Hva er de Forskjellige Typer Batterier?

I denne opplæringen vil vi lære om en av de viktigste komponenter i Elektriske og Elektroniske Systemer: Et Batteri. Vi vil se noen grunnleggende informasjon om batteriet, ta en titt på de ulike typer av Batterier og også en guide på hva Batteri Typen er egnet for ditt bruksområde.,

Innledning

Enten du er en Elektrisk Ingeniør eller ikke, du har kanskje kommet over minst et par forskjellige typer batterier i ditt liv. Noen av de vanligste stedene der du bruker batterier er en vegg klokker, alarmer eller røykvarslere som bruker små disponibel batterier eller biler, lastebiler og motorsykler som bruker relativt store oppladbare batterier.

Batteriene har blitt en svært viktig kilde til energi i det siste tiåret eller så., Selv før det, de var en integrert del av våre liv i drift flere bærbare enheter som transistor radio, Walkman, håndholdte spill, kameraer etc.

Men med utviklingen i advanced smart telefoner, nettbrett, bærbare datamaskiner, solenergi og elektrisk kjøretøy, forskning på kraftige batterier som kan vare lenger, og kan levere den nødvendige energien har vært på topp.

Som et spørsmål om faktum, 2019 nobelprisen i Kjemi har blitt delt ut til tre forskerne John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham og Akira Yoshino for utvikling av litium-ion-batterier.,

Hva er et Batteri?

Et Batteri er en kjemisk enhet som lagrer elektrisk energi i form av kjemikalier og ved hjelp av elektrokjemisk reaksjon, den konverterer lagret kjemisk energi til direkte gjeldende elektrisk energi. Alessandro Volta, en italiensk Fysiker, oppfant den første batteri i 1800.

elektrokjemisk reaksjon i et batteri innebærer overføring av elektroner fra et materiale til et annet (kalt elektroder) gjennom en elektrisk strøm.,

Celle og Batteriet

Selv om begrepet batteriet er ofte brukt, grunnleggende elektrokjemiske enhet med ansvar for den faktiske lagring av energi kalles en Celle. En Celle, som nettopp nevnt, er den grunnleggende elektrokjemisk enhet som er kilden til elektrisk energi produsert ved konvertering av kjemisk energi.

I sin grunnleggende form, en celle inneholder vanligvis tre hovedkomponenter: to elektroder og elektrolytt, og består også av terminaler, separator og en container. Snakker av elektroder, det er to typer elektroder som kalles Anode og Katode.,

Anoden er den negative elektroden (også kalt Drivstoff Elektrode eller Redusere Elektroden). Den mister elektroner til den ytre kretsen og i elektrokjemisk reaksjon, det blir oksidert.

Katoden på den annen side, er den positive elektroden (også kalt Oksiderende Elektroden). Det aksepterer elektroner fra den evige kretsløp og i elektrokjemisk reaksjon, det blir redusert. Derfor, energi konvertering i et batteri er på grunn av elektrokjemiske oksidasjon-reduksjon reaksjon.

Den tredje viktig del av en celle er elektrolytten., En elektrolytt fungerer som medium for overføring av kostnad i form av ioner mellom de to elektrodene. Derfor, elektrolytten er en gang referert til som Ioniske Dirigent. Et viktig punkt å merke seg her at elektrolytten er ikke elektrisk ledende, men bare har ionisk ledningsevne.

Et batteri består ofte av en eller flere «celler» som er elektrisk koblet i serie eller parallell-konfigurasjon for å gi nødvendig spenning og strøm nivåer.,

Forskjellige Typer Batterier

i Utgangspunktet er alle de elektrokjemiske celler og batterier klassifiseres i to typer:

• Primære (ikke-oppladbare)
• Sekundær (oppladbare)

Selv om det er flere andre klassifikasjoner innenfor disse to typer batterier, disse to er de grunnleggende typer. Bare å si, Primær-Batterier er ikke-oppladbare batterier vil si at de ikke kan lades elektrisk mens den Sekundære Batterier er oppladbare batterier vil si, de kan lades opp igjen elektrisk.,

primærbatterier

En Primær Batteri er en av de enkle og praktiske kilder av makt for flere bærbare elektronisk og elektrisk utstyr som lys, kameraer, klokker, leker, radioer osv. Så de kan ikke lades opp elektrisk, de er «bruk den og når utladet, må du forkaste det» type.

Vanligvis, primær-batterier er billig, lett, liten og svært praktisk å bruke med relativt ingen eller mindre vedlikehold., Flertallet av de primære batterier som brukes i nasjonale programmer er enkelt celle-type og kommer vanligvis i sylindriske konfigurasjon (selv om det er veldig lett å produsere dem i forskjellige former og størrelser).

