Domov › Multimédiá › Galvanické prvky. Typy a zariadenia. Práca a vlastnosti. Galvanické články a batérie - zariadenie, princíp činnosti, typy Čo platí pre galvanické batérie - zariadenia na uchovávanie energie

Galvanické prvky. Typy a zariadenia. Práca a vlastnosti. Galvanické články a batérie - zariadenie, princíp činnosti, typy Čo platí pre galvanické batérie - zariadenia na uchovávanie energie

Predpoklady pre vznik galvanických článkov. Trochu histórie. V roku 1786 taliansky profesor medicíny, fyziológ Luigi Aloisio Galvani objavil zaujímavý jav: svaly zadných nôh čerstvo roztvorenej žabej mŕtvoly zavesené na medených hákoch sa stiahli, keď sa ich vedec dotkol oceľovým skalpelom. Galvani okamžite dospel k záveru, že ide o prejav „živočíšnej elektriny“.

Po Galvaniho smrti by jeho súčasník Alessandro Volta, chemik a fyzik, opísal a verejne demonštroval realistickejší mechanizmus generovania elektrického prúdu pri kontakte rôznych kovov.

Volta po sérii experimentov dospeje k jednoznačnému záveru, že prúd sa v obvode objavuje v dôsledku prítomnosti dvoch vodičov z rôznych kovov umiestnených v kvapaline, a to vôbec nie je „živočíšna elektrina“, ako tvrdí Galvani. myslel. Trhanie nôh žaby bolo dôsledkom pôsobenia prúdu generovaného kontaktom rôznych kovov (medené háčiky a oceľový skalpel).

Volta ukáže tie isté javy, aké predviedol Galvani na mŕtvej žabe, ale na úplne neživom podomácky vyrobenom elektrometri a v roku 1800 podá presné vysvetlenie výskytu prúdu: „vodič druhej triedy (kvapalina) je v strede. a je v kontakte s dvoma vodičmi prvej triedy z dvoch rôznych kovov... V dôsledku toho vzniká elektrický prúd v jednom alebo druhom smere.“

V jednom zo svojich prvých experimentov Volta ponoril dve platne - zinok a meď - do nádoby s kyselinou a spojil ich drôtom. Potom sa zinková platňa začala rozpúšťať a na medenej oceli sa objavili bubliny plynu. Volta navrhol a dokázal, že drôtom preteká elektrický prúd.

Takto bol vynájdený „prvok Volta“ - prvý galvanický článok. Pre pohodlie mu Volta dala tvar zvislého valca (stĺpca), pozostávajúceho zo vzájomne prepojených krúžkov zinku, medi a látky, namočených v kyseline. Voltický stĺp vysoký pol metra vytvoril napätie, ktoré bolo citlivé na človeka.

Keďže výskum začal Luigi Galvani, meno si vo svojom názve zachovalo spomienku na neho.

Galvanický článok je chemický zdroj elektrického prúdu založený na interakcii dvoch kovov a/alebo ich oxidov v elektrolyte, čo vedie k vzniku elektrického prúdu v uzavretom okruhu. V galvanických článkoch sa teda chemická energia premieňa na elektrickú energiu.

Galvanické články dnes

Galvanické články sa dnes nazývajú batérie. Široko používané sú tri typy batérií: soľné (suché), alkalické (nazývajú sa aj alkalické, „alkalické“ v preklade z angličtiny ako „alkalické“) a lítium. Princíp ich fungovania je rovnaký, ako ho opísal Volta v roku 1800: dva kovy a elektrický prúd vzniká vo vonkajšom uzavretom okruhu.

Napätie batérie závisí od použitých kovov a od počtu prvkov v „batérii“. Batérie, na rozdiel od akumulátorov, nie sú schopné obnoviť svoje vlastnosti, pretože priamo premieňajú chemickú energiu, teda energiu činidiel, ktoré tvoria batériu (redukčné činidlo a oxidačné činidlo), na elektrickú energiu.

Činidlá obsiahnuté v batérii sa počas jej prevádzky spotrebúvajú a prúd postupne klesá, takže účinok zdroja končí po úplnej reakcii činidiel.

Alkalické a soľné články (batérie) sa široko používajú na napájanie rôznych typov elektronické zariadenia, rádiové zariadenia, hračky a lítium možno najčastejšie nájsť v prenosných lekárskych prístrojoch, ako sú glukomery, alebo v digitálnych zariadeniach, ako sú fotoaparáty.

Mangánovo-zinkové články, ktoré sa nazývajú soľné batérie, sú „suché“ galvanické články, ktoré neobsahujú tekutý roztok elektrolytu.

Zinková elektróda (+) je sklenená katóda a anóda je prášková zmes oxidu manganičitého a grafitu. Prúd tečie cez grafitovú tyč. Elektrolyt je pasta z roztoku chloridu amónneho s prídavkom škrobu alebo múky na zahustenie, aby nič neteklo.

Výrobcovia batérií zvyčajne neuvádzajú presné zloženie soľných článkov, soľné batérie sú však najlacnejšie, zvyčajne sa používajú v zariadeniach s extrémne nízkou spotrebou energie: v hodinkách, v diaľkových ovládačoch diaľkové ovládanie, v elektronických teplomeroch atď.

Pojem „nominálna kapacita“ sa zriedka používa na charakterizáciu zinkovo-mangánových batérií, pretože ich kapacita značne závisí od prevádzkových režimov a podmienok. Hlavnými nevýhodami týchto prvkov je výrazná rýchlosť poklesu napätia počas celého vybíjania a výrazný pokles dodávanej kapacity so zvyšujúcim sa vybíjacím prúdom. Konečné vybíjacie napätie sa nastavuje v závislosti od záťaže v rozsahu 0,7-1,0 V.

Dôležitá je nielen veľkosť vybíjacieho prúdu, ale aj časový harmonogram záťaže. Pri prerušovanom vybíjaní pri vysokých a stredných prúdoch sa výkon batérií v porovnaní s nepretržitou prevádzkou citeľne zvyšuje. Pri nízkych vybíjacích prúdoch a niekoľkomesačných prestávkach v prevádzke však môže dôjsť k poklesu ich kapacity v dôsledku samovybíjania.

Vyššie uvedený graf ukazuje vybíjacie krivky pre priemernú soľnú batériu pre 4, 10, 20 a 40 hodín pre porovnanie s alkalickou batériou, porozprávame saĎalej.

Alkalická batéria je mangánovo-zinková galvanická batéria, ktorá používa oxid manganičitý ako katódu, práškový zinok ako anódu a alkalický roztok, zvyčajne vo forme pasty hydroxidu draselného, ako elektrolyt.

Tieto batérie majú množstvo výhod (najmä výrazne vyššiu kapacitu, najlepšia práca pri nízkych teplotách a vysokých zaťažovacích prúdoch).

Alkalické batérie v porovnaní so soľnými batériami dokážu poskytnúť väčší prúd na dlhšiu dobu. Vyšší prúd je možný, pretože zinok sa tu nepoužíva vo forme skla, ale vo forme prášku, ktorý má väčšiu plochu kontaktu s elektrolytom. Ako elektrolyt sa používa hydroxid draselný vo forme pasty.

Práve vďaka schopnosti tohto typu galvanických článkov dlhodobo dodávať značný prúd (až 1 A) sú dnes alkalické batérie najrozšírenejšie.

Elektrické hračky, prenosné lekárske vybavenie, elektronické zariadenia a fotoaparáty používajú alkalické batérie. Pri nízkoprúdovom výboji vydržia 1,5-krát dlhšie ako soľné. V grafe sú znázornené vybíjacie krivky pri rôznych prúdoch pre porovnanie so soľnou batériou (graf bol zobrazený vyššie) počas 4, 10, 20 a 40 hodín.

Lítiové batérie

Ďalším pomerne bežným typom voltaických článkov sú lítiové batérie – jednotlivé nenabíjateľné galvanické články, ktoré ako anódu používajú lítium alebo jeho zlúčeniny. Vďaka použitiu alkalického kovu majú vysoký potenciálový rozdiel.

Katóda a elektrolyt lítiového článku môžu byť veľmi odlišné, takže výraz "lítiový článok" spája skupinu článkov s rovnakým materiálom anódy. Ako katódu možno použiť napríklad oxid manganičitý, fluorid uhoľnatý, pyrit, tionylchlorid atď.

Lítiové batérie sa líšia od ostatných batérií dlhou životnosťou a vysokou cenou. V závislosti od zvolenej veľkosti a použitých chemikálií môže lítiová batéria produkovať napätie od 1,5 V (kompatibilné s alkalickými batériami) do 3,7 V.

Tieto batérie majú najvyššiu kapacitu na jednotku hmotnosti a dlhú životnosť. Lítiové články sú široko používané v moderných prenosných elektronických zariadeniach: na napájanie hodiniek základné dosky počítače, na napájanie prenosných zdravotníckych zariadení, náramkových hodiniek, kalkulačiek, fotografických zariadení atď.

Vyššie uvedený graf ukazuje vybíjacie krivky pre dve lítiové batérie od dvoch populárnych výrobcov. Počiatočný prúd bol 120 mA (na rezistor asi 24 Ohmov).

Kyzyl, TSU

ABSTRAKT

Téma: "Galvanické články. Batérie."

Zostavila: Spiridonova V.A.

I ročník, IV gr., FMF

Skontroloval: Kendivan O.D.

2001

I. úvod

II. Zdroje galvanického prúdu

1. Typy galvanických článkov

III. Batérie

1. Kyslé

2. Alkalický

3. Uzavretý nikel-kadmium

4. Zapečatené

5. Batérie technológie „DRYFIT“.

ÚVOD

Zdroje chemického prúdu (CHS) už mnoho rokov

pevne vstúpil do nášho života. V každodennom živote spotrebiteľ zriedka venuje pozornosť

venujte pozornosť rozdielom medzi použitými HIT. Pre neho sú to batérie a

batérie. Typicky sa používajú v zariadeniach ako napr

baterky, hračky, rádiá či autá.

