„Baterie rzeczywiście zmieniły ludzkie życie” wcale nie jest przesadą! Koncepcja przechowywania energii w urządzeniu i używania jej bez prądu stałego umożliwiła stworzenie nowoczesnych gadżetów, takich jak telefony komórkowe! Musimy podziękować hrabiemu Alessandro Volcie, osobie, która wynalazła pierwszą baterię elektryczną, za ułatwienie nam życia. Ten dziewiętnastowieczny wynalazek utorował drogę innym wynalazcom do opracowania różnych typów baterii, które są obecnie w użyciu.

Wyobrażenie sobie nowego urządzenia elektrycznego bez baterii jest dość trudne! Więc nie sądzisz, że powinniśmy nauczyć się przynajmniej podstaw tego urządzenia??

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, czym jest bateria, jakie są jej rodzaje i cele oraz wskazówki, jak wybrać odpowiednią baterię do swojego użytku.

rodzaje baterii

Co to jest bateria? Dlaczego jest używany?

Bateria to urządzenie, które wykorzystuje energię chemiczną do generowania elektryczności poprzez łączenie ze sobą jednego lub więcej ogniw elektrochemicznych. Poprzez ułożenie tych komórek we właściwej kolejności powstaje przepływ elektronów, który wytwarza prąd elektryczny.

Każda bateria składa się z trzech głównych elementów:

  • Katoda – strona dodatnia
  • Anoda – strona negatywna
  • Elektrolity

Gdy urządzenie zewnętrzne jest podłączone do anody, generuje elektrony, które poruszają się w kierunku katody. Elektrolit działa jako medium umożliwiające przepływ ładunku elektrycznego.

Głównym celem baterii jest przechowywanie energii elektrycznej i utrzymanie działania gadżetów bez potrzeby bezpośredniego zasilania. Baterie są używane w prawie wszystkich urządzeniach elektrycznych, takich jak zabawki, samochody, laptopy, instrumenty medyczne, piloty itp. Zapewniają również awaryjne zasilanie w domach i biurach poprzez przechowywanie i rozładowywanie energii elektrycznej.

NOTATKA: Chociaż bateria i ogniwo są używane zamiennie, istnieją dwa różne systemy. Ogniwo to pojedyncza jednostka w baterii, która przechowuje energię elektryczną, podczas gdy bateria zawiera jedno lub więcej takich ogniw.

Jakie są rodzaje baterii??

Baterie dzielą się na dwa podstawowe typy – pierwotne i wtórne.

Baterie podstawowe:

Są to baterie jednorazowego użytku, które przechowują w nich duże ilości energii. Nadają się do urządzeń takich jak zabawki, sprzęt wojskowy itp., które wymagają niewielkiej ilości energii do działania. Chociaż wydajność baterii pierwotnych jest dość wysoka w porównaniu do akumulatorów, nie są one przyjazne dla środowiska. Gdy bateria zostanie rozładowana, będziesz musiał ją zutylizować, przyczyniając się do większej ilości odpadów elektrycznych.

Baterie pierwotne są również znane jako baterie suche, ponieważ nie zawierają w nich żadnych płynów.

Przykłady: Baterie alkaliczne, takie jak ogniwa monetowe, AA, AAA, 9V; Baterie cynkowo-węglowe i baterie litowe

Baterie dodatkowe:

Są to akumulatory wielokrotnego użytku, które można ponownie wykorzystać nawet po rozładowaniu zasilania. Podczas ładowania akumulatora proces elektrochemiczny działa w odwrotnym kierunku i zmienia położenie katody i anody do pierwotnego stanu. Wtedy bateria ponownie się rozładuje i stanie się w pełni funkcjonalna. Baterie wtórne są używane w urządzeniach takich jak falowniki, samochody, telefony komórkowe, laptopy i inne systemy o dużej wytrzymałości.

Chociaż baterie wtórne są drogie, działają przez długi czas i zapewniają prawdziwy stosunek jakości do ceny. Baterie są dostarczane ze specjalną ładowarką do ich ładowania.

Przykłady: Niklowo-kadmowe, litowo-jonowe, kwasowo-ołowiowe, niklowo-wodorkowe.

Lista 10 różnych typów baterii i ich zastosowań:

Poznajmy teraz 10 popularnych typów baterii dostępnych na rynku, ze szczegółami dotyczącymi przeznaczenia, ograniczeń itp.

