סוגי סוללות פופולריים

המכשיר (בכמה מילים), יתרונות וחסרונות. סוללות עופרת, ניקל-קדמיום, ניקל-מתכת הידריד וליתיום-יון.

טכנולוגיית סוללות נכנסה לחיינו בשקט ובתקיפות. טלפונים אלחוטיים, טלפונים סלולריים, כלי חשמל אלחוטיים, מצלמות, מגוון צעצועים ... אם כל זה יקבל חשמל רק מסוללות חומצה או אלקליין רגילות, אז חלק ניכר מתקציבה של כל משפחה רוסית היה מוציא על סוללות. לכן, לעתים קרובות אתה תופס את עצמך חושב: איך אפילו חיינו בלעדינו סוללות ביתיות?

מצברים - מדובר במכשירים אלקטרוכימיים המסוגלים לאגור ולפלט אנרגיה חשמלית. עם זאת, מאחורי הגדרה כה פשוטה מסתתר מגוון רחב של עיצובים ועקרונות תפעול של סוללות שונות. האבולוציה וההתקדמות הטכנולוגית השפיעו עליהם באופן מלא וכיום בתעשייה יש כאלה סוללות נטענותמסוגל לעבוד עם עוצמה מרבית במשך שנים פשוטות ללא טעינה.

עם זאת, ההדיוט הממוצע מכיר רק כמה סוגים של סוללות. בואו להתעכב עליהם ביתר פירוט.

במערכות הכוח של המכוניות שלנו משמשים סוללות חומצת עופרת מתנע. סוללות מודרניות קבוצה זו אינה דורשת תחזוקה. האלקטרוליט בהם הוא תמיסה של חומצה גופרתית, והריגנטים הפעילים הם תחמוצת עופרת ועופרת עצמה. במהלך השחרור מופחתים הריאגנטים באנודה ובקתודה להובלת סולפט, וזרם חשמלי עובר דרך האלקטרוליט. בעת טעינה מתרחשת תגובה כימית הפוכה, והזרם זורם בכיוון ההפוך.

סוללות רכב נקראות סוללות מתחילים מכיוון שהן נדרשות להיות מוכנות לתת זרם ראשוני גדול גם בתנאים הקיצוניים ביותר, למשל, בטמפרטורת הסביבה של -30 מעלות צלזיוס ומטה.

סוללות מתחילים וסוללות חומצת עופרת בדרך כלל נעדרות לחלוטין "אפקט זיכרון". פירוש הדבר שלמעשה לא אכפת להם באיזו תדירות ובאיזו מידה הם טעונים, יכולתם מטעינה לא אחידה ולא שלמה לא פוחתת.

בנוסף, סוללות חומצת עופרת מפרקות את עצמן במידה מינימלית, הן בעלות נמוכה יחסית ויכולות לעמוד עד אלף מחזורי טעינה.

אך יחד עם זאת, גם לסוללות המתנע יש חסרונות. לדוגמה, הקיבולת של סוללת עופרת, המתייחסת ליחידה בנפח ומסה שלה, קטנה. לכן, לא ניתן לקרוא לסוללת העופרת קומפקטית וקלילה. חסרון נוסף של סוללה מסוג זה הוא החשש לפריקות עמוקות. אופטימלי לסוללת המתנע יהיה פריקה של לא יותר ממחצית הקיבולת.

במכשירים קומפקטיים תעשייתיים וכלליים, עד לאחרונה, נשמרה מנהיגות מוחלטת בשכיחות סוללות ניקל קדמיום (Ni-Cd). אלה סוללות אלקליות, הם משתמשים באשלגן הידרוקסיד כאלקטרוליט. והחומרים הפעילים בהם הם קדמיום וניקל הידרוקסיד (מכאן השם).

סוללות ניקל-קדמיום ייחודיות ביחסם לפריקה עמוקה. הם "אוהבים" את זה ויש להם השפעה חיובית על הקיבולת ועל מספר מחזורי הטעינה האפשריים. באופן כללי, סוללת ניקל-קדמיום טובה בכך שהיא מסוגלת לעבוד עם כוח קבוע לאורך כל מחזור הפריקה, ומייצר את אותו זרם.

בדומה לסוללות עופרת, סוללות ניקל וקדמיום יכולות לעמוד בשינויי טמפרטורה והן מוכנות למספר רב של מחזורי טעינה.

עלות סוללות ניקל-קדמיום מעט גבוהה יותר מעלות סוללות עופרת, אך לא ניתן לומר שהראשונות יקרות במיוחד.

החיסרון העיקרי של סוללות ניקל-קדמיום הוא "אפקט הזיכרון" הבולט. לכן, סוללות כאלה מזיקות מאוד לשמור על "טעינה" ללא הפסק ולא לפרוק באופן מלא. אין לשכוח כי קדמיום הוא רעל אשר עלול להיווצר בו קשיים מסוימים בעת השלכת סוללות ניקל-קדמיום.

כדי לפתור את בעיית הרעילות לקדמיום ולהשגת מאפיינים מבצעיים גבוהים יותר, פותחו בסוף שנות ה -80 של המאה הקודמת סוללות ניקל נטענות מתכת הידרידית (Ni-Mh). ההבדל בין סוללות אלה לסוללות ניקל-קדמיום הוא שהקתודה שלהם מכילה מימן נספג (אינטר-מטאלי). סוללות ניקל-מתכת הידרידית פחות רגישות ל"אפקט הזיכרון ", בעלות קיבולת ספציפית גבוהה יותר.

אך יחד עם זאת, לסוללות אלה יש עלות גבוהה יותר מסוללות קדמיום, הן מסוגלות לעמוד בפחות מחזורי פריקת טעינה ואינן מסוגלות לתת זרמים גדולים במשך זמן רב. בגלל החסרונות הללו, סוללות מתכת הידרידית לא הצליחו להתחרות בסוללות קדמיום.