V prípade, že je spotreba el

je veľká (10Ah), používajú sa batérie, hlavne kyselinové,

ako aj nikel-železo a nikel-kadmium. Používajú sa v

prenosné počítače (laptopy, notebooky, palmtopy), nositeľné zariadenia

komunikácie, núdzové osvetlenie a pod.

V posledných rokoch sa takéto batérie široko používajú

Záložné napájacie zdroje pre počítače a elektromechanické

systémy, ktoré uchovávajú energiu pre možné špičkové zaťaženie

a núdzové napájanie životne dôležitých systémov.

GALVANICKÉ PRÚDOVÉ ZDROJE

Jednorazové zdroje galvanického prúdu

sú jednotnou nádobou, v ktorej

obsahuje elektrolyt absorbovaný aktívnym materiálom

separátor, a elektródy (anóda a katóda), preto sa nazývajú

suché prvky. Tento výraz sa používa v súvislosti s

všetky články, ktoré neobsahujú tekutý elektrolyt. K obyčajným

Suché prvky zahŕňajú uhlíkovo-zinkové prvky.

Suché články sa používajú pre nízke prúdy a prerušované

prevádzkové režimy. Preto sú takéto prvky široko používané v

telefóny, hračky, poplašné systémy atď.

Pôsobenie akéhokoľvek galvanického článku je založené na výskyte redoxnej reakcie v ňom. Vo svojej najjednoduchšej forme pozostáva galvanický článok z dvoch dosiek alebo tyčí vyrobených z rôznych kovov a ponorených do roztoku elektrolytu. Takýto systém umožňuje priestorovo oddeliť redoxnú reakciu: oxidácia prebieha na jednom kove a redukcia na inom. Elektróny sa tak prenášajú z redukčného činidla do oxidačného činidla cez vonkajší okruh.

Uvažujme ako príklad meď-zinkový galvanický článok poháňaný energiou vyššie uvedenej reakcie medzi zinkom a síranom meďnatým. Tento článok (Jacobi-Danielov článok) pozostáva z medenej dosky ponorenej do roztoku síranu meďnatého (medená elektróda) a zinkovej dosky ponorenej do roztoku síranu zinočnatého (zinková elektróda). Oba roztoky sú vo vzájomnom kontakte, ale aby sa zabránilo zmiešaniu, sú oddelené prepážkou z porézneho materiálu.

Keď je prvok v prevádzke, t.j. keď je reťazec uzavretý, zinok sa oxiduje: na povrchu jeho kontaktu s roztokom sa atómy zinku menia na ióny a keď sú hydratované, prechádzajú do roztoku. Elektróny uvoľnené v tomto prípade sa pohybujú pozdĺž vonkajšieho obvodu k medenej elektróde. Celý súbor týchto procesov je schematicky znázornený rovnicou polovičnej reakcie alebo elektrochemickou rovnicou:

Na medenej elektróde dochádza k redukcii iónov medi. Elektróny prichádzajúce sem zo zinkovej elektródy sa spájajú s dehydratujúcimi iónmi medi vychádzajúcimi z roztoku; atómy medi vznikajú a uvoľňujú sa ako kov. Zodpovedajúca elektrochemická rovnica je:

Celková rovnica reakcie prebiehajúcej v prvku sa získa sčítaním rovníc oboch polovičných reakcií. Pri činnosti galvanického článku teda prechádzajú elektróny z redukčného činidla vonkajším obvodom do oxidačného činidla, na elektródach prebiehajú elektrochemické procesy a v roztoku sa pozoruje smerový pohyb iónov.

Elektróda, na ktorej dochádza k oxidácii, sa nazýva anóda (zinok). Elektróda, na ktorej dochádza k redukcii, sa nazýva katóda (meď).

V zásade môže každá redoxná reakcia produkovať elektrickú energiu. Avšak počet reakcií

prakticky využívaná v chemických zdrojoch elektrickej energie je malá. Je to spôsobené tým, že nie každá redoxná reakcia umožňuje vytvoriť galvanický článok s technicky hodnotnými vlastnosťami. Okrem toho mnohé redoxné reakcie vyžadujú spotrebu drahých látok.

Na rozdiel od medeno-zinkového článku všetky moderné galvanické články a batérie nepoužívajú dva, ale jeden elektrolyt; Takéto zdroje prúdu sú oveľa pohodlnejšie na použitie.

TYPY GALVANICKÝCH ČLÁNKOV

Uhlíkovo-zinkové prvky

Uhoľno-zinkové prvky (mangán-zinok) sú

najbežnejšie suché prvky. V uhlie-zinku

prvky využívajú pasívny (uhlíkový) kolektor prúdu v

kontakt s anódou z oxidu manganičitého (MnO2), elektrolyt z

chlorid amónny a zinkovú katódu. Elektrolyt je v

tvorí pastu alebo impregnuje poréznu membránu.

Takýto elektrolyt nie je veľmi pohyblivý a nešíri sa, takže

prvky sa nazývajú suché.

Uhoľno-zinkové prvky sa „obnovujú“ počas

prestávka v práci. Tento jav je spôsobený postupným

zarovnanie lokálnych nehomogenít v kompozícii

elektrolyt vznikajúci počas procesu vybíjania. Ako výsledok

periodický "odpočinok" životnosť prvku sa predlžuje.

Výhodou uhlíkovo-zinkových prvkov je ich

relatívne nízke náklady. K výrazným nevýhodám

by malo zahŕňať výrazné zníženie napätia počas vybíjania,

nízky špecifický výkon (5...10 W/kg) a krátka životnosť

skladovanie

Nízke teploty znižujú efektivitu použitia

galvanické články a vnútorný ohrev batérie

zvyšuje. Zvýšenie teploty spôsobuje chemickú koróziu zinkovej elektródy vodou obsiahnutou v elektrolyte a vysychanie elektrolytu. Tieto faktory možno do istej miery kompenzovať udržiavaním batérie pri zvýšených teplotách a zavedením soľného roztoku do článku cez vopred vyrobený otvor.

Alkalické prvky

Podobne ako uhlíkovo-zinkové články, aj alkalické články využívajú MnO2 anódu a zinkovú katódu s oddeleným elektrolytom.

Rozdiel medzi alkalickými prvkami a prvkami uhlík-zinok je

pri použití alkalického elektrolytu, v dôsledku čoho

Počas vybíjania prakticky nedochádza k žiadnemu vývoju plynu a môže byť

byť zapečatené, čo je pre mnohé z nich veľmi dôležité

aplikácie.

Ortuťové prvky

Ortuťové prvky sú veľmi podobné alkalickým prvkom. V nich

Používa sa oxid ortutnatý (HgO). Katóda pozostáva zo zmesi prášku

zinok a ortuť. Anóda a katóda sú oddelené separátorom a membránou,

namočené v 40% alkalickom roztoku.

Keďže ortuť je vzácna a toxická, prvky ortuti nie sú

by sa mali po úplnom použití vyhodiť. Oni musia

ísť na recykláciu.

Strieborné prvky

Majú "strieborné" katódy vyrobené z Ag2O a AgO.

Lítiové články

Používajú lítiové anódy, organický elektrolyt

a katódy vyrobené z rôznych materiálov. Majú veľmi veľké

skladovateľnosť, vysoká energetická hustota a efektívnosť

v širokom rozsahu teplôt, pretože neobsahujú vodu.

Keďže lítium má najvyšší negatívny potenciál

vo vzťahu ku všetkým kovom, lítiovým prvkom

charakterizované najvyšším menovitým napätím pri

minimálne rozmery.

Iónová vodivosť je zabezpečená zavedením do

Rozpúšťadlá solí s veľkými aniónmi.

Nevýhody lítiových článkov zahŕňajú ich

relatívne vysoké náklady v dôsledku vysokej ceny

lítium, špeciálne požiadavky na ich výrobu (potreba

inertná atmosféra, čistenie nevodných rozpúšťadiel). Mal by

Berte do úvahy aj to, že niektoré lítiové články, keď sa

pri otvorení sú výbušné.

Lítiové články sú široko používané v záložných zdrojoch pre pamäťové obvody, meracie prístroje a iné high-tech systémy.

BATÉRIE

Batérie sú chemické zdroje

opätovne využiteľná elektrická energia. Pozostávajú z

dve elektródy (kladná a záporná), elektrolyt

a trupy. Akumulácia energie v batérii nastáva, keď

výskyt chemickej oxidačno-redukčnej reakcie

elektródy. Keď je batéria vybitá, nastáva opak

procesy. Napätie batérie je potenciálny rozdiel

medzi pólmi batérie pri pevnom zaťažení.

Na získanie dostatočne veľkých hodnôt napätia resp

nabíjania, jednotlivé batérie sú navzájom spojené

sériovo alebo paralelne s batériami. Existuje číslo

všeobecne akceptované napätia pre batérie: 2; 4; 6;

Obmedzíme sa na zváženie nasledujúcich batérií:

kyselinové batérie vyrobené podľa tradičných

technológie;

stacionárne vedenie a pohon (automobilový a

traktor);

zapečatené bezúdržbové batérie, zapečatené

nikel-kadmium a kyselina "dryfit" A400 a A500 (rôsolovité

elektrolyt).

KYSELNÉ BATÉRIE

Ako príklad zvážte olovenú batériu pripravenú na použitie. Pozostáva z mriežkových olovených platní, z ktorých niektoré sú naplnené oxidom olovnatým a iné kovovým špongiovým olovom. Doštičky sa ponoria do 35-40 % roztoku H2S04; pri tejto koncentrácii je špecifická elektrická vodivosť roztoku kyseliny sírovej maximálna.