1. Bateria cynkowo-węglowa:

Cynk Węgiel

Bateria cynkowo-węglowa jest najczęstszym typem baterii pierwotnych, znanym również jako ogniwo Leclanche. Jest to sucha bateria w zewnętrznym pojemniku, która jest anodą, zawiera cynk. Centralny pręt węglowy jest katodą, która jest otoczona mieszaniną węgla i dwutlenku manganu. Pasta z chlorku amonu jest elektrolitem, a włóknista tkanina oddziela dwie elektrody.

Baterie cynkowo-węglowe nadają się do ogólnych urządzeń, takich jak latarki, piloty, zegary, radia itp. Napięcie może wynosić od 1,2 V do 1,4 V. Główną wadą tych akumulatorów jest ich podatność na korozję przy każdym użyciu. Ponieważ są to baterie jednorazowego użytku i mają krótki okres trwałości, należy je poddać recyklingowi, aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska.

2. Bateria alkaliczna:

Bateria alkaliczna

Baterie alkaliczne należą do kategorii podstawowej, która wykorzystuje zewnętrzny metal cynkowy i centrum dwutlenku manganu jako odpowiednio anodę i katodę. Baterie te wykorzystują wodorotlenek potasu, elektrolit alkaliczny zamiast kwaśnego, takiego jak chlorek amonu. Baterie te mają dłuższą trwałość i zdolność magazynowania energii w porównaniu do baterii cynkowo-węglowych.

Te domowe baterie nadają się do urządzeń takich jak odtwarzacze baterii, latarki, aparaty cyfrowe, zabawki itp. Napięcie nominalne zaczyna się od 1,5 V i może wzrosnąć do 1,6 V w zależności od stężenia chemikaliów. Wyciek jest głównym problemem w przypadku baterii alkalicznych, co zwiększa ryzyko narażenia na niebezpieczne chemikalia. Standardowe baterie alkaliczne należy poddać recyklingowi, aby zapobiec toksycznym odpadom na wysypiskach.

3. Bateria litowa:

Bateria litowa

Baterie litowe to takie, które wykorzystują lit jako anody. Są to lekkie baterie o dużej gęstości energii i trwałości w porównaniu z innymi bateriami galwanicznymi. Napięcie baterii litowych może wynosić od 1,5 V do 3,7 V. Wiele osób myli się między bateriami litowymi a bateriami litowo-jonowymi, które są bateriami wtórnymi wykorzystującymi litowo-polimerowy.

Wiele przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak zabawki zdalnie sterowane i pojazdy elektryczne, wykorzystuje baterie litowe ze względu na ich „wytrzymały” charakter. Baterie te są również dostępne w różnych rozmiarach, zaczynając od wielkości monety 20 mm. Minusem tych baterii jest to, że są podatne na zwarcia i wytwarzają ekstremalne ciepło, które może przekształcić się w ogień. Dlatego baterie litowe są zakazane podczas podróży lotniczych.

4. Bateria tlenku srebra:

Bateria z tlenku srebra

Bateria Silver Oxide to rodzaj baterii podstawowej, popularnej ze względu na wysoki stosunek energii do masy. Akumulator wykorzystuje tlenek srebra jako katodę i cynk jako anodę, a także elektrolit alkaliczny. Baterie z tlenkiem srebra są dostarczane jako małe ogniwa guzikowe o błyszczącym srebrnym kolorze. Są używane w urządzeniach takich jak kalkulatory, aparaty słuchowe i zegarki.

Akumulatory z tlenkiem srebra utrzymują nominalne napięcie ogniwa na poziomie 1,55 V, dopóki cała energia nie zostanie zużyta. Ze względu na ich miniaturowy rozmiar i wysoką gęstość energii, w programie Apollo zastosowano akumulatory z tlenkiem srebra. Ponieważ baterie te zawierają niewielkie ilości rtęci, wyrzucanie ich na wysypiska może prowadzić do skażenia gleby rtęcią.

5. Baterie cynkowo-powietrzne:

Cynk Powietrze

Baterie cynkowo-powietrzne są doskonałym przykładem powiedzenia „Mały, ale potężny”! Są to maleńkie baterie jednorazowe, które wykorzystują cynk jako paliwo, który reaguje z tlenem znajdującym się w powietrzu, tworząc energię. W przeciwieństwie do zwykłych akumulatorów, urządzenia te wykorzystują paliwo i środek utleniający do przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną. Dlatego baterie cynkowo-powietrzne są również nazywane ogniwami paliwowymi cynkowo-powietrznymi.