Vanligste Primære batterityper

inntil 1970-tallet, Sink anode-baserte batterier var den dominerende primære batterityper. I løpet av 1940-tallet, den andre Verdenskrig, og etter krigen, Sink – Karbon-baserte batterier, og de har en gjennomsnittlig kapasitet på 50 Wh / kg.

de Fleste betydelig utvikling i batteriet teknologi som fant sted i løpet av 1970 – 1990 perioden., Det er i løpet av denne tiden, den berømte Sink / mangandioksid, Alkaliske batterier ble utviklet og de sakte erstattet den eldre Sink – Karbon typer som den viktigste primære batteriet.

Sink – Mercuric Oksid og Kadmium – Mercuric Oksid batterier ble også brukt i løpet av denne perioden, men på grunn av den miljømessige hensyn med hensyn til bruk av Kvikksølv, disse typer batteri sakte faset ut.,

Det er i løpet av denne perioden, der utvikling av batterier med Litium som aktiv anode materiale har blitt startet og er betraktet som en stor prestasjon på grunn av den høye spesifikke energi og lengre holdbarhet av Litium batterier over tradisjonelle Sink-batterier.

Litium batterier er produsert like-knappen og mynt celle for et bestemt utvalg av programmer (som klokker, minne backup, etc.) mens større sylindrisk type batterier er også tilgjengelig.

tabellen nedenfor viser ulike typer primær-batterier sammen med deres egenskaper og bruksområder.,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., Kjemisk status for den elektrokjemiske celler kan «lades opp» til sin opprinnelige status ved å sende en strøm gjennom cellene i motsatt retning av sine utslipp.

i Utgangspunktet, sekundære batterier som kan brukes på to måter:

I den første kategorien av programmer, er den sekundære batterier er i hovedsak brukt som energi-lagring enheter der de er elektrisk koblet til en viktigste energikilden og også belastes av det og også leverer energi når det er nødvendig. Eksempler på slike programmer er Hybrid Elektriske Kjøretøy (HEV), Uavbrutt Strømforsyning (UPS), osv.,

Den andre kategorien av programmer for sekundære batterier er de programmene der batteriet brukes og slippes ut som en primær batteriet. Når det er helt utladet (eller nesten helt utladet), i stedet for å forkaste det, batteriet er ladet opp med en passende lader mekanisme. Eksempler på slike programmer er alle moderne bærbar elektronikk som mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, elektriske biler, etc.,

Energi Tetthet av sekundær batterie er relativt lavere enn i primær-batterier, men har andre gode egenskaper som høy strømtetthet, flatskjerm utslipp kurver, høye utslipp pris, lav temperatur og ytelse.

Vanlige Sekundære Batteriet Typer

To av de eldste batterier er faktisk sekundære batterier kalles Bly – Syre Batterier, som ble utviklet i slutten av 1850-tallet og Nikkel – Kadmium-Batterier, som ble utviklet tidlig på 1900-tallet. Til de siste tider, det er bare to typer av sekundære batterier.,

Den første og den mest brukte oppladbare batterier kalles Bly – Syre Batterier. De er basert på Føre – Føre Karbondioksid (Pb – PbO2) elektrokjemisk par. Elektrolytten er brukt i disse typer batterier er svært vanlig Svovelsyre.

Den andre typen av oppladbare batterier som heter Nikkel – Kadmium-Batterier. De er basert på Nikkel Oxyhydroxide (Nikkel Nitrogenoksid) som positiv elektrode og Kadmium metall basert negativ elektrode. Kommer til elektrolytten, en basisk løsning av kaliumhydroksid er brukt.,

I de siste tiårene, og to nye typer oppladbare batterier har dukket opp. De er Nikkel – Metall Hydrid batterier og Litium – Ion-Batteri. Av disse to, litium – ion-batteri som kom ut for å være et spill veksler og ble kommersielt overlegen med sin høye spesifikke energi-og energi-tetthet tall (150 Wh / kg og 400 Wh / L).,

Det er noen andre typer av Sekundære Batterier, men de fire store typer er:

• Bly – Syre Batterier
• Nikkel – Kadmium-Batterier
• Nikkel – Metall Hydrid Batterier
• Litium – Ion-Batterier

La oss nå kort se om disse batteri typer individuelt.

Bly – Syre Batterier

bly-syre batterier er langt den mest populære og mest brukte oppladbare batterier. De har vært et vellykket produkt for mer enn et århundre., Bly-syre batterier er tilgjengelig i flere forskjellige konfigurasjoner som små forseglede celler med kapasitet på 1 Ah til store celler med kapasitet på 12 000 Ah.

En av de store programmer od bly-syre batterier er i bilindustrien som de er først og fremst brukt som SLI-Batterier (Starter, Belysning og Tenning).