Keď je batéria v prevádzke - keď je vybitá - dochádza v nej k oxidačno-redukčnej reakcii, počas ktorej dochádza k oxidácii kovového olova:

Pb + SO4= PbSO4 + 2e-

A oxid olovnatý je znížený:

Pb + S04 + 4H+ + 2e- = PbS04 + 2H20

Elektróny odovzdané atómami kovového olova počas oxidácie sú počas redukcie prijímané atómami olova PbO2; elektróny sa prenášajú z jednej elektródy na druhú cez vonkajší obvod.

Olovený kov teda slúži ako anóda v olovenej batérii a je záporne nabitý a PbO2 slúži ako katóda a je nabitý kladne.

Vo vnútornom okruhu (v roztoku H2SO4) dochádza počas prevádzky batérie k prenosu iónov. Ióny SO42 sa pohybujú smerom k anóde a ióny H+ sa pohybujú smerom ku katóde. Smer tohto pohybu je určený elektrickým poľom vyplývajúcim z výskytu elektródových procesov: anióny sa spotrebúvajú na anóde a katióny sa spotrebúvajú na katóde. Výsledkom je, že roztok zostáva elektricky neutrálny.

Ak spočítame rovnice zodpovedajúce oxidácii olova a redukcii PbO2, dostaneme celkovú reakčnú rovnicu,

vytečenie olovenej batérie počas jej prevádzky (vybíjanie):

Pb + Pb02 + 4H+ + 2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

E.m.f. nabitého oloveného akumulátora je približne 2V. Pri vybíjaní batérie sa spotrebúvajú jej katódové (PbO2) a anódové (Pb) materiály. Konzumuje sa aj kyselina sírová. Súčasne klesá napätie na svorkách batérie. Keď klesne pod hodnotu povolenú prevádzkovými podmienkami, batéria sa znova nabije.

Na nabíjanie (alebo nabíjanie) je batéria pripojená k externý zdroj prúd (plus do plus a mínus do mínusu). V tomto prípade prúd preteká batériou v opačnom smere, než ktorým prechádzal, keď bola batéria vybitá. V dôsledku toho sú elektrochemické procesy na elektródach „obrátené“. Olovená elektróda teraz prechádza procesom redukcie

PbSO4 + 2e- = Pb + SO4

tie. Táto elektróda sa stáva katódou. Oxidačný proces prebieha na PbO2 elektróde

PbSO4 + 2H20 = Pb02 + 4H+ + 2e-

preto je táto elektróda teraz anódou. Ióny v roztoku sa pohybujú v opačných smeroch, než v ktorých sa pohybovali pri prevádzke batérie.

Pridaním posledných dvoch rovníc získame rovnicu pre reakciu, ku ktorej dochádza pri nabíjaní batérie:

2PbSO4 + 2H2O = Pb + Pb02 + 4H+ + 2SO4

Je ľahké vidieť, že tento proces je opačný ako pri prevádzke batérie: keď je batéria nabitá, opäť produkuje látky potrebné na svoju činnosť.

Olovené batérie sa zvyčajne spájajú do batérie, ktorá

umiestnené v monobloku z ebonitu, termoplastu, polypropylénu,

polystyrén, polyetylén, zloženie asfaltovej smoly, keramika

alebo sklo.

Jednou z najdôležitejších vlastností batérie je

životnosť alebo životnosť (počet cyklov). Zhoršenie

parametre batérie a porucha sú spôsobené predovšetkým

fronta korózie mriežky a kĺzania aktívnej hmoty

kladná elektróda. Životnosť batérie je určená

predovšetkým podľa typu pozitívnych platní a podmienok

prevádzka.

Vylepšenia olovených batérií sú na dobrej ceste

výskum nových zliatin pre mriežky (napríklad olovo-vápnik), ľahkých a odolných materiálov krytu

(napríklad na báze kopolyméru propylén-etylén), vylepšenia

kvalita separátorov.

ALKALICKÉ BATÉRIE

Striebro-zinok.

Majú dobré elektrické vlastnosti a majú nízku hmotnosť a objem. Elektródy v nich sú oxidy striebra Ag2O, AgO (katóda) a špongia zinku (anóda); Elektrolytom je roztok KOH.

Počas prevádzky batérie sa zinok oxiduje, mení sa na ZnO a Zn(OH)2 a oxid strieborný sa redukuje na kov. Celkovú reakciu, ktorá nastane pri vybití batérie, možno približne vyjadriť rovnicou:

AgO + Zn = Ag + ZnO

E.m.f. nabitej strieborno-zinkovej batérie je približne 1,85 V. Keď napätie klesne na 1,25 V, batéria sa nabije. V tomto prípade sú procesy na elektródach „obrátené“: zinok sa redukuje, striebro sa oxiduje - opäť sa získajú látky potrebné na prevádzku batérie.

Kadmium-nikel a železo-nikel.

CN a ZHN sú si navzájom veľmi podobné. Ich hlavným rozdielom je materiál dosiek zápornej elektródy; v batériách KN sú to kadmium a v batériách ZhN sú to železo. KN batérie sú najpoužívanejšie.

Alkalické batérie sa vyrábajú hlavne s lamelovými elektródami. V nich sú aktívne hmoty uzavreté v lamelách - plochých boxoch s otvormi. Aktívna hmota kladných dosiek nabitej batérie pozostáva hlavne z hydratovaného oxidu nikelnatého (Ni) Ni2O3 x H2O alebo NiOOH. Okrem toho obsahuje grafit, ktorý sa pridáva na zvýšenie elektrickej vodivosti. Aktívna hmota záporných dosiek KN batérií pozostáva zo zmesi špongiového kadmia so železným práškom a batérií ZhN - z redukovaného železného prášku. Elektrolyt je roztok hydroxidu draselného obsahujúci malé množstvo LiOH.

Uvažujme o procesoch, ktoré sa vyskytujú počas prevádzky batérie KN. Keď je batéria vybitá, kadmium oxiduje.

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

A NiOOH je obnovený:

2NiOOH + 2H20 + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-

V tomto prípade sa elektróny prenášajú z kadmiovej elektródy na niklovú elektródu pozdĺž vonkajšieho obvodu. Kadmiová elektróda slúži ako anóda a je záporne nabitá a niklová elektróda slúži ako katóda a je nabitá kladne.

Celková reakcia prebiehajúca v KN batérii počas jej prevádzky môže byť vyjadrená rovnicou, ktorá sa získa pridaním posledných dvoch elektrochemických rovníc:

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

E.m.f. nabitej nikel-kadmiovej batérie je približne 1,4 V. Keď batéria pracuje (vybíja sa), napätie na jej svorkách klesá. Keď klesne pod 1V, batéria sa nabije.

Pri nabíjaní batérie sú elektrochemické procesy na jej elektródach „obrátené“. Na kadmiovej elektróde dochádza k redukcii kovu

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

Na nikle - oxidácia hydroxidu nikelnatého (P):

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

Celková reakcia počas nabíjania je opakom reakcie počas vybíjania:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + 2H20 + Cd

UZAVRETENÉ NIKEL-KADMIOVÉ BATÉRIE

Špeciálnou skupinou nikel-kadmiových batérií sú zatavené batérie. Kyslík uvoľnený na konci nabíjania oxiduje kadmium, takže tlak v batérii sa nezvyšuje. Rýchlosť tvorby kyslíka by mala byť nízka, takže batéria sa nabíja relatívne nízkym prúdom.

Utesnené batérie sú rozdelené na diskové,

valcové a obdĺžnikové.

Utesnené obdĺžnikové nikel-kadmiové batérie

sú vyrábané s negatívnymi necermetovými elektródami z oxidu kadmia alebo s cermetovými elektródami z kadmia.

UZAVRETÉ BATÉRIE

Široko používané kyselinové batérie,

vyrobené klasickou technológiou, spôsobujú veľa problémov

a majú škodlivý vplyv na ľudí a zariadenia. Sú najviac

lacné, ale vyžadujú dodatočné náklady na ich údržbu,

špeciálne priestory a personál.

BATÉRIE TECHNOLÓGIE „DRYFIT“.

Najpohodlnejšie a najbezpečnejšie kyselinové batérie

sú úplne bezúdržbové uzavreté batérie

VRLA (Valve Regulated Lead Acid) vyrobená technológiou

„dryfit“. Elektrolyt v týchto batériách je v rôsolovitom stave. To zaručuje spoľahlivosť batérií a bezpečnosť ich prevádzky.

BIBLIOGRAFIA:

1. Deordiev S.S.

Batérie a starostlivosť o ne.

K.: Technika, 1985. 136 s.

2. Elektrotechnická príručka.

V 3 zväzkoch T.2. Elektrické výrobky a zariadenia/pod

Celkom vyd. profesori Moskovského energetického inštitútu (šéfredaktor I.N. Orlov) a ďalší 7. vyd. 6kor. a dodatočné

M.: Energoatomizdat, 1986. 712 s.

3. N.L.Glinka.

Všeobecná chémia.

Vydavateľstvo "Chémia" 1977.

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

Zdroje chemického prúdu.

M.: Energoizdat, 1981. 360 s.

Text poskytol Centrum vedeckého výskumu "Veda a technika"
Práva na elektronickú verziu publikácie patria spoločnosti N&T (www.n-t.org)

Kniha obsahuje informácie o konštrukcii, princípoch činnosti a charakteristických vlastnostiach chemických zdrojov energie (batérie a akumulátory). Z tejto knihy sa dozviete, ako si vybrať batérie a akumulátory, ktoré potrebujete, ako ich správne nabíjať a obnovovať.