Te typy akumulatorów mają napięcie znamionowe 1,35-1,4V. Od aparatów słuchowych po magazyny energii w skali sieciowej, baterie cynkowo-powietrzne są używane do różnych celów, a ich rozmiar zmienia się w zależności od zastosowania. Akumulatory te mogą stwarzać ryzyko korozji cynku, gdy są głęboko rozładowane. Ostatnio na rynku dostępne są akumulatory cynkowo-powietrzne, co stanowi trudną konkurencję dla akumulatorów litowo-jonowych.

6. Akumulator kwasowo-ołowiowy:

Akumulator kwasowo-ołowiowy

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest jednym z najstarszych akumulatorów typu wtórnego, który został wynaleziony w 1859 roku. Jest to popularny akumulator w pojazdach silnikowych, podstacjach energetycznych itp., które wymagają do rozruchu wysokich prądów udarowych. Urządzenia te wykorzystują ołów gąbczasty (anoda), nadtlenek ołowiu (katodę) i rozcieńczony kwas siarkowy (elektrolit) do przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną. Ich napięcie znamionowe wynosi 2,1 V.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są dość duże i składają się z pojemnika, płyty, przekładek i zacisków akumulatora wraz z substancjami chemicznymi. Te niedrogie, wysokoenergetyczne akumulatory działają jak akumulatory inwerterowe, podobnie jak w systemach UPS, które dostarczają energię podczas awarii awaryjnych. Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają wysokie ryzyko wybuchu z powodu zagazowania lub wewnętrznego zwarcia.

7. Akumulator litowo-jonowy (Li-ion):

Akumulator litowo-jonowy (litowo-jonowy)

Akumulatory litowo-jonowe lub litowo-jonowe to wtórne typy akumulatorów, które można ładować. Baterie te wykorzystują grafit jako anodę, materiał litowy jako katodę i elektrolit, taki jak sól litowa. Podczas ładowania jony litu przepływają od anody do katody, a podczas rozładowywania obierają drogę odwrotną. Baterie litowo-jonowe występują w różnych kształtach, takich jak cylindryczne, płaskie lub zamknięte w plastikowych obudowach.

Akumulatory te mają napięcie nominalne 3,6 V-3,8 V i mają dłuższą trwałość około 2-4 lata. Żywotność akumulatorów zależy od wielu czynników, takich jak temperatura, mieszanka chemiczna i głębokość rozładowania. Li-ion są stosowane w urządzeniach mobilnych, narzędziach mechanicznych, wózkach inwalidzkich, samochodach itp. Jednak mają słabe wyniki pod względem bezpieczeństwa ze względu na obecność łatwopalnych elektrolitów, które często prowadzą do wybuchów i pożarów.

8. Bateria niklowo-kadmowa (Ni-Cd):

Bateria niklowo-kadmowa (ni Cd)

Baterie niklowo-kadmowe to baterie wielokrotnego ładowania, znane pod skrótem Ni-Cd (symbole chemiczne niklu i kadmu). Baterie te wykorzystują wodorotlenek niklu jako katodę, metaliczny kadm jako anodę i roztwór alkaliczny, taki jak wodorotlenek potasu jako elektrolit. Nominalne napięcie ogniwa akumulatorów Ni-Cd wynosi 1,2 V, a maksymalne napięcie 1,3 V.

Główną wadą akumulatorów Ni-Cd jest prawie stałe napięcie nawet w czasie rozładowania. Tak więc trudno jest określić, kiedy bateria się wyczerpuje. Kolejnym wyzwaniem związanym z akumulatorem jest użycie kadmu, toksycznego metalu, który może być niebezpieczny dla środowiska. Z tych powodów akumulatory niklowo-kadmowe powoli ustępują miejsca akumulatorom niklowo-wodorkowym.

9. Baterie niklowo-wodorkowe (NiMH lub Ni-MH):

Wodorek niklu (nimh lub Ni Mh)

Baterie niklowo-metalowo-wodorkowe to akumulatory wielokrotnego ładowania, które wykorzystują zaawansowaną technologię. Działają podobnie do akumulatorów Ni-Cd, z tą różnicą, że kad jako anoda został zastąpiony przez stop absorbujący wodór. Akumulatory Ni-MH są znacznie lepsze od akumulatorów Ni-Cd pod względem dużej gęstości energii przy tym samym rozmiarze. Nawet pod względem kosztów są drogie w stosunku do Ni-Cd, chociaż są znacznie lepsze dla środowiska.