Andre programmer av bly-syre batterier inkluderer energi lagring, nødstrøm, elektriske kjøretøy (selv hybridbiler), kommunikasjonssystemer, nødlys-systemer, etc.,

bredt spekter av applikasjoner av bly-syre batterier er et resultat av sitt brede spenning områdene, i forskjellige former og størrelser, lave kostnader og relativt enkelt vedlikehold. Sammenlignet med andre sekundære batteri teknologier, bly-syre batterier er den minst kostbare alternativet for alle program og gir svært god ytelse.

Elektrisk effektivitet av bly-syre batterier er mellom 75 til 80%. Denne effektiviteten verdien dem egnet for energi-lagring (Uavbrutt Strømforsyning – UPS) og elektriske biler.,

Nikkel – Kadmium-Batterier

Nikkel – Kadmium-Batterier eller bare Ni-Cd-Batterier er en av de eldste batteri typer tilgjengelig i dag sammen med bly-syre batterier. De har en svært lang levetid og er svært pålitelig og solid.

En av de største fordelene med Ni-Cd-Batterier er at de kan bli utsatt for høye utslipp priser, og de kan brukes over et bredt spekter av temperaturer. Også holdbarheten av Ni-Cd-batterier er svært lang., Kostnaden for disse batteriene er høyere for at bly-syre batterier på per Watt-timers grunnleggende, men det er mindre som andre type alkaliske batterier.

Som nevnt tidligere, Ni-Cd-batterier bruk Nikkel Oxyhydroxide (NiOOH) som Katode og Kadmium metall (Cd) som anode. Typisk forbruker grade batterier kommer med en on-line spenning på 1,2 V. I industrielle applikasjoner, Ni-Cd-er bare andre til bly-syre batterier som på grunn av sin lave temperatur forestillinger, flatskjerm utladning spenning, lang levetid, lavt vedlikehold og utmerket pålitelighet.,

Dessverre, det er en av de største karakteristisk for Ni-Cd-batterier kalt «minneeffekt», som er deres eneste ulempen. Når Ni-Cd-celler er delvis utladet og deretter lades opp, mister de deres kapasitet gradvis dvs. syklus etter syklus. «Condition» er den prosessen hvor de tapte kapasitet på batteriene kan bli gjenopprettet.

I denne prosessen, cellene er helt utladet til null volt, og deretter helt ladet opp.,

Nikkel – Metall Hydrid Batterier

Dette er en relativt ny type batterier er en utvidet versjon av Nikkel – Hydrogen Elektrode-Batterier, som var utelukkende brukes i romfart programmer (satellitter). Den positive elektroden er Nikkel Oxyhydroxide (NiOOH), mens negativ elektrode av cellen er en metall-legering, hvor hydrogen er lagret reversibly.

Under lading, metall-legering absorberer hydrogen for å danne metallhydrid og mens utslipp, metall hydrid mister hydrogen.,

En av de største nytte av Nikkel-metall hydrid batterier over Ni-Cd batterie sin høyere spesifikk energi-og energi-tetthet. Forseglet Nikkel-metall hydrid batterier er tilgjengelig kommersielt som små sylindriske celler og er brukt i bærbar elektronikk.

Litium – Ion-Batterier

fremveksten av litium-ion-batterier i de siste par tiår har vært helt fantastisk. Mer enn 50% av forbruker-markedet har tatt i bruk av litium-ion-batterier. Spesielt, bærbare datamaskiner, mobiltelefoner, kameraer, etc. er den største anvendelser av litium-ion-batterier.,

Litium-ion-batterier har betydelig høy energitetthet, høy spesifikk energi og lengre syklus liv. Andre viktigste fordelene med litium-ion-batterier er langsom selv-utslipp pris og et bredt spekter av temperatur.

Batteri Programmer

I de siste tiårene, bruk av små forseglede batterier i forbruker-applikasjoner har vært eksponentiell. Primær eller oppladbare batterier i liten formfaktor blir brukt i et stort antall apparater. Noen av dem er nevnt nedenfor.,

• Bærbare Elektroniske Enheter: Klokker, Kameraer, Mobiltelefoner, Bærbare datamaskiner, Kameraer, Kalkulatorer, testing av utstyr (Multimeters).
• Underholdning: vhf-Radio, MP3-spillere, CD-Spillere, alle infrarøde fjernkontroller, leker, spill, tastaturer.
• Husholdning: Klokker, Alarmer, Røykvarslere, Flash lys, UPS, Nødlys, tannbørster, hår og barbermaskiner trimmere, Blodtrykk Skjermer, Høreapparater, pacemakere, portable power tools (øvelser, skrutrekker).

Hvordan å Velge et Batteri?,

Velge et batteri for din søknad, kan ringes ned til bare to egenskaper: Ytelse og pris. Men hvis vi grave litt dypere, så følgende er avgjørende faktorene i å velge riktig batteri for din søknad.

• Primær eller Sekundær
• Energi eller Strøm
• holdbarhet
• energieffektivitet og Lade Pris
• batterilevetid
• Batteri Temperatur