Anóda je kladný pól batérie.
Batéria - dva alebo viac článkov zapojených do série a/alebo paralelne požadované napätie a aktuálne.
Vnútorný odpor je odpor voči toku prúdu cez prvok, meraný v ohmoch. Niekedy sa nazýva vnútorná impedancia.
Energetický výkon je spotreba kapacity vynásobená priemerným napätím počas doby vybíjania batérií, vyjadrená vo watthodinách (Wh).
Kapacita je množstvo elektrickej energie, ktoré batéria uvoľní za určitých podmienok vybitia, vyjadrené v ampérhodinách (Ah) alebo coulombách (1 Ah = 3600 C).
Náboj je elektrická energia prenášaná na prvok, ktorý sa má premeniť na uloženú chemickú energiu.
Katóda je záporný pól batérie.
Kompenzačné nabíjanie je metóda, ktorá využíva jednosmerný prúd na uvedenie batérie do úplne nabitého stavu a jej udržanie v tomto stave.
Medzné napätie je minimálne napätie, pri ktorom je batéria schopná dodávať užitočnú energiu za určitých podmienok vybitia.
Napätie naprázdno je napätie na vonkajších svorkách batérie pri absencii odberu prúdu.
Menovité napätie je napätie na plne nabitej batérii, keď sa vybíja veľmi nízkou rýchlosťou.
Udržiavacie nabíjanie je spôsob udržiavania nabíjateľnej batérie v plne nabitom stave aplikáciou zvoleného konštantného napätia na kompenzáciu rôznych strát v nej.
Hustota energie je pomer energie prvku k jeho hmotnosti alebo objemu, vyjadrený vo watthodinách na jednotku hmotnosti alebo objemu.
Polarizácia je pokles napätia spôsobený zmenami chemického zloženia zložiek prvkov (rozdiel medzi napätím naprázdno a napätím kedykoľvek počas výboja).
Výboj je spotreba elektrickej energie z prvku do vonkajšieho okruhu. Hlboké vybitie je stav, pri ktorom je vyčerpaná takmer celá kapacita prvku. Plytký výboj je výboj, pri ktorom sa spotrebuje malá časť celkovej kapacity.
Separátor - materiál používaný na izoláciu elektród od seba. Niekedy zadržiava elektrolyt v suchých článkoch.
Skladovateľnosť je časový úsek, počas ktorého si prvok skladovaný za normálnych podmienok (20°C) zachová 90 % svojej pôvodnej kapacity.
Stabilita je rovnomernosť napätia, pri ktorom batéria uvoľňuje energiu počas režimu úplného vybitia.
Prvok je základná jednotka schopná premieňať chemickú energiu na elektrickú energiu. Pozostáva z kladných a záporných elektród ponorených do spoločného elektrolytu.
Elektróda je vodivý materiál schopný vytvárať prúdové nosiče pri reakcii s elektrolytom.
Elektrolyt je materiál, ktorý vedie nosiče náboja v článku.
Cyklus je jedna sekvencia nabíjania a vybíjania prvku.

Anglické výrazy

Batéria - žiarovka
kyselinový akumulátor - akumulátor kyselinových (olovených) akumulátorov
vzduchová batéria - vzduchovo-kovový prvok
alkalická batéria - (primárny) alkalický článok
alkalická batéria - alkalický mangánovo-zinkový článok
alkalická suchá batéria - suchý ortuťovo-zinkový článok
alkalická suchá batéria - suchý alkalický článok
alkalická mangánová batéria - alkalický mangánovo-zinkový článok
alkalická batéria - alkalická batéria
alkalická batéria - alkalická batéria
anódová batéria - anódová batéria
B batéria - anódová batéria
Bansenova batéria - (kyselina dusičná-zinok) Bunsenov článok
vaková batéria - pohárový (primárny) prvok s kuklou
vyrovnávacia batéria - vyrovnávacia batéria
batéria - batéria
bias battery - bias battery element, grid battery element
predpínacia batéria - predpätá batéria, sieťová batéria
bichromátová batéria - (primárny) článok s dichromátovým roztokom
vyrovnávacia batéria - vyrovnávacia batéria
bypass batéria - vyrovnávacia batéria
C batéria - predpätá batéria, mriežková batéria
Clarkova batéria - (ortuť-zinok) Clarkov článok
kadmiová normálna batéria - (ortuť-kadmium) Normálny článok Weston
kadmium-silver-oxidová batéria - galvanický článok z oxidu kademnatého
uhlíková batéria - (primárny) článok s uhlíkovou elektródou
uhlíkovo-zinkový akumulátor - (suchý) článok so zinkovou anódou a uhlíkovou katódou
článok - prvok, článok, galvanický článok (primárny článok, batéria alebo palivový článok)
chemická batéria - batéria chemických zdrojov prúdu
nabíjateľná batéria - nabíjateľný prvok
medeno-zinková batéria - medeno-zinkový článok
pultová (elektromotorická) batéria – protipôsobiaci prvok
Batéria Daniel - (meď-zinkový) článok Daniel
rozkladná batéria - článok s (bočnou) reakciou elektrolytického rozkladu
dichromátová batéria - (primárny) článok s dichrómanovým roztokom
objemová batéria - článok s (bočnou) elektrolytickou náhradnou reakciou
dvojmocná batéria s oxidom striebra - článok s oxidáciou striebra do dvojmocného stavu
dvojtekutá batéria - dvojtekutý prvok
zásobník bubna - nikel-zinková batéria
suchá batéria - suchý článok
suchá batéria - suchá batéria
dry-charged battery - batéria sucho nabitých batérií
dry-charged battery - sucho nabitá batéria
Edisonova batéria - nikel-železná batéria
elektrická batéria - galvanická batéria (batéria primárnych článkov, akumulátorov alebo palivových článkov)
elektrická batéria – galvanický článok (primárny článok), batéria alebo palivový článok
núdzové batérie - núdzové batérie
núdzová batéria - núdzová batéria
koncové batérie - náhradné batérie
Faradeyova batéria - Faradayov článok
Akumulátor Faure - batéria s nalepenými platňami
vláknová batéria - vláknová batéria
plávajúca batéria - náhradná batéria (pripojená paralelne k hlavnej batérii)
Grenet batéria - (zinkový dichromát) Grenetov článok
galvanická batéria - elektrochemický článok v režime galvanického článku
mriežková batéria - mriežková batéria, objemová batéria
grid-bias battery - predpätá batéria, sieťová batéria
Batéria Lalande - (alkalický oxid zinočnatý) Lalande článok
Leclanche batéria - (mangán-zinok) Leclanche článok
olovený (-acid) battery - kyselinový (olovený) akumulátor
olovená (olovo-akumulačná) batéria - batéria olovených (kyselinových) batérií
oloveno-vápenatá batéria - oloveno-vápenatý článok
olovo-dioxidová primárna batéria - olovnatý primárny článok
linková batéria - vyrovnávacia batéria
lítiová batéria - článok s lítiovou anódou
lítium-železo sulfidová sekundárna batéria - železo-lítiumchloridová batéria
lítium-strieborná chromátová batéria - strieborno-lítium-chrómový článok
lítium-vodná batéria - lítium-vodný článok
long wet-stand life battery - batéria batérií s dlhou životnosťou v zaplavenom stave
magnéziová batéria - primárny článok s magnéziovou anódou
magnéziová mercuric oxide batéria - magnéziovo-oxidovo-ortuťová batéria
magnézium-meďnatý chloridový akumulátor - meď-magnéziumchloridový článok
magnézium-chlorid strieborný akumulátor - strieborno-magnéziumchloridový článok
magnéziovo-vodná batéria - magnéziovo-vodná batéria
ortuťová batéria - (suchý) ortuťovo-zinkový článok
ortuťová batéria - batéria (suchých) ortuťovo-zinkových článkov
kovovo-vzduchový akumulátor – kovová vzduchová batéria
nicad (nikel-kadmiová) batéria - nikel-kadmiová batéria
nikel-kadmiová batéria - nikel-kadmiová batéria
nikel-železná batéria - nikel-železná batéria
nikel-železná batéria - nikel-železná batéria
Plante batéria - olovená (kyselinová) batéria s oddeľovačom bielizne
pilotná batéria - riadiaca batéria batérie
dosková batéria - anódová batéria
zásuvná batéria - vymeniteľná batéria
prenosná batéria - prenosná batéria
primárna batéria - (primárny) prvok
primárna batéria - batéria (primárnych) článkov
tichá batéria - batéria mikrofónu
Rubenova batéria – (suchý) ortuťovo-zinkový článok
nabíjateľná batéria - batéria batérií
nabíjateľná batéria - batéria nabíjateľných prvkov
rezervná batéria - galvanický prvok rezervnej batérie
zvoniaca batéria - zvoniaca (telefónna) batéria
sal-amoniakálna batéria - (primárny) článok s roztokmi amónnych solí
nasýtená štandardná batéria - nasýtený normálny článok
zapečatená batéria - zapečatená batéria
utesnená batéria - utesnený (primárny) prvok
sekundárna batéria - batéria batérií
signalizačná batéria - volacia (telefónna) batéria
strieborno-kadmiová batéria - batéria strieborno-kadmiových batérií
strieborno-oxidová batéria - (primárny) článok so striebornou katódou
strieborno-zinková primárna batéria - strieborno-zinkový primárny článok
strieborno-zinkový akumulátor - batéria strieborno-zinkových batérií
solárna batéria - solárna batéria
štandardná batéria Daniel - (meď-zinok) normálny článok Daniel
pohotovostná batéria - núdzová batéria
stacionárna batéria - stacionárna batéria akumulátorová batéria - batéria batérií
hovoriaca batéria - batéria mikrofónu
Voltaická batéria - Volta prvok; prvok s kovovými elektródami a tekutým elektrolytom
Weston (štandardná) batéria - (ortuť-kadmium) normálny Westonov článok
mokrá batéria - článok s tekutým elektrolytom
zinkovo-vzduchová batéria - batéria zinkovo-vzduchových článkov
zinkovo-chlórová batéria - zinkovo-chlórová batéria
zinko-meď-oxidová batéria - meď-zinokoxidový článok
zinko-železná batéria - zinkovo-železný článok
zinko-manganičitá batéria - batéria mangánovo-zinkových článkov
zinok-ortuť-oxidová batéria - zinkovo-ortuťový oxidový článok
zinkovo-niklová batéria - nikel-zinková batéria
zinko-striebro-chloridová primárna batéria - striebro-zinokchloridový primárny článok

Úvod

Zdroje chemického prúdu (CHS) sa stali na dlhé roky súčasťou nášho života. V bežnom živote spotrebiteľ málokedy venuje pozornosť rozdielom medzi použitými HIT. Pre neho sú to batérie a akumulátory. Zvyčajne sa používajú v zariadeniach, ako sú baterky, hračky, rádiá alebo autá.

