Elementi galvanici. Tipi e dispositivo. Lavoro e caratteristiche. Celle e batterie galvaniche: dispositivo, principio di funzionamento, tipi Cosa si applica alle batterie galvaniche: dispositivi di accumulo di energia

Prerequisiti per l'emergere di celle galvaniche. Un po' di storia Nel 1786, il professore italiano di medicina, il fisiologo Luigi Aloisio Galvani scoprì un fenomeno interessante: i muscoli delle zampe posteriori di un cadavere di rana appena aperto, sospeso su ganci di rame, si contraevano quando lo scienziato li toccava con un bisturi d'acciaio. Galvani concluse immediatamente che si trattava di una manifestazione di “elettricità animale”.

Dopo la morte di Galvani, il suo contemporaneo Alessandro Volta, essendo chimico e fisico, descriverà e dimostrerà pubblicamente un meccanismo più realistico per la generazione di corrente elettrica quando diversi metalli entrano in contatto.

Volta, dopo una serie di esperimenti, giungerà alla conclusione inequivocabile che la corrente appare nel circuito a causa della presenza in esso di due conduttori di metalli diversi posti in un liquido, e questa non è affatto “elettricità animale”, come sostiene Galvani. Pensiero. Lo spasmo delle zampe della rana era una conseguenza dell'azione della corrente generata dal contatto di diversi metalli (uncini di rame e bisturi d'acciaio).

Volta mostrerà gli stessi fenomeni che Galvani dimostrò su una rana morta, ma su un elettrometro artigianale completamente inanimato, e darà nel 1800 una spiegazione precisa del verificarsi di corrente: “un conduttore della seconda classe (liquido) è nel mezzo ed è in contatto con due conduttori della prima classe di due metalli diversi... Di conseguenza, si forma una corrente elettrica in una direzione o nell'altra."

In uno dei suoi primi esperimenti, Volta immerse due piastre, di zinco e rame, in un barattolo di acido e le collegò con un filo. Successivamente, la piastra di zinco ha iniziato a dissolversi e sull'acciaio ramato sono apparse bolle di gas. Volta suggerì e dimostrò che attraverso un filo scorre la corrente elettrica.

È così che è stato inventato l '"elemento Volta", la prima cella galvanica. Per comodità, Volta gli diede la forma di un cilindro verticale (colonna), costituito da anelli interconnessi di zinco, rame e stoffa, imbevuti di acido. Una colonna voltaica alta mezzo metro creava una tensione sensibile all'uomo.

Poiché le ricerche furono avviate da Luigi Galvani, il nome ne conservò il ricordo.

Cella galvanicaè una fonte chimica di corrente elettrica basata sull'interazione di due metalli e/o dei loro ossidi in un elettrolita, che porta alla comparsa di corrente elettrica in un circuito chiuso. Pertanto, nelle celle galvaniche, l'energia chimica viene convertita in energia elettrica.

Celle galvaniche oggi

Le celle galvaniche oggi sono chiamate batterie. Tre tipi di batterie sono ampiamente utilizzati: sale (a secco), alcaline (sono anche chiamate alcaline, "alcaline" tradotto dall'inglese come "alcaline") e al litio. Il principio del loro funzionamento è lo stesso descritto da Volta nel 1800: in un circuito chiuso esterno si formano due metalli e una corrente elettrica.

La tensione della batteria dipende sia dai metalli utilizzati che dal numero di elementi presenti nella “batteria”. Le batterie, a differenza degli accumulatori, non sono in grado di ripristinare le loro proprietà, poiché convertono direttamente l'energia chimica, cioè l'energia dei reagenti che compongono la batteria (agente riducente e agente ossidante), in energia elettrica.

I reagenti inclusi nella batteria si consumano durante il suo funzionamento e la corrente diminuisce gradualmente, quindi l'effetto della sorgente termina dopo che i reagenti hanno reagito completamente.

Le celle alcaline e saline (batterie) sono ampiamente utilizzate per alimentare una varietà di dispositivi elettronici, apparecchiature radio, giocattoli e litio si trovano molto spesso in dispositivi medici portatili come glucometri o in apparecchiature digitali come le fotocamere.

Le celle al manganese-zinco, chiamate batterie al sale, sono celle galvaniche “a secco” che non contengono una soluzione elettrolitica liquida.

L'elettrodo di zinco (+) è un catodo a forma di vetro e l'anodo è una miscela in polvere di biossido di manganese e grafite. La corrente scorre attraverso l'asta di grafite. L'elettrolita è una pasta di soluzione di cloruro di ammonio con l'aggiunta di amido o farina per addensarla in modo che non scorra nulla.

In genere, i produttori di batterie non indicano l'esatta composizione delle celle al sale, tuttavia, le batterie al sale sono le più economiche, vengono solitamente utilizzate in dispositivi in ​​cui il consumo energetico è estremamente basso: negli orologi, nei telecomandi telecomando, nei termometri elettronici, ecc.

Il concetto di "capacità nominale" è usato raramente per caratterizzare le batterie allo zinco-manganese, poiché la loro capacità dipende in gran parte dalle modalità e dalle condizioni operative. I principali svantaggi di questi elementi sono la significativa velocità di diminuzione della tensione durante la scarica e una significativa diminuzione della capacità erogata all'aumentare della corrente di scarica. La tensione di scarica finale viene impostata in base al carico nell'intervallo 0,7-1,0 V.

Non è importante solo l'entità della corrente di scarica, ma anche la pianificazione temporale del carico. Con la scarica intermittente a correnti elevate e medie, le prestazioni delle batterie aumentano notevolmente rispetto al funzionamento continuo. Tuttavia, con correnti di scarica basse e interruzioni di funzionamento di mesi, la loro capacità può diminuire a causa dell'autoscarica.

Il grafico sopra mostra le curve di scarica di una batteria al sale media per 4, 10, 20 e 40 ore per confronto con la batteria alcalina, di cui parleremo Ulteriore.

Una batteria alcalina è una batteria voltaica al manganese-zinco che utilizza biossido di manganese come catodo, zinco in polvere come anodo e una soluzione alcalina, solitamente sotto forma di pasta di idrossido di potassio, come elettrolita.

Queste batterie presentano numerosi vantaggi (in particolare, capacità notevolmente più elevata, miglior lavoro a basse temperature e con correnti di carico elevate).

Le batterie alcaline, rispetto alle batterie al sale, possono fornire più corrente per un periodo di tempo più lungo. Una corrente più elevata diventa possibile perché qui lo zinco non viene utilizzato sotto forma di vetro, ma sotto forma di polvere che ha un'area di contatto maggiore con l'elettrolita. Come elettrolita viene utilizzato l'idrossido di potassio sotto forma di pasta.

È grazie alla capacità di questo tipo di celle galvaniche di fornire una corrente significativa (fino a 1 A) per lungo tempo che le batterie alcaline sono oggi più comuni.

I giocattoli elettrici, le apparecchiature mediche portatili, i dispositivi elettronici e le fotocamere utilizzano tutti batterie alcaline. Durano 1,5 volte di più di quelli al sale se la scarica è a bassa corrente. Il grafico mostra le curve di scarica a varie correnti per confronto con una batteria al sale (il grafico è stato mostrato sopra) per 4, 10, 20 e 40 ore.

Batterie al litio

Un altro tipo abbastanza comune di celle voltaiche sono le batterie al litio: singole celle voltaiche non ricaricabili che utilizzano il litio o i suoi composti come anodo. Grazie all'utilizzo di metalli alcalini hanno un'elevata differenza di potenziale.

Il catodo e l'elettrolita di una cella al litio possono essere molto diversi, quindi il termine "cella al litio" combina un gruppo di celle con lo stesso materiale anodico. Ad esempio, come catodo è possibile utilizzare biossido di manganese, monofluoruro di carbonio, pirite, cloruro di tionile, ecc.

Le batterie al litio si differenziano dalle altre batterie per la loro lunga durata e i costi elevati. A seconda delle dimensioni scelte e dei prodotti chimici utilizzati, una batteria al litio può produrre tensioni da 1,5 V (compatibile con batterie alcaline) a 3,7 V.

Queste batterie hanno la massima capacità per unità di peso e una lunga durata. Le celle al litio sono ampiamente utilizzate nelle moderne apparecchiature elettroniche portatili: per alimentare gli orologi schede madri computer, per l'alimentazione di dispositivi medici portatili, orologi da polso, calcolatrici, apparecchiature fotografiche, ecc.

Il grafico sopra mostra le curve di scarica per due batterie al litio di due famosi produttori. La corrente iniziale era di 120 mA (per resistenza di circa 24 Ohm).

Kyzyl, TSU

ASTRATTO

Argomento: "Celle galvaniche. Batterie."

Compilato da: Spiridonova V.A.

I anno, IV gr., FMF

Controllato da: Kendivan O.D.

2001

I. Introduzione

II. Sorgenti di corrente galvanica

1. Tipologie di celle galvaniche

III. Batterie

1. Acido

2. Alcalino

3. Nichel-cadmio sigillato

4. Sigillato

5. Batterie con tecnologia “DRYFIT”.

INTRODUZIONE

Fonti di corrente chimica (CHS) per molti anni

entrato saldamente nella nostra vita. Nella vita di tutti i giorni, il consumatore raramente presta attenzione

attenzione alle differenze tra gli HIT utilizzati. Per lui sono le batterie e

batterie. Sono generalmente utilizzati in dispositivi come

torce elettriche, giocattoli, radio o automobili.

