Nabíjecí baterie: zařízení, provoz, provozní princip a obvod

Autonomní zdroje energie jsou jedním z nejužitečnějších vynálezů lidstva. Co je to telefon nebo rádio, které nemají nabíjecí baterie? Uspořádání mnoha zařízení, stejně jako podmínky pro jejich použití, ne vždy zajišťují existenci trvalého síťového napájení, a proto tyto zdroje elektřiny umožňují provozovat pohodlí prakticky kdekoli na světě. Po malém předmluvě se dostaneme dolů k článku.

Co je dobíjecí baterie?

V širším slova smyslu tento termín znamená zařízení, které za určitých podmínek použití může akumulovat nějakou energii, zatímco v jiných může být použito k uspokojení potřeb osoby.

Baterie akumulují elektrickou energii z externího zdroje napájení a pak ji dávají připojeným spotřebitelům tak, aby mohli dělat svou práci. Takže když zařízení pracují, mezi elektrolytem a deskami elektrod stále dochází k chemickým reakcím. Mimochodem, podobný design je umístěn v bankách, ze kterých se vytvářejí baterie. Zařízení těchto konstrukcí zajišťuje vytvoření napětí, obvykle 1,2-2 V, které je velmi malé. Proto, aby se zvýšil výkon zdrojů napájení, používají se různé typy připojení.

Jak pracovat s výbojem nabíjecí baterie?

Datové zařízení napájecího zdroje poskytuje připojení k plusům a mínusům. Pracují následovně: když je k elektrodě připojeno zátěž (jako příklad můžeme uvažovat o žárovce), pak se objeví uzavřený elektrický obvod. Výstupní proud začne protékat. Vzniká v důsledku pohybu elektronů, aniontů a kationtů. Podrobnější informace o tom, co a jak to je, můžete říct jen na konkrétním příkladu.

Řekněme, že máme baterii, kde kladnou elektrodou je oxid niklu, do kterého byl přidán grafit pro zvýšení vodivosti. Pro negativní destičku byla použita houba kadmia. Při vypouštění dochází k uvolnění aktivních částic kyslíku, které spadají do elektrolytu. Současně oddělují části, které jsou elektřinou (stejnými elektrony). Pak se aktivní částice kyslíku směřují k negativním deskám, kde oxidují kadmium.

Baterie během nabíjení

Je nutné odpojit zátěž na svorkách desek. Jsou také napájeny zpravidla s konstantním napětím (ale také mohou být pulzující, v závislosti na případu), což je větší než velikost nabité baterie. A polarita by měla být stejná. To znamená, že mínus a plus terminály spotřebitele a zdroje musí odpovídat. Všimněte si, že nabíječka musí mít nutně více energie, než je v baterii, aby potlačila zbývající energii a vytvořila elektrický proud, jehož směr bude opakem výboje. V důsledku toho se také mění chemické procesy, ke kterým dochází v baterii.

Podívejme se na příklad z předchozího podbodu článku. Zde je kladná elektroda obohacena kyslíkem a čistý kadmium bude obnoven na zápornou elektrodu. Shrnutí, můžeme říci, že během nabíjení a vypouštění se mění pouze chemické složení elektrod. To se netýká elektrolytu. Může se však vypařit, což negativně ovlivní životnost baterie.

Takže jsme uvažovali o principu fungování jakékoliv baterie. Nyní se dozvíme, jak zlepšit jejich výkon během provozu.

Paralelní připojení

Rozsah proudu závisí na významném počtu faktorů. Především to znamená konstrukci, použité materiály a jejich rozměry. Čím větší je plocha elektrod, tím větší je proud, který budou schopni odolat. Tento princip se používá pro paralelní propojení podobných plechovek v bateriích. To se provádí, pokud je nutné zvýšit aktuální hodnotu, která jde k zatížení. Ale spolu s tím je třeba zvýšit sílu zdroje energie.

Sériové připojení

Pokud uvážíme banky, z nichž jsou baterie vyrobeny, pak je třeba říci, že jsou zpravidla v jednom bydlení. Podobný typ připojení se používá k získání velkých hodnot napětí s menšími ztrátami.

Aplikace tohoto návrhu můžete vidět demontáží automobilových baterií, které jsou olověné. Stojí za to poznamenat, že tento typ je používán nejen v autobateriích, je to nejpravděpodobnější způsob, jak rozebrat způsob fungování tohoto typu připojení. V tomto případě je třeba dbát na to, aby nedošlo ke kontaktu s kovem, a elektrolytem bylo zajištěno spolehlivé galvanické spojení. To však musí být chápáno pouze s ohledem na tento typ. V ostatních případech bude zadaná úloha připojení implementována jinak.

Typy baterií

Odlišují se díky účelu, schopnostem, realizaci a materiálu. Moderní výroba v současné době zvládla výrobu více než tří desítek typů, které se liší jejich složením elektrodami a použitým elektrolytem. Li-ion baterie se například mohou pochlubit rodinou 12 známých modelů. Obvykle lze rozlišit následující typy:

1. Olověná kyselina.
2. Lithium.
3. Nikl-kadmium.

To jsou nejoblíbenější představitelé. Abyste pochopili možnosti, doporučujeme seznámit se se seznamem materiálů, které mohou fungovat jako elektrody:

• železo;
• olovo;
• titan;
• lithium;
• kadmium;
• kobalt;
• nikl;
• zinek;
• vanad;
• stříbro;
• hliník;
• řada dalších prvků, které mimochodem jsou velmi vzácné.

