Типы аккумуляторов и их применение

В статье вы узнаете про классификацию батареек, их состав и области применения каждой из них.

Типы батарей

Батареи можно разделить на две основные категории: первичные батареи и вторичные батареи. Первичные батареи — это одноразовый аккумулятор.

После использования он не может быть перезаряжен. Вторичные батареи — это перезаряжаемые батареи . После того, как он опустошится, его можно снова зарядить. Эта зарядка и разрядка могут происходить много раз в зависимости от типа батареи. Щелочные батареи, ртутные батареи, оксидно-серебряные батареи и цинково-углеродные батареи являются примерами первичных батарей, в то время как свинцово-кислотные и литиевые батареи относятся к категории вторичных батарей.

Щелочные батареи

фотография щелочных батарей

Щелочные батареи — «неперезаряжаемые», с высокой удельной энергией, батареи с длительным сроком службы. Эта батарея получила свое название, потому что используемый в ней электролит является щелочным (гидроксид калия). Химический состав содержит цинковый порошок в качестве анода и диоксид марганца в качестве катода с гидроксидом калия в качестве электролита.

Химические реакции:

Zn (s) + 2OH  → ZnO (s) + H 2 O (l) + 2e 

2MnO 2 (s) + H 2 O (1) + 2e  → Mn 2 O 3 (s) + 2OH  

Если мы сравним емкость щелочного элемента с элементом с хлоридом цинка того же размера, первый может обеспечить примерно в четыре-пять раз больше энергии при равных условиях нагрузки. Уровень напряжения питания со временем уменьшается, поэтому минимально необходимый уровень напряжения для конкретной нагрузки может не соответствовать уровню подаваемого напряжения и, следовательно, не приведет к работе. Но скорость снижения щелочных батарей ниже, чем у ячейки Лекланша, таким образом, увеличивается срок службы. Типичные значения напряжения и тока, подаваемого одним щелочным элементом, составляют 1,5 В и 700 мА соответственно. Эти батареи распространяются в различных стандартных цилиндрических формах.

Применения щелочных батарей

Щелочные батареи являются наиболее распространенным типом батарей, используемых в мире, с большим потреблением в США, Великобритании и Швейцарии. Разработанные для длительной работы, они часто используются в пультах дистанционного управления, часах и радио. Благодаря высокому времени работы, щелочные батареи идеально подходят для цифровых камер, портативных игр, MP3-плееров и т.д.

Цинковые углеродные батареи

Углеродные цинковые батареи также известны как сухие элементы (поскольку природа электролита, используемого в этих элементах, является сухой), которые входят в состав углеродного стержня (катода), окруженного смесью углеродного порошка и диоксида марганца (для увеличения проводимости). Вся эта комбинация упакована в цинковый контейнер, выступающий в качестве анода. Электролит представляет собой смесь хлорида аммония и хлорида цинка. Типичное значение напряжения составляет чуть менее 1,5 В. Эти батареи долговечны и имеют более длительный срок службы. Цинк-углеродные батареи могут эффективно использоваться при умеренной температуре, но не работают при низких температурах.

Применение цинковых углеродных батарей

Эти батареи общего назначения доступны по более низким ценам, поэтому многие электронные устройства продаются с этими батареями бесплатно. Основное использование в применении с низким энергопотреблением, таких как фонари, пульт дистанционного управления, игрушки и настольные часы.

Свинцово-кислотные батареи

фотография свинцово-кислотной батареи

Свинцово-кислотные батареи — это аккумуляторы, изобретенные в 1980-х годах. Эти большие, тяжелые аккумуляторы находят широкое применение в автомобилях, так как они удовлетворяют требованиям по току тяжелых двигателей. Состав свинцово-кислотной батареи изменяется в заряженном и разряженном состояниях.

Сочетание Pb (отрицательный) и PbO 2 (положительный) в качестве электродов с H 2 SO 4 в качестве электролита в заряженной форме и PbSO 4 и водой в разряженной форме.

Применение свинцово-кислотных батарей

Главное применение свинцово — кислотной батареи это — запуск и система зажигания автомобиля. Другая его форма, батарея с жидким аккумулятором, используется в качестве резервного источника питания для высокопроизводительных серверов, персональных компьютеров, телефонных станций и в автономных домах с инверторами. Переносные аварийные фонари также используют свинцово-кислотные батареи.

Ртутные батареи

фотография ртутной батареи

Ртутные батареи — это «неперезаряжаемые» батареи, содержащие оксид ртути с диоксидом марганца. Это батареи с глубоким разрядом, и уровень напряжения не опускается ниже 1,35 В, пока не будет достигнут уровень энергии 5%. Эти батареи менее популярны из-за низкого выходного напряжения. Кроме того, ртуть токсична и может представлять опасность для человека.

Применение ртутных батарей

Плоская кривая разряда делает эту батарею полезной для фотографических экспонометров и электронных устройств, таких как часы реального времени CPU.

Литиевые и серебряные батареи

литиевые и серебряные оксидные батареи

Литиевые батареи — это перезаряжаемые (вторичные) батареи, в которых используется литий в чистом ионном соединении. В зависимости от конструкции и используемых химических соединений, литиевые батареи могут создавать напряжение от 1,5 В до 3,7 Вольт. Наиболее распространенный тип литиевых батарей, используемых в потребительских целях, использует диоксид марганца в качестве катода и металлический литий в качестве анода. По сравнению с обычными цинк-углеродными или щелочными батареями, напряжение производства литиевых элементов в два раза выше, чем у них.

Серебряно-оксидные батареи — это дорогие первичные батареи от малого до большого размера, которые обеспечивают лучшее время работы, чем щелочные батареи. Они обычно подходят для питания слаботочных электрических устройств. Они используют оксид серебра в качестве положительного (катодного) электрода, цинк в качестве отрицательного (анодного) электрода плюс щелочной электролит, обычно гидроксид калия (KOH) или гидроксид натрия (NaOH).

Применение литиевых и серебряных батарей

Эти аккумуляторы с длительным сроком службы используются в портативных потребительских инструментах, таких как калькуляторы, iPod, цифровые дневники, наручные часы и секундомеры, игрушки и искусственные кардиостимуляторы. Литиевые элементы могут также использоваться в качестве замены щелочных батарей во многих устройствах, таких как камеры и часы. Хотя они являются более дорогими, литиевые батареи обеспечат гораздо более длительный срок службы. Оксидные серебряные батареи используются в военных и подводных лодках.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...