Nel caso in cui il consumo energetico sia relativamente

è grande (10Ah), vengono utilizzate batterie, prevalentemente acide,

nonché nichel-ferro e nichel-cadmio. Sono usati dentro

computer portatili (Laptop, Notebook, Palmtop), dispositivi indossabili

comunicazioni, illuminazione di emergenza, ecc.

Negli ultimi anni, tali batterie sono state ampiamente utilizzate in

alimentatori di backup per computer ed elettromeccanici

sistemi che immagazzinano energia per eventuali picchi di carico

e alimentazione di emergenza di sistemi vitali.

FONTI DI CORRENTE GALVANICA

Sorgenti di corrente galvanica usa e getta

sono un contenitore unificato in cui

contiene un elettrolita assorbito dal materiale attivo

separatore ed elettrodi (anodo e catodo), motivo per cui vengono chiamati

elementi secchi. Questo termine è usato in relazione a

tutte le celle che non contengono elettrolita liquido. All'ordinario

Gli elementi secchi includono elementi carbonio-zinco.

Le celle a secco vengono utilizzate per correnti basse e intermittenti

modalità operative. Pertanto, tali elementi sono ampiamente utilizzati in

telefoni, giocattoli, sistemi di allarme, ecc.

L'azione di qualsiasi cella galvanica si basa sul verificarsi di una reazione redox in essa. Nella sua forma più semplice, una cella galvanica è costituita da due piastre o barre di metalli diversi immerse in una soluzione elettrolitica. Un tale sistema consente di separare spazialmente la reazione redox: l'ossidazione avviene su un metallo e la riduzione su un altro. Pertanto, gli elettroni vengono trasferiti dall'agente riducente all'agente ossidante attraverso il circuito esterno.

Consideriamo, ad esempio, una cella galvanica rame-zinco, alimentata dall'energia della suddetta reazione tra zinco e solfato di rame. Questa cella (cella Jacobi-Daniel) è costituita da una piastra di rame immersa in una soluzione di solfato di rame (elettrodo di rame) e da una piastra di zinco immersa in una soluzione di solfato di zinco (elettrodo di zinco). Entrambe le soluzioni sono in contatto tra loro, ma per evitare la miscelazione sono separate da un divisorio in materiale poroso.

Quando l'elemento è in funzione, ad es. quando la catena è chiusa, lo zinco si ossida: sulla superficie del suo contatto con la soluzione, gli atomi di zinco si trasformano in ioni e, una volta idratati, passano nella soluzione. Gli elettroni rilasciati in questo caso si muovono lungo il circuito esterno fino all'elettrodo di rame. L’intero insieme di questi processi è rappresentato schematicamente dall’equazione della semireazione, o equazione elettrochimica:

La riduzione degli ioni rame avviene sull'elettrodo di rame. Gli elettroni provenienti qui dall'elettrodo di zinco si combinano con gli ioni di rame disidratanti che escono dalla soluzione; gli atomi di rame si formano e vengono rilasciati come metallo. La corrispondente equazione elettrochimica è:

L'equazione totale della reazione che avviene nell'elemento si ottiene sommando le equazioni di entrambe le semireazioni. Pertanto, durante il funzionamento di una cella galvanica, gli elettroni dell'agente riducente passano all'agente ossidante attraverso il circuito esterno, sugli elettrodi si verificano processi elettrochimici e nella soluzione si osserva il movimento direzionale degli ioni.

L'elettrodo su cui avviene l'ossidazione è chiamato anodo (zinco). L'elettrodo su cui avviene la riduzione è chiamato catodo (rame).

In linea di principio, qualsiasi reazione redox può produrre energia elettrica. Tuttavia, il numero di reazioni

praticamente utilizzato nelle fonti chimiche di energia elettrica è piccolo. Ciò è dovuto al fatto che non tutte le reazioni redox consentono di creare una cella galvanica con proprietà tecnicamente preziose. Inoltre, molte reazioni redox richiedono il consumo di sostanze costose.

A differenza della cella rame-zinco, tutte le moderne celle e batterie galvaniche utilizzano non due, ma un elettrolita; Tali fonti attuali sono molto più comode da usare.

TIPI DI CELLE GALVANICHE

Elementi carbonio-zinco

Gli elementi carbone-zinco (manganese-zinco) lo sono

gli elementi secchi più comuni. In carbone-zinco

gli elementi utilizzano un collettore di corrente passivo (al carbonio).

contatto con un anodo di biossido di manganese (MnO2), elettrolita costituito da

cloruro di ammonio e un catodo di zinco. L'elettrolito è dentro

forma pasta o impregna un diaframma poroso.

Un tale elettrolita non è molto mobile e quindi non si diffonde

gli elementi sono detti secchi.

Gli elementi carbone-zinco vengono “ripristinati” durante

pausa dal lavoro. Questo fenomeno è dovuto alla gradualità

allineamento delle disomogeneità locali nella composizione

elettrolita che si forma durante il processo di scarica. Di conseguenza

"riposo" periodico prolunga la durata dell'elemento.

Il vantaggio degli elementi carbonio-zinco è il loro

costo relativamente basso. A svantaggi significativi

dovrebbe includere una diminuzione significativa della tensione durante la scarica,

bassa potenza specifica (5...10 W/kg) e breve durata

magazzinaggio

Le basse temperature riducono l’efficienza d’uso

celle galvaniche e il riscaldamento interno della batteria

aumenta. Un aumento della temperatura provoca la corrosione chimica dell'elettrodo di zinco da parte dell'acqua contenuta nell'elettrolita e l'essiccazione dell'elettrolita. Questi fattori possono essere in qualche modo compensati mantenendo la batteria a temperature elevate e introducendo una soluzione salina nella cella attraverso un foro predisposto.

Elementi alcalini

Come le celle carbonio-zinco, le celle alcaline utilizzano un anodo di MnO2 e un catodo di zinco con un elettrolita separato.

La differenza tra elementi alcalini ed elementi carbonio-zinco è

nell'uso di un elettrolita alcalino, di conseguenza

Non c'è praticamente alcuna evoluzione di gas durante lo scarico, e potrebbe esserlo

essere sigillati, il che è molto importante per molti di loro

applicazioni.

Elementi di mercurio

Gli elementi del mercurio sono molto simili agli elementi alcalini. In loro

Viene utilizzato l'ossido di mercurio (HgO). Il catodo è costituito da una miscela di polvere

zinco e mercurio. L'anodo e il catodo sono separati da un separatore e un diaframma,

imbevuto di una soluzione alcalina al 40%.

Poiché il mercurio è scarso e tossico, gli elementi di mercurio non lo sono

devono essere gettati dopo il loro completo utilizzo. Loro devono

vai a riciclare.

Elementi d'argento

Hanno catodi "d'argento" costituiti da Ag2O e AgO.

Celle al litio

Usano anodi di litio, un elettrolita organico

e catodi costituiti da vari materiali. Sono molto grandi

durata di conservazione, alta densità di energia ed efficienza

in un ampio intervallo di temperature perché non contengono acqua.

Poiché il litio ha il potenziale negativo più alto

in relazione a tutti i metalli, elementi di litio

caratterizzato dalla massima tensione nominale a

dimensioni minime.

La conduttività ionica è assicurata introducendo in

Solventi di sali aventi grandi anioni.

Gli svantaggi delle celle al litio includono loro

costo relativamente elevato a causa del prezzo elevato

litio, requisiti speciali per la loro produzione (la necessità

atmosfera inerte, purificazione di solventi non acquosi). Dovrebbe

Tieni inoltre presente che alcune celle al litio quando

sono esplosivi se aperti.

Le celle al litio sono ampiamente utilizzate negli alimentatori di backup per circuiti di memoria, strumenti di misura e altri sistemi ad alta tecnologia.

BATTERIE

Le batterie sono fonti chimiche

energia elettrica riutilizzabile. Sono costituiti da

due elettrodi (positivo e negativo), elettrolita

e scafi. L'accumulo di energia nella batteria avviene quando

il verificarsi di una reazione chimica di ossido-riduzione

elettrodi. Quando la batteria è scarica avviene il contrario

processi. La tensione della batteria è la differenza potenziale

tra i poli della batteria a carico fisso.

Per ottenere valori di tensione sufficientemente grandi o

ricarica, le singole batterie sono collegate tra loro

serie o parallelo alle batterie. Ci sono un numero

tensioni generalmente accettate per batterie: 2; 4; 6;

Ci limiteremo a considerare le seguenti batterie:

batterie all'acido realizzate secondo il metodo tradizionale

tecnologie;

cavo stazionario e azionamento (automobilistico e

trattore);

batterie sigillate esenti da manutenzione, sigillate

nichel-cadmio e acido "dryfit" A400 e A500 (simile alla gelatina

elettrolita).

BATTERIE ACIDO

Ad esempio, consideriamo una batteria al piombo pronta all'uso. È costituito da piastre di piombo reticolari, alcune delle quali sono riempite con biossido di piombo e altre con piombo spugnoso metallico. Le piastre vengono immerse in una soluzione di H2SO4 al 35-40%; a questa concentrazione la conduttività elettrica specifica della soluzione di acido solforico è massima.

Quando la batteria è in funzione, quando è scarica, al suo interno si verifica una reazione di ossido-riduzione, durante la quale il piombo metallico viene ossidato:

Pb+SO4= PbSO4+2e-

E il biossido di piombo viene ridotto:

Pb + SO4 + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O

Gli elettroni ceduti dagli atomi metallici di piombo durante l'ossidazione vengono accettati dagli atomi di piombo PbO2 durante la riduzione; gli elettroni vengono trasferiti da un elettrodo all'altro attraverso un circuito esterno.

