mitkä ovat erilaiset akut?

tässä opetusohjelmassa saamme tietää yhdestä tärkeästä komponentista sähkö-ja Elektroniikkajärjestelmissä: akusta. Näemme joitakin perustietoja akku, katsomaan eri tyyppisiä Paristoja ja myös opas siitä, mitä Akun Tyyppi sopii hakemuksesi.,

Johdanto

Olipa olet sähköinsinööri tai ei, olet ehkä törmännyt ainakin pari eri tyyppisiä paristoja elämässäsi. Joitakin yhteisiä paikkoja, joissa voit käyttää akut ovat seinäkellot, hälytyksiä tai palovaroitin, jossa käytetään pieniä kertakäyttöisiä paristoja tai autoja, kuorma-autoja tai moottoripyöriä, joka käyttää suhteellisen suuria akkuja.

akuista on tullut erittäin tärkeä energianlähde noin viimeisen vuosikymmenen aikana., Jopa ennen sitä, he olivat olennainen osa elämäämme virtaa useita kannettavien laitteiden, kuten transistoriradiot, Korvalappustereot, kannettava pelit, kamerat jne.

Mutta kehitystä älypuhelimia, tabletteja, kannettavat tietokoneet, aurinkoenergiaa ja sähköautoja, tutkimus tehokas akku, joka voi kestää kauemmin ja voi tuottaa tarvittava energia on ollut huipussaan.

itse asiassa, 2019 Nobelin Kemian palkinto on myönnetty kolme tutkijat John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham ja Akira Yoshino kehittämiseen litium-ioni-akkuja.,

Mikä on Akku?

Akku on kemiallinen laite, joka varastoi sähköenergian muodossa kemikaaleja ja sähkökemiallinen reaktio, se muuntaa varastoitu kemiallisen energian suoraan nykyinen sähköenergian. Italialainen fyysikko Alessandro Volta keksi ensimmäisen akun vuonna 1800.

sähkökemiallisen reaktion akun liittyy elektroneja yhdestä materiaalista toiseen (kutsutaan elektrodit) kautta sähkövirta.,

Solu ja Akku

vaikka termi akku on usein käytetty, perus sähkökemiallinen yksikkö vastaa todellista energian varastointi on nimeltään Solu. Solu, kuten juuri mainittiin, on keskeinen sähkökemiallinen laite, joka on sähköenergian lähde tuotettu muuntamalla kemiallisen energian.

sen perusmuoto, solu sisältää tyypillisesti kolme pääosaa: kahden elektrodin ja elektrolyytin ja koostuu myös terminaalit, erottimen ja säiliön. Elektrodeista puheen ollen, on olemassa kahdenlaisia elektrodeja, joita kutsutaan anodiksi ja katodiksi.,

Anodi on negatiivinen elektrodi (kutsutaan myös Polttoaineen Elektrodi tai Vähentää Elektrodi). Se menettää elektroneja ulkoiselle piirille ja sähkökemiallisessa reaktiossa se hapettuu.

katodi taas on positiivinen elektrodi (kutsutaan myös hapettavaksi Elektrodiksi). Se vastaanottaa elektroneja ikuisesta piiristä ja sähkökemiallisessa reaktiossa se pienenee. Näin ollen akun energiamuunnos johtuu sähkökemiallisesta hapetus-pelkistysreaktiosta.

solun kolmas tärkeä komponentti on elektrolyytti., Elektrolyytti toimii väliaineena varauksen siirtämiseksi ionien muodossa kahden elektrodin välillä. Siksi elektrolyytistä käytetään joskus nimitystä Ionikapellimestari. Tärkeä kohta on huomattava, että elektrolyytti on sähköä johtava, mutta vain ioninen johtavuus.

akku koostuu usein yksi tai useampi ”soluja”, jotka ovat sähköisesti yhteydessä toisiinsa joko sarjaan tai rinnan kokoonpano antaa tarvittavan jännitteen ja virran tasoa.,

Eri Tyyppisiä Paristoja

Pohjimmiltaan, kaikki sähkökemialliset kennot ja akut luokitellaan kahteen tyyppiin:

• Ensisijainen (ei-ladattava)
• Sekundaaristen (ladattavien)

vaikka on olemassa useita muita luokituksia näiden kahden tyyppisiä paristoja, nämä kaksi ovat perus tyypit. Yksinkertaisesti sanottuna, Ensisijainen Akut ei-ladattavat akut eli niitä ei voi ladata sähköisesti, kun taas Toissijainen Akut ovat ladattavia akkuja, eli ne voidaan ladata sähköisesti.,

galvaanisten Paristojen

Ensisijainen Akku on yksi yksinkertainen ja kätevä virtalähteitä useita elektronisia ja sähköisiä laitteita, kuten valot, kamerat, kellot, lelut, radiot jne. Koska niitä ei voida ladata sähköisesti, ne ovat ”käytä sitä ja kun ne puretaan, hävitä se” – tyyppiä.

yleensä primääriakut ovat edullisia, kevyitä, pieniä ja erittäin käteviä käyttää suhteellisen ilman tai vähemmän huoltoa., Valtaosa ensisijainen akut, joita käytetään kotimaan sovellukset ovat yhden solun tyypin ja tulevat yleensä sylinterin kokoonpano (vaikka se on erittäin helppo valmistaa niitä eri muotoisia ja kokoisia).

Yhteinen Ensisijainen Akku Tyypit

Nopeasti vasta 1970-luvulla, Sinkki anodi-pohjainen akut olivat hallitseva ensisijainen akku tyyppejä. Aikana 1940-luvulla, toisen maailmansodan ja sodan jälkeen, Sinkki – Hiili-pohjainen akut ja niiden keskimääräinen kapasiteetti 50 Wh / kg.

merkittävin akkuteknologian kehitys tapahtui vuosina 1970-1990., Tänä aikana kehitettiin kuuluisat sinkki / alkalinen mangaanidioksidi – Akut, ja ne korvasivat hitaasti vanhemmat sinkki-hiili-tyypit tärkeimpänä ensisijaisena Akkuna.

Sinkki – elohopeaoksidia ja Kadmium – elohopeaoksidia akkuja käytettiin myös tänä aikana, mutta johtuen ympäristönäkökohtien osalta käyttö Elohopeaa, nämä akkutyypit hitaasti asteittain.,

Se on tänä aikana, jos kehitys akut Litium active anodi materiaali on aloitettu ja pidetään merkittävä saavutus, koska korkea ominaisenergia ja pidempi säilyvyysaika Litium-akut yli perinteinen Sinkki-paristoja.

Litium-akut on valmistettu-painiketta ja nappiparisto erityinen valikoima sovelluksia (kuten kellot, muistin varmuuskopio, jne.) kun taas suuremmat sylinterimäiset paristot ovat myös saatavilla.

seuraavassa taulukossa on esitetty eri tyypit paristot sekä niiden ominaisuuksia ja sovelluksia.,shelf life

Replacement for button and cylindrical cells

Lithium/Solid Electrolyte

Low power, extremely long shelf life

Memory circuits, medical electronics

Secondary Batteries

A Secondary Battery is also called as Rechargeable Battery as they can be electrically recharged after discharge., Kemiallisen tilan sähkökemiallinen solut voidaan ”ladata” niiden alkuperäisen tilan johtamalla nykyinen solujen kautta vastakkaiseen suuntaan niiden vastuuvapauden.

Pohjimmiltaan, toissijainen akut voidaan käyttää kahdella tavalla:

ensimmäisen luokan sovelluksia, toissijainen akut ovat pohjimmiltaan käytetty kuin energian varastointi laitteita, missä he ovat kytketty sähköisesti tärkein energian lähde ja myös perimä ja se myös toimittaa energiaa, kun ei tarvita. Esimerkkejä tällaisista sovelluksista ovat Hybridisähköautot (HEV), keskeytymättömät Virtalähteet (UPS) jne.,

toisen luokan sovelluksia, toissijainen akut ovat ne sovellukset, joissa akkua käytetään ja päästetään ensisijainen akku. Kun se on täysin tyhjä (tai lähes täysin tyhjä), sen sijaan, että heitetään se, että akku on ladattava sopiva lataus mekanismi. Esimerkkejä tällaisista sovelluksista ovat kaikki moderni kannettava elektroniikka, kuten mobiles, kannettavat tietokoneet, sähköajoneuvot, jne.,

energiatiheys toisen akun ovat suhteellisen pienempi kuin galvaanisten paristojen mutta sillä on muita hyviä ominaisuuksia, kuten korkea tehotiheys, taulu vastuuvapauden käyrät, korkea vastuuvapauden korko, matalan lämpötilan suorituskyky.

Yleinen Toissijainen Akku Tyypit

Kaksi vanhimmista akut ovat itse asiassa toissijainen akut kutsutaan Lyijy – Happo-Akkuja, jotka kehitettiin loppuvuodesta 1850-ja Nikkeli – Kadmium-akku, joka kehitettiin 1900-luvun alussa. Kunnes viime aikoina, on olemassa vain kahdenlaisia toissijainen akut.,

ensimmäistä ja yleisimmin käytettyjä ladattavia akkuja kutsutaan Lyijyakkuiksi. Ne perustuvat Lyijydioksidin (Pb – PbO2) sähkökemialliseen pariskuntaan. Näissä akkutyypeissä käytetty elektrolyytti on hyvin yleinen rikkihappo.

ladattavien akkujen toista tyyppiä kutsutaan Nikkelikadmiumparistoiksi. Ne perustuvat Nikkelin Oxyhydroxide (Nikkeli Oksidi) kuin positiivisen elektrodin ja Kadmium metalli perustuu negatiivisen elektrodin. Elektrolyytissä käytetään kaliumhydroksidin emäksistä liuosta.,

viime vuosikymmeninä on syntynyt kaksi uudenlaista ladattavaa akkua. Ne ovat Nikkelimetallihydridiakku ja litiumioniakku. Näistä kaksi, litium – ioni-akku tuli olla peli-vaihtaja ja tuli kaupallisesti parempi sen korkea ominaisenergia ja energiatiheys luvut (150 Wh / kg ja 400 Wh / L).,

On olemassa joitakin muita Toissijainen Akut, mutta neljä päätyyppiä ovat:

• Lyijy – Happo-Akkuja
• Nikkeli – Kadmium-Paristoja
• Nickel – Metal Hydride-Akut
• Litium – Ioni-Akkuja

Anna meille nyt lyhyesti ks. näistä akku tyypit erikseen.

Lyijyhappoakut

lyijyhappoakut ovat ylivoimaisesti suosituimpia ja käytetyimpiä ladattavia akkuja. Ne ovat olleet onnistunut tuote yli vuosisadan., Lyijyakkuja on saatavilla useissa eri kokoonpanoissa, kuten pienissä umpisoluissa, joiden kapasiteetti on 1 Ah suuriin soluihin, joiden kapasiteetti on 12 000 Ah.

yksi suurimmista sovelluksista od-lyijyakut ovat autoteollisuudessa, koska niitä käytetään pääasiassa SLI-akkuina (käynnistys, valaistus ja sytytys).

Muut sovellukset, lyijy-happo-akut ovat energian varastointi, varavoima, sähköautojen (myös hybridiautot), viestintäjärjestelmät, hätävalaistus, jne.,

laaja valikoima sovelluksia, lyijy-happo-akut ovat seurausta sen laaja jännite vaihtelee, eri muotoisia ja kokoisia, edullinen ja suhteellisen helppo huolto. Verrattuna muihin toissijainen akku tekniikat, lyijy-happo-akut ovat halvin vaihtoehto tahansa sovelluksen ja antaa erittäin hyvä suorituskyky.

lyijyakkujen sähkötehokkuus on 75-80%. Tämä hyötysuhde arvostaa niitä, jotka soveltuvat energian varastointiin (keskeytymättömät Virtalähteet – UPS) ja sähköajoneuvoihin.,

Nikkeli – Kadmium-Paristoja

Nikkeli – Kadmium-Paristoja tai yksinkertaisesti Ni-Cd-Akut ovat yksi vanhimmista akku tyyppejä saatavilla tänään yhdessä lyijy-happo-akkuja. Niillä on erittäin pitkä käyttöikä ja ne ovat erittäin luotettavia ja tukevia.

Yksi tärkeimmistä eduista Ni-Cd-Akkuja on, että ne voidaan suorittaa korkea vastuuvapauden hinnat ja niitä voidaan käyttää laajalla lämpötila-alueella. Myös Ni-Cd-akkujen säilyvyys on hyvin pitkä., Näiden akkujen hinta on suurempi kuin lyijyakkujen Wattituntikohtainen perusaristo, mutta vähemmän kuin muiden alkaliparistojen.