Batérie a akumulátory sa najčastejšie vyznačujú svojim vzhľadom. Existujú však batérie, ktoré sú navrhnuté rovnakým spôsobom ako batérie. Napríklad vzhľad Batéria KNG-1D sa od klasických AA batérií R6C líši len málo. A naopak. Dobíjacie batérie a batérie diskového typu sú tiež na nerozoznanie. Napríklad batéria D-0,55 a tlačidlový ortuťový článok (batéria) RC-82.

Aby ich spotrebiteľ rozlíšil, musí venovať pozornosť označeniam na tele HIT. Označenia použité na krytoch batérií a akumulátorov sú popísané v kapitolách 1 a 2 na obrázkoch a tabuľkách. Je to potrebné pre správny výber napájacieho zdroja pre vaše zariadenie.

Vznik prenosných audio, video a iných energeticky náročnejších zariadení si vyžiadal zvýšenie energetickej náročnosti HIT, ich spoľahlivosti a odolnosti.

Táto kniha popisuje technické charakteristiky a metódy výberu optimálneho HIT, metódy nabíjania, obnovy, prevádzky a predlžovania životnosti batérií a akumulátorov.

Čitateľ by mal upozorniť na opatrnosť týkajúcu sa bezpečnosti a likvidácie chemických odpadových produktov.

V prípade relatívne vysokej spotreby energie (10Ah) sa používajú batérie, najmä kyselinové, ako aj nikel-železo a nikel-kadmium. Používajú sa v prenosných počítačoch (Laptop, Notebook, Palmtop), nositeľných komunikačných zariadeniach, núdzovom osvetlení atď.

Autobatérie majú v knihe osobitné miesto. Poskytnuté sú schémy zariadení na nabíjanie a obnovu batérií a sú popísané nové uzavreté batérie vytvorené technológiou „dryfit“, ktoré nevyžadujú údržbu počas 5...8 rokov prevádzky. Nemajú škodlivý vplyv na ľudí ani zariadenia.

V posledných rokoch sa takéto batérie široko používajú v záložných zdrojoch energie pre počítače a elektromechanické systémy, ktoré akumulujú energiu pre možné špičkové zaťaženie a núdzové napájanie životne dôležitých systémov.

Na začiatku každej kapitoly je slovník špeciálnych anglických výrazov, ktoré sa používajú pri popisoch a označovaní batérií a akumulátorov. Na konci knihy je konsolidovaný slovník pojmov.

Hlavné charakteristiky KKP pre širokú škálu aplikácií, ktoré sú praktické, sú uvedené v tabuľke B.1.

KAPITOLA 1
GALVANICKÉ PRÚDOVÉ ZDROJE, JEDEN AKCIA

Jednorazové zdroje galvanického prúdu sú jednotnou nádobou, ktorá obsahuje elektrolyt absorbovaný aktívnym materiálom separátora a elektródy (anóda a katóda), preto sa nazývajú suché články. Tento výraz sa používa na označenie všetkých článkov, ktoré neobsahujú tekutý elektrolyt. Bežné suché články zahŕňajú zinkovo-uhlíkové alebo Leclancheove články.

Suché články sa používajú pri nízkych prúdoch a prerušovaných prevádzkových režimoch. Preto sú takéto prvky široko používané v telefónoch, hračkách, poplašných systémoch atď.

Keďže rozsah zariadení, ktoré používajú suché prvky, je veľmi široký a navyše si vyžadujú pravidelnú výmenu, existujú normy pre ich rozmery. Je potrebné zdôrazniť, že rozmery prvkov uvedených v tabuľkách 1.1 a 1.2 vyrobených rôznymi výrobcami sa môžu mierne líšiť, pokiaľ ide o umiestnenie kolíkov a ďalšie vlastnosti uvedené v ich špecifikáciách.

Počas procesu vybíjania napätie suchých článkov klesá z menovitého napätia na medzné napätie (medzné napätie je minimálne napätie, pri ktorom je batéria schopná dodať minimálnu energiu), t.j. typicky 1,2 V až 0,8 V/článok v závislosti od aplikácie. V prípade vybitia pri pripojení k prvku stály odpor po uzavretí obvodu napätie na jeho svorkách prudko klesá na určitú hodnotu, o niečo menšiu ako pôvodné napätie. Pretekajúci prúd sa v tomto prípade nazýva počiatočný vybíjací prúd.

Funkčnosť suchého článku závisí od spotreby prúdu, vypínacieho napätia a podmienok vybíjania. Účinnosť prvku sa zvyšuje so znižovaním vybíjacieho prúdu. Pre suché články môže byť nepretržité vybíjanie po dobu kratšiu ako 24 hodín klasifikované ako vysokorýchlostné vybíjanie.

Elektrická kapacita suchého článku je špecifikovaná pre vybíjanie cez pevný odpor pri danom konečnom napätí v hodinách v závislosti od počiatočného vybitia a je uvedená v grafe alebo tabuľke. Pre konkrétnu batériu je vhodné použiť tabuľku alebo tabuľku výrobcu. Je to spôsobené nielen potrebou zohľadniť vlastnosti produktu, ale aj skutočnosťou, že každý výrobca dáva svoje vlastné odporúčania na najlepšie využitie svojich produktov. Tabuľka 1.3 a tabuľka 1.5 predstavujú technické charakteristiky galvanických článkov, ktoré sa v poslednom čase najčastejšie vyskytujú na pultoch našich predajní.

Vnútorný odpor batérie môže obmedzovať požadovaný prúd, napríklad pri použití vo fotoaparáte s bleskom. Počiatočný stabilný prúd, ktorý môže batéria krátkodobo dodať, sa nazýva bleskový prúd. Označenie typu prvku obsahuje písmenové označenia, ktoré zodpovedajú zábleskovým prúdom a vnútornému odporu prvku, meranému pri jednosmernom a striedavom prúde (tabuľka 1.4). Bleskový prúd a vnútorný odpor sa merajú veľmi ťažko a články môžu mať dlhú životnosť, ale bleskový prúd sa môže znížiť.

1.1. TYPY GALVANICKÝCH ČLÁNKOV

Uhlíkovo-zinkové prvky

Uhlík-zinkové prvky (mangán-zinok) sú najbežnejšie suché prvky. Uhlíkovo-zinkové články využívajú pasívny (uhlíkový) zberač prúdu v kontakte s anódou oxidu manganičitého (MnO2), elektrolytom chloridu amónneho a zinkovou katódou. Elektrolyt je vo forme pasty alebo impregnuje poréznu membránu. Takýto elektrolyt je mierne pohyblivý a nerozširuje sa, preto sa prvky nazývajú suché.

Menovité napätie uhlíkovo-zinkového článku je 1,5 V.

Suché prvky môžu mať valcový tvar, obr. 1.1, kotúčový tvar, obr. 1.2, a obdĺžnikový tvar. Dizajn pravouhlých prvkov je podobný diskovým. Zinková anóda je vyrobená vo forme valcového skla, ktoré je zároveň nádobou. Diskové prvky pozostávajú zo zinkovej platne, kartónovej membrány impregnovanej roztokom elektrolytu a stlačenej vrstvy kladnej elektródy. Diskové prvky sú zapojené do série medzi sebou, výsledná batéria je izolovaná a zabalená v puzdre.

Uhoľno-zinkové prvky sa „obnovujú“ počas prestávky v prevádzke. Tento jav je spôsobený postupným vyrovnávaním lokálnych nehomogenít v zložení elektrolytu, ktoré vznikajú počas procesu vybíjania. V dôsledku pravidelného „odpočinku“ sa životnosť prvku predlžuje.

Na obr. Obrázok 1.3 predstavuje trojrozmerný diagram znázorňujúci zvýšenie prevádzkového času D-prvku pri použití prerušovaného pracovného režimu v porovnaní s konštantným. S tým treba počítať pri intenzívnom používaní prvkov (a na prevádzku použiť viacero sád, aby mala jedna sada dostatočný čas na obnovenie funkčnosti. Napríklad pri používaní prehrávača sa neodporúča používať jednu sadu batérií viac ako dve hodiny za sebou Pri výmene dvoch súprav sa prvky prevádzkovej doby zvýšia trojnásobne.

Výhodou uhlíkovo-zinkových prvkov je ich relatívne nízka cena. Medzi výrazné nevýhody patrí výrazný pokles napätia pri vybíjaní, nízka hustota výkonu (5...10 W/kg) a krátka životnosť.