Pertanto, il piombo metallico funge da anodo in una batteria al piombo ed è caricato negativamente, mentre il PbO2 funge da catodo ed è caricato positivamente.

Nel circuito interno (nella soluzione H2SO4), il trasferimento di ioni avviene durante il funzionamento della batteria. Gli ioni SO42 si muovono verso l'anodo e gli ioni H+ si muovono verso il catodo. La direzione di questo movimento è determinata dal campo elettrico risultante dal verificarsi dei processi elettrodici: gli anioni vengono consumati all'anodo e i cationi vengono consumati al catodo. Di conseguenza, la soluzione rimane elettricamente neutra.

Se sommiamo le equazioni corrispondenti all'ossidazione del piombo e alla riduzione del PbO2, otteniamo l'equazione totale della reazione,

perdite in una batteria al piombo durante il suo funzionamento (scarica):

Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

E.m.f. di una batteria al piombo carica è di circa 2 V. Quando una batteria si scarica, i materiali del suo catodo (PbO2) e dell'anodo (Pb) vengono consumati. Viene consumato anche l'acido solforico. Allo stesso tempo, la tensione sui terminali della batteria diminuisce. Quando diventa inferiore al valore consentito dalle condizioni operative, la batteria viene nuovamente caricata.

Per caricare (o caricare), la batteria è collegata a fonte esterna corrente (da più a più e da meno a meno). In questo caso la corrente scorre attraverso la batteria nella direzione opposta a quella in cui passava quando la batteria era scarica. Di conseguenza, i processi elettrochimici sugli elettrodi vengono “invertiti”. L'elettrodo principale viene ora sottoposto a un processo di riduzione

PbSO4 + 2e- = Pb + SO4

quelli. Questo elettrodo diventa il catodo. Il processo di ossidazione avviene sull'elettrodo PbO2

PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 2e-

quindi questo elettrodo ora è l'anodo. Gli ioni nella soluzione si muovono in direzioni opposte a quelle in cui si muovevano quando la batteria era in funzione.

Sommando le ultime due equazioni, otteniamo l'equazione per la reazione che si verifica durante la ricarica della batteria:

2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4

È facile intuire che questo processo è opposto a quello che avviene quando la batteria è in funzione: quando la batteria è carica, produce nuovamente le sostanze necessarie al suo funzionamento.

Le batterie al piombo sono solitamente collegate a una batteria, che

inserito in un monoblocco realizzato in ebanite, termoplastico, polipropilene,

polistirolo, polietilene, composizione di pece in asfalto, ceramica

o vetro.

Una delle caratteristiche più importanti di una batteria è

durata di servizio o durata di servizio (numero di cicli). Deterioramento

la causa principale sono i parametri e i guasti della batteria

coda di corrosione del reticolo e scorrimento della massa attiva

elettrodo positivo. La durata della batteria è determinata

principalmente dal tipo di piastre positive e dalle condizioni

operazione.

I miglioramenti nelle batterie al piombo sono sulla buona strada

ricerca di nuove leghe per griglie (ad esempio piombo-calcio), materiali per alloggiamenti leggeri e durevoli

(ad esempio, a base di copolimero propilene-etilene), miglioramenti

qualità dei separatori.

BATTERIE ALCALINE

Argento-zinco.

Hanno buone caratteristiche elettriche e sono leggeri nel peso e nel volume. Gli elettrodi in essi contenuti sono ossidi d'argento Ag2O, AgO (catodo) e spugna di zinco (anodo); L'elettrolita è una soluzione di KOH.

Durante il funzionamento della batteria, lo zinco viene ossidato, trasformandosi in ZnO e Zn(OH)2, e l'ossido d'argento viene ridotto a metallo. La reazione complessiva che si verifica quando una batteria è scarica può essere espressa approssimativamente dall'equazione:

AgO + Zn = Ag + ZnO

E.m.f. di una batteria argento-zinco carica è di circa 1,85 V. Quando la tensione scende a 1,25 V, la batteria è carica. In questo caso, i processi sugli elettrodi vengono "invertiti": lo zinco viene ridotto, l'argento viene ossidato - si ottengono nuovamente le sostanze necessarie per il funzionamento della batteria.

Cadmio-nichel e ferro-nichel.

CN e ZHN sono molto simili tra loro. La loro principale differenza è il materiale delle piastre degli elettrodi negativi; nelle batterie KN sono cadmio e nelle batterie ZhN sono ferro. Le batterie KN sono le più utilizzate.

Le batterie alcaline sono prodotte principalmente con elettrodi lamellari. In essi, le masse attive sono racchiuse in lamelle: scatole piatte con fori. La massa attiva delle piastre positive di una batteria carica è costituita principalmente da ossido di nichel idrato (Ni) Ni2O3 x H2O o NiOOH. Inoltre contiene grafite, che viene aggiunta per aumentare la conduttività elettrica. La massa attiva delle piastre negative delle batterie KN è costituita da una miscela di spugna di cadmio con polvere di ferro e delle batterie ZhN - di polvere di ferro ridotta. L'elettrolita è una soluzione di idrossido di potassio contenente una piccola quantità di LiOH.

Consideriamo i processi che si verificano durante il funzionamento di una batteria KN. Quando la batteria è scarica, il cadmio si ossida.

Cd + 2OH- = Cd(OH)2 + 2e-

E NiOOH viene ripristinato:

2NiOOH + 2H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-

In questo caso gli elettroni vengono trasferiti dall'elettrodo di cadmio all'elettrodo di nichel lungo il circuito esterno. L'elettrodo di cadmio funge da anodo ed è carico negativamente, mentre l'elettrodo di nichel funge da catodo ed è carico positivamente.

La reazione totale che avviene nella batteria KN durante il suo funzionamento può essere espressa dall'equazione che si ottiene sommando le ultime due equazioni elettrochimiche:

2NiOOH + 2H2O + Cd = 2NI(OH)2 + CD(OH)2

E.m.f. di una batteria al nichel-cadmio carica è di circa 1,4 V. Mentre la batteria funziona (si scarica), la tensione ai suoi terminali diminuisce. Quando scende sotto 1 V, la batteria è carica.

Quando si carica una batteria, i processi elettrochimici ai suoi elettrodi vengono “invertiti”. La riduzione del metallo avviene sull'elettrodo di cadmio

Cd(OH)2 + 2e- = CD + 2OH-

Sul nichel - ossidazione dell'idrossido di nichel (P):

2Ni(OH)2 + 2OH- = 2NiOOH + 2H2O + 2e-

La reazione totale durante la carica è l'opposto della reazione che avviene durante la scarica:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + 2H2O + Cd

BATTERIE SIGILLATE AL NICHEL-CADMIO

Un gruppo speciale di batterie al nichel-cadmio sono batterie sigillate. L'ossigeno rilasciato alla fine della carica ossida il cadmio, quindi la pressione nella batteria non aumenta. Il tasso di formazione dell'ossigeno dovrebbe essere basso, quindi la batteria viene caricata con una corrente relativamente bassa.

Le batterie sigillate sono divise in disco,

cilindrico e rettangolare.

Batterie al nichel-cadmio rettangolari sigillate

sono prodotti con elettrodi negativi all'ossido di cadmio non ceramici o con elettrodi al cadmio cermet.

BATTERIE SIGILLATE

Batterie ad acido ampiamente utilizzate,

realizzati utilizzando la tecnologia classica, causano molti problemi

e avere effetti dannosi sulle persone e sulle apparecchiature. Sono i più

economici, ma richiedono costi aggiuntivi per la loro manutenzione,

locali e personale speciali.

BATTERIE CON TECNOLOGIA "DRYFIT".

La più comoda e sicura delle batterie ad acido

sono batterie sigillate completamente esenti da manutenzione

VRLA (Valve Regulated Lead Acid) prodotto utilizzando la tecnologia

"asciutto". L'elettrolito in queste batterie è in uno stato gelatinoso. Ciò garantisce l'affidabilità delle batterie e la sicurezza del loro funzionamento.

BIBLIOGRAFIA:

1. Deordiev S.S.

Le batterie e la loro cura.

K.: Tecnologia, 1985. 136 p.

2. Libro di consultazione elettrica.

In 3 volumi T.2. Prodotti e dispositivi elettrici/sotto

totale ed. professori dell'Istituto di ingegneria energetica di Mosca (redattore capo I.N. Orlov) e altri. 6corr. e aggiuntivi

M.: Energoatomizdat, 1986. 712 p.

3. N.L.Glinka.

Chimica generale.

Casa editrice "Chimica" 1977.

4. Bagotsky V.S., Skundin A.M.

Sorgenti di corrente chimica.

M.: Energoizdat, 1981. 360 p.

Testo fornito dal Centro di Ricerca Scientifica "Scienza e Tecnologia"
I diritti sulla versione elettronica della pubblicazione appartengono a N&T (www.n-t.org)

Il libro contiene informazioni sulla progettazione, sui principi di funzionamento e sulle caratteristiche delle fonti di energia chimica (batterie e accumulatori). Imparerai da questo libro come scegliere le batterie e gli accumulatori di cui hai bisogno, come caricarli e ripristinarli correttamente.

