Beliebte Batterietypen

Das Gerät (in wenigen Worten), Vor- und Nachteile. Blei-Säure-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid- und Lithium-Ionen-Batterien.

Die Batterietechnologie ist leise und fest in unser Leben eingetreten. Schnurlostelefone, Mobiltelefone, schnurlose Elektrowerkzeuge, Kameras, eine Vielzahl von Spielzeugen ... Wenn all dies nur aus gewöhnlichen Säure- oder Alkalibatterien mit Strom versorgt würde, würde ein erheblicher Teil des Budgets jeder russischen Familie für Batterien ausgegeben. Deshalb denken Sie oft: Wie haben wir überhaupt ohne gelebt? Haushaltsbatterien?

Batterien - Dies sind elektrochemische Geräte, die elektrische Energie speichern und abgeben können. Hinter einer so einfachen Definition steckt jedoch eine Vielzahl von Designs und Funktionsprinzipien verschiedener Batterien. Evolution und technologischer Fortschritt haben sie voll beeinflusst und heute gibt es sie in der Industrie wiederaufladbare Batterienfähig, buchstäblich Jahre lang mit maximaler Leistung zu arbeiten, ohne aufzuladen.

Der durchschnittliche Laie kennt sich jedoch nur aus verschiedene Arten von Batterien. Lassen Sie uns näher darauf eingehen.

In den Bordstromversorgungssystemen unserer Autos werden eingesetzt Starter Blei Säure Batterien. Moderne Batterien Diese Gruppe erfordert keine Wartung. Der Elektrolyt in ihnen ist eine Lösung von Schwefelsäure, und die aktiven Reagenzien sind Bleioxid und Blei selbst. Während der Entladung werden die Reagenzien an der Anode und der Kathode zu Bleisulfat reduziert, und ein elektrischer Strom fließt durch den Elektrolyten. Beim Laden tritt eine umgekehrte chemische Reaktion auf und der Strom fließt in die entgegengesetzte Richtung.

Autobatterien werden als Starterbatterien bezeichnet, da sie bereit sein müssen, auch unter extremsten Bedingungen, beispielsweise bei einer Umgebungstemperatur von -30 Grad Celsius oder darunter, einen großen Anfangsstrom zu liefern.

Starterbatterien und Blei-Säure-Batterien fehlen in der Regel vollständig "Memory-Effekt". Dies bedeutet, dass es ihnen absolut egal ist, mit welcher Häufigkeit und in welchem ​​Umfang sie aufgeladen werden, und dass ihre Kapazität aufgrund ungleichmäßiger und unvollständiger Aufladung nicht abnimmt.

Darüber hinaus entladen sich Blei-Säure-Batterien in geringem Maße selbst, sind relativ kostengünstig und können bis zu tausend Ladezyklen standhalten.

Gleichzeitig haben Starterbatterien aber auch Nachteile. Beispielsweise ist die Kapazität einer Bleibatterie, bezogen auf eine Einheit ihres Volumens und ihrer Masse, gering. Daher kann die Bleibatterie nicht als kompakt und leicht bezeichnet werden. Ein weiterer Nachteil dieses Batterietyps ist die Angst vor tiefen Entladungen. Optimal für eine Starterbatterie ist eine Entladung von nicht mehr als der Hälfte der Kapazität.

Bei Haushalts- und allgemeinen Industriekompaktgeräten wurde bis vor kurzem die absolute Vorreiterrolle bei der Prävalenz beibehalten Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd). Dies sind Alkalibatterien, die Kaliumhydroxid als Elektrolyt verwenden. Und die Wirkstoffe in ihnen sind Cadmium und Nickelhydroxid (daher der Name).

Nickel-Cadmium-Batterien sind einzigartig in ihrer Einstellung zur Tiefenentladung. Sie „mögen“ es und wirken sich günstig auf die Kapazität und Anzahl möglicher Ladezyklen aus. Im Allgemeinen ist eine Nickel-Cadmium-Batterie insofern gut, als sie während des gesamten Entladezyklus mit konstanter Leistung arbeiten kann und denselben Strom erzeugt.

Nickel- und Cadmiumbatterien können wie Bleibatterien Temperaturänderungen standhalten und sind für eine Vielzahl von Ladezyklen bereit.

Die Kosten für Nickel-Cadmium-Batterien sind etwas höher als die Kosten für Bleibatterien, aber es kann nicht gesagt werden, dass erstere besonders teuer sind.

Der Hauptnachteil von Nickel-Cadmium-Batterien ist der ausgeprägte "Memory-Effekt". Daher sind solche Batterien sehr schädlich, um ständig "aufgeladen" zu bleiben und sich nicht vollständig zu entladen. Man sollte nicht vergessen, dass Cadmium ein Gift ist, weshalb es bei der Entsorgung von Nickel-Cadmium-Batterien zu Schwierigkeiten kommen kann.

Um das Problem der Cadmiumtoxizität zu lösen und höhere Betriebseigenschaften zu erzielen, wurden Ende der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts entwickelt wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterien (Ni-Mh). Der Unterschied zwischen diesen Batterien und Nickel-Cadmium-Batterien besteht darin, dass ihre Kathode absorbierten Wasserstoff (intermetallisch) enthält. Nickel-Metallhydrid-Batterien sind weniger anfällig für den „Memory-Effekt“, haben eine höhere spezifische Kapazität.

Gleichzeitig sind diese Batterien teurer als Cadmiumbatterien, halten weniger Lade- und Entladezyklen stand und können lange Zeit keine großen Ströme abgeben. Aufgrund dieser Mängel konnten Metallhydridbatterien nicht mit Cadmiumbatterien konkurrieren.

Eine der fortschrittlichsten und gleichzeitig beliebtesten Arten von Batterien sind Lithium-Ionen-Batterien. Auf ihrer Seite stehen sowohl geringes Gewicht als auch eine große Ressource sowie das Fehlen eines "Memory-Effekts" und der Selbstentladung.

Lithium-Ionen-Akku ziemlich komplex: Die Kathode besteht aus Graphit und die Anode aus Kobalt oder Mangan. Während des Betriebs der Batterie befindet sich Lithiumoxid abwechselnd entweder an der positiven oder an der negativen Elektrode.

Zu die Nachteile von Lithium-Ionen-Batterien Dies ist vor allem auf die hohen Kosten zurückzuführen. Dazu können Sie einen kleinen Bereich von Betriebstemperaturen hinzufügen. Diese Mängel können jedoch nicht als signifikant angesehen werden, und die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien gewinnt kontinuierlich an Dynamik. Darüber hinaus sind modernere Batterietypen wie Lithium-Polymer noch nicht weit verbreitet.

Lesen Sie hier mehr über die modernsten Batterietypen:

Lithium-Ionen-Batterien

Gel-Batterien

Vielversprechende Technologien:

Aluminiumbatterien

Kohlebatterien

Graphenbatterien

Alexander Molokov

Comments

[#1]

In Ni-MH ist das Intermetall eine Anode, keine Kathode. Nickeloxidkathode.

[#3]

Gerät zur aktuellen Wartung (Desulfatierung) betriebener Batterien.

Die Batterie hatte vor einigen Jahren das Problem der Sulfatierung. Der Dieselmotor meines Autos wurde kalt vor Kälte. Mit einer geladenen Batterie drehte sich der Anlasser, aber irgendwie träge. Ich habe die Materialien des Batteriefaktors (mit ihrem unverständlichen Oszillogramm), Valravens Schema (eine gute Idee, aber eine technische Lösung für Analphabeten) usw. durchgesehen. Ich war inspiriert von der Idee, den Prozess der Desulfatierung durch Stromimpulse mit steilen Vorderkanten zu aktivieren. Ich baute eine einfache Schaltung auf ein Steckbrett, stellte sie für die Nacht auf eine Batterie und startete morgens ohne Probleme das Auto. T.O. Ich habe das Ende der Saison erreicht (ich gehe nicht in den Winter), bin ohne Probleme in den Frühling-Sommer gegangen und im Herbst habe ich eine neue Batterie bekommen, die die Lebensdauer der alten sechsjährigen verlängert. Er kam zu den Schlussfolgerungen: 1- Das Gerät ist wirksam, aber für die Behandlung schwach; 2- Verhinderung der Desulfatierung ist notwendig, Borzh muss rechtzeitig getrunken werden. Ich habe den TD verbreitet, um das Gerät zu wiederholen, über das ich gesprochen habe. Jeder kann es nicht faul machen. Alle Komponenten sind nicht knapp. Schau

[#4 tit]

Der Artikel ist nicht schlecht.Über Blei-VRLA-Hauptversammlungs- und Gel-Batterien, die auch im Alltag häufig verwendet werden (z. B. für Wechselrichter-Batteriesysteme oder USV für Kessel), wird jedoch nichts gesagt.
Übrigens ist Nickel-Cadmium derzeit 2-3 mal teurer als Blei.

[#5 Anton]

Memory-Effekt von Lithium-Ionen

Forscher des Schweizerischen Instituts Paul Scherrer und Kollegen von Toyota Research in Japan stellten fest, dass der weit verbreitete Typ von Lithium-Ionen-Batterien immer noch anfällig für den negativen „Memory-Effekt“ ist.

Wie die Studie zeigte, führen häufige Zyklen unvollständigen Ladens und anschließenden Entladens zum Auftreten separater "Mikroeffekte des Gedächtnisses", die dann zusammengefasst werden. Dies liegt daran, dass die Grundlage des Batteriebetriebs die Freisetzung und Wiedererfassung von Lithiumionen ist, deren Dynamik bei unvollständiger Aufladung bei weitem nicht optimal wird.

Während des Ladevorgangs hinterlassen Lithiumionen nacheinander Partikel aus Lithiumferrophosphat, deren Größe mehrere zehn Mikrometer beträgt. Das Kathodenmaterial beginnt sich in Partikel mit unterschiedlichem Lithiumgehalt zu trennen.

Die Batterieladung erfolgt vor dem Hintergrund eines zunehmenden elektrochemischen Potentials. Ab einem bestimmten Punkt erreicht es seinen Grenzwert. Dies führt zu einer Beschleunigung der Freisetzung der verbleibenden Lithiumionen aus dem Kathodenmaterial, ändert jedoch nicht mehr die Gesamtbatteriespannung.

Wenn es nicht vollständig geladen ist, verbleibt eine bestimmte Anzahl von Partikeln nahe dem Grenzzustand an der Kathode. Sie erreichten praktisch die Barriere der Lithiumionenfreisetzung, konnten diese jedoch nicht überwinden.

Während der Entladung neigen freie Lithiumionen dazu, an ihren Platz zurückzukehren und sich mit Ferrophosphationen zu rekombinieren. Auf der Kathodenoberfläche treffen sie jedoch auch auf Partikel im Grenzzustand, die bereits Lithium enthalten. Das erneute Einfangen wird behindert und die Mikrostruktur der Elektrode wird gestört.

Derzeit werden zwei Möglichkeiten zur Lösung des Problems untersucht: Änderungen an den Algorithmen des Batteriemanagementsystems und Entwicklung von Kathoden mit vergrößerter Oberfläche.