Nízke teploty znižujú účinnosť použitia galvanických článkov a vnútorné zahrievanie batérie ju zvyšuje. Vplyv teploty na kapacitu galvanického článku je znázornený na obr. 1.4. Zvýšenie teploty spôsobuje chemickú koróziu zinkovej elektródy vodou obsiahnutou v elektrolyte a vysychanie elektrolytu. Tieto faktory možno do istej miery kompenzovať udržiavaním batérie pri zvýšených teplotách a zavedením soľného roztoku do článku cez vopred vyrobený otvor.

Alkalické prvky

Podobne ako uhlíkovo-zinkové články, aj alkalické články využívajú MnO2 anódu a zinkovú katódu s oddeleným elektrolytom.

Rozdiel medzi alkalickými článkami a uhlíkovo-zinkovými článkami je použitie alkalického elektrolytu, v dôsledku čoho prakticky nedochádza k uvoľňovaniu plynov pri vybíjaní a môžu byť hermeticky uzavreté, čo je veľmi dôležité pre množstvo ich aplikácií. .

Napätie alkalických článkov je približne o 0,1 V menšie ako napätie uhlíkovo-zinkových článkov za rovnakých podmienok. Preto sú tieto prvky vzájomne zameniteľné.

Napätie článkov s alkalickým elektrolytom sa mení podstatne menej ako u článkov so soľným elektrolytom. Články s alkalickým elektrolytom majú aj vyššiu mernú energiu (65...90 Wh/kg), merný výkon (100...150 kWh/m3) a dlhšiu trvanlivosť.

Nabíjanie mangánovo-zinkových článkov a batérií prebieha asymetrickým striedavým prúdom. Články môžete nabíjať soľným alebo alkalickým elektrolytom akejkoľvek koncentrácie, nie však príliš vybitým a bez poškodených zinkových elektród. V rámci dátumu vypršania platnosti stanoveného pre tohto typučlánku alebo batérie, môžete obnoviť funkčnosť viackrát (6...8 krát).

Nabíjanie suchých batérií a článkov sa vykonáva zo špeciálneho zariadenia, ktoré vám umožňuje získať nabíjací prúd požadovanej formy: s pomerom nabíjacích a vybíjacích komponentov 10: 1 a pomerom trvania impulzov týchto komponentov 1: 2. Toto zariadenie vám umožňuje nabíjať batérie hodiniek a aktivovať staré malé batérie. Pri nabíjaní batérií hodiniek by nabíjací prúd nemal presiahnuť 2 mA. Doba nabíjania nie je dlhšia ako 5 hodín. Schéma takéhoto zariadenia na nabíjanie batérií je znázornená na obr. 1.5.

Tu je nabíjaná batéria pripojená cez dva paralelne zapojené reťazce diód s odpormi. Asymetrický nabíjací prúd sa získa ako výsledok rozdielu v odporoch rezistorov. Koniec nabíjania je určený zastavením rastu napätia na batérii. Sekundárne napätie transformátora nabíjačka sa volí tak, aby výstupné napätie prevyšovalo menovité napätie prvku o 50...60%.

Doba nabíjania batérie pomocou opísaného zariadenia by mala byť približne 12...16 hodín. Kapacita nabíjania by mala byť približne o 50 % väčšia ako menovitá kapacita batérie.

Ortuťové prvky

Ortuťové prvky sú veľmi podobné alkalickým prvkom. Používajú oxid ortutnatý (HgO). Katóda pozostáva zo zmesi zinkového prášku a ortuti. Anóda a katóda sú oddelené separátorom a membránou napustenou 40% alkalickým roztokom.

Tieto prvky majú dlhé termíny skladovanie a vyššie kapacity (pri rovnakom objeme). Napätie ortuťového článku je približne o 0,15 V nižšie ako napätie alkalického článku.

Ortuťové prvky sa vyznačujú vysokou mernou energiou (90...120 Wh/kg, 300...400 kWh/m3), napäťovou stabilitou a vysokou mechanickou pevnosťou.

Pre zariadenia malých rozmerov boli vytvorené modernizované prvky typu RC-31S, RC-33S a RC-55US. Merná energia prvkov RC-31S a RC-55US je 600 kWh/m3, prvkov RC-33S 700 kWh/m3. Prvky RC-31S a RC-33S slúžia na napájanie hodiniek a iných zariadení. Prvky RC-55US sú určené pre zdravotnícke zariadenia, najmä pre implantovateľné zdravotnícke zariadenia.

Prvky RC-31S a RC-33S fungujú 1,5 roka pri prúdoch 10, resp. 18 µA a prvok RC-55US zabezpečuje prevádzku implantovaných zdravotníckych zariadení po dobu 5 rokov. Ako vyplýva z tabuľky 1.6, menovitá kapacita týchto prvkov nezodpovedá ich označeniu.

Ortuťové prvky fungujú v rozsahu teplôt od 0 do +50oC, sú tu mrazuvzdorné RC-83X a RC-85U a žiaruvzdorné prvky RC-82T a RC-84, ktoré sú schopné prevádzky pri teplotách do +70oC . Existujú modifikácie prvkov, v ktorých sa namiesto zinkového prášku (záporná elektróda) používajú zliatiny india a titánu.

Keďže ortuť je vzácna a toxická, ortuťové články by sa nemali po úplnom využití vyhadzovať. Musia byť recyklované.

Strieborné prvky

Majú „strieborné“ katódy vyrobené z Ag2O a AgO. Ich napätie je o 0,2 V vyššie ako u uhlíkovo-zinkových za porovnateľných podmienok.

Lítiové články

Používajú lítiové anódy, organický elektrolyt a katódy vyrobené z rôznych materiálov. Majú veľmi dlhú trvanlivosť, vysokú energetickú hustotu a fungujú v širokom rozsahu teplôt, keďže neobsahujú vodu.

Keďže lítium má najvyšší negatívny potenciál vo vzťahu ku všetkým kovom, lítiové články sa vyznačujú najvyšším menovitým napätím s minimálnymi rozmermi (obr. 1.6). technické údaje lítiové galvanické články sú uvedené v tabuľke 1.7.

V takýchto prvkoch sa ako rozpúšťadlá zvyčajne používajú organické zlúčeniny. Rozpúšťadlami môžu byť aj anorganické zlúčeniny, napríklad SOCl2, čo sú tiež reaktívne látky.

Iónová vodivosť je zabezpečená zavedením solí s veľkými aniónmi do rozpúšťadiel, napríklad: LiAlCl4, LiClO4, LiBFO4. Špecifické elektrická vodivosť nevodné roztoky elektrolytov sú o 1...2 rády nižšie ako vodivosť vodných roztokov. Okrem toho katódové procesy v nich zvyčajne prebiehajú pomaly, preto sú v článkoch s nevodnými elektrolytmi prúdové hustoty nízke.

Medzi nevýhody lítiových článkov patrí ich relatívne vysoká cena, vzhľadom na vysokú cenu lítia a špeciálne požiadavky na ich výrobu (potreba inertnej atmosféry, čistenie nevodných rozpúšťadiel). Treba tiež vziať do úvahy, že niektoré lítiové články sú po otvorení výbušné.

Takéto prvky sa zvyčajne vyrábajú v tlačidlovom prevedení s napätím 1,5 V a 3 V. Úspešne zabezpečujú napájanie obvodov so spotrebou cca 30 μA v konštantnom režime alebo 100 μA v prerušovaných režimoch. Lítiové články sú široko používané v záložných zdrojoch pre pamäťové obvody, meracie prístroje a iné high-tech systémy.

KAPITOLA 1.2 BATÉRIE OD NADPOKLADNÝCH SPOLOČNOSTÍ SVETA

V posledných desaťročiach sa zvýšil objem výroby alkalických analógov prvkov Leclanche, vrátane zinkového vzduchu (pozri tabuľku B1).

Napríklad v Európe sa výroba alkalických mangánovo-zinkových prvkov začala rozvíjať v roku 1980 a v roku 1983 už dosahovala 15 % celkovej produkcie.

Použitie voľného elektrolytu obmedzuje možnosti využitia autonómnych a využíva sa najmä pri stacionárnych HIT. Preto sú početné štúdie zamerané na vytváranie takzvaných suchých článkov alebo článkov so zahusteným elektrolytom, ktoré neobsahujú prvky ako ortuť a kadmium, ktoré predstavujú vážne nebezpečenstvo pre ľudské zdravie a životné prostredie.

Tento trend je dôsledkom výhod alkalických chemikálií v porovnaní s klasickými soľnými prvkami:

výrazné zvýšenie hustoty výbojového prúdu v dôsledku použitia prilepenej anódy;

zvýšenie kapacity chemických vykurovacích zariadení v dôsledku možnosti zvýšenia zaťaženia aktívnych hmôt;

vytváranie vzduchových kompozícií zinku (prvky typu 6F22) v dôsledku väčšej aktivity existujúcich katódových materiálov pri elektroredukčnej reakcii dikyslíka v alkalickom elektrolyte.

Batérie od Duracell (USA)

Duracell je uznávaným svetovým lídrom vo výrobe jednorazových alkalických galvanických zdrojov. História spoločnosti siaha viac ako 40 rokov do minulosti.

Samotná spoločnosť sídli v Spojených štátoch amerických. V Európe sa jej továrne nachádzajú v Belgicku. Podľa spotrebiteľov u nás aj v zahraničí zaujímajú batérie Duracell popredné miesto v obľúbenosti, dĺžke používania a pomere ceny a kvality.

Objavenie sa Duracell na ukrajinskom trhu pritiahlo pozornosť našich spotrebiteľov.

Hustoty vybíjacieho prúdu v zdrojoch lítia nie sú vysoké (v porovnaní s inými HIT), rádovo 1 mA/cm2 (pozri stranu 14). So zaručenou životnosťou 10 rokov a nízkym prúdovým vybíjaním je racionálne používať lítiové články Duracell v high-tech systémoch.

