أنواع البطاريات الشائعة

الجهاز (في بضع كلمات) ، مزايا وعيوب. بطاريات الرصاص الحمضية والنيكل والكادميوم وهيدريد النيكل والمعادن وبطاريات الليثيوم أيون.

تكنولوجيا البطارية دخلت بهدوء وحزم حياتنا. الهواتف اللاسلكية والهواتف المحمولة وأدوات الطاقة اللاسلكية والكاميرات ومجموعة متنوعة من الألعاب ... إذا لم يحصل كل هذا على الكهرباء إلا من البطاريات الحمضية أو القلوية العادية ، فستنفق نسبة كبيرة من ميزانية كل عائلة روسية على البطاريات. لذلك ، غالبًا ما تفكر في نفسك: كيف كنا نعيش من دونه البطاريات المنزلية?

بطاريات - هذه هي الأجهزة الكهروكيميائية قادرة على تخزين وإطلاق الطاقة الكهربائية. ومع ذلك ، وراء هذا التعريف البسيط يكمن مجموعة واسعة من التصاميم ومبادئ تشغيل البطاريات المختلفة. التطور والتقدم التكنولوجي قد أثروا بشكل كامل عليهم واليوم في الصناعة هناك بطاريات قابلة للشحنقادرة على العمل مع أقصى قدر من القوة حرفيا سنوات دون إعادة شحن.

ومع ذلك ، فإن المواطن العادي هو مألوف فقط عدة أنواع من البطاريات. دعونا نتناولها بمزيد من التفصيل.

في أنظمة الطاقة على متن سياراتنا تستخدم بداية بطاريات الرصاص الحمضية. البطاريات الحديثة هذه المجموعة لا تحتاج إلى صيانة. المنحل بالكهرباء هو محلول من حامض الكبريتيك ، والكواشف النشطة هي أكسيد الرصاص والرصاص نفسه. أثناء التفريغ ، يتم تقليل الكواشف عند الأنود والكاثود ليؤدي كبريتات ، ويمر تيار كهربائي عبر المنحل بالكهرباء. عند الشحن ، يحدث تفاعل كيميائي عكسي ، ويتدفق التيار في الاتجاه المعاكس.

تُطلق على بطاريات السيارات بطاريات البدء لأنها مطلوبة لإعطاء تيار أولي كبير حتى في أكثر الظروف قسوة ، على سبيل المثال ، في درجة حرارة محيط -30 درجة مئوية أو أقل.

بطاريات بداية وبطاريات حمض الرصاص غائبة تماما "تأثير الذاكرة". وهذا يعني أنهم لا يهتمون مطلقًا بالتردد وإلى أي مدى يتم شحنهم ، ولا تنخفض سعتهم من الشحن غير المتكافئ وغير الكامل.

بالإضافة إلى ذلك ، تعمل بطاريات الرصاص الحمضية على التفريغ الذاتي إلى الحد الأدنى ، وتكلفة منخفضة نسبيًا ويمكن أن تتحمل ما يصل إلى ألف دورة شحن.

ولكن في الوقت نفسه ، فإن البطاريات المبتدئة لها عيوبها أيضًا. على سبيل المثال ، سعة بطارية الرصاص ، المشار إليها بوحدة بحجمها وكتلتها ، صغيرة. لذلك ، لا يمكن أن يسمى بطارية الرصاص المدمجة والخفيفة. عيب آخر لهذا النوع من البطاريات هو الخوف من التصريفات العميقة. لن يكون التفريغ الأمثل لأكثر من نصف السعة المثالية للبطارية المبتدئة.

في الأجهزة المنزلية المدمجة والصناعية العامة ، وحتى وقت قريب ، تم الحفاظ على القيادة المطلقة في انتشار بطاريات النيكل والكادميوم (Ni-Cd). هذه هي البطاريات القلوية ، فإنها تستخدم هيدروكسيد البوتاسيوم ككهارل. والمواد الفعالة فيها هي الكادميوم وهيدروكسيد النيكل (وبالتالي الاسم).

بطاريات النيكل والكادميوم فريدة من نوعها في موقفها نحو التفريغ العميق. "يعجبهم" وله تأثير مفيد على سعة وعدد دورات إعادة الشحن الممكنة. بشكل عام ، تعد بطارية النيكل والكادميوم جيدة من حيث قدرتها على العمل بقوة ثابتة طوال دورة التفريغ بأكملها ، وتنتج نفس التيار.

مثل البطاريات الرصاصية ، يمكن لبطاريات النيكل والكادميوم أن تتحمل التغيرات في درجات الحرارة وتكون جاهزة لعدد كبير من دورات إعادة الشحن.

تعد تكلفة بطاريات النيكل والكادميوم أعلى قليلاً من تكلفة بطاريات الرصاص ، لكن لا يمكن القول أن الأولى غالية الثمن بشكل خاص.

العيب الرئيسي لبطاريات النيكل والكادميوم هو "تأثير الذاكرة" الواضح. لذلك ، هذه البطاريات ضارة جدًا للحفاظ على "الشحن" باستمرار وعدم تفريغها بالكامل. لا ينبغي للمرء أن ينسى أن الكادميوم سم ، لأنه قد يكون هناك بعض الصعوبات عند التخلص من بطاريات النيكل والكادميوم.

لحل مشكلة سمية الكادميوم وتحقيق خصائص تشغيلية أعلى ، تم تطويرها في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي بطاريات هيدريد معدن النيكل القابلة لإعادة الشحن (Ni-Mh). الفرق بين هذه البطاريات وبطاريات النيكل والكادميوم هو أن الكاثود يحتوي على الهيدروجين الممتص (بين الفلزات). بطاريات هيدريد النيكل المعدنية أقل عرضة "لتأثير الذاكرة" ، ولديها قدرة أعلى محددة.

ولكن في الوقت نفسه ، تتمتع هذه البطاريات بتكلفة أعلى من بطاريات الكادميوم ، فهي قادرة على تحمل عدد أقل من دورات تفريغ الشحن وغير قادرة على إعطاء تيارات كبيرة لفترة طويلة. بسبب هذه العيوب ، فشلت بطاريات هيدريد المعادن في التنافس مع بطاريات الكادميوم.

واحدة من أكثر أنواع البطاريات تطوراً وشعبيةً بطاريات ليثيوم أيون. على جانبهم كلاهما خفيف الوزن ومورد كبير ، وعدم وجود "تأثير الذاكرة" والتفريغ الذاتي.

جهاز بطارية ليثيوم أيون معقدة للغاية: يتكون الكاثود من الجرافيت ، ويتكون الأنود من الكوبالت أو المنغنيز. أثناء تشغيل البطارية ، يكون أكسيد الليثيوم بالتناوب إما موجبًا أو موجبًا على القطب السالب.

K عيوب بطاريات الليثيوم أيون يمكن أن يعزى ، أولا وقبل كل شيء ، تكلفتها العالية. يمكنك إضافة إلى هذا مجموعة صغيرة من درجات حرارة التشغيل. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار أوجه القصور هذه مهمة ، ويزداد إنتاج بطاريات الليثيوم أيون زخماً. علاوة على ذلك ، لم تصبح أنواع البطاريات الأكثر حداثة ، مثل ليثيوم بوليمر ، منتشرة على نطاق واسع.

اقرأ المزيد عن أحدث أنواع البطاريات هنا:

بطاريات ليثيوم أيون

بطاريات جل

التقنيات الواعدة:

بطاريات الألمنيوم

بطاريات الكربون

بطاريات الجرافين

الكسندر مولوكوف