• L'anodo è il terminale positivo della batteria.
• Batteria: due o più celle collegate in serie e/o in parallelo per fornire energia tensione richiesta e corrente.
• La resistenza interna è la resistenza al flusso di corrente attraverso un elemento, misurata in ohm. A volte chiamata impedenza interna.
• L'energia prodotta è il consumo di capacità moltiplicato per la tensione media durante il tempo di scarica delle batterie, espresso in Watt ora (Wh).
• La capacità è la quantità di energia elettrica che una batteria rilascia in determinate condizioni di scarica, espressa in ampere-ora (Ah) o coulomb (1 Ah = 3600 C).
• La carica è l'energia elettrica trasferita a un elemento per essere convertita in energia chimica immagazzinata.
• Il catodo è il terminale negativo della batteria.
• La ricarica compensativa è un metodo che utilizza la corrente continua per portare la batteria in uno stato completamente carico e mantenerla in questo stato.
• La tensione di interruzione è la tensione minima alla quale la batteria è in grado di fornire energia utile in determinate condizioni di scarica.
• La tensione a circuito aperto è la tensione ai terminali esterni della batteria in assenza di assorbimento di corrente.
• La tensione nominale è la tensione su una batteria completamente carica quando viene scaricata a una velocità molto bassa.
• La carica di mantenimento è un metodo per mantenere una batteria ricaricabile in uno stato completamente carico applicando una tensione costante selezionata per compensare varie perdite al suo interno.
• La densità energetica è il rapporto tra l'energia di un elemento e la sua massa o volume, espresso in Wattora per unità di massa o volume.
• La polarizzazione è una caduta di tensione causata da cambiamenti nelle composizioni chimiche dei componenti degli elementi (la differenza tra la tensione a circuito aperto e la tensione in qualsiasi momento durante la scarica).
• La scarica è il consumo di energia elettrica da un elemento in un circuito esterno. Una scarica profonda è uno stato in cui viene utilizzata quasi tutta la capacità dell'elemento. Uno scarico superficiale è uno scarico in cui viene consumata una piccola parte della capacità totale.
• Separatore: un materiale utilizzato per isolare gli elettrodi gli uni dagli altri. A volte trattiene l'elettrolita nelle celle a secco.
• La durata di conservazione è il periodo di tempo durante il quale un elemento conservato in condizioni normali (20°C) conserva il 90% della sua capacità originale.
• La stabilità è l'uniformità della tensione alla quale la batteria rilascia energia durante la modalità di scarica completa.
• Un elemento è un'unità base capace di convertire l'energia chimica in energia elettrica. È costituito da elettrodi positivi e negativi immersi in un elettrolita comune.
• Un elettrodo è un materiale conduttivo in grado di produrre portatori di corrente quando reagisce con un elettrolita.
• L'elettrolita è un materiale che conduce portatori di carica in una cella.
• Un ciclo è una sequenza di carica e scarica di un elemento.

Termini inglesi

• Una batteria - batteria a incandescenza
• accumulatore acido - batteria di batterie all'acido (al piombo).
• batteria ad aria - elemento aria-metallo
• batteria alcalina - cella alcalina (primaria).
• batteria alcalina - cella alcalina al manganese-zinco
• batteria alcalina a secco - cella secca al mercurio-zinco
• batteria alcalina a secco - cella alcalina a secco
• Batteria alcalina al manganese - cella alcalina al manganese-zinco
• accumulatore alcalino - batteria alcalina
• accumulatore alcalino - batteria alcalina
• batteria anodica - batteria anodica
• Batteria B - batteria anodica
• Batteria Bansen - cella Bunsen (acido nitrico-zinco).
• batteria a borsa - elemento a tazza (primario) con una pupa
• batteria di bilanciamento - batteria tampone
• batteria - batteria
• batteria bias - elemento batteria bias, elemento batteria griglia
• batteria di polarizzazione - batteria di polarizzazione, batteria di griglia
• batteria bicromato - cella (primaria) con soluzione di bicromato
• batteria tampone - batteria tampone
• batteria bypass - batteria tampone
• Batteria C: batteria polarizzata, batteria di rete
• Batteria Clark - Cella Clark (mercurio-zinco).
• batteria normale al cadmio - cella normale Weston (mercurio-cadmio).
• batteria all'ossido di cadmio-argento - cella galvanica all'ossido di cadmio
• batteria al carbonio - cella (primaria) con un elettrodo al carbonio
• Batteria zinco-carbone - cella (a secco) con un anodo di zinco e un catodo di carbonio
• cella - elemento, cella, cella galvanica (cella primaria, batteria o cella a combustibile)
• batteria chimica - batteria di fonti di corrente chimica
• batteria ricaricabile - elemento ricaricabile
• Batteria zinco-cooper - cella rame-zinco
• batteria contatore (elettromotrice) - elemento di contrasto
• Batteria Daniel - Cella Daniel (rame-zinco).
• batteria di decomposizione - una cella con una reazione (laterale) di decomposizione elettrolitica
• batteria al dicromato - cella (primaria) con soluzione di bicromato
• batteria di spostamento - una cella con una reazione di sostituzione elettrolitica (laterale).
• batteria all'ossido d'argento bivalente - una cella con ossidazione dell'argento allo stato bivalente
• batteria a doppio fluido - elemento a due fluidi
• stoccaggio a tamburo - batteria al nichel-zinco
• batteria a secco - cella a secco
• batteria a secco - batteria a secco
• batteria carica a secco - batteria di batterie caricate a secco
• batteria carica a secco - batteria carica a secco
• Batteria Edison - batteria al nichel-ferro
• batteria elettrica - batteria galvanica (batteria di celle primarie, accumulatori o celle a combustibile)
• batteria elettrica - cella galvanica (cella primaria), batteria o cella a combustibile
• batterie di emergenza - batterie di emergenza
• batteria di emergenza - batteria di emergenza
• batterie finali - batterie di ricambio
• Batteria di Faradey - cella di Faraday
• Accumulatore Faure - batteria con piastre incollate
• batteria a filamento - batteria a filamento
• batteria galleggiante - batteria di riserva (collegata in parallelo alla batteria principale)
• Batteria Grenet - Cella Grenet (bicromato di zinco).
• batteria galvanica - cella elettrochimica in modalità cella galvanica
• batteria di rete - batteria di rete, batteria di spostamento
• batteria a polarizzazione della griglia - batteria a polarizzazione, batteria a griglia
• Batteria Lalande - Cella Lalande (alcalina rame-ossido di zinco).
• Batteria Leclanche - Cella Leclanche (manganese-zinco).
• batteria al piombo (-acido) - batteria all'acido (piombo).
• batteria al piombo (accumulatore di piombo) - batteria di batterie al piombo (acido).
• batteria al piombo-calcio - cella al piombo-calcio
• batteria primaria al biossido di piombo - cella primaria al biossido di piombo
• batteria di linea - batteria tampone
• batteria al litio - una cella con un anodo di litio
• Batteria secondaria al solfuro di litio-ferro - batteria al cloruro di ferro-litio
• batteria al litio-cromato d'argento - cella al cromato d'argento-litio
• batteria al litio-acqua - cella al litio-acqua
• batteria a lunga durata con supporto umido: una batteria di batterie con una lunga durata di conservazione in uno stato allagato
• batteria al magnesio - cella primaria con anodo di magnesio
• Batteria all'ossido di magnesio-mercurio - batteria all'ossido di magnesio-mercurio
• Batteria al cloruro di magnesio-rame - cella al cloruro di rame-magnesio
• batteria al cloruro di magnesio-argento - cella al cloruro di argento-magnesio
• batteria al magnesio-acqua - batteria al magnesio-acqua
• batteria al mercurio - cella (a secco) al mercurio-zinco
• batteria al mercurio - batteria di celle (a secco) al mercurio-zinco
• accumulatore metallo-aria - batteria aria-metallo
• batteria nicad (nichel-cadmio) - batteria al nichel-cadmio
• batteria al nichel-cadmio - batteria al nichel-cadmio
• batteria al nichel-ferro - batteria al nichel-ferro
• batteria al nichel-ferro - batteria al nichel-ferro
• Batteria Plante - batteria al piombo (acido) con separatore di lino
• batteria pilota - batteria batteria di controllo
• batteria a piastre - batteria anodica
• batteria plug-in - batteria sostituibile
• batteria portatile - batteria portatile
• batteria primaria - elemento (primario).
• batteria primaria - batteria di celle (primarie).
• batteria silenziosa - batteria del microfono
• Batteria Ruben - cella (a secco) al mercurio-zinco
• batteria ricaricabile - batteria di batterie
• batteria ricaricabile - batteria di elementi ricaricabili
• batteria di riserva - elemento galvanico di una batteria di riserva
• batteria che squilla - batteria che squilla (telefono).
• batteria al sale-ammoniaco - cella (primaria) con soluzioni di sali di ammonio
• batteria standard satura - cella normale satura
• batteria sigillata - batteria sigillata
• batteria sigillata - elemento sigillato (primario).
• batteria secondaria - batteria di batterie
• batteria di segnalazione - batteria di chiamata (telefonica).
• accumulatore all'argento-cadmio - batteria di batterie all'argento-cadmio
• batteria all'ossido d'argento - cella (primaria) con catodo d'argento
• batteria primaria argento-zinco - cella primaria argento-zinco
• accumulatore argento-zinco - batteria di batterie argento-zinco
• batteria solare - batteria solare
• batteria Daniel standard - cella Daniel normale (rame-zinco).
• batteria di riserva - batteria di emergenza
• batteria stazionaria - batteria stazionaria - batteria di batterie
• batteria parlante - batteria del microfono
• Batteria voltaica - Elemento volta; elemento con elettrodi metallici ed elettrolita liquido
• Batteria Weston (standard) - cella Weston normale (mercurio-cadmio).
• batteria bagnata - cella con elettrolita liquido
• batteria zinco-aria - batteria di celle aria zinco
• batteria al cloro-zinco - batteria al cloro-zinco
• batteria all'ossido di zinco-coper - cella all'ossido di rame-zinco
• batteria zinco-ferro - cella zinco-ferro
• batteria al biossido di zinco-manganese - batteria di celle al manganese-zinco
• batteria all'ossido di zinco-mercurio - cella all'ossido di zinco-mercurio
• batteria zinco-nichel - batteria nichel-zinco
• batteria primaria zinco-cloruro d'argento - cella primaria cloruro d'argento-zinco

introduzione

Le fonti di corrente chimica (CHS) sono diventate parte della nostra vita ormai da molti anni. Nella vita di tutti i giorni il consumatore raramente presta attenzione alle differenze tra gli HIT utilizzati. Per lui si tratta di batterie e accumulatori. Sono generalmente utilizzati in dispositivi come torce elettriche, giocattoli, radio o automobili.

