Prietaisas, kuris gamina įtampą dėl cheminės reakcijos ir gali tiekti srovę elektroninei ar elektros įrangai, prietaisams ar įrankiams, yra vadinamas elementu. Vienas elementas gali gaminti tik žemą įtampą, paprastai 1,2, 1,5 arba 3,6 volto. Baterijos susideda iš kelių elementų, sujungtų nuosekliai, kad būtų pridėta įtampa. Pavyzdžiui, 9 voltų PP3 (MN1604) baterija susideda iš šešių plokščių elementų, sukrautų vienas ant kito, kad būtų sukurta 6 x 1,5 = 9 voltai. Elementai yra uždengti išoriniu apvalkalu.
Šiandien rinkoje yra įvairių tipų baterijų: skirtingų dydžių, skirtingų technologijų, skirtingos įtampos, įkraunamų ir vienkartinių baterijų. Taigi, kaip žinoti, kurį naudoti? Akumuliatorių talpa matuojama miliampervalandėmis (mAh) arba ampervalandėmis (Ah). Akumuliatoriai daugiausia skirstomi į pirminiai elementai (vienkartiniai) ir antrines (įkraunamas). Trumpai tariant, akumuliatorius yra vienkartinis elementas, kai joje sukaupta elektros energija išnaudojama, ji tampa nebereikalinga, nes jos negalima įkrauti (t. y. ji negali vėl kaupti elektros energijos). Jų priešingybė yra įkraunamos baterijos, t. y. antriniai elementai.
Neįkraunami (pirminiai) elementai
Neįkraunamų arba pirminių elementų yra visų standartinių dydžių ir įtampų: AA, AAA, C, D ir PP3 (MN1604). Konstruktorius, kuris šiandien mūsų vis dar naudojamų „baterijų“ (kaip jas įprastai, nors ir neteisingai vadiname) sukūrė, buvo prancūzų inžinierius Georges Leclanché, kuris savo elementą (kaip jis teisingai vadinamas) sukūrė 1866 m. Tačiau šio elemento nereikėtų painioti su akumuliatoriais, kurie yra prieinami tokio pat dydžio, bet jų veikimo principas yra kitoks. Kadangi būtinybė yra išradimų motina, originalus Leclanché elementas, kurio vardinė įtampa buvo apie 1,5 V, buvo naudojamas telegrafams, skambučiams ir pirmiesiems telefonams maitinti. Šiandien, praėjus daugiau nei 150 metų, tokios baterijos naudojamos smulkiai elektros įrangai maitinti, pavyzdžiui, žaislams, radijo imtuvams, muzikos grotuvams, žibintuvėliams ir kt.
Pirminio Leclanché elemento trūkumas buvo tas, kad jame buvo naudojamas skystas elektrolitas. Jį sudarė indas, kuriame buvo cinko elektrodas, ir akytos medžiagos indas. Į šį indą buvo pilamas drėgnas, mangano dioksido miltelių, sumaišytų su grafito dulėmis, ir į šį indą buvo įdėtas grafito strypas. Išorinis indas buvo pripildytas koncentruoto amonio chlorido tirpalo. Mangano dioksidas veikė kaip vadinamasis. depoliarizuojantis grafito elektrodą, sugerdamas išsiskiriantį vandenilį. Sukūrus sausą elemento versiją, buvo padaryta didelė įtaka šio energijos šaltinio patogumui. Tai įvyko Vokietijoje, 1887 m., Carlui Gassneriui.
Per daugiau nei 150 metų leclanché elementas (paprastai žinomas kaip cinko baterija) buvo atlikta daugybė modifikacijų, siekiant padidinti jo ilgaamžiškumą ir talpą. Vienas iš būdų pailginti veikimo laiką - į puodelių užpildymo pastą pridėti cinko chlorido - tokie elementai vadinami Heavy Duty ir yra skirti reiklesniems prietaisams maitinti. Svarbu nepamiršti, kad amonio chloridas yra silpnos bazės ir stiprios rūgšties druska, todėl jis hidrolizuojasi ir sukelia rūgštinę reakciją elementą užpildančiame tirpale. Tokioje aplinkoje cinkas toliau tirpsta, net tada, kai, kai iš sistemos netiekiama elektros energija. Siekiant neutralizuoti šį reiškinį, naudojami įvairūs būdai, kaip sumažinti metalo suvartojimą, kai akumuliatorius neveikia. Vienas iš jų - amalgamacija, cinko taurės vidinio paviršiaus padengimas gyvsidabriu. Gyvsidabris su cinku sudaro tirpalą, o cinko amalgama beveik nereaguoja su rūgštimis, tačiau išlaiko visas gryno metalo elektrochemines savybes. Dėl aplinkosaugos priežasčių šis būdas pailginti elementų tarnavimo laiką naudojamas vis rečiau (gyvsidabrio neturintys elementai žymimi "0 % gyvsidabrio" arba "be gyvsidabrio").