אחד הסוללות המתקדמות ביותר ובו זמנית פופולריות הן סוללות ליתיום יון. בצדם שניהם משקל קל, ומשאב גדול, והיעדר "אפקט זיכרון" ופריקה עצמית.

מכשיר סוללת ליתיום יון די מורכב: הקתודה עשויה גרפיט, והאנודה עשויה קובלט או מנגן. במהלך פעולת הסוללה, תחמוצת הליתיום נמצאת לסירוגין על החיובי או על האלקטרודה השלילית.

ל החסרונות של סוללות ליתיום-יון ניתן לייחס, קודם כל, את העלות הגבוהה שלהם. אתה יכול להוסיף לזה מגוון קטן של טמפרטורות הפעלה. עם זאת, חסרונות אלה לא יכולים להיחשב משמעותיים, וייצור סוללות ליתיום-יון תופס תאוצה מתמדת. יתרה מזאת, סוגים מודרניים יותר של סוללות, כמו ליתיום-פולימר, טרם התפשטו.

קרא עוד אודות סוגי הסוללות המודרניות ביותר כאן:

סוללות ליתיום יון

סוללות ג'ל

טכנולוגיות מבטיחות:

סוללות אלומיניום

סוללות פחמן

סוללות גרפן

אלכסנדר מולוקוב

Comments

[#1]

ב- Ni-MH, האינטרמטאלי הוא אנודה ולא קתודה. קתודה של תחמוצת ניקל.

[#3]

מכשיר לתחזוקה שוטפת (הסרת סוללות) של סוללות מופעלות.

הסוללה התמודדה עם בעיית הגופרת לפני מספר שנים, מנוע הדיזל של המכונית שלי התחיל להתקרר מקור. עם סוללה טעונה, המתנע הסתובב, אבל איכשהו איטי. בחנתי את חומרי ה- Factor Factor (עם האוסילוגרמה הבלתי מובנת שלהם), את התוכנית של Valraven (רעיון טוב, אבל פיתרון טכני אנאלפביתי), וכו '. קיבלתי השראה מהרעיון להפעיל את תהליך הפיתול על ידי קטניות זרועות עם קצוות מובילים תלולים. הרכבתי מעגל פשוט על לוח לחם, התקנתי אותו על סוללה למשך הלילה והתחלתי את המכונית בלי בעיות בבוקר. T.O. הגעתי לסוף העונה (אני לא הולך בחורף), הלכתי באביב-קיץ בלי בעיות ובסתיו קיבלתי סוללה חדשה, מאריכה את חייו של הזקן בן השש במשך שנה. הוא הגיע למסקנות: 1 - המכשיר אפקטיבי, אך חלש לטיפול; 2- יש צורך במניעת שפלות, יש לשתות בורץ בזמן. פרשתי את ה- TD כדי לחזור על המכשיר עליו דיברתי, כולם יכולים לגרום לו לא להיות עצלן, כל הרכיבים לא חסרים. תראה

[#4 ציצי]

המאמר לא רע.עם זאת, לא נאמר דבר על VRLA AGM וסוללות ג'ל, אשר משמשות לעתים קרובות למדי גם בחיי היומיום (למשל, למערכות סוללות מהפך, או UPS לדודים ...)
ואגב, ניקל-קדמיום כרגע יקר פי 2-3 מהעופרת.

[#5 אנטון]

אפקט זיכרון של ליתיום יון

חוקרים במכון השוויצרי של פול שרר, יחד עם עמיתים ממחקר טויוטה ביפן, גילו כי הסוג הנפוץ של סוללות ליתיום-יון עדיין נוטה ל"אפקט הזיכרון "השלילי.

כפי שהראה המחקר, מחזורים תכופים של טעינה לא שלמה ופריקה לאחר מכן מביאים להופעה של "מיקרו-אפקטים של זיכרון" נפרדים, המסוכמים אז. הסיבה לכך היא שבסיס המצבר הוא שחרור ולכידה מחדש של יוני ליתיום, שהדינמיקה שלהם הופכת להיות רחוקה מלהיות אופטימאלית במקרה של טעינה לא שלמה.

בתהליך הטעינה, יוני ליתיום משאירים חלקיקים של ליתיום פרוספוספט שגודלו עשרות מיקרומטר בזה אחר זה. חומר הקתודה מתחיל להיפרד לחלקיקים בעלי תכולת ליתיום שונה.

טעינת סוללות מתרחשת על רקע פוטנציאל אלקטרוכימי הולך וגובר. בנקודה מסוימת הוא מגיע לערך הגבול שלו. זה מוביל להאצת שחרורם של יוני הליתיום שנותרו מחומר הקתודה, אך הם כבר לא משנים את מתח הסוללה הכולל.

אם הוא לא טעון במלואו, אז מספר מסוים של חלקיקים הקרובים למצב הגבול יישאר בקתודה. הם כמעט הגיעו למחסום של שחרור ליתיום יון, אך לא הצליחו להתגבר עליו.

במהלך השחרור, יוני ליתיום חופשיים נוטים לחזור למקומם ולהתחדש מחדש עם יוני פרוספוספט. עם זאת, על פני הקתודה הם פוגשים גם על ידי חלקיקים במצב הגבול שכבר מכילים ליתיום. כיבוש מחדש מונע ומבנה המיקרו של האלקטרודה מופר.

נכון לעכשיו נבדקות שתי דרכים לפתור את הבעיה: ביצוע שינויים באלגוריתמים של מערכת ניהול הסוללות ופיתוח קתודים עם שטח פנים מוגבר.