Použití různých materiálů ovlivňuje výsledné charakteristiky výstupu a tudíž rozsah použití. Například lithium-iontové baterie se používají v počítačích a mobilních zařízeních. Zatímco nikl-kadmium se používá jako náhrada za standard galvanických článků. Teoreticky mohou všechny typy baterií pracovat s jakoukoliv zátěží. Jedinou otázkou je, jak je oprávněná taková aplikace.

Hlavní vlastnosti

Už jsme uvažovali, jaké jsou baterie, struktura těchto struktur, z čeho jsou vyrobeny. Nyní se zaměřme na to, co ovlivňuje jejich činnost. Důležité vlastnosti pro nás jsou:

1. Hustota se vztahuje k charakteristikám poměru množství energie k objemu nebo hmotnosti baterie.
2. Kapacita je hodnota maximální kapacity akumulátoru, kterou může nabíjet během vybíjení, dokud nedosáhne nejnižšího napětí. Tento indikátor je vyjádřen v ampérhodinách nebo v přívěsech. Může být také uvedena energetická kapacita. Měří se ve wattech nebo joulech. Úkolem této kapacity je podat hlášení o množství energie, které se vypouští během vypouštění, dokud nedosáhne minimálního přípustného napětí.
3. Teplotní režim ovlivňuje elektrické vlastnosti baterie. Pokud existují závažné odchylky od doporučené provozní oblasti výrobce, existuje vysoká pravděpodobnost výpadku proudu. To je proto, že chlad a teplo ovlivňují intenzitu chemických reakcí a také vnitřní tlak.
4. Samovybíjení se týká ztráty kapacity, ke které dochází po nabití akumulátoru, když na svorkách není zatížení. V mnoha ohledech tento indikátor závisí na konstrukci a může se zvýšit, jestliže je izolace porušena.

To jsou charakteristiky baterií a poskytují pro nás nejvíce zájem. Samozřejmě, pokud musíte udělat něco nového a exkluzivního, dříve nebývalého, možná budete potřebovat něco jiného. Ale je to velmi nepravděpodobné.

Elektrodové zařízení

Jako příklad se ujme vedení. I když byli předtím. Moderní desky jsou vyrobeny ze slitiny olova a vápníku. Díky tomu dochází k samovolnému vybití baterie (50% kapacity je ztraceno za 18 měsíců). To také umožňuje úsporu vody (pouze 1 gram na hodinu).

Dá se také najít hybridní konstrukci, kde se navíc k olově přidává antimon k kladné elektrodě a k negativní elektrodě se přidává vápník. Je pravda, že v takových případech dochází ke zvýšení průtoku vody. Pro zvýšení odolnosti proti korozním procesům přidejte cín nebo stříbro.

Elektrody jsou vyrobeny z mřížové struktury, jsou pokryty vrstvou aktivní hmoty. Princip fungování baterie závisí do značné míry na tom, jaký materiál se používá pro desky. Považujeme vedení, které se snadno učí, ale nedoporučujeme jim.

Elektrolyt

Zvažujeme všechny stejné olověné baterie. Jako elektrolyt, do kterého jsou umístěny, se nejčastěji objevuje kyselina sírová. Má určitou hustotu, která se může lišit v závislosti na výkonu baterie. V tomto případě princip funguje: čím více, tím vyšší. Časem se elektrolyt odpařuje a kapacita akumulátoru klesá. Životnost služby ovlivňuje provoz (bezpečnost). V bateriích může být elektrolyt dvou typů:

• kapalina;
• ve formě impregnovaného speciálního materiálu.

V současné době je nejčastějším typem první.

Provoz baterie

Použití baterií lze pozorovat téměř všude. Zapamatujte si své mobilní telefony nebo nepřerušitelné napájecí zdroje pro počítače. Jako příklad můžete také přinést tradiční svítilnu (moderní vzorky se stále více vyrábějí s vestavěnou baterií a nejsou určeny pro galvanické články). A auta? Systémy "stop-start" a regenerační brzdění z akumulátorů a kladou vysoké nároky na startovací proud, hluboké vypouštění a trvanlivost. Jak můžete vidět, bez těchto zdrojů energie je obtížné zvládnout život každého člověka.

Diagram konstrukce baterie

Zkontrolovali jsme základní informace o těchto zařízeních. Věnujte pozornost takovým koncepcím, jako je okruh akumulátorové baterie. Koneckonců, v rámci článku o něm šel jen pomalu. Baterie moderního schématu, podle historie, byla nejprve vytvořena francouzským fyzikem Gaston Plant. Oblast jeho tvorby přesáhla 10 metrů čtverečních! Moderní baterie jsou ve skutečnosti jednoduše výrazně sníženy a mírně upravené kopie jejich baterie. Viditelný pro lidský prvek je jen tělo. Zabezpečuje jednotu a integritu struktury.