Molto spesso, batterie e accumulatori si distinguono per il loro aspetto. Ma ci sono batterie progettate allo stesso modo delle batterie. Per esempio aspetto La batteria KNG-1D differisce poco dalle classiche batterie AA R6C. E viceversa. Anche le batterie ricaricabili e le batterie a disco sono indistinguibili nell'aspetto. Ad esempio, una batteria D-0,55 e una cella al mercurio a pulsante (batteria) RC-82.

Per distinguerli, il consumatore deve prestare attenzione ai contrassegni sul corpo HIT. Le marcature applicate sugli involucri delle batterie e degli accumulatori sono descritte nei capitoli 1 e 2 nelle figure e nelle tabelle. Ciò è necessario per selezionare correttamente l'alimentazione per il tuo dispositivo.

L'emergere di apparecchiature audio e video portatili e di altre apparecchiature ad alta intensità energetica ha richiesto un aumento dell'intensità energetica degli HIT, della loro affidabilità e durata.

Questo libro descrive le caratteristiche tecniche e i metodi per selezionare l'HIT ottimale, metodi per caricare, ripristinare, far funzionare e prolungare la vita di batterie e accumulatori.

Si invita il lettore a prestare attenzione alla sicurezza e allo smaltimento dei prodotti chimici di scarto.

Nel caso in cui il consumo energetico sia relativamente elevato (10 Ah), vengono utilizzate batterie, principalmente all'acido, oltre al nichel-ferro e al nichel-cadmio. Sono utilizzati nei computer portatili (laptop, notebook, palmari), apparecchiature di comunicazione indossabili, illuminazione di emergenza, ecc.

Le batterie per auto hanno un posto speciale nel libro. Vengono forniti gli schemi dei dispositivi per la carica ed il ripristino delle batterie e vengono descritte le nuove batterie sigillate realizzate con la tecnologia “dryfit” che non necessitano di manutenzione per 5...8 anni di funzionamento. Non hanno effetti dannosi su persone o apparecchiature.

Negli ultimi anni tali batterie sono state ampiamente utilizzate negli alimentatori di backup per computer e sistemi elettromeccanici che accumulano energia per eventuali picchi di carico e per l'alimentazione di emergenza di sistemi vitali.

All'inizio di ogni capitolo è presente un glossario di termini inglesi speciali utilizzati nelle descrizioni e nell'etichettatura di batterie e accumulatori. Alla fine del libro c'è un dizionario consolidato dei termini.

Le principali caratteristiche delle ICC per un'ampia gamma di applicazioni di interesse pratico sono riportate nella Tabella B.1.

CAPITOLO 1
FONTI DI CORRENTE GALVANICA, SINGOLA AZIONE

Le sorgenti di corrente galvanica usa e getta sono un contenitore unificato che contiene un elettrolita assorbito dal materiale attivo del separatore ed elettrodi (anodo e catodo), motivo per cui sono chiamate celle a secco. Questo termine è usato per riferirsi a tutte le celle che non contengono un elettrolita liquido. Le celle a secco comuni includono celle zinco-carbonio o Leclanche.

Le celle a secco vengono utilizzate a basse correnti e modalità operative intermittenti. Pertanto, tali elementi sono ampiamente utilizzati nei telefoni, nei giocattoli, nei sistemi di allarme, ecc.

Poiché la gamma di dispositivi che utilizzano elementi a secco è molto ampia e, inoltre, richiedono una sostituzione periodica, esistono degli standard per le loro dimensioni. Va sottolineato che le dimensioni degli elementi indicati nelle tabelle 1.1 e 1.2 prodotti da diversi produttori possono differire leggermente in termini di posizione dei perni e altre caratteristiche specificate nelle loro specifiche.

Durante il processo di scarica, la tensione delle celle a secco scende dalla tensione nominale alla tensione di interruzione (la tensione di interruzione è la tensione minima alla quale la batteria è in grado di fornire l'energia minima), ad es. tipicamente da 1,2 V a 0,8 V/cella a seconda dell'applicazione. In caso di scarica quando collegato all'elemento resistenza costante dopo aver chiuso il circuito, la tensione ai suoi terminali diminuisce bruscamente fino a un certo valore, leggermente inferiore alla tensione originale. La corrente che scorre in questo caso è chiamata corrente di scarica iniziale.

La funzionalità di una cella a secco dipende dal consumo di corrente, dalla tensione di interruzione e dalle condizioni di scarica. L'efficienza dell'elemento aumenta al diminuire della corrente di scarica. Per le celle a secco, la scarica continua per meno di 24 ore può essere classificata come scarica ad alta velocità.

La capacità elettrica di una cella a secco è specificata per la scarica attraverso una resistenza fissa ad una determinata tensione finale in ore a seconda della scarica iniziale e viene presentata in un grafico o in una tabella. Si consiglia di utilizzare la tabella o la tabella del produttore per una batteria specifica. Ciò è dovuto non solo alla necessità di tenere conto delle caratteristiche del prodotto, ma anche al fatto che ogni produttore fornisce i propri consigli sull'utilizzo migliore dei propri prodotti. La Tabella 1.3 e la Tabella 1.5 presentano le caratteristiche tecniche delle celle galvaniche che ultimamente hanno trovato maggiore diffusione sugli scaffali dei nostri punti vendita.

La resistenza interna della batteria può limitare la corrente richiesta, ad esempio se utilizzata in una fotocamera con flash. La corrente iniziale stabile che una batteria può fornire per un breve periodo è chiamata corrente flash. La designazione del tipo di elemento contiene designazioni di lettere che corrispondono alle correnti flash e alla resistenza interna dell'elemento, misurate a corrente continua e alternata (tabella 1.4). La corrente flash e la resistenza interna sono molto difficili da misurare e le celle possono avere una lunga durata, ma la corrente flash potrebbe diminuire.

1.1. TIPI DI CELLE GALVANICHE

Elementi carbonio-zinco

Gli elementi carbonio-zinco (manganese-zinco) sono gli elementi secchi più comuni. Le celle carbonio-zinco utilizzano un collettore di corrente passivo (carbonio) in contatto con un anodo di biossido di manganese (MnO2), un elettrolita di cloruro di ammonio e un catodo di zinco. L'elettrolita è sotto forma di pasta o impregna il diaframma poroso. Un tale elettrolita è leggermente mobile e non si diffonde, motivo per cui gli elementi sono chiamati secchi.

La tensione nominale della cella carbonio-zinco è 1,5 V.

Gli elementi secchi possono avere forma cilindrica, Fig. 1.1, forma di disco, Fig. 1.2, e forma rettangolare. Il design degli elementi rettangolari è simile a quelli del disco. L'anodo di zinco è realizzato sotto forma di un bicchiere cilindrico, che è anche un contenitore. Gli elementi del disco sono costituiti da una piastra di zinco, un diaframma di cartone impregnato con una soluzione elettrolitica e uno strato compresso dell'elettrodo positivo. Gli elementi del disco sono collegati in serie tra loro, la batteria risultante è isolata e confezionata in una custodia.

Gli elementi carbone-zinco vengono “ripristinati” durante un'interruzione del funzionamento. Questo fenomeno è dovuto al graduale allineamento delle disomogeneità locali nella composizione elettrolitica che si verificano durante il processo di scarica. Come risultato del "riposo" periodico, la durata dell'elemento viene prolungata.

Nella fig. La Figura 1.3 presenta un diagramma tridimensionale che mostra l'aumento del tempo di funzionamento di un elemento D quando si utilizza una modalità operativa intermittente rispetto a una costante. Ciò dovrebbe essere tenuto in considerazione quando si utilizzano gli elementi in modo intensivo (e utilizzare diversi set per il funzionamento in modo che un set abbia un periodo di tempo sufficiente per ripristinare la funzionalità. Ad esempio, quando si utilizza un lettore, non è consigliabile utilizzare un set di batterie per più di due ore consecutive.Quando si cambiano due set, gli elementi del tempo di funzionamento aumentano di tre volte.

Il vantaggio degli elementi carbonio-zinco è il loro costo relativamente basso. Svantaggi significativi includono una significativa diminuzione della tensione durante la scarica, una bassa densità di potenza (5...10 W/kg) e una breve durata di conservazione.

