potrivească. Rețineți că încărcătorul trebuie să aibă în mod necesar mai multă putere decât există în baterie, în scopul de a suprima resturile de energie în ea și de a crea un curent electric a cărui direcție este opusă de evacuare. Ca urmare, procesele chimice care apar în baterie se schimbă, de asemenea.

Să examinăm un exemplu din sub-punctul anterior al articolului. Aici, electrodul pozitiv va fi îmbogățit cu oxigen, iar cadmiul pur va fi readus la electrodul negativ. Rezumând, putem spune că în timpul încărcării și descărcării se schimbă numai compoziția chimică a electrozilor. Acest lucru nu se aplică electrolitului. Dar se poate evapora, ceea ce va afecta negativ viata bateriei.

Deci, am considerat principiul funcționării oricărei baterii. Acum, să aflăm cum să le îmbunătățim performanța în timpul funcționării.

Conexiune paralelă

Amplitudinea curentului depinde de un număr semnificativ de factori. În primul rând, aceasta înseamnă construcția, materialele folosite și dimensiunile acestora. Cu cât suprafața electrozilor este mai mare, cu atât este mai mare curentul pe care ei îl vor putea suporta. Acest principiu este utilizat pentru conectarea paralelă a cutiilor similare în baterii. Acest lucru se face dacă este necesară creșterea valorii curente, care se duce la sarcină. Dar, împreună cu aceasta, este necesară creșterea puterii sursei de energie.

Conexiune serial

Dacă luăm în considerare băncile din care sunt fabricate bateriile, atunci trebuie spus că acestea sunt, de regulă, într-o singură locuință. Un tip similar de conexiune este folosit pentru a obține valori de tensiune mari cu pierderi mai mici.

Puteți vedea aplicarea acestui design prin dezasamblarea bateriilor auto care sunt plumb-acid. Merită menționat faptul că acest tip este utilizat nu numai în dispozitivul pentru baterii auto, ci este cel mai probabil mod de dezasamblare a funcționării acestui tip de conexiune. În acest caz, trebuie să vă asigurați că nu există contact metalic și că există o legătură galvanică sigură prin electrolit. Dar acest lucru trebuie doar să fie înțeles cu privire la acest tip. În alte cazuri, sarcina de conectare atribuită va fi implementată diferit.

Tipuri de baterii

Ele diferă datorită scopului, capacităților, realizării și materialului. În prezent, producția modernă a stăpânit producția a mai mult de trei duzini de tipuri, care diferă în compoziția lor de electrozi, precum și cu electrolitul utilizat. De exemplu, bateriile li-ion au o familie de 12 modele cunoscute. În mod convențional, se pot distinge următoarele tipuri:

1. Plumb-acid.
2. Litiu.
3. baterii nichel-cadmiu.

Aceștia sunt cei mai populari reprezentanți. Dar pentru o înțelegere a posibilităților, vă sugerăm să vă familiarizați cu lista materialelor care pot acționa ca electrozi:

• fier;
• plumb;
• titan;
• litiu;
• cadmiu;
• cobalt;
• nichel;
• zinc;
• vanadiu;
• argint;
• aluminiu;
• o serie de alte elemente, care, întâmplător, sunt foarte rare.

Utilizarea diferitelor materiale afectează caracteristicile de ieșire rezultate și, prin urmare, domeniul de aplicare. De exemplu, bateriile li-ion sunt utilizate în dispozitivele informatice și mobile. În timp ce nichel-cadmiul este utilizat ca înlocuitor al standardului celulele galvanice. Teoretic, toate tipurile de baterii pot funcționa cu orice încărcătură. Singura întrebare este cât de justificată este o astfel de aplicație.