Cinko anglies baterija
Tai buvo pirmosios plačiai prieinamos neįkraunamos ląstelės ir paprastai yra pigiausios. Jų talpa yra nuo ketvirtadalio iki penktadalio šarminių elementų talpos. Jie turi gana didelę vidinę varžą, todėl jie labiau tinka mažos srovės nutekėjimo įrenginiams, tokiems kaip radijas, žaislai ir mažos galios žibintuvėliai. Šiuolaikiniai cinko ir anglies akumuliatoriai-anglies akumuliatorių teorinis energijos tankis yra 40-70 Wh/kg. Darbinės temperatūros diapazonas yra -10...+50°C. Cinko elementų panaudojimas-anglis, prisiminkite, nepalikite jų įrangoje po išsekimo dėl galimo elektrolito nutekėjimo. Tai sukels koroziją ir gali sugadinti įrangą.
Cinko chlorido baterija
Tai yra cinko anglies patobulinimai, turintys 50 % daugiau galios nei cinko anglis, didesnė srovės talpa ir didesnis atsparumas nuotėkiui.
Šarminė (šarminė) baterija
Šarminės baterijos įtampa yra 1,5V, o jų pagrindą sudaro cinko reakcija su mangano oksidu šarminėje aplinkoje. Jie yra 6 kartus geresni nei vidutiniai cinko-anglies akumuliatoriai. Jie turi keletą pranašumų prieš cinko baterijas. Galia yra nuo trijų iki penkių kartų didesnė, jie gali tiekti didelę srovę, pasižymi geromis aukštos ir žemos temperatūros charakteristikomis, turi ilgą galiojimo laiką, prarandant apie 5% galios per metus. Tačiau šarminės yra brangiausios, palyginti su cinko elementais, tačiau kainų skirtumas per pastaruosius 20 metų sumažėjo, nes padidėjo gamyba. Šarminių elementų talpa labai priklauso nuo esamos apkrovos.
Didžiulis šuolis vienkartinių baterijų įvyko 1955 m., kai buvo sukurtas šarminis elementas. Tai padarė Kanados inžinierius Lewisas Frederickas Urry, bendrovės darbuotojas, kuri šiandien vadinasi Energizer. Jo sukurtas elementas neturėjo grafito katodo ir cinko puodelio. Abu elektrodai yra drėgni, atskirti vienas nuo kito pasta. Mangano dioksido ir grafito mišinys veikia kaip katodas, o anodas pagamintas iš cinko dulkių, sumaišytų su kalio hidroksidu. Abu mišiniai papildomi tirštikliais. Šarminiai elementai pasižymi žymiai geresnėmis eksploatacinėmis savyėmis, visų pirma jie pasižymi didesne srovės talpa ir ilgesniu tarnavimo laiku. Jie taip pat pasižymi didesniu energijos tankiu, energijos tankis, kuris teoriškai yra 80-100 Wh/kg, ir platesnis temperatūros diapazonas, kuris yra ..-30...+70°C. Šio tipo akumuliatorių tarnavimo laikas yra nuo 5 iki 7 metų.
Ličio baterijos
Ličio baterijos naudoja metalinį litį ir skirtingus katodus - pasižymi didesne įtampa (iki 3,7V), didesnis energijos tankis ir ilgesnis tarnavimo laikas. Ličio baterijos tarnauja ilgiau nei šarminės - gamina dvigubai didesnę įtampą, jų tarnavimo laikas iki keturių kartų ilgesnis ir yra daug lengvesnės nei šarminės. Labai gerai veikia net esant ekstremalioms temperatūroms - karštai ar šaltai. įtampa svyruoja nuo 1,8 iki 3,7 volto. Baterijos yra brangios, palyginti su šarminiais elementais, tačiau turi didesnį energijos kaupimo tankį. Jie tinka naudoti didelės srovės atveju, o išėjimo įtampa iškrovimo metu yra pastovi, skirtingai nei kitų pirminių elementų iškreipta įtampa. Ličio elementai turi labai ilgą galiojimo laiką ir per metus praranda tik apie 0,5 % pajėgumo.
Ličio akumuliatoriai yra atsparesni temperatūrai ir idealiai tinka naudoti, kai svarbus ilgas tarnavimo laikas ir patikimumas (pvz. atminties lusto atveju). Ličio baterijos, pvz. aA ličio baterijos, iš tikrųjų yra ličio baterijos-mangano baterijos. Jų vardinė įtampa yra 3 V. Jos atsparios temperatūros svyravimams, taip pat pasižymi dideliu energijos tankiu - iki 270 Wh/kg. Dėl to aA ličio baterijos ličio baterijos sukaupia beveik tris kartus daugiau energijos nei jų šarminės analogiškos baterijos aA šarminės baterijos. Jos naudojamos, pvz. buitiniuose prietaisuose- laikrodžiuose, vaizdo kamerose, fotoaparatuose, ir kompiuteriuose.
Šeima ličio baterijos šeimą sudaro daug potipių, kurioms bendra tai, kad kaip anodas naudojamas litis arba ličio junginiai. Kaip katodo medžiaga naudojami šie junginiai: mangano oksidas, tionilo chloridas, sieros oksidas, jodo, sidabro chromatas ir kt. Ličio baterijos-mangano akumuliatoriai pasižymi itin ilgu veikimo laiku, todėl jie dažnai naudojami prietaisams, kuriems reikalingas ilgas tarnavimo laikas, maitinti, pavyzdžiui, širdies stimuliatoriai, klausos implantai, laikrodžiai, elektroninės įrangos konfigūracijos atminties palaikymui ir kt. Šio tipo baterijos anksčiau buvo labai brangios, todėl retai naudojamos. Dabar, be įrangos, kuriai reikalingas ilgas tarnavimo laikas, jos naudojamos net kai kuriuose žaisluose.
- 3 voltų ličio elementai CRV3 formatu, kurie yra tarsi du AA elementai vienas šalia kito. Tai leidžia juos naudoti kaip pakaitalus įrenginiuose, kuriuose yra dvi ar keturios AA ląstelės.
- AA dydžio ličio geležies disulfido ląstelės. Jų elementų įtampa yra apie 1,8 volto atvira grandinė, nukrenta iki maždaug 1,7 volto, kai beveik tuščia.
Sidabrinės baterijos
Sidabrinių elementų vardinė įtampa yra 1,55 V. Šio elemento katodas pagamintas iš sidabro oksido, o anodas pagamintas iš cinko. Elektrolitas yra kalio hidroksido tirpalas. Sidabrinės baterijos buvo išrastos XIX a. pabaigoje, tačiau masinė jų gamyba prasidėjo tik XX a. septintajame dešimtmetyje. Sidabrinės baterijos pasižymi stabilia išėjimo įtampa ir plokščia iškrovos charakteristika. Po iškrovos įtampa elemento gnybtuose labai greitai sumažėja. Teorinis energijos tankis yra 130...150 Wh/kg. Sidabrinės baterijos tarnavimo laikas yra maždaug 2 metai. Dideli jos trūkumai yra šie, cinko korozija šarminiame elektrolite, dėl to baterija suyra.
Akumuliatorių elementų dydžiai ir žymėjimai
Akumuliatorių dydžiai apibūdinami pagal jų pavadinimą (pvz. AA, AAA, CR2032), ir matmenimis milimetrais. CR2032: 20 mm × 3,2mm. Vienas iš mažiausių dažniausiai naudojamų tipų yra CR1025 (10 mm skersmens, 2,5mm storio).
AA" baterijos, paprastai vadinamos "lazdelėmis" , įprastos baterijos žymimos R6, o šarminės - LR6. AA" baterijų skersmuo yra 14 mm, o aukštis - 50 mm. Jų vardinė įtampa yra 1,5 V. AAA" baterijos, kurios yra mažesnė lazdelių versija, yra tokios pat populiarios ir yra žymimos R03 (paprastos) ir LR03 (šarminės). Jų įtampa tokia pati kaip "AA" baterijų. AAA" baterijų skersmuo yra 10 mm, o aukštis - 44 mm.
Kita dar mažesnių lazdelių įvairovė - LR61 šarminės baterijos. Jų matmenys yra tokie: skersmuo 8,3 mm ir aukštis 42,5 mm. Nominalioji įtampa yra 1,5 V, o talpa iki 650 mAh. Jei reikia didesnės talpos, jei reikia didesnės talpos, naudokite cilindrinius akumuliatorius, pažymėtus R14 arba didesniu žymeniu- R20. R14 akumuliatoriaus matmenys yra 23 mm skersmens, ir 50 mm aukščio. Talpa gali būti iki 8000 mAh. Didžiausias iš populiarių cilindrinių akumuliatorių yra R20. R20 akumuliatoriaus skersmuo yra 33 mm, o aukštis - 58 mm.
Baterijos, kurių įtampa kitokia nei 1,5 V, sukuriamos nuosekliai sujungiant elementus. Ir pvz, vadinamąją plokščiąją bateriją sudaro 3 nuosekliai sujungti R10 elementai. Pirmiau pateiktos akumuliatorių talpos turėtų būti laikomos apytikslėmis, nes nuolatinė technologijų pažanga ir didžiulė efektyvių energijos šaltinių paklausa reiškia, kad šie, efektyvių energijos šaltinių poreikis reiškia, kad šie gaminiai nuolat, ir jų parametrai gali keistis.
Ličio akumuliatorių pavadinimų nereikia mokytis jų parametrų, nes visų jų vardinė įtampa yra 3 V, o matmenys yra užkoduoti baterijos pavadinime, pvz. CR<2 skaitmenys, skersmuo mm> storis ×0,1 mm>. Deja,, aukščiau pateikti duomenys taikomi tik įprastoms ličio mangano baterijoms, kurių vardinė įtampa yra 3 V-mangano baterijos, kurių vardinė įtampa yra 3 V.
Vaizdo įrašas
Akumuliatorius žvejybai - LiFePo4, Švino, GEL? Kokį akumuliatorių pasirinkti žvejybai?
tags: #parasykite #akumuliatoriaus #elementu #pavadinimus