Le basse temperature riducono l'efficienza dell'utilizzo delle celle galvaniche e il riscaldamento interno della batteria la aumenta. L'effetto della temperatura sulla capacità di una cella galvanica è mostrato in Fig. 1.4. Un aumento della temperatura provoca la corrosione chimica dell'elettrodo di zinco da parte dell'acqua contenuta nell'elettrolita e l'essiccazione dell'elettrolita. Questi fattori possono essere in qualche modo compensati mantenendo la batteria a temperature elevate e introducendo una soluzione salina nella cella attraverso un foro precedentemente praticato.

Elementi alcalini

Come le celle carbonio-zinco, le celle alcaline utilizzano un anodo di MnO2 e un catodo di zinco con un elettrolita separato.

La differenza tra le celle alcaline e le celle carbonio-zinco è l'uso di un elettrolita alcalino, per cui non vi è praticamente sviluppo di gas durante la scarica e possono essere sigillate ermeticamente, il che è molto importante per molte delle loro applicazioni .

La tensione delle celle alcaline è di circa 0,1 V inferiore a quella delle celle zinco-carbone nelle stesse condizioni. Pertanto, questi elementi sono intercambiabili.

La tensione delle celle con elettrolita alcalino cambia in modo significativamente inferiore rispetto a quella delle celle con elettrolita salino. Le celle con elettrolita alcalino hanno inoltre una maggiore energia specifica (65...90 Wh/kg), potenza specifica (100...150 kWh/m3) ed una maggiore durata.

La ricarica delle celle e delle batterie allo zinco-manganese viene effettuata tramite corrente alternata asimmetrica. È possibile caricare le celle con un elettrolita salino o alcalino di qualsiasi concentrazione, ma non troppo scarico e senza elettrodi di zinco danneggiati. Entro la data di scadenza stabilita per di questo tipo cella o batteria, è possibile ripristinare la funzionalità più volte (6...8 volte).

La carica delle batterie a secco e delle celle viene effettuata da un dispositivo speciale che consente di ottenere una corrente di carica nella forma richiesta: con un rapporto tra i componenti di carica e scarica di 10:1 e un rapporto tra le durate degli impulsi di questi componenti di 1: 2. Questo dispositivo consente di caricare le batterie dell'orologio e di attivare le vecchie piccole batterie. Quando si caricano le batterie dell'orologio, la corrente di carica non deve superare i 2 mA. Il tempo di ricarica non è superiore a 5 ore. Lo schema di un tale dispositivo per caricare le batterie è mostrato in Fig. 1.5.

Qui, la batteria da caricare è collegata tramite due catene di diodi con resistori collegate in parallelo. La corrente di carica asimmetrica si ottiene come risultato della differenza nelle resistenze dei resistori. La fine della carica è determinata dalla cessazione dell'aumento di tensione sulla batteria. Tensione secondaria del trasformatore caricabatterieè selezionato in modo che la tensione di uscita superi la tensione nominale dell'elemento del 50...60%.

Il tempo di ricarica della batteria con il dispositivo descritto dovrebbe essere di circa 12...16 ore. La capacità di carica dovrebbe essere circa il 50% maggiore rispetto alla capacità nominale della batteria.

Elementi di mercurio

Gli elementi del mercurio sono molto simili agli elementi alcalini. Usano l'ossido di mercurio (HgO). Il catodo è costituito da una miscela di polvere di zinco e mercurio. L'anodo e il catodo sono separati da un separatore e da un diaframma impregnato con una soluzione alcalina al 40%.

Questi elementi hanno lunghi termini stoccaggio e capacità più elevate (a parità di volume). La tensione di una cella al mercurio è di circa 0,15 V inferiore a quella di una cella alcalina.

Gli elementi a mercurio sono caratterizzati da elevata energia specifica (90...120 Wh/kg, 300...400 kWh/m3), stabilità di tensione ed elevata resistenza meccanica.

Per i dispositivi di piccole dimensioni sono stati creati elementi modernizzati dei tipi RC-31S, RC-33S e RC-55US. L'energia specifica degli elementi RC-31S e RC-55US è di 600 kWh/m3, degli elementi RC-33S è di 700 kWh/m3. Gli elementi RC-31S e RC-33S vengono utilizzati per alimentare orologi e altre apparecchiature. Gli elementi RC-55US sono destinati ad apparecchiature mediche, in particolare a dispositivi medici impiantabili.

Gli elementi RC-31S e RC-33S funzionano rispettivamente per 1,5 anni a correnti di 10 e 18 µA e l'elemento RC-55US garantisce il funzionamento dei dispositivi medici impiantati per 5 anni. Come risulta dalla Tabella 1.6, la capacità nominale di questi elementi non corrisponde alla loro designazione.

Gli elementi a mercurio funzionano nell'intervallo di temperature da 0 a +50°C; esistono RC-83X e RC-85U resistenti al freddo ed elementi resistenti al calore RC-82T e RC-84, che sono in grado di funzionare a temperature fino a +70°C . Esistono modifiche degli elementi in cui vengono utilizzate leghe di indio e titanio al posto della polvere di zinco (elettrodo negativo).

Poiché il mercurio è scarso e tossico, le cellule di mercurio non dovrebbero essere scartate una volta completamente utilizzate. Devono essere riciclati.

Elementi d'argento

Hanno catodi “d'argento” costituiti da Ag2O e AgO. La loro tensione è 0,2 V superiore a quella di quelli zinco-carbone in condizioni comparabili.

Celle al litio

Utilizzano anodi di litio, un elettrolita organico e catodi costituiti da vari materiali. Hanno una durata di conservazione molto lunga, elevate densità di energia e funzionano in un ampio intervallo di temperature, poiché non contengono acqua.

Poiché il litio ha il potenziale negativo più alto rispetto a tutti i metalli, le celle al litio sono caratterizzate dalla tensione nominale più alta con dimensioni minime (Fig. 1.6). Specifiche le celle galvaniche al litio sono riportate nella Tabella 1.7.

I composti organici sono solitamente usati come solventi in tali elementi. I solventi possono anche essere composti inorganici, ad esempio SOCl2, che sono anche sostanze reattive.

La conduttività ionica è garantita introducendo sali con grandi anioni nei solventi, ad esempio: LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Specifica conduttività elettrica le soluzioni elettrolitiche non acquose sono 1...2 ordini di grandezza inferiori alla conduttività delle soluzioni acquose. Inoltre, i processi catodici al loro interno di solito procedono lentamente, quindi nelle celle con elettroliti non acquosi la densità di corrente è bassa.

Gli svantaggi delle celle al litio includono il loro costo relativamente elevato, dovuto al prezzo elevato del litio e ai requisiti speciali per la loro produzione (la necessità di un'atmosfera inerte, la purificazione di solventi non acquosi). Va inoltre tenuto presente che alcune celle al litio sono esplosive se aperte.

Tali elementi sono solitamente realizzati con una struttura a pulsante con una tensione di 1,5 V e 3 V. Forniscono con successo energia ai circuiti con un consumo di circa 30 μA in modalità costante o 100 μA in modalità intermittente. Le celle al litio sono ampiamente utilizzate negli alimentatori di backup per circuiti di memoria, strumenti di misura e altri sistemi ad alta tecnologia.

CAPITOLO 1.2 BATTERIE DELLE AZIENDE PIÙ IMPORTANTI DEL MONDO

Negli ultimi decenni, il volume di produzione degli analoghi alcalini degli elementi Leclanche, compresa l'aria di zinco, è aumentato (vedere Tabella B1).

Ad esempio, in Europa, la produzione di elementi alcalini di manganese-zinco iniziò a svilupparsi nel 1980 e nel 1983 raggiunse già il 15% della produzione totale.

L'uso di elettroliti liberi limita le possibilità di utilizzo di elettroliti autonomi e viene utilizzato principalmente nell'HIT stazionario. Pertanto, numerosi studi sono mirati alla realizzazione delle cosiddette celle a secco, ovvero celle con elettrolita addensato, prive di elementi come mercurio e cadmio, che pongono gravi pericoli per la salute umana e per l'ambiente.

Questa tendenza è una conseguenza dei vantaggi dei prodotti chimici alcalini rispetto ai classici elementi salini:

un aumento significativo delle densità di corrente di scarica dovuto all'uso di un anodo incollato;

aumentare la capacità delle apparecchiature di riscaldamento chimico grazie alla possibilità di aumentare il carico di masse attive;

creazione di composizioni di aria di zinco (elementi di tipo 6F22) a causa della maggiore attività dei materiali catodici esistenti nella reazione di elettroriduzione del diossigeno in un elettrolita alcalino.

Batterie della Duracell (USA)

Duracell è un leader riconosciuto nel mondo nella produzione di fonti galvaniche alcaline usa e getta. La storia dell'azienda risale a più di 40 anni fa.

L'azienda stessa ha sede negli Stati Uniti d'America. In Europa, i suoi stabilimenti si trovano in Belgio. Secondo i consumatori sia qui che all'estero, le batterie Duracell occupano una posizione di leader in popolarità, durata di utilizzo e rapporto qualità-prezzo.

L'apparizione di Duracell sul mercato ucraino ha attirato l'attenzione dei nostri consumatori.

Le densità di corrente di scarica nelle sorgenti di litio non sono elevate (rispetto ad altri HIT), nell'ordine di 1 mA/cm2 (vedere pagina 14). Con una durata di conservazione garantita di 10 anni e una scarica a bassa corrente, è razionale utilizzare le celle al litio Duracell in sistemi ad alta tecnologia.

La tecnologia EXRA-POWER brevettata dagli Stati Uniti che utilizza biossido di titanio (TiO2) e altre caratteristiche tecnologiche aiuta ad aumentare la potenza e l'efficienza dei reattori chimici zinco-manganese Duracell.

All'interno del corpo in acciaio delle celle alcaline Duracell è presente un collettore cilindrico in grafite che mantiene un elettrolita pastoso a contatto con un catodo ad ago.

La durata di conservazione garantita degli elementi è di 5 anni e, allo stesso tempo, è garantita la capacità dell'elemento indicata sulla confezione alla fine della durata di conservazione.

Le caratteristiche tecniche di Duracell HIT sono riportate nella Tabella 1.8.

Batterie dell'azienda Varta (Germania)

L'azienda Varta è uno dei leader mondiali nella produzione di HIT. I 25 stabilimenti dell'azienda sono situati in più di 100 paesi in tutto il mondo e producono più di 1.000 tipi di batterie e accumulatori.

I principali impianti di produzione sono occupati dal Dipartimento delle batterie industriali stazionarie. Tuttavia, negli stabilimenti dell'azienda, il reparto batterie per strumenti negli Stati Uniti, in Italia, in Giappone, nella Repubblica Ceca, ecc. produce circa 600 tipi di celle voltaiche, dalle batterie per orologi alle batterie sigillate, con la garanzia di una qualità costante indipendentemente dall'area geografica ubicazione dell'impianto. La macchina fotografica del primo uomo che mise piede sulla Luna era alimentata da batterie Varta.

Sono abbastanza conosciuti dai nostri consumatori e hanno una domanda costante.

Le caratteristiche tecniche di HIT riguardano Varta con indicazione analoghi domestici sono riportati nella tabella 1.9.

CAPITOLO 2. BATTERIE

Le batterie sono fonti chimiche riutilizzabili di energia elettrica. Sono costituiti da due elettrodi (positivo e negativo), un elettrolita e un alloggiamento. L'accumulo di energia nella batteria avviene durante una reazione chimica di ossidoriduzione degli elettrodi. Quando la batteria è scarica, si verificano i processi inversi. La tensione della batteria è la differenza di potenziale tra i poli della batteria con un carico fisso.

Bibliografia

1. Kaufman M., Sidman. A.G.
   Una guida pratica ai calcoli circuitali in elettronica. Direttorio. In 2 volumi: trad. dall'inglese/ed. F.N. Pokrovskij. M.: Energoatomizdat, 1991. 368 p.
2. Tereshchuk R.M. ecc. Attrezzature di piccole dimensioni. Manuale del radioamatore. K.: Naukova Dumka, 1975. 557 p.
3. Sena L.A. Unità di grandezze fisiche e loro dimensioni. Manuale didattico e di riferimento. 3a ed., riveduta. e aggiuntivi M.: Scienza. cap. ed. fisica e matematica lett., 1988. 432 pag.
4. Deordiev S.S. Le batterie e la loro cura. K.: Tecnologia, 1985. 136 p.
5. Libro di consultazione elettrica. In 3 volumi T.2. Prodotti e dispositivi elettrici/in generale. ed. professori dell'Istituto di ingegneria energetica di Mosca (redattore capo I.N. Orlov) e altri. 6 riv. e aggiuntivi M.: Energoatomizdat, 1986. 712 p.
6. Digitale e analogico circuiti integrati. Direttorio. Ed. SV Yakubovsky. M.: Radio e comunicazione, 1990. 496 p.
7. Semushkin S. Fonti attuali e loro applicazione. "Radio", 1978. 2.3.
8. Veksler G.S. Calcolo dei dispositivi di alimentazione. K.: Technika, 1978. 208 p.
9. Lisovsky F.V., Kalugin I.K. Dizionario inglese-russo di radioelettronica. 2a ed., riveduta. e aggiuntivi OK. 63000 termini. M.: Rus. lang., 1987.
10. Bagotsky V.S., Skundin A.M. Sorgenti di corrente chimica. M.: Energoizdat, 1981. 360 p.
11. Crompton T. Fonti di corrente primarie. M.: Mir, 1986. 326 p.

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Diversi tipi di celle galvaniche convertono la loro energia chimica in corrente elettrica. Hanno ricevuto il loro nome in onore dello scienziato italiano Galvani, che ha condotto i primi esperimenti e ricerche di questo tipo. L'elettricità è generata dalla reazione chimica di due metalli (solitamente zinco e rame) in un elettrolita.

Principio operativo

Gli scienziati hanno posizionato una piastra di rame e zinco in contenitori con acido. Erano collegati da un conduttore, sul primo si formarono bolle di gas e il secondo cominciò a dissolversi. Ciò ha dimostrato che la corrente elettrica scorre attraverso il conduttore. Dopo Galvani, Volt iniziò gli esperimenti. Ha creato un elemento cilindrico, simile ad una colonna verticale. Consisteva in anelli di zinco, rame e stoffa, preimpregnati di acido. Il primo elemento aveva un'altezza di 50 cm e la tensione da esso generata veniva avvertita da una persona.

Il principio di funzionamento è che due tipi di metallo interagiscono in un mezzo elettrolitico, a seguito del quale la corrente inizia a fluire attraverso il circuito esterno. Le moderne celle e batterie galvaniche sono chiamate batterie. La loro tensione dipende dal metallo utilizzato. Il dispositivo è inserito in un cilindro in lamiera morbida. Gli elettrodi sono reti con sputtering ossidativo e riduttivo.

La conversione dell'energia chimica in elettricità elimina la possibilità di ripristinare le proprietà delle batterie. Dopotutto, quando l'elemento funziona, i reagenti vengono consumati, il che fa diminuire la corrente. L'agente riducente è solitamente il piombo negativo del litio o dello zinco. Durante il funzionamento perde elettroni. La parte positiva è costituita da sali metallici o ossido di magnesio, svolge il lavoro di un agente ossidante.

In condizioni normali l'elettrolita non lascia passare la corrente e si disintegra in ioni solo quando il circuito è chiuso. Questo è ciò che fa apparire la conduttività. Come elettrolita viene utilizzata una soluzione acida, sali di sodio o di potassio.

Varietà di elementi

Le batterie vengono utilizzate per alimentare dispositivi, dispositivi, apparecchiature e giocattoli. Secondo lo schema, tutti gli elementi galvanici sono suddivisi in diversi tipi:

• salino;
• alcalino;
• litio

Le più popolari sono le batterie al sale realizzate in zinco e manganese. L'elemento unisce affidabilità, qualità e prezzo ragionevole. Ma recentemente i produttori hanno ridotto o interrotto completamente la loro produzione, poiché le richieste da parte delle aziende produttrici di elettrodomestici stanno gradualmente aumentando. I principali vantaggi delle batterie galvaniche di questo tipo:

• parametri universali che ne consentono l'utilizzo in diversi ambiti;
• funzionamento facile;
• basso costo;
• condizioni semplici produzione;
• materie prime accessibili e poco costose.

Tra gli svantaggi ci sono una breve durata (non più di due anni), una diminuzione delle proprietà dovuta alle basse temperature, una diminuzione della capacità all'aumentare della corrente e una diminuzione della tensione durante il funzionamento. Quando le batterie al sale sono scariche, possono perdere liquido poiché il volume positivo dell'elettrodo spinge fuori l'elettrolito. La conduttività è aumentata dalla grafite e dal nerofumo, la miscela attiva è costituita da biossido di manganese. La durata dipende direttamente dal volume dell'elettrolito.

Nel secolo scorso apparvero i primi elementi alcalini. Il ruolo dell'agente ossidante in essi è svolto dal manganese e l'agente riducente è la polvere di zinco. Il corpo della batteria è amalgamato per prevenire la corrosione. Ma l'uso del mercurio era vietato, quindi furono rivestiti con miscele di polvere di zinco e inibitori della ruggine.

Il principio attivo nel dispositivo di una cella galvanica è questi sono zinco, indio, piombo e alluminio. La massa attiva comprende fuliggine, manganese e grafite. L'elettrolita è costituito da potassio e sodio. La polvere secca migliora significativamente le prestazioni della batteria. A parità di dimensioni dei sali, quelli alcalini hanno una capacità maggiore. Continuano a funzionare bene anche in caso di forte gelo.

Le celle al litio vengono utilizzate per alimentare la tecnologia moderna. Sono prodotti sotto forma di batterie e accumulatori misure differenti. I primi contengono un elettrolita solido, mentre gli altri dispositivi contengono un elettrolita liquido. Questa opzione è adatta per i dispositivi che richiedono tensione stabile e le spese correnti medie. Le batterie al litio possono essere caricate più volte, le batterie vengono utilizzate una sola volta, non vengono aperte.

Ambito di applicazione

Esistono numerosi requisiti per la produzione di celle galvaniche. La custodia della batteria deve essere affidabile e sigillata. L'elettrolita non deve fuoriuscire e sostanze estranee non devono entrare nell'apparecchio. In alcuni casi, quando il liquido fuoriesce, prende fuoco. Un articolo danneggiato non può essere utilizzato. Le dimensioni di tutte le batterie sono quasi le stesse, differiscono solo le dimensioni delle batterie. Gli elementi possono avere diverse forme: cilindrica, prismatica o disco.

Tutti i tipi di dispositivi presentano vantaggi comuni: sono compatti e leggeri, adattati a diversi intervalli di temperature operative, hanno una grande capacità e funzionano stabilmente in diverse condizioni. Ci sono anche alcuni svantaggi, ma riguardano determinati tipi di elementi. Quelli al sale non durano molto, quelli al litio sono progettati in modo tale da potersi incendiare se depressurizzati.