US patentovaná technológia EXRA-POWER využívajúca oxid titaničitý (TiO2) a ďalšie technologické prvky pomáha zvyšovať výkon a účinnosť mangánovo-zinkových chemických reaktorov Duracell.

Vo vnútri oceľového tela alkalických článkov Duracell je valcový grafitový kolektor, ktorý drží pastovitý elektrolyt v kontakte s ihlovou katódou.

Garantovaná trvanlivosť prvkov je 5 rokov a zároveň je na konci doby trvanlivosti garantovaná kapacita prvku uvedená na obale.

Technické charakteristiky Duracell HIT sú uvedené v tabuľke 1.8.

Batérie od koncernu Varta (Nemecko)

Koncern Varta patrí medzi svetových lídrov vo výrobe HIT. 25 tovární koncernu sa nachádza vo viac ako 100 krajinách sveta a vyrába viac ako 1000 druhov batérií a akumulátorov.

Hlavnými výrobnými priestormi je Oddelenie stacionárnych priemyselných batérií. Približne 600 druhov voltaických článkov od hodinkových batérií až po uzavreté batérie sa však vyrába v závodoch koncernu oddelením prístrojových batérií v USA, Taliansku, Japonsku, Českej republike atď., so zárukou stálej kvality bez ohľadu na geografické umiestnenie závodu. Fotografický fotoaparát prvého človeka, ktorý vstúpil na Mesiac, poháňali batérie Varta.

Našim spotrebiteľom sú celkom dobre známe a sú stále žiadané.

Technická charakteristika HIT koncernu Varta s indikáciou domáce analógy sú uvedené v tabuľke 1.9.

KAPITOLA 2. BATÉRIE

Batérie sú opätovne použiteľné chemické zdroje elektrickej energie. Pozostávajú z dvoch elektród (kladná a záporná), elektrolytu a puzdra. Akumulácia energie v batérii nastáva počas chemickej reakcie oxidácie-redukcie elektród. Keď je batéria vybitá, dochádza k opačnému procesu. Napätie batérie je potenciálny rozdiel medzi pólmi batérie pri pevnom zaťažení.

Bibliografia

Kaufman M., Sidman. A.G.
Praktický sprievodca výpočtami obvodov v elektronike. Adresár. V 2 zväzkoch: Prel. z angličtiny/ed. F.N. Pokrovského. M.: Energoatomizdat, 1991. 368 s.
Tereshchuk R.M. atď. Malé zariadenia. Príručka pre rádioamatérov. K.: Naukova Dumka, 1975. 557 s.
Sena L.A. Jednotky fyzikálnych veličín a ich rozmery. Vzdelávacia a referenčná príručka. 3. vydanie, prepracované. a dodatočné M.: Veda. Ch. vyd. fyzika a matematika lit., 1988. 432 s.
Deordiev S.S. Batérie a starostlivosť o ne. K.: Technika, 1985. 136 s.
Elektrická referenčná kniha. V 3 zväzkoch T.2. Elektrické výrobky a zariadenia/pod všeobecným. vyd. profesori Moskovského energetického inštitútu (šéfredaktor I.N. Orlov) a ďalší 7. vyd. 6 rev. a dodatočné M.: Energoatomizdat, 1986. 712 s.
Digitálne a analógové integrované obvody. Adresár. Ed. S.V. Jakubovský. M.: Rozhlas a komunikácia, 1990. 496 s.
Semushkin S. Súčasné zdroje a ich aplikácia. "Rádio", 1978. 2.3.
Veksler G.S. Výpočet napájacích zariadení. K.: Technika, 1978. 208 s.
Lisovský F.V., Kalugin I.K. Anglicko-ruský slovník rádiovej elektroniky. 2. vyd., prepracované. a dodatočné OK. 63 000 termínov. M.: Rus. lang., 1987.
Bagotsky V.S., Skundin A.M. Zdroje chemického prúdu. M.: Energoizdat, 1981. 360 s.
Crompton T. Primárne zdroje prúdu. M.: Mir, 1986. 326 s.

Pokračovať v čítaní

Rôzne typy galvanických článkov premieňajú svoju chemickú energiu na elektrický prúd. Svoje meno dostali na počesť talianskeho vedca Galvaniho, ktorý uskutočnil prvé takéto experimenty a výskumy. Elektrina vzniká chemickou reakciou dvoch kovov (zvyčajne zinku a medi) v elektrolyte.

Princíp fungovania

Vedci umiestnili medenú a zinkovú platňu do nádob s kyselinou. Boli spojené vodičom, na prvom sa vytvorili bublinky plynu a na druhom sa začali rozpúšťať. To dokázalo, že vodičom preteká elektrický prúd. Po Galvanim sa Volt pustil do experimentov. Vytvoril cylindrický prvok, podobný zvislému stĺpu. Pozostával zo zinkových, medených a látkových krúžkov, vopred impregnovaných kyselinou. Prvý prvok mal výšku 50 cm a napätie ním generované človek cítil.

Princíp činnosti spočíva v tom, že dva typy kovov v elektrolytickom médiu interagujú, v dôsledku čoho prúd začína pretekať vonkajším obvodom. Moderné galvanické články a batérie sa nazývajú batérie. Ich napätie závisí od použitého kovu. Zariadenie je umiestnené vo valci z mäkkého plechu. Elektródy sú sitá s oxidačným a redukčným naprašovaním.

Premena chemickej energie na elektrickú vylučuje možnosť obnovenia vlastností batérií. Koniec koncov, keď prvok funguje, spotrebúvajú sa činidlá, čo spôsobuje zníženie prúdu. Redukčným činidlom je zvyčajne záporné olovo z lítia alebo zinku. Počas prevádzky stráca elektróny. Pozitívna časť je vyrobená zo solí kovov alebo oxidu horečnatého, vykonáva prácu oxidačného činidla.

Za normálnych podmienok elektrolyt neprepúšťa prúd, rozpadá sa na ióny, až keď je okruh uzavretý. To spôsobuje, že sa objaví vodivosť. Ako elektrolyt sa používa roztok kyseliny, sodné alebo draselné soli.

Odrody prvkov

Batérie sa používajú na napájanie zariadení, zariadení, zariadení a hračiek. Podľa schémy sú všetky galvanické prvky rozdelené do niekoľkých typov:

fyziologický roztok;
alkalický;
lítium

Najobľúbenejšie sú soľné batérie zo zinku a mangánu. Prvok spája spoľahlivosť, kvalitu a rozumnú cenu. No v poslednom čase výrobcovia obmedzujú alebo úplne zastavujú ich výrobu, keďže nároky na nich zo strany firiem vyrábajúcich domáce spotrebiče sa postupne zvyšujú. Hlavné výhody galvanických batérií tohto typu:

univerzálne parametre umožňujúce ich použitie v rôznych oblastiach;
jednoduchá obsluha;
nízke náklady;
jednoduché podmienky výroba;
dostupné a lacné suroviny.

Medzi nevýhody patrí krátka životnosť (nie viac ako dva roky), pokles vlastností v dôsledku nízkych teplôt, pokles kapacity so zvyšujúcim sa prúdom a pokles napätia počas prevádzky. Keď sú soľné batérie vybité, môžu vytekať, pretože kladný objem elektródy vytláča elektrolyt. Vodivosť zvyšuje grafit a sadze, aktívnu zmes tvorí oxid manganičitý. Životnosť priamo závisí od objemu elektrolytu.

V minulom storočí sa objavili prvé alkalické prvky. Úlohu oxidačného činidla v nich zohráva mangán a redukčným činidlom je zinkový prášok. Telo batérie je amalgamované, aby sa zabránilo korózii. Ale používanie ortuti bolo zakázané, takže boli potiahnuté zmesou zinkového prášku a inhibítorov hrdze.

Účinná látka v zariadení galvanického článku je sú to zinok, indium, olovo a hliník. Aktívna hmota zahŕňa sadze, mangán a grafit. Elektrolyt je vyrobený z draslíka a sodíka. Suchý prášok výrazne zlepšuje výkon batérie. Pri rovnakých rozmeroch ako typy solí majú alkalické väčšiu kapacitu. Naďalej dobre fungujú aj pri silných mrazoch.

Lítiové články sa používajú na napájanie moderných technológií. Vyrábajú sa vo forme batérií a akumulátorov rôzne veľkosti. Prvé obsahujú tuhý elektrolyt, zatiaľ čo iné zariadenia obsahujú tekutý elektrolyt. Táto možnosť je vhodná pre zariadenia, ktoré to vyžadujú stabilné napätie a priemerné bežné poplatky. Lítiové batérie je možné nabíjať niekoľkokrát, batérie sú použité len raz, neotvárajú sa.

Pôsobnosť

Na výrobu galvanických článkov existuje množstvo požiadaviek. Puzdro batérie musí byť spoľahlivé a utesnené. Elektrolyt nesmie vytekať a do zariadenia sa nesmú dostať cudzie látky. V niektorých prípadoch, keď kvapalina vytečie, vznieti sa. Poškodený tovar nie je možné použiť. Rozmery všetkých batérií sú takmer rovnaké, líšia sa len veľkosti batérií. Prvky môžu mať rôzne tvary: valcové, hranolové alebo kotúčové.

Všetky typy zariadení majú spoločné výhody: sú kompaktné a ľahké, prispôsobené rôznym rozsahom prevádzkových teplôt, majú veľkú kapacitu a fungujú stabilne v rôznych podmienkach. Existujú aj určité nevýhody, ktoré sa však týkajú určitých typov prvkov. Soľné nevydržia dlho, lítiové sú konštruované tak, že pri odtlakovaní sa môžu vznietiť.

Aplikácie batérií sú početné:

digitálna technológia;
Detské hračky;
zdravotnícke prístroje;
obranný a letecký priemysel;
vesmírna výroba.

Galvanické články sa ľahko používajú a sú cenovo dostupné. Ale s niektorými typmi je potrebné zaobchádzať opatrne a v prípade poškodenia ich nepoužívať. Pred zakúpením batérií by ste si mali dôkladne preštudovať pokyny k zariadeniu, ktoré budú napájať.

Nízkoenergetické zdroje elektrickej energie

Galvanické články a batérie sa používajú na napájanie prenosných elektrických a rádiových zariadení.

Galvanické články- toto sú zdroje s jednou akciou, batérie- opakovane použiteľné zdroje.

Najjednoduchší galvanický prvok

Najjednoduchší prvok môže byť vyrobený z dvoch pásikov: medi a zinku, ponorených do vody mierne okyslenej kyselinou sírovou. Ak je zinok dostatočne čistý na to, aby nespôsoboval lokálne reakcie, nedôjde k žiadnej výraznej zmene, kým meď a zinok nebudú spojené drôtom.

Pásiky však majú voči sebe rôzne potenciály a keď sú spojené drôtom, objaví sa v ňom a. Ako táto akcia pokračuje, zinkový pás sa postupne rozpustí a v blízkosti medenej elektródy sa vytvoria bubliny plynu, ktoré sa zhromažďujú na jej povrchu. Tento plyn je vodík, ktorý vzniká z elektrolytu. Elektrický prúd tečie z medeného pásika cez drôt do zinkového pásika a z neho cez elektrolyt späť do medi.

Postupne je kyselina sírová elektrolytu nahradená síranom zinočnatým, vytvoreným z rozpustenej časti zinkovej elektródy. Vďaka tomu sa zníži napätie prvku. Ešte väčší pokles napätia je však spôsobený tvorbou bubliniek plynu na medi. Obe tieto akcie spôsobujú „polarizáciu“. Takéto prvky nemajú takmer žiadny praktický význam.

Dôležité parametre galvanických článkov

Veľkosť napätia, ktoré poskytujú galvanické články, závisí len od ich typu a konštrukcie, teda od materiálu elektród a od chemického zloženia elektrolytu, nezávisí však od tvaru a veľkosti prvkov.

Množstvo prúdu, ktoré môže galvanický článok vyprodukovať, je obmedzené jeho vnútorným odporom.

Veľmi dôležitou charakteristikou galvanického článku je. Elektrickou kapacitou sa rozumie množstvo elektriny, ktoré je schopný dodať galvanický alebo batériový článok počas celej doby svojej činnosti, teda pred konečným vybitím.

Kapacita daná prvkom sa určí vynásobením vybíjacieho prúdu, vyjadreného v ampéroch, časom v hodinách, počas ktorého bol prvok vybitý do začiatku úplné vybitie. Preto je elektrická kapacita vždy vyjadrená v ampérhodinách (A x h).

Na základe kapacity prvku môžete tiež vopred určiť, koľko hodín bude pracovať, kým sa úplne vybije. Aby ste to dosiahli, musíte rozdeliť kapacitu vybíjacím prúdom prípustným pre tento prvok.

Elektrická kapacita však nie je striktne konštantná hodnota. Pohybuje sa v pomerne širokých medziach v závislosti od prevádzkových podmienok (režimu) prvku a konečného vybíjacieho napätia.

Ak je prvok vybitý maximálnym prúdom a bez prerušenia, potom bude vydávať výrazne menšiu kapacitu. Naopak, keď sa ten istý prvok vybíja nižším prúdom a s častými a relatívne dlhými prestávkami, prvok sa vzdá svojej plnej kapacity.

Čo sa týka vplyvu konečného vybíjacieho napätia na kapacitu prvku, treba mať na pamäti, že pri vybíjaní galvanického článku nezostáva jeho prevádzkové napätie na rovnakej úrovni, ale postupne klesá.

Bežné typy galvanických článkov

Najbežnejšie galvanické články sú systémy mangán-zinok, mangán-vzduch, zinok-vzduch a ortuť-zinok so soľou a alkalickými elektrolytmi. Suché mangánovo-zinkové články so soľným elektrolytom majú počiatočné napätie 1,4 až 1,55 V, doba prevádzky pri teplote okolia od -20 do -60 o C od 7 hodín do 340 hodín.

Suché mangánovo-zinkové a zinkovo-vzduchové články s alkalickým elektrolytom majú napätie od 0,75 do 0,9 V a dobu prevádzky od 6 hodín do 45 hodín.

Suché ortuťovo-zinkové články majú počiatočné napätie 1,22 až 1,25 V a dobu chodu 24 hodín až 55 hodín.

Najväčší záručná doba suché ortuťovo-zinkové prvky majú skladovateľnosť až 30 mesiacov.

Ide o sekundárne galvanické články.Na rozdiel od galvanických článkov nedochádza v batérii bezprostredne po montáži k žiadnym chemickým procesom.

Takže chemické reakcie spojené s pohybom začínajú v batérii elektrické náboje, musíte zodpovedajúcim spôsobom zmeniť chemické zloženie jeho elektród (a čiastočne aj elektrolytu). Táto zmena v chemickom zložení elektród nastáva pod vplyvom elektrického prúdu prechádzajúceho cez batériu.

Preto, aby batéria produkovala elektrický prúd, musí byť najprv „nabitá“ konštantou elektrický šok z nejakého externého zdroja prúdu.

Batérie sa od bežných galvanických článkov priaznivo líšia aj tým, že po vybití sa dajú opäť nabíjať. Pri dobrej starostlivosti a za bežných prevádzkových podmienok batérie vydržia až niekoľko tisíc nabití a vybití.
Batériové zariadenie

V súčasnosti sa v praxi najčastejšie využívajú olovené a kadmium-niklové batérie. V prvom prípade je elektrolytom roztok kyseliny sírovej a v druhom je roztok alkálií vo vode. Olovené batérie sa tiež nazývajú kyselinové batérie a nikel-kadmiové batérie sa nazývajú alkalické batérie.

Princíp činnosti batérií je založený na polarizácii elektród. Najjednoduchšia kyselinová batéria je navrhnutá nasledovne: sú to dve olovené platne ponorené do elektrolytu. V dôsledku chemickej substitučnej reakcie sú platne pokryté miernym povlakom síranu olovnatého PbSO4, ako vyplýva zo vzorca Pb + H 2 SO 4 = PbSO 4 + H 2.

Zariadenie na kyslé batérie

Tento stav platní zodpovedá vybitej batérii. Ak je batéria teraz nabitá, t.j. pripojená k generátoru jednosmerného prúdu, v dôsledku elektrolýzy sa v nej začne polarizácia dosiek. V dôsledku nabíjania batérie sa jej platne polarizujú, t.j. menia hmotu svojho povrchu a z homogénneho (PbSO 4) sa menia na nepodobné (Pb a Pb O 2).

Batéria sa stáva zdrojom prúdu a jej kladnou elektródou je platňa pokrytá oxidom olovnatým a zápornou elektródou je čistá olovená platňa.

Ku koncu nabíjania sa koncentrácia elektrolytu zvyšuje v dôsledku objavenia sa ďalších molekúl kyseliny sírovej v ňom.

To je jedna z vlastností olovenej batérie: jej elektrolyt nezostáva neutrálny a sám sa zúčastňuje chemických reakcií počas prevádzky batérie.

Ku koncu vybitia sú obe dosky batérie opäť pokryté síranom olovnatým, v dôsledku čoho batéria prestáva byť zdrojom prúdu. Batéria nie je nikdy uvedená do tohto stavu. V dôsledku tvorby síranu olovnatého na platniach sa koncentrácia elektrolytu na konci výboja znižuje. Ak batériu nabijete, môžete opäť spôsobiť polarizáciu, aby ste ju mohli znova vybiť atď.

Ako nabíjať batériu

Existuje niekoľko spôsobov, ako nabíjať batérie. Najjednoduchšie je normálne nabíjanie batérie, ktoré prebieha nasledovne. Spočiatku, 5 - 6 hodín, sa nabíjanie vykonáva dvojnásobným normálnym prúdom, kým napätie na každej batérii nedosiahne 2,4 V.

Normálny nabíjací prúd je určený vzorcom I nabíjanie = Q/16

Kde Q - nominálna kapacita batérie, Ah.

Potom sa nabíjací prúd zníži na normálnu hodnotu a nabíjanie pokračuje 15 - 18 hodín, kým sa neobjavia známky konca nabíjania.

Moderné batérie

Kadmiumniklové alebo alkalické batérie sa objavili oveľa neskôr ako olovené batérie a v porovnaní s nimi ide o pokročilejšie chemické zdroje prúdu. Hlavnou výhodou alkalických batérií oproti oloveným batériám je chemická neutralita ich elektrolytu vzhľadom na aktívne hmoty platní. Vďaka tomu je samovybíjanie alkalických batérií oveľa menšie ako u olovených batérií. Princíp činnosti alkalických batérií je tiež založený na polarizácii elektród pri elektrolýze.

Na napájanie rádiových zariadení sa vyrábajú uzavreté kadmium-niklové batérie, ktoré fungujú pri teplotách od -30 do +50 o C a vydržia 400 - 600 cyklov nabitia a vybitia. Tieto batérie sú vyrobené vo forme kompaktných hranolov a diskov s hmotnosťou niekoľkých gramov až kilogramov.

Vyrábajú nikel-vodíkové batérie na napájanie autonómnych zariadení. Merná energia nikel-vodíkovej batérie je 50 - 60 Wh kg -1.

Populárne v kategórii: