Kalibutan sa baterya - bahin 3

Ang kasaysayan sa modernong mga baterya nagsugod sa ikanapulo ug siyam nga siglo, ug kadaghanan sa mga disenyo nga gigamit karon naggikan niining sigloha. Kini nga sitwasyon nagpamatuod, sa usa ka bahin, sa maayo kaayo nga mga ideya sa mga siyentipiko niadtong panahona, ug, sa laing bahin, sa mga kalisdanan nga mitungha sa pagpalambo sa bag-ong mga modelo.

Pipila ka mga butang nga maayo kaayo nga dili kini mapauswag. Kini nga lagda magamit usab sa mga baterya - ang mga modelo sa ika-XNUMX nga siglo gipino sa daghang mga higayon hangtod nga nakuha ang ilang karon nga porma. Kini magamit usab sa Mga selula sa leclanche.

Link aron molambo

Ang disenyo sa Pranses nga chemist nausab Carl Gasner ngadto sa usa ka tinuod nga mapuslanon nga modelo: barato sa paghimo ug luwas nga gamiton. Bisan pa, adunay mga problema gihapon - ang zinc coating sa elemento nadaot sa pagkontak sa acidic electrolyte nga mipuno sa panaksan, ug ang pagsabwag sa mga agresibo nga sulod mahimong makapugong sa powered device. Ang desisyon nahimong paghiusa ang sulod nga nawong sa zinc nga lawas (mercury coating).

Ang zinc amalgam halos dili mo-react sa mga asido, apan nagpabilin ang tanang electrochemical nga kabtangan sa purong metal. Bisan pa, tungod sa mga regulasyon sa kalikopan, kini nga pamaagi sa pagpalugway sa kinabuhi sa mga selyula gigamit nga labi ka gamay (sa mga selula nga wala’y mercury, makit-an nimo ang inskripsiyon o) (1).

2. Alkaline cell layout: 1) case (cathode lead), 2) cathode nga adunay manganese dioxide, 3) electrode separator, 4) anode nga adunay KOH ug zinc dust, 5) anode terminal, 6) cell sealing (electrode insulator) . .

Ang laing paagi aron madugangan ang taas nga kinabuhi ug kinabuhi sa selyula mao ang pagdugang zinc chloride ZnCl₂ alang sa pagpuno sa tasa nga paste. Ang mga selula niini nga disenyo kasagarang gitawag nga Heavy Duty ug (sumala sa gisugyot sa ngalan) kay gidesinyo sa pagpagahom sa mas daghang kusog nga mga himan.

Ang usa ka kalampusan sa natad sa disposable nga mga baterya mao ang pagtukod sa 1955 sa alkaline nga selula. Ang imbensyon sa inhenyero sa Canada Lewis Urry, nga gigamit sa karon nga kompanya sa Energizer, adunay usa ka istruktura nga lahi sa gamay sa Leclanchet cell.

Una, dili ka makakitag graphite cathode o zinc cup didto. Ang duha nga mga electrodes gihimo sa porma sa basa, nahimulag nga mga pastes (mga thickener plus reagents: ang cathode naglangkob sa usa ka sinagol nga manganese dioxide ug graphite, ang anode sa zinc nga abug nga adunay usa ka admixture sa potassium hydroxide), ug ang ilang mga terminal gihimo sa metal ( 2). Bisan pa, ang mga reaksyon nga mahitabo sa panahon sa operasyon susama kaayo sa mga nahitabo sa Leclanchet cell.

Buluhaton. Paghimo ug "chemical autopsy" sa alkaline cell aron masayran nga alkaline gyud ang sulod (3). Hinumdumi nga ang parehas nga pag-amping magamit sa pagbungkag sa selula sa Leclanchet. Tan-awa ang field sa Battery Code kung unsaon pag-ila sa alkaline cell.

3. "Seksyon" sa alkaline cell nagpamatuod sa alkali sulod.

Mga baterya sa balay

4. Domestic nga Ni-MH ug Ni-Cd nga mga baterya.

Ang mga selula nga mahimong ma-recharged human sa paggamit mao ang tumong sa mga tigdesinyo gikan pa sa sinugdanan sa pag-uswag sa siyensiya sa elektrisidad, busa daghan ang mga matang niini.

Sa pagkakaron, usa sa mga modelo nga gigamit sa pagpaandar sa gagmay nga mga gamit sa panimalay mao ang nickel-cadmium nga mga baterya. Ang ilang prototype nagpakita niadtong 1899 sa dihang gihimo kini sa usa ka Swedish nga imbentor. Ernst Jungner nag-aplay alang sa usa ka patente alang sa usa ka nickel-cadmium nga baterya nga mahimong makigkompetensya sa mga baterya nga kaylap nga gigamit sa industriya sa awto. lead acid nga baterya.

Ang anode sa selula mao ang cadmium, ang cathode usa ka trivalent nickel compound, ang electrolyte usa ka solusyon sa potassium hydroxide (sa modernong "uga" nga mga disenyo, usa ka basa nga thickener paste nga saturated sa KOH solution). Ang mga baterya sa Ni-Cd (kini ang ilang ngalan) adunay usa ka operating boltahe nga gibana-bana nga 1,2 V - kini mas ubos kay sa mga disposable nga mga selula, nga, bisan pa, dili usa ka problema alang sa kadaghanan nga mga aplikasyon. Ang dako nga bentaha mao ang abilidad sa pagkonsumo sa mahinungdanon nga kasamtangan (bisan sa pipila ka mga amperes) ug usa ka halapad nga mga operating temperatura.

5. Susiha ang mga kinahanglanon alang sa lain-laing mga matang sa mga baterya sa dili pa mag-charge.

Ang disbentaha sa mga baterya nga nickel-cadmium usa ka bug-at nga "epekto sa memorya". Mahitabo kini kung kanunay nga nag-recharge sa partially discharged nga Ni-Cd nga mga baterya: ang sistema naglihok ingon nga ang kapasidad niini parehas ra sa bayad nga napuno pinaagi sa pag-recharging. Sa pipila ka mga matang sa mga charger, ang "epekto sa memorya" mahimong mapakunhod pinaagi sa pag-charge sa mga selula sa usa ka espesyal nga paagi.

Busa, ang na-discharge nga nickel-cadmium nga mga baterya kinahanglang i-charge sa tibuok cycle: una hingpit nga ma-discharge (gamit ang angay nga charger function) ug dayon i-recharge. Ang kanunay nga pag-recharging makapakunhod usab sa gibanabana nga kinabuhi sa 1000-1500 nga mga siklo (nga daghang mga disposable nga mga selyula ang pulihan sa usa ka baterya sa panahon sa kinabuhi niini, mao nga ang mas taas nga gasto sa pagpalit magbayad alang sa iyang kaugalingon sa daghang mga higayon, wala’y labot ang labi ka gamay nga pilay sa baterya. ). palibot nga adunay paghimo ug paglabay sa mga selula).

Ang mga elemento sa Ni-Cd nga adunay makahilo nga cadmium giilisan nickel-metal hydride nga mga baterya (ngalan sa Ni-MH). Ang ilang istruktura susama sa Ni-Cd nga mga baterya, apan imbes nga cadmium, usa ka porous nga metal nga haluang metal (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, talagsaon nga mga metal sa yuta) nga adunay abilidad sa pagsuhop sa hydrogen ang gigamit (4). Ang operating boltahe sa Ni-MH cell mao usab ang mahitungod sa 1,2 V, nga nagtugot kanila nga gamiton nga baylobaylo sa NiCd batteries. Ang kapasidad sa Nickel Metal Hydride cells mas dako pa kay sa Nickel Cadmium cells sa parehas nga gidak-on. Bisan pa, ang mga sistema sa NiMH mas paspas nga nagpagawas sa kaugalingon. Adunay na mga moderno nga mga disenyo nga wala niini nga disbentaha, apan kini nagkantidad og labaw pa kay sa standard nga mga modelo.

Ang Nickel-metal hydride nga mga baterya wala magpakita og "memory effect" (ang partially discharged cell mahimong ma-recharge). Bisan pa, kinahanglan kanunay nga susihon ang mga kinahanglanon sa pag-charge sa matag tipo sa mga panudlo alang sa charger (5).

Sa kaso sa Ni-Cd ug Ni-MH nga mga baterya, dili namo girekomenda nga i-disassemble kini. Una, wala kami makakitag bisan unsa nga mapuslanon diha kanila. Ikaduha, ang nickel ug cadmium dili luwas nga mga elemento. Ayaw pagdala sa mga risgo nga wala kinahanglana ug ibilin ang paglabay sa mga nabansay nga propesyonal.

Ang hari sa mga accumulator, kana mao...

6. "Hari sa mga baterya" sa trabahoan.

… Lead-acid nga baterya, gitukod niadtong 1859 sa usa ka Pranses nga pisiko Gastona Plantego (oo, ang aparato mahimong 161 ka tuig ang edad karong tuiga!). Ang electrolyte sa baterya maoy mga 37% nga sulfuric acid (VI) nga solusyon, ug ang mga electrodes kay lead (anode) ug lead nga adunay sapaw sa usa ka layer sa lead dioxide PbO.₂ (cathode). Atol sa operasyon, usa ka precipitate sa lead(II)(II)PbSO sulfate naporma sa mga electrodes₄. Kung nag-charge, ang usa ka cell adunay boltahe nga labaw sa 2 volts.

lead nga baterya kini sa pagkatinuod adunay tanan nga mga disadvantages: mahinungdanon nga gibug-aton, pagkasensitibo sa pag-discharge ug ubos nga temperatura, ang panginahanglan sa pagtipig sa usa ka gi-charge nga estado, ang risgo sa agresibo nga electrolyte leakage ug ang paggamit sa makahilo nga metal. Dugang pa, nagkinahanglan kini og maampingong pagdumala: pagsusi sa densidad sa electrolyte, pagdugang sa tubig sa mga lawak (gamiton lamang ang distilled o deionized), pagkontrol sa boltahe (Ang paghulog sa ubos sa 1,8 V sa usa ka chamber mahimong makadaot sa mga electrodes) ug usa ka espesyal nga mode sa pag-charge.

Busa nganong gigamit gihapon ang karaang tinukod? Ang "Hari sa mga Baterya" adunay usa ka kinaiya sa usa ka tinuod nga magmamando - gahum. Ang taas nga konsumo karon ug taas nga kahusayan sa enerhiya hangtod sa 75% (kini nga kantidad sa enerhiya nga gigamit alang sa pag-charge mahimong mabawi sa panahon sa operasyon), ingon man ang kayano sa disenyo ug mubu nga gasto sa produksiyon nagpasabut nga lead nga baterya Gigamit kini dili lamang sa pagsugod sa internal nga mga makina sa pagkasunog, kondili usab isip usa ka elemento sa emergency power supply. Bisan pa sa 160 ka tuig nga kasaysayan, ang lead battery maayo gihapon ug wala gipulihan sa ubang mga matang niini nga mga himan (ug uban niini, nanguna mismo, nga, salamat sa baterya, usa sa mga metal nga gihimo sa pinakadako nga gidaghanon) . Hangtud nga ang motorization base sa internal combustion engine nagpadayon sa pag-uswag, ang posisyon niini dili mahulga (6).