Le applicazioni delle batterie sono numerose:

• tecnologia digitale;
• Giocattoli per bambini;
• dispositivi medici;
• industria della difesa e dell'aviazione;
• produzione spaziale.

Le celle galvaniche sono facili da usare e convenienti. Ma alcuni tipi devono essere maneggiati con cura e non utilizzati se danneggiati. Prima di acquistare le batterie, dovresti studiare attentamente le istruzioni per il dispositivo che alimenteranno.

Fonti di energia elettrica a basso consumo

Le celle e le batterie galvaniche vengono utilizzate per alimentare apparecchiature elettriche e radio portatili.

Celle galvaniche- queste sono fonti di azione singola, batterie- fonti riutilizzabili.

La cella galvanica più semplice

L'elemento più semplice può essere costituito da due lamine: di rame e di zinco, immerse in acqua leggermente acidificata con acido solforico. Se lo zinco è sufficientemente puro da essere esente da reazioni locali, non si verificherà alcun cambiamento notevole finché il rame e lo zinco non saranno collegati tramite filo.

Tuttavia, le strisce hanno potenziali diversi l'una rispetto all'altra e, quando sono collegate tramite un filo, al suo interno apparirà una . Man mano che questa azione procede, la striscia di zinco si dissolverà gradualmente e delle bolle di gas si formeranno vicino all'elettrodo di rame e si accumuleranno sulla sua superficie. Questo gas è idrogeno, formato dall'elettrolita. La corrente elettrica scorre dalla striscia di rame attraverso il filo fino alla striscia di zinco e da questa attraverso l'elettrolita al rame.

A poco a poco, l'acido solforico dell'elettrolita viene sostituito dal solfato di zinco, formato dalla parte disciolta dell'elettrodo di zinco. A causa di ciò, la tensione dell'elemento viene ridotta. Tuttavia, una caduta di tensione ancora maggiore è causata dalla formazione di bolle di gas sul rame. Entrambe queste azioni producono "polarizzazione". Tali elementi non hanno quasi alcun significato pratico.

Parametri importanti delle celle galvaniche

L'entità della tensione fornita dalle celle galvaniche dipende solo dal loro tipo e struttura, cioè dal materiale degli elettrodi e dalla composizione chimica dell'elettrolita, ma non dipende dalla forma e dalle dimensioni degli elementi.

La quantità di corrente che una cella galvanica può produrre è limitata dalla sua resistenza interna.

Una caratteristica molto importante di una cella galvanica è. Per capacità elettrica si intende la quantità di elettricità che una cella galvanica o una batteria è in grado di erogare durante tutto il tempo del suo funzionamento, cioè prima che avvenga la scarica finale.

La capacità data dall'elemento si determina moltiplicando la corrente di scarica, espressa in Ampere, per il tempo in ore durante il quale l'elemento è rimasto scarico fino all'inizio della scarica. scarico completo. Pertanto la capacità elettrica è sempre espressa in ampere-ora (A x h).

In base alla capacità dell'elemento è inoltre possibile determinare in anticipo quante ore funzionerà prima di scaricarsi completamente. Per fare ciò, è necessario dividere la capacità per la corrente di scarica consentita per questo elemento.

Tuttavia, la capacità elettrica non è un valore strettamente costante. Varia entro limiti abbastanza ampi a seconda delle condizioni operative (modalità) dell'elemento e della tensione di scarica finale.

Se l'elemento viene scaricato con la corrente massima e senza interruzioni, emetterà una capacità notevolmente inferiore. Al contrario, quando lo stesso elemento viene scaricato con una corrente inferiore e con pause frequenti e relativamente lunghe, l'elemento cederà la sua piena capacità.

Per quanto riguarda l'effetto della tensione di scarica finale sulla capacità dell'elemento, bisogna tenere presente che durante la scarica di una cella galvanica, la sua tensione operativa non rimane allo stesso livello, ma diminuisce gradualmente.

Tipi comuni di celle galvaniche

Le celle galvaniche più comuni sono i sistemi manganese-zinco, manganese-aria, zinco-aria e mercurio-zinco con elettroliti salini ed alcalini. Le celle a secco al manganese-zinco con elettrolita salino hanno una tensione iniziale da 1,4 a 1,55 V, tempo di funzionamento a temperature ambiente da -20 a -60 o C da 7 ore a 340 ore.

Le celle a secco manganese-zinco e zinco-aria con elettrolita alcalino hanno una tensione da 0,75 a 0,9 V e un tempo di funzionamento da 6 ore a 45 ore.

Le celle secche al mercurio-zinco hanno una tensione iniziale compresa tra 1,22 e 1,25 V e un tempo di funzionamento compreso tra 24 ore e 55 ore.

Maggiore periodo di garanzia gli elementi secchi di mercurio-zinco hanno una durata di conservazione fino a 30 mesi.

Queste sono celle galvaniche secondarie.A differenza delle celle galvaniche, nella batteria non si verificano processi chimici immediatamente dopo l'assemblaggio.

In questo modo nella batteria iniziano le reazioni chimiche associate al movimento cariche elettriche, è necessario modificare di conseguenza la composizione chimica dei suoi elettrodi (e in parte dell'elettrolita). Questo cambiamento nella composizione chimica degli elettrodi avviene sotto l'influenza della corrente elettrica che passa attraverso la batteria.

Pertanto, affinché la batteria possa produrre corrente elettrica, deve prima essere “caricata” con una costante elettro-shock da qualche fonte di corrente esterna.

Le batterie si differenziano favorevolmente dalle celle galvaniche convenzionali anche perché dopo la scarica possono essere ricaricate. Con la dovuta cura e in condizioni operative normali, le batterie possono sopportare fino a diverse migliaia di cariche e scariche.
Dispositivo a batteria

Attualmente, nella pratica vengono utilizzate più spesso le batterie al piombo e al cadmio-nichel. Nel primo caso l'elettrolita è una soluzione di acido solforico, nel secondo una soluzione di alcali in acqua. Le batterie al piombo sono anche chiamate batterie all'acido, mentre le batterie al nichel-cadmio sono chiamate batterie alcaline.

Il principio di funzionamento delle batterie si basa sulla polarizzazione degli elettrodi. La batteria ad acido più semplice è progettata come segue: si tratta di due piastre di piombo immerse in un elettrolita. Come risultato della reazione di sostituzione chimica, le piastre vengono ricoperte da un leggero rivestimento di solfato di piombo PbSO4, come segue dalla formula Pb + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2.

Dispositivo a batteria acida

Questo stato delle piastre corrisponde ad una batteria scarica. Se la batteria è ora accesa per una carica, cioè collegata a un generatore di corrente continua, a causa dell'elettrolisi, al suo interno inizierà la polarizzazione delle piastre. Come risultato della ricarica della batteria, le sue piastre sono polarizzate, cioè cambiano la sostanza della loro superficie e da omogenee (PbSO 4) si trasformano in dissimili (Pb e Pb O 2).

La batteria diventa una fonte di corrente e il suo elettrodo positivo è una piastra rivestita di biossido di piombo e l'elettrodo negativo è una piastra di piombo pulita.

Verso la fine della carica, la concentrazione dell'elettrolita aumenta a causa della comparsa in esso di ulteriori molecole di acido solforico.

Questa è una delle caratteristiche di una batteria al piombo: il suo elettrolita non rimane neutro e partecipa esso stesso alle reazioni chimiche durante il funzionamento della batteria.

Verso la fine della scarica, entrambe le piastre della batteria vengono nuovamente ricoperte di solfato di piombo, per cui la batteria cessa di essere una fonte di corrente. La batteria non viene mai portata in questo stato. A causa della formazione di solfato di piombo sulle piastre, la concentrazione dell'elettrolita al termine della scarica diminuisce. Se si mette la batteria in carica, è possibile causare nuovamente la polarizzazione per scaricarla nuovamente, ecc.

Come caricare la batteria

Esistono diversi modi per caricare le batterie. La più semplice è la normale ricarica della batteria, che avviene come segue. Inizialmente, per 5 - 6 ore, la carica viene effettuata con il doppio della corrente normale fino a quando la tensione su ciascun banco di batterie raggiunge 2,4 V.

La normale corrente di carica è determinata dalla formula I carica = Q/16

Dove Q - capacità nominale della batteria, Ah.

Successivamente la corrente di carica viene ridotta ad un valore normale e la carica continua per 15 - 18 ore, finché non compaiono segni di fine carica.

Batterie moderne

Le batterie al cadmio-nichel, o alcaline, sono apparse molto più tardi delle batterie al piombo e, rispetto ad esse, sono fonti di corrente chimica più avanzate. Il vantaggio principale delle batterie alcaline rispetto alle batterie al piombo è la neutralità chimica del loro elettrolita rispetto alle masse attive delle piastre. Per questo motivo l'autoscarica delle batterie alcaline è molto inferiore a quella delle batterie al piombo. Anche il principio di funzionamento delle batterie alcaline si basa sulla polarizzazione degli elettrodi durante l'elettrolisi.

Per alimentare le apparecchiature radio vengono prodotte batterie sigillate al cadmio-nichel, che funzionano a temperature comprese tra -30 e +50 o C e possono resistere a 400 - 600 cicli di carica-scarica. Queste batterie sono realizzate sotto forma di parallelepipedi compatti e dischi con una massa compresa tra diversi grammi e chilogrammi.

Producono batterie al nichel-idrogeno per l'alimentazione di strutture autonome. L'energia specifica di una batteria al nichel-idrogeno è di 50 - 60 Wh kg -1.