Akumulatory Ni-MH mają napięcie nominalne 1,2 V i mają wysoką trwałość. Są dość wytrzymałe i mogą tolerować nadmierne ładowanie i nadmierne rozładowanie akumulatorów. Chociaż są lepsze niż akumulatory Ni-Cd, mają tylko 60% wydajności akumulatorów litowo-jonowych. Akumulatory Ni-MH są stosowane w pojazdach elektrycznych, produktach elektrycznych, takich jak kamery, telefony komórkowe, UPS, sieci energetyczne itp..

10. Polimer litowo-jonowy (polimer litowo-jonowy):

Polimer litowo-jonowy to ładowalna bateria, która jest szeroko stosowana w artykułach elektroniki użytkowej, takich jak telefony komórkowe. Kluczową różnicą między akumulatorami litowo-polimerowymi i litowo-jonowymi jest zastosowanie elektrolitu polimerowego zamiast ciekłego. Polimer ten może mieć dowolną z trzech postaci – półstałego żelu, porowatego związku chemicznego lub suchego ciała stałego.

Baterie polimerowe litowo-jonowe są lekkie i stosunkowo bezpieczniejsze niż baterie litowo-jonowe ze względu na mniejsze ryzyko wycieków. Napięcie nominalne waha się w granicach 3,6-3,8 V. Pomimo wysokiej ceny, gęstość energii i trwałość akumulatorów polimerowych Li-ion są gorsze od akumulatorów Li-ion..

Jak wybrać odpowiednią baterię do użytku??

Do tej pory musiałeś zrozumieć, że baterie nie są urządzeniami uniwersalnymi! Oto kilka kluczowych aspektów, które należy wiedzieć przed zakupem odpowiedniej baterii do swojej aplikacji:

Kluczowe punkty do zakupu:

  • Po pierwsze, zdecyduj, czy Twoje urządzenie wymaga baterii jednorazowego czy wielokrotnego użytku. Na przykład, jeśli szukasz baterii do rozruszników serca lub urządzeń do użytku okazjonalnego, to jednorazowy powinien być pomysłem. W przypadku urządzeń mobilnych, laptopów, e-zegarków itp. akumulatory są najlepsze do oszczędzania pieniędzy. Na tej podstawie możesz wybrać podstawowy (nieładowalny) lub drugi ładowalny typ baterii.
  • Rozmiar to kolejny ważny punkt do rozważenia. Musisz wybrać odpowiednią baterię, która pasuje do Twojego urządzenia. Warianty rozmiarów wahają się od AA, AAA, 4,5 V, 9 V, ogniw monetowych, baterii typu C, ogniw typu B, ogniw typu D itp. Wybierz rozmiar zgodny ze specyfikacjami firmy podanymi w instrukcji.
  • Kolejnym decydującym parametrem jest napięcie pracy akumulatora. Upewnij się, że nominalne napięcie akumulatora jest wystarczające do uruchomienia urządzenia. Czasami może być konieczne połączenie więcej niż jednej baterii, aby zaspokoić zapotrzebowanie na energię urządzenia.
  • Dobrze rozumiej temperaturę baterii i jej pojemność. Niektóre baterie zawodzą w temperaturach poniżej 0 stopni Celsjusza, podczas gdy inne przegrzewają się w cieplejszych warunkach pogodowych. Wraz z tym parametrem należy pamiętać o pojemności, czyli ilości energii, jaką może dostarczyć do urządzenia.
  • Należy również pamiętać o takich czynnikach, jak koszt, okres trwałości i wpływ baterii na środowisko przed jej zakupem.

Oto niektóre z popularnych typów baterii dostępnych obecnie na rynku. Staraliśmy się omówić kilka podstawowych informacji, aby pomóc Ci zrozumieć kluczowe różnice między nimi. Czy uważasz, że ten artykuł zaprowadził Cię z powrotem na lekcje nauk ścisłych w szkole? Którego z tych typów baterii obecnie używasz??

Zastrzeżenie:

Informacje publikowane w tym artykule służą wyłącznie celom informacyjnym i edukacyjnym i nie stanowią porady prawnej ani innej profesjonalnej porady na ten temat.