Caracteristici principale

Am luat deja în considerare ce baterii sunt, structura acestor structuri, din care fac parte. Acum, să ne concentrăm asupra a ceea ce afectează funcționarea lor. Caracteristicile importante pentru noi sunt:

1. Densitatea se referă la caracteristica raportului dintre cantitatea de energie și volumul sau greutatea bateriei.
2. Capacitatea este valoarea încărcării maxime a bateriei pe care o poate da în timpul procesului de descărcare, până la atingerea celei mai scăzute tensiuni. Acest indicator este exprimat în amperi sau în pandantive. Capacitatea energetică poate fi de asemenea indicată. Se măsoară în ore sau jouli. Sarcina acestei capacități este de a raporta cantitatea de energie dată în timpul descărcării până când se atinge tensiunea minimă admisă.
3. Regimul de temperatură afectează proprietățile electrice ale bateriei. Atunci când există abateri grave de la intervalul de funcționare recomandat de producător, există o probabilitate mare de întrerupere a alimentării. Acest lucru se datorează faptului că frigul și căldura afectează intensitatea reacțiilor chimice, precum și presiunea internă.
4. Descărcarea automată se referă la pierderea de capacitate care apare după încărcarea bateriei când nu există sarcină la borne. În multe privințe, acest indicator depinde de design și poate crește dacă izolația este spart.

Acestea sunt caracteristicile bateriilor și ne oferă cel mai mult interes. Desigur, dacă trebuie să faci ceva nou și exclusiv, anterior fără precedent, poate ai nevoie de altceva. Dar acest lucru este foarte puțin probabil.

Dispozitiv de electrozi

De exemplu, luăm plăcile de plumb. Deși au fost înainte. Plăcile moderne sunt fabricate din aliaj de plumb-calciu. Datorită acestui fapt, se realizează descărcarea automată a bateriei (50% din capacitate se pierde în 18 luni). Acest lucru vă permite de asemenea să economisiți apă (numai 1 gram pe oră de amperi).

Se poate găsi și un design hibrid, în care, pe lângă plumb, se adaugă antimoniu la electrodul pozitiv și se adaugă calciu la electrodul negativ. Este adevărat că în astfel de cazuri există un flux de apă mărit. Pentru a crește rezistența la procesele corozive, adăugați staniu sau argint.

Electrozii sunt realizați cu o structură de zăbrele, sunt acoperite cu un strat de masă activă. Principiul funcționării bateriei depinde într-o mare măsură de materialul utilizat pentru plăci. Considerăm că plumbul, ușor de învățat, nu le recomandăm.

electrolit

Consideram aceleasi baterii plumb-acid. Ca electrolit în care sunt plasate, cel mai adesea apare acidul sulfuric. Are o anumită densitate, care poate varia în funcție de nivelul bateriei. În acest caz, principiul funcționează: cu cât este mai mare, cu atât este mai mare. În timp, electrolitul se evaporă și capacitatea bateriei scade. Durata serviciului afectează funcționarea (siguranța). În baterii, electrolitul poate fi de două tipuri:

• lichid;
• sub formă de material special impregnat.

În prezent, cel mai comun tip este primul.

Acționarea bateriei

Utilizarea bateriilor poate fi observată aproape oriunde. Amintiți-vă telefoanele mobile sau surse de alimentare neîntreruptibile pentru calculatoare. De exemplu, puteți aduce și o lanternă convențională (probele moderne sunt fabricate tot mai mult cu o baterie încorporată și nu sunt proiectate pentru celule galvanice). Și mașini? Sistemele "stop-start" și lucrările de frânare regenerativă de la acumulatori și au propus cerințe înalte pornirea curentului, adâncime și durabilitate. După cum puteți vedea, fără aceste surse de alimentare, este dificil de gestionat în viața oricărei persoane.

Baterie Construcție Diagrama

Am analizat informațiile de bază despre aceste dispozitive. Să acordăm atenție unui astfel de concept, cum ar fi circuitul bateriei de stocare. La urma urmei, în cadrul articolului de pe el a mers doar în trecere. Bateria din schema modernă, conform istoriei, a fost inițial creată de fizicianul francez Gaston Plant. Zona de creație a depășit 10 metri pătrați! Bateriile moderne, de fapt, sunt pur și simplu reduse semnificativ și copii ușor modificate ale bateriei. Vizibil elementului uman este numai corpul. Acesta asigură unitatea și integritatea structurii.