Kuten aiemmin mainittiin, Ni-Cd-akut käytä Nikkeli Oxyhydroxide (NiOOH) kuin Katodi ja metalli Kadmium (Cd) kuin anodi. Tyypillinen kuluttaja-luokan akut tulevat on-line-jännite 1,2 V teollisissa sovelluksissa, Ni-Cd on vain toinen lyijyakkuja, koska niiden alhainen lämpötila esityksiä, taulu vastuuvapauden jännite, pitkä käyttöikä, vähäinen huoltotarve ja erinomainen luotettavuus.,

Valitettavasti, on yksi merkittävä ominaisuus Ni-Cd-akkuja kutsutaan ”muisti-ilmiötä”, joka on heidän ainoa haittapuoli. Kun Ni-Cd-solut purkautuvat osittain ja sitten latautuvat, ne menettävät kapasiteettiaan asteittain eli syklikohtaisesti. ”Ilmastointi”on prosessi, jossa paristojen menetetty kapasiteetti voidaan palauttaa.

tässä prosessissa, solut ovat täysin tyhjä nolla volttia ja sitten ladattu täyteen.,

Nickel – Metal Hydride-Akut

Nämä ovat suhteellisen uusi tyyppi akut ovat laajennettu versio Nikkeli – Vety-Elektrodi Akut, jotka olivat yksinomaan käytetään ilmailu-sovelluksia (satelliitit). Positiivinen elektrodi on Nikkelioksihydroksidi (NiOOH), kun taas solun negatiivinen elektrodi on metalliseos, jossa vetyä varastoidaan palautuvasti.

Aikana maksu, metalli seos imee vetyä muodostaa metalli-hydridiakut ja kun vastuuvapauden, – metalli-hydridiakut menettää vetyä.,

Yksi tärkein etu Nickel-metal hydride-akut yli Ni-Cd-akun sen korkeampi ominaisenergia ja energiatiheys. Tiivistettyjä Nikkelimetallihydridiparistoja on kaupallisesti saatavilla pieninä lieriömäisinä kennoina, ja niitä käytetään kannettavassa elektroniikassa.

litiumioniakkujen

litiumioniakkujen syntyminen parin viime vuosikymmenen aikana on ollut varsin ilmiömäistä. Yli 50 prosenttia kuluttajamarkkinoista on ottanut käyttöön litiumioniakkuja. Erityisesti kannettavat tietokoneet, matkapuhelimet, kamerat jne. ovat litiumioniakkujen suurimmat sovellukset.,

Litium-ioni-akkuja on merkittävästi energian korkea tiheys, korkea ominaisenergia ja pidempi sykli elämää. Muita litiumioniakkujen tärkeimpiä etuja ovat hidas itsepurkausnopeus ja laaja valikoima käyttölämpötiloja.

Akku Sovelluksia

viime vuosikymmeninä, käyttö pienet suljetut akut kuluttajien sovelluksia on ollut räjähdysmäistä. Primääri-tai ladattavia paristoja käytetään pienessä muodossa valtavassa määrässä laitteita. Osa niistä on mainittu alla.,

• Kannettavat Elektroniset Laitteet: Kellot, Kamerat, matkapuhelimet, Kannettavat tietokoneet, Videokamerat, Laskimet, testauslaitteet (Yleismittarit).
• Viihde: Radio, MP3-soittimet, CD-Soittimet, kaikki infrapuna kaukosäätimet, lelut, pelit, näppäimistöt.
• Kotitalouksien: Kellot, Hälytykset, palohälyttimet, Flash-valot, UPS, vilkut, hammasharjat, kotiparturit ja parranajokoneet, verenpainemittarit, kuulolaitteet, sydämentahdistimet, sähkökäyttöiset, kannettavat työkalut (porat, ruuvimeisseli).

Miten Valita Akku?,

akun valitseminen sovellukseesi voidaan valita vain kahteen ominaisuuteen: suorituskykyyn ja kustannuksiin. Mutta jos kaivamme hieman syvemmälle, seuraavat ovat ratkaisevia tekijöitä valittaessa oikea akku sovellukseesi.

• Ensisijainen tai Toissijainen
• Energia-tai Teho
• säilyvyys
• Energiatehokkuuden ja Lataa Korko
• Akku
• Akun Lämpötila