Ang mga imbentor wala mohunong sa pagsulay sa paghimo og kapuli sa lead-acid nga baterya. Ang pipila sa mga modelo nahimong popular ug gigamit gihapon sa industriya sa automotive karon. Sa pagsugod sa ikanapulog-siyam ug ikakawhaan nga mga siglo, ang mga disenyo gihimo diin ang H nga solusyon wala gigamit.₂SO₄apan alkaline electrolytes. Usa ka pananglitan mao ang nickel-cadmium nga baterya ni Ernst Jungner nga gipakita sa ibabaw. Niadtong 1901 Thomas Alva Edison giusab ang disenyo sa paggamit sa puthaw imbes sa cadmium. Kung itandi sa mga baterya nga acid, ang mga alkaline nga baterya labi ka gaan, mahimo’g molihok sa mubu nga temperatura ug dili ingon ka lisud sa pagdumala. Bisan pa, ang ilang produksiyon mas mahal, ug ang kahusayan sa enerhiya mas ubos.

Busa, unsa ang sunod?

Siyempre, ang mga artikulo bahin sa mga baterya dili makahurot sa mga pangutana. Wala nila hisgoti, pananglitan, ang mga isyu sa lithium cell, nga sagad gigamit sa pagpaandar sa mga gamit sa panimalay sama sa mga calculator o mga motherboard sa kompyuter. Mahibal-an nimo ang dugang bahin kanila sa artikulo sa Enero bahin sa Nobel Prize sa Chemistry sa miaging tuig, ug bahin sa praktikal nga bahin - sa usa ka bulan (lakip ang demolisyon ug kasinatian).

Adunay maayong mga palaaboton alang sa mga selula, ilabina sa mga baterya. Ang kalibutan nahimong mas ug mas mobile, nga nagpasabot sa panginahanglan nga mahimong independente sa mga kable sa kuryente. Ang pagsiguro sa episyente nga suplay sa enerhiya alang sa mga de-koryenteng salakyanan usa usab ka dako nga problema. - aron sila makigkompetensya sa mga sakyanan nga adunay internal combustion engine sa mga termino sa kahusayan.

nagtipun-og nga baterya

Aron mapadali ang pag-ila sa tipo sa cell, usa ka espesyal nga alphanumeric code ang gipaila. Para sa mga tipo nga kasagarang makit-an sa atong mga panimalay para sa gagmay nga mga appliances, kini adunay porma nga numero-letter-letter-number.

Ug oo:

– unang digit – gidaghanon sa mga selula; wala panumbalinga alang sa usa ka selula;

– ang unang letra nagpaila sa tipo sa selula. Kung wala siya, nakiglabot ka sa link sa Leclanche. Ang ubang mga tipo sa selula gimarkahan sama sa mosunod:

C - lithium cell (ang labing kasagaran nga tipo),

H - Ni-MH nga baterya,

K - nickel-cadmium nga baterya,

L - alkaline nga selula;

– ang sunod nga letra nagpaila sa porma sa link:

F - plato,

R - cylindrical,

P – Kinatibuk-ang pagtawag sa mga link nga adunay porma gawas sa cylindrical;

– ang kataposang numero o numero nagpaila sa gidak-on sa link (mga bili sa katalogo o direktang nagpakita sa mga dimensyon) (7).

7. Mga sukod sa popular nga mga selula ug mga baterya.

Mga pananglitan sa pagmarka:

R03
– usa ka zinc-graphite cell ang gidak-on sa gamay nga tudlo. Ang laing ngalan mao ang AAA o.

LR6 – usa ka alkaline nga selula sa gidak-on sa usa ka tudlo. Ang laing ngalan mao ang AA o.

HR14 - Ni-MH nga baterya; ang letra C gigamit usab sa pagpakita sa gidak-on.

KR20 - Ni-Cd nga baterya, ang gidak-on niini gitudlo usab sa letra D.

3LR12 - usa ka patag nga baterya nga adunay boltahe nga 4,5 V, nga gilangkuban sa tulo nga mga cylindrical alkaline nga mga selula.

6F22 – 9-volt nga baterya nga gilangkoban sa unom ka patag nga mga selula sa Leclanche.

CR2032 - lithium cell nga adunay diyametro nga 20 mm ug gibag-on nga 3,2 mm.

Tan-awa usab: