Как са свързани плочите в батерията. От какво се състои батерията. Какво има под горния капак

Батерията е най-важната част от автомобила, поради което поддържането на батерията в добро състояние ще бъде ключът към ефективното стартиране на двигателя, както и непрекъснатата работа на бордовите потребители на електроенергия. За да работите правилно с батерията, трябва да се запознаете с основните принципи на работа на това устройство. Тази статия ще обясни подробно как работи автомобилната батерия.

Сдържане

От какво се състои батерията?

Автомобилна батерия се сглобява фабрично от много елементи, следователно, за да се разбере принципът на работа на източник на електрически ток, е необходимо да се знае предназначението на всеки компонент. Батерията се състои от следните части.

Кадър.Съвременната батерия е изработена от удароустойчив полипропилен. Този материал се понася добре не само от повишени механични натоварвания и вибрации, но и устойчив на въздействието на киселина, която под формата на разтвор запълва вътрешните кухини на батерията. В допълнение, полипропиленът е устойчив на големи температурни колебания. Корпусът на батерията е разделен на 6 херметически разделени секции, в които по време на процеса на производство на батерията се монтират оловни електроди и сепаратори.

Разделители.Между електродите са монтирани сепаратори и служат като диелектрици, които надеждно защитават клетките на батерията от късо съединение. Тези елементи също са изработени от киселиноустойчив полимер, който не се влошава при излагане на агресивна среда през цялото време на работа на батерията.

Електроди.Повечето от произвежданите акумулаторни батерии използват оловни плочи с различни примеси, в клетките на които има маса, състояща се от оловен прах и сярна киселина. Плочите на съвременните батерии могат да бъдат направени от олово, легирано с калций, което може значително да увеличи живота на батерията.

Електролит.Електролитът е разтвор на сярна киселина и дестилирана вода. Тази течност е необходима, за да може електрическият ток да тече свободно от отрицателните електроди към положителните. В скъпите батерии гелът може да се използва вместо течен електролит. Благодарение на тези качества гел батериите се произвеждат като продукти, които изцяло не се нуждаят от поддръжка.

Терминали.Всички батерии имат клеми, те могат да бъдат от различни типове стандартни (европейски), ASIA (тънки конуси за азиатски автомобили) и винтови (за американски автомобили). Понякога можете да видите батерии с четири извода на тялото.

Допълнителна функционалност:

• В батериите, които не се нуждаят от поддръжка, вместо стандартните шест щепсела, има 2 клапана за освобождаване на налягането отстрани (ако електролитът заври, през тях ще се отдели газ).
• Някои батерии са оборудвани с „око“, което ви позволява лесно да определите състоянието на заряд и нивото на електролита.

Как работи батерията

Акумулаторната батерия е проектирана по такъв начин, че в резултат на подаване към нейните клеми постоянен токе имало ефективно натрупване на електрическа енергия. Автомобилната батерия се състои от 6 контейнера, изолирани един от друг, в които има отрицателни и положителни плочи, разделени с разделители.

Всяка такава банка позволява натрупване на електрически ток с напрежение до 2,1 V. За да се получи стандартно напрежение на бордовата мрежа на автомобила, се използва схемата серийна връзкатакива електрически елементи. Важна характеристика на модерното киселинни батериие пълното запечатване на тялото на продукта. Въпреки невъзможността за обслужване на устройства за съхранение на енергия от този тип, тяхната функционалност и безопасност при използване са повече високо нивов сравнение с продукти с тапи.

Как работи батерията

Оловно-киселинен автомобилен акумулатор е химикал за рециклиране, в който електричеството се генерира чрез реакция между оловен диоксид, гъбесто олово и разтвор на сярна киселина.

Когато към клемите на акумулатора се подава постоянен ток, върху отрицателните плочи се образува чист олово, а върху положителните плочи - оловен диоксид. Когато батерията е свързана с различни устройства и агрегати, които консумират електричество, настъпва обратният процес, при който върху отрицателните електроди се образува оловен сулфат, а от електролита се отделя чиста вода.

В зависимост от вида батериятази последователност може да се повтори хиляди пъти преди да настъпи сулфатиране или разрушаване на плочите.

Характеристики на дизайна

Батериите могат да се различават значително една от друга. Характеристиките на дизайна на батерията включват:

1. Размер на батерията.
2. Състав на плочи от метални сплави.
3. Тип електролит.
4. Разположението на електрическите клеми на кутията.

Капацитетът на батерията ще зависи от размера на плочите и количеството електролит във всяка кутия, следователно продуктите, инсталирани за стартиране на дизелови инсталации камиони, могат да бъдат няколко пъти по -големи по тегло и обем от батериите за леки автомобили.

Типът оловна сплав ще определи вътрешното електрическо съпротивление на батерията и устойчивостта на клетката към агресивна среда. Също така, съставът на метала ще повлияе на скоростта на изпаряване на влагата, следователно, за модели без поддръжка, плочите са направени от олово, легирано с калций.

Голям брой параметри на батерията също зависят от вида на електролита, използван в батериите. Течният разтвор замръзва при ниски температури на въздуха и по време на кипене води до изпаряване на водата, поради което замяната му с гел може значително да увеличи ресурса на продуктите. Геловите батерии издържат много по -добре на дълбоко разреждане, което им позволява да се използват не само като пускови устройства, но и за захранване на електрически централи.

Батериите също могат да се различават по местоположението на клемите на кутията. Този параметър трябва да се вземе предвид при избора на нова батерия, в противен случай ще е необходимо да се удължи положителният проводник на автомобила, който е свързан към източника на захранване.

Знанието е сила, особено що се отнася до акумулатора на колата и нейната електрическа система. Всъщност, ако двигателят е сърцето на нашата кола, то това е неговата централна нервна система (а може би дори душата) - той съхранява и произвежда електричество, а също така контролира текущата сила на електрическата мрежа. Последното нещо, което бихте искали, е да останете на безлюдна писта с изтощена батерия. Колкото повече знаете за батерията и електрическата система като цяло, толкова по -малка е вероятността да попаднете в тази ситуация.

Как работи батерията на автомобила?

Автомобилната батерия осигурява на цялата електрическа система на автомобила необходимото количество електроенергия за захранване на всички електрически компоненти във вашия автомобил. И тук говорим за доста голяма отговорност. Без батерия колата, както вероятно вече сте разбрали, няма да отиде никъде. Нека да разгледаме как работи тази мощна малка кутия!

Химическата реакция е основният принцип на батерията: тя просто преобразува химическата енергия в електрическа енергия, която е необходима за захранване на вашия автомобил, захранващо напрежение към стартера и много други електрически компоненти на автомобила, както и електрическа енергия - обратно към химикал. Друга важна функция на акумулатора е, че осигурява постоянен ток - той също така стабилизира напрежението, за да поддържа двигателя работещ.

По прост начин принципът на работа на батерията може да се характеризира по следния начин: химичните процеси в нея водят до появата на електрически ток, който захранва колата - такъв ток е особено полезен и най -вече се консумира, когато въртите двигателя със стартер, като го стартирате; когато колата се стартира, двигателят превръща генератора - и тук виждаме процеса на преобразуване на механичната енергия (въртене на генератора) в електрическа - на свой ред генераторът прехвърля произведения от него ток към акумулатора, а последният преобразува електричеството в химическа енергия - натрупва го, съхранява го, така че по -късно отново да го "захранва" с този стартер или друг електрически системипревозно средство, когато генераторът не работи или когато електричеството, произведено от генератора, е недостатъчно за захранване на всички системи на превозното средство.

Автомобилната батерия има два полюса, единият положителен, а другият отрицателен и вероятно вече знаете това, ако сте видели или изключили / закрепили клемите на батерията поне веднъж. Тези стълбове са свързани с колата и отговарят за захранването на редица много важни механизми на превозното средство, включително:

• Стартиране на двигателя
• Възпроизвеждане на аудио
• Всички светлинни механизми (фарове, задни светлини, различни видове подсветка и др.)
• Чистачки
• Много, много повече.

В по -голямата част от случаите батерията се състои от шест клетки. Всяка клетка съдържа два електрода, които са и са направени от осем припокриващи се метални плочи. Тези осем припокриващи се метални плочи образуват това, което е известно като "клетка". Така общо всяка клетка съдържа 2 електрода и 16 плочи. Чрез тези табели се захранва електричеството на колата. Но как работи?

Всъщност е съвсем просто - нека резюмираме горното:

• Батерията се състои от шест клетки
• Всяка клетка се състои от два комплекта плочи
• Всеки комплект плочи включва осем припокриващи се метални плочи

А сега малко химия ...

Първият набор от плочи в клетката е положителен, а вторият е отрицателен. Положителната решетка е покрита с оловен оксид и внася електрони в клетката. Отрицателният набор е директно покрит с олово и напротив, той освобождава електроните. Металните плочи - помнете, осем от тях във всяка мрежа, 16 във всяка клетка - са в смес от вода и сярна киселина (всъщност тази концентрация е само около 35 процента сярна киселина, но това е повече от достатъчно, за да например изгаряне на дрехи и силно изгаряне на кожата. Тази смес действа като електролит - вещество, което провежда добре електричеството.

Когато акумулаторът се зарежда (от генератор или по друг начин), при положителен заряд настъпва химична реакция на окисляване на олово, в резултат на което електролитът се насища със сярна киселина и специфичното тегло на електролита се увеличава. Когато акумулаторът, напротив, се разрежда, захранвайки всички електрически системи на автомобила (помним, че основният потребител е стартерът), след това поради намаляването на оловото на друг - отрицателен набор от плочи, в резултат на което се образува повече вода и съответно теглото на електролита намалява. В същото време химическият процес във всяка от плочите е толкова незначителен, че се отделя много малко енергия, но на изхода от батерията пътнически автомобилкогато всички тези реакции преминат през всичките 6 клетки, получаваме вече интимните 12 волта.

Възможни проблеми с батерията

Батерията в крайна сметка става неизползваема - това е естественото й износване и в допълнение различни видове вредни процеси в нея и ефектите върху нея могат значително да съкратят живота й. И първите симптоми, че акумулаторът има проблем, са невъзможността да стартирате колата (особено при мразовито време).

И така, какъв може да е проблемът с батерията?

• Ниско ниво на течност в батерията: Автомобилните батерии обикновено имат малка част от тялото под формата на полупрозрачна лента - така че винаги можете да следите нивото на течността на батерията си. Ако нивото на течността е под оловните пластини (проводник на електричество) вътре в батерията, тогава е време или да долеете, или да смените батерията.
• "Подуване" на батерията е, когато тялото на батерията ви изглежда, че е изяло много и е подуто. Това може да показва спешна подмянабатерия. Излишната топлина може да бъде обвинена като причина за набъбване на батерията и в резултат на това намаляване на живота на батерията.
• Мирис на развалено яйце на батерията: Може да забележите остра миризма на развалено яйце (всъщност миризма на сяра) около батерията. Причина: Изтичане на батерията. Този теч, освен миризма, причинява и корозия около клемите.

В най -широкия смисъл на думата в технологията терминът „батерия“ се отнася до устройство, което позволява при някои условия на работа да акумулира определен вид енергия, а при други - да я изразходва за човешки нужди.

Те се използват там, където е необходимо да се събира енергия за определено време и след това да се използва за извършване на големи трудоемки процеси. Например, хидравличните акумулатори, използвани в шлюзове, позволяват на корабите да се издигат на ново ниво на коритото на реката.

Електрическите батерии работят с електричество по същия принцип: първо, те акумулират (акумулират) електричество от външен източникзареждане и след това го дайте на свързани потребители за работа. По своята същност те принадлежат към химически източнициток, способен да извършва периодични цикли на разреждане и зареждане многократно.

По време на работа непрекъснато протичат химични реакции между компонентите на плочите на електрода с пълнещото им вещество - електролит.

Схематична диаграма на акумулаторното устройство може да бъде представена чрез опростен чертеж, когато две плочи от различни метали с проводници са вмъкнати в тялото на съда, за да осигурят електрически контакти. Между плочите се излива електролит.

Работа на батерията при разреждане

Когато към електродите е свързан товар, например крушка, се създава затворена електрическа верига, през която протича разрядният ток. Образува се от движението на електрони в метални части и аниони с катиони в електролита.

Този процес е условно показан на диаграма с дизайн на никел-кадмиев електрод.

Тук като материал на положителния електрод се използват никелови оксиди с добавки от графит, които повишават електрическата проводимост. Металът на отрицателния електрод е гъбест кадмий.

По време на разреждането активните кислородни частици от никелови оксиди се освобождават в електролита и се насочват към отрицателните плочи, където кадмият се окислява.

Работа на батерията при зареждане

Когато товарът е изключен, постоянно (в определени ситуации, пулсиращо) напрежение се подава към клемите на плочите с по -голяма стойност от тази на заредена батерия със същата полярност, когато плюс и минус клемите на източника и потребителя съвпада.

Зарядното устройство винаги има по -голяма мощност, което "потиска" остатъчната енергия в батерията и създава електрически ток в посока, обратна на разреждането. В резултат на това вътрешните химични процеси между електродите и електролита се променят. Например, върху кутия с никел-кадмиеви плочи, положителният електрод е обогатен с кислород, а отрицателният-до състояние на чист кадмий.

Когато батерията се разрежда и зарежда, химичният състав на материала на плочите (електродите) се променя, но електролитът не се променя.

Методи за свързване на батерията

Паралелна връзка

Количеството на разрядния ток, което човек може да издържи, зависи от много фактори, но преди всичко от дизайна, използваните материали и техните размери. Колкото по -голяма е площта на плочите при електродите, толкова по -голям ток могат да издържат.

Този принцип се използва за паралелно свързване на клетки от същия тип в батерии, когато е необходимо да се увеличи тока към товара. Но за зареждане на такъв дизайн ще е необходимо да се повиши силата на източника. Този метод рядко се използва за готови конструкции, защото сега е много по-лесно веднага да закупите необходимата батерия. Но производителите го използват киселинни батериичрез свързване на различни плочи в единични блокове.

Серийна връзка

В зависимост от използваните материали, напрежението от 1,2 / 1,5 или 2,0 волта може да бъде генерирано между двете електродни плочи на батерии, обичайни в ежедневието. (Всъщност този диапазон е много по -широк.) Очевидно не е достатъчен за много електрически устройства. Следователно батерии от същия тип са свързани последователно и това често се прави в един случай.

Пример за такъв дизайн е широко разпространената автомобилна разработка на базата на сярна киселина и плочи от оловни електроди.

Обикновено сред хората, особено сред шофьорите на транспорт, е обичайно да се нарича всяко устройство батерия, независимо от количеството му. съставни елементи- консерви. Това обаче не е напълно правилно. Структурата, сглобена от няколко последователно свързани кутии, вече е батерия, за която е останало съкратеното име „AKB“. Тя вътрешна организацияпоказани на фигурата.

Всеки от бурканите се състои от два блока с набор от плочи за положителните и отрицателните електроди. Блоковете се вписват един в друг без метален контакт с възможност за надеждна галванична връзка през електролита.

В този случай контактните плочи имат допълнителна решетка и са отделени една от друга чрез разделителна плоча - сепаратор.

Свързването на плочите в блокове увеличава тяхната работна площ, намалява общото съпротивление на цялата конструкция и ви позволява да увеличите мощността на свързания товар.

С навънкорпусът на такава батерия има елементите, показани на фигурата по -долу.

От него се вижда, че здравият пластмасов корпус е затворен с херметически затворен капак и е оборудван отгоре с два извода (обикновено с конусовидна форма) за свързване към електрическа схемакола. Маркировките за полярност са щамповани на техните клеми: "+" и "-". Обикновено положителният извод има малко по -голям диаметър от отрицателния, за да блокира грешките в окабеляването.

Обслужваните батерии имат пълнителен отвор отгоре на всяка кутия за наблюдение на нивото на електролита или добавяне на дестилирана вода по време на работа. В него се завинтва щепсел, който предпазва вътрешните кухини на кутията от замърсяване и в същото време предотвратява изливането на електролита при накланяне на батерията.

Тъй като при мощен заряд е възможно насилствено отделяне на газове от електролита (и този процес е възможен при интензивно шофиране), в пробките се правят дупки, за да се предотврати увеличаване на налягането вътре в кутията. През тях излизат кислород и водород, както и електролитни пари. Препоръчително е да се избягват такива ситуации, свързани с прекомерни зарядни токове.

Същата фигура показва връзката на елементите между бреговете и разположението на електродните плочи.

Стартерните автомобилни акумулатори (оловна киселина) работят на принципа на двойно сулфатиране. По време на разреждането / зареждането върху тях протича електрохимичен процес, придружен от промяна в химичния състав на активната маса на електродите с отделяне / абсорбиране на вода в електролита (сярна киселина).

Това обяснява увеличаването на специфичното тегло на електролита при зареждане и намаляването при разреждане на батерията. С други думи, стойността на плътността ви позволява да оцените електрическото състояние на батерията. За измерването му се използва специално устройство - автомобилен ареометър.

Дестилираната вода, която е част от електролита на киселинните батерии, се превръща в твърдо състояние - лед при отрицателни температури. Следователно, за да се предотврати замръзване на акумулаторите на автомобили в студено време, е необходимо да се прилагат специални мерки, предвидени в правилата за експлоатация.

Какви видове батерии има

Съвременното производство за различни цели произвежда повече от три дузини продукти с различен състав на електроди и електролит. 12 известни модела работят само на базата на литий.

Като метал на електродите може да се намери следното:

водя;

желязо;

литий;

титан;

кобалт;

кадмий;

никел;

цинк;

сребро;

ванадий;

алуминий

някои други елементи.

Те влияят върху характеристиките на електрическата мощност и следователно върху приложението.

Способност да издържа на краткосрочни тежки натоварвания, възникващи по време на центрофугиране колянови валоведвигатели вътрешно горенеелектрически стартерни двигатели, характерни за оловно-киселинните батерии. Те се използват широко в транспорта, източниците на непрекъснато захранване и аварийните системи за захранване.

Стандартните (прости батерии) обикновено се заменят с никел-кадмиеви, никел-цинкови и никел-метални хидридни батерии.

Но литиево-йонните или литиево-полимерните конструкции работят надеждно в мобилни и компютърни устройства, строителни инструменти и дори електрически превозни средства.

По вида на използвания електролит батериите са:

кисела;

алкални.

Има класификация на батериите по предназначение. Например в съвременните условия се появиха устройства, които се използват за пренос на енергия - презареждане на други източници. Т.нар външна батерияпомага на собствениците на много мобилни устройства при липса на променлива електрическа мрежа. Той е в състояние да зарежда многократно таблет, смартфон, мобилен телефон.

Всички тези батерии имат същия принцип на действие и подобно устройство. Например, литиево-йонният модел тип пръст, показан на фигурата по-долу, в много отношения повтаря дизайна на разглежданите по-рано киселинни батерии.

Тук виждаме същите контактни електроди, плочи, сепаратор и корпус. Само те се извършват, като се вземат предвид други условия на труд.

Основни електрически характеристики на батерията

Работата на устройството се влияе от параметрите:

капацитет;

енергийна плътност;

саморазреждане;

температурен режим.

Капацитетът е максималният заряд на батерията, който тя може да даде по време на разреждането до най -ниското напрежение. Изразява се в висулки (SI система) и ампер часове (извън системна единица).

Като вид капацитет има "енергиен капацитет", който определя енергията, отделяна по време на разреждането до минимално допустимото напрежение. Измерва се в джаули (SI) и ват-часове (не-SI единици).

Плътност на енергиятаизразено като съотношение на количеството енергия към теглото или обема на батерията.

Саморазреждането е загуба на капацитет след зареждане при липса на натоварване на клемите. Това зависи от дизайна и се усилва от нарушения на изолацията между електродите по много причини.

Работна температуразасяга електрическите свойства и в случай на сериозни отклонения от нормата, посочена от производителя, може да повреди батерията. Топлината и студът са неприемливи, те влияят върху протичането на химичните реакции и налягането на средата вътре в кутията.

Акумулаторите обграждат хората в ежедневието им буквално навсякъде - в малки и големи домакински уреди, комуникации, любимата им кола. Въпреки това мнозина не знаят как работи батерията и затова не знаят как да се справят с нея. Всъщност има един общ принцип, на който е подчинена работата на всички видове батерии. Това са обратими химични реакции, които протичат циклично. По време на разреждането на батерията химическата енергия се превръща в електрическа, което осигурява работата на техническото устройство, към което е свързана батерията. Когато доставката на тази енергия се изчерпи с определен процент, батерията се зарежда. По време на него също се извършват химически трансформации, но с обратен ефект. Тоест, потокът от електрически ток причинява натрупване на резерви от химическа енергия.

Разграничете различни батериимежду тях има два аспекта - вида на електролита и материала, от който са направени електродите. Основата за електролита е киселини или основи, които след разреждане с вода или други добавки, приемат формата на готова хомогенна смес с различни консистенции (течност или гел). Вещество, действащо като електрод, е в състояние да промени свойствата на крайния продукт. Най -често срещаните са литиеви, оловни и никелови кадмиеви батерии.

Относно акумулаторите на автомобили

Как работи стандартът автомобилна батерияразчита на дизайна си и не зависи от това дали в него е излят кисел или алкален електролит.

Вътре в диелектрично и неразтворимо сярно тяло, изработено от специална пластмаса, са поставени шест кутии-батерии, последователно свързани един с друг. Всяка от тези кутии има няколко електрода с "плюс" и "минус" заряди, които приличат на тоководеща решетка, смазана със специална химически активна маса.

За да се предотвратят случайно докосване и късо съединение на решетки с различни знаци, всяка от тях се потапя в полиетиленов сепаратор. Самите електроди обикновено са направени от олово с различни примеси.

За да бъдем точни, има три вида такива оловни решетки:

• Нисък антимон ... И анодите, и катодите са направени от сплав олово + антимон и изискват малко поддръжка.
• Калций... Тук примесът, съответно, е калций. Тези електроди изобщо не се нуждаят от обслужване.
• Хибрид... Един електрод, с минус, е направен от калциева сплав, а положителният съдържа антимон.

Със сигурност може да се каже, че оловно-киселината е най-търсената и широко разпространена за автомобилите. Принципът на действие на оловно-киселинната батерия се основава на активното взаимодействие на сярна киселина с оловен диоксид.

Когато батерията е в експлоатация, тоест е необходима електрическа енергия, оловото се окислява на катода, а неговият диоксид на анода, напротив, участва в реакцията на редукция. Както се досещате, при зареждане взаимодействията вървят в обратна посока.

Всичко това се случва поради киселината в електролита, част от него се разлага, съответно концентрацията намалява. Точно това е причината за необходимостта от периодично актуализиране на течността в батерията.

Това не се случва с гел батерии. Състоянието на електролита в тях не му позволява да се изпари, освен ако, разбира се, батерията не се прегрява при презареждане.

Поради липсата на необходимост от периодично попълване на запасите от активно вещество, батериите с желеобразен електролит се класифицират. Друго предимство е, че гелът не се отделя от електрическите контакти, което означава, че внезапни повреди и къси съединения са невъзможни.

Как работи литиево-йонната батерия?

Дизайнът му не е сложен: анод от порест въглерод, литиев катод, разделителна плоча между тях и токов проводник - електролитно вещество. По време на разреждането йони се отделят от анода и преминават към литий през електролита, заобикаляйки сепаратора. Когато батерията се захранва, всичко се случва точно обратното - литият се отказва от йони, въглеродът приема. Ето как протича процесът на йонна циркулация между различно заредените електроди на литиево-йонна батерия.

Точният състав на катода може да варира в зависимост от модела или от конкретния производител на батерии. Факт е, че много фирми тестват различни различни видовелитиеви съединения, за да промените работата на устройствата по ваша преценка.

Очевидно е обаче, че докато подобрявате някои характеристики, неизбежно трябва да жертвате други. По -често, с повишен капацитет, грижите за хората, които го експлоатират и естествената среда, са прекалено скъпи или изискват прекалено много внимание.

Но това, което не може да се отнеме от батериите с литий, което ги прави фундаментална разлика с другите видове батерии, е ниското ниво на саморазреждане.

Акумулаторни батерии Li-Pol

Литиевият полимер е следващият етап в развитието на литиево-йонните батерии. Основната разлика е ясна от името - полимерно съединение се използва като електролит. Поради здравината на съществуващите в него химически връзки, такава батерия става възможно най -безопасна, неправилната работа може да я счупи сама, но да не навреди на собственика, какъвто беше случаят с литиевите батерии с течен пълнител. Полимерът не е опасен за прегряване или пробиване с остър предмет, докато течният елемент отдавна би се взривил.

Друг огромен плюс на Li-Pol батериите е тяхната огромна проводимост. Поради факта, че в процеса на реакции при анодите и катодите, батерията придобива свойствата на добър полупроводник, тя е способна да предава ток, многократно по -висок от собствения й електрически капацитет.

Алкални батерии

Методът на функциониране на алкална батерия се основава на химични трансформации в алкална среда. Ето защо за електродите на такива батерии се използват метални съединения, които активно взаимодействат с основи.

Никеловият хидроксид върху електрода с положителен заряд се превръща в хидрат на неговия азотен оксид поради поредица от реакции със свободни йони в електролита. В същото време подобни взаимодействия се осъществяват на катода, но само с образуването на железен оксид хидрат. Между новосъздадените вещества се образува разлика в потенциалите, поради което се отделя електричество. В процеса на презареждане реакциите са същите, само в обратен ред, веществата се редуцират до първоначалните.

Ni-Cd батерия

Обикновено се използва за средно голямо оборудване, например за отвертка. Принципът на тяхната структура и действие е подобен на автомобилна батерия, само в много по -малък мащаб - същите последователно свързани няколко малки батерии, съвместно произвеждащи необходимите електрически индикатори, а вътре в тях са познатите аноди, катоди, разделителни плочи и течен електролит.

Специфичните характеристики, присъщи само на този тип батерии, осигуряват точно химичните свойства на никел и кадмий. Те също така налагат задължение да бъдат внимателни, особено когато. Това е така, защото кадмият е доста токсичен елемент.

При внимателна работа с отвертки с такива батерии, гарантирано ще работят устройствата дълго време голяма мощ, при всякакви метеорологични и температурни условия. Освен това те могат да се зареждат много бързо.

Ni-MH батерия

Никел-метал хидридните батерии са много подобни на кадмиевите батерии по своя дизайн и механизъм на работа и са изобретени почти веднага след тях. Основната разлика се състои в материала, от който е направен отрицателният електрод.

В батериите от този тип той се състои от специален метал вдясно, който абсорбира водород. Някои от тях реагират с електролитни йони с отделянето на топлинна енергия, другата част - с абсорбцията му, в резултат на което е възможно безопасно и екологично използване на такова устройство.

Как работи зарядното устройство за батерии?

Зарядно устройство за батерии обикновено се състои от токоизправител и трансформатор и произвежда ток с постоянно напрежение от около 14 волта. Също така добрите устройства съдържат елементи, които следят напрежението на доставената батерия и изключват зареждането в точното време.

В хода на работния процес зарядно устройствоза акумулатор на кола или за всяка друга, токът, който се подава от нея, пада сам по себе си. Това се дължи на факта, че съпротивлението в зареждащата батерия се увеличава и тя вече не преминава ток с високо напрежение. Ако в зареждането има измервателен уред, той фиксира момента, когато в батерията се достигне напрежение от 12V, след което може да се изключи от мрежата.

Батерията не е толкова сложна, колкото изглежда. Структурата му е лесна за разбиране, освен това принципът на действие е същият за различни видове... Много е полезно да познавате собственика му на батерията дори в колата, дори в стенния часовник - това ще помогне да направите правилното нещо на всички етапи - избора, поддръжката и изхвърлянето на батерията.

Автономните източници на електричество са сред най -полезните изобретения на човечеството. Какво е телефон или радио, в което устройството на много устройства не е инсталирано, както и условията за тяхното използване, не винаги предвиждат наличието на постоянно захранване от мрежата, поради което такива източници на електричество ви позволяват удобно осъществяват своята дейност почти навсякъде по света. След кратко въведение, нека преминем към статията.

Какво е акумулаторна батерия?

В широк смисъл това понятие означава устройство, което при някои условия на използване може да акумулира някакъв вид енергия, а при други може да се консумира за задоволяване на човешките нужди.

Батериите съхраняват електричество от външен източник на захранване и след това го дават на свързани потребители, за да могат те да си свършат работата. Така че, когато устройствата работят, между електролита и плочите на електродите непрекъснато протичат химични реакции. Между другото, подобен дизайн се намира в банките, от които се образуват батериите. Устройството на тези структури осигурява създаването на напрежение, като правило, 1,2-2 V, което е много малко. Следователно, за да се увеличи производителността на захранванията, се използват различни видове връзки.

Как работят с тях

Устройството на тези захранвания осигурява връзка към плюс и минус. Те функционират, както следва: когато към електродите е свързан товар (като пример можем да разгледаме крушка), се появява затворена електрическа верига. Разрядният ток започва да тече през него. Образува се поради движението на електрони, аниони и катиони. По -подробна информация за това какво и как протича може да бъде разказана само чрез конкретен пример.

Да кажем, че имаме батерия, където положителният електрод е никелов оксид, към който е добавен графит за увеличаване на проводимостта. Гъбата кадмий е използвана за отрицателната плоча. Така че, когато има разряд, частиците активен кислород се освобождават и влизат в електролита. В този случай от тях се отделят части, които отиват като електричество (същите електрони). След това частиците активен кислород се насочват към отрицателните плочи, където окисляват кадмия.

Работа на батерията при зареждане

Необходимо е да изключите товара от клемите на плочите. Те също служат, като правило, постоянно налягане(но може да бъде пулсиращ, в зависимост от случая), което е по -голямо от размера на батерията, която се зарежда. Освен това полярността трябва да е същата. Тоест отрицателните и положителните изводи на потребителя и източника трябва да съвпадат. Моля, обърнете внимание, че тя задължително трябва да има повече мощност, отколкото е в батерията, за да потисне останалата енергия в нея и да създаде електрически ток, чиято посока ще бъде противоположна на разреждането. В резултат на това химичните процеси, които протичат в батерията, също се променят.

Нека разгледаме пример от предишния подраздел на статията. Тук положителният електрод ще бъде обогатен с кислород, а чистият кадмий ще бъде възстановен върху отрицателния. Обобщавайки, можем да кажем, че по време на зареждане и разреждане се променя само химическият състав на електродите. Това не важи за електролита. Той обаче може да се изпари и да повлияе негативно на живота на батерията.

И така, ние разгледахме принципа на работа на всяка батерия. Сега нека разберем как може да се подобри тяхната производителност по време на работа.

Паралелна връзка

Величината на тока зависи от значителен брой фактори. На първо място, това се разбира като дизайн, използвани материали и техните размери. Колкото по -голяма е площта на електродите, толкова по -голям ток могат да издържат. Този принцип се използва за паралелно свързване на клетки от същия тип в батерии. Това се прави, ако е необходимо да се увеличи стойността на тока, който отива към товара. Но в същото време е необходимо да се повиши мощността на източника на енергия.

Серийна връзка

Ако вземем предвид банките, които съставляват акумулаторните батерии, тогава трябва да се каже, че те по правило са в един и същи случай. Този тип връзка се използва за получаване на по -високи стойности на напрежение с по -ниски загуби.

Можете да видите приложението на тази конструкция чрез разглобяване автомобилни акумулаторикоито са оловна киселина. Струва си да се каже, че този тип се използва не само в устройството на автомобилна батерия, това е просто най -вероятният начин да разберете как работи този тип връзка. В този случай трябва да се внимава да няма метален контакт, а да има надеждна галванична връзка през електролита. Но това трябва да се разбира само във връзка с от този тип... В други случаи възложената задача за свързване ще бъде изпълнена по различен начин.

Видове батерии

Те се различават поради тяхното предназначение, възможности, изпълнение и материал. В момента съвременното производство е усвоило производството на повече от три дузини видове, които се различават по своя състав на електродите, както и използвания електролит. Например, литиево-йонните батерии могат да се похвалят със семейство от 12 добре познати модела. Условно могат да се разграничат следните видове:

1. Оловна киселина.
2. Литий.
3. Никел-кадмий.

Това са най -популярните представители. Но за да разберете възможностите, ви предлагаме да се запознаете със списъка с материали, които могат да действат като електроди:

• желязо;
• водя;
• титан;
• литий;
• кадмий;
• кобалт;
• никел;
• цинк;
• ванадий;
• сребро;
• алуминий;
• редица други елементи, които обаче са много редки.

Използването на различни материали се отразява на получените характеристики на продукцията и следователно на обхвата на приложение. Така например, литиево-йонните батерии се използват в компютри и мобилни устройства... Докато никел-кадмият се използва като заместител на стандартните електрохимични клетки. На теория всички видове батерии могат да се справят с всяко натоварване. Единственият въпрос е доколко оправдано е такова заявление.

Основни характеристики

Вече разгледахме какво представляват акумулаторните батерии, устройството на тези структури и от какво са направени. Сега нека се съсредоточим върху това, което влияе върху тяхната работа. Характеристиките, които са важни за нас, са:

1. Плътността е характеристиката на съотношението на количеството енергия към обема или теглото на батерията.
2. Капацитетът се отнася до стойността на максималния заряд на батерията, който може да даде по време на процеса на разреждане, докато се достигне най -ниското напрежение. Този индикатор се изразява в ампер-часове или висулки. Може да се посочи и енергиен капацитет. Измерва се във ват-часове или джаули. Задачата на такъв капацитет е да отчита количеството енергия, което се дава по време на разреждането, докато се достигне минимално допустимото напрежение.
3. Температурните условия влияят върху електрическите свойства на батерията. Когато има сериозни отклонения от препоръчания от производителя работен диапазон, тогава има голяма вероятност от прекъсване на захранването. Това се дължи на факта, че студът и топлината влияят върху интензивността на химичните реакции, както и върху вътрешното налягане.
4. Саморазреждането се отнася до загуба на капацитет, настъпила след зареждане на батерията, когато няма натоварване на клемите. В много отношения този индикатор зависи от дизайна и може да се увеличи, ако изолацията е счупена.

Това са характеристиките на акумулаторните батерии и представляват най -голям интерес за нас. Разбира се, ако трябва да направите нещо ново и изключително, невиждано досега, тогава може да се нуждаете от нещо друго. Но това е много малко вероятно.

Електродно устройство

Ще вземем за пример оловни плочи. Въпреки че и преди бяха такива. Съвременните плочи са изработени от оловно-калциева сплав. Това постига ниско ниво на саморазреждане на батерията (50% от капацитета се губи за 18 месеца). Също така ви позволява икономично да използвате вода (само 1 грам на ампер-час).

Можете да намерите и хибриден дизайн, където освен олово, към положителния електрод се добавя антимон, а към отрицателния - калций. Вярно е, че в такива случаи има повишена консумациявода. За да се увеличи устойчивостта на корозивни процеси, се добавя калай или сребро.

Електродите са изработени с решетъчна структура, покрити са със слой активна маса. Принципът на работа на акумулаторна батерия до голяма степен зависи от материала, който се използва за плочите. Обмисляме олово, което е лесно да се научи, но не винаги препоръчваме да се съсредоточим върху тях.

Електролит

Ние считаме за едно и също оловно -кисели батерии... Сярната киселина най -често действа като електролит, в който са поставени. Той има определена плътност, която може да варира в зависимост от. В този случай важи принципът: колкото повече, толкова по -високо. С течение на времето електролитът се изпарява и капацитетът на батерията намалява. Срокът на експлоатация се влияе от особеностите на експлоатацията (спазване на мерките за безопасност). В батериите електролитите могат да бъдат два вида:

• течност;
• под формата на импрегниран специален материал.

В момента първият тип е най -разпространеният.

Работа на батерията

Използването на батерията може да се види почти навсякъде. Помислете за мобилните си телефони или компютърни източници. Като пример може да се посочи обикновен фенер (съвременните дизайни все повече се произвеждат с вградена батерия и не са предназначени за галванични клетки). А колите? Спиране и стартиране и регенеративна спирачна система работят на батерии и имат високи изисквания за начален ток, дълбок разряд и издръжливост. Както можете да видите, за всеки човек е трудно да се справи без тези източници на енергия в съвременния живот.

Схема за изграждане на акумулаторна батерия

Прегледахме основната информация за тези устройства. Нека обърнем внимание и на такова понятие като верига на батерията. Всъщност, в рамките на статията, те минаха по нея само мимолетно. Батерията на съвременната верига, според историята, е създадена за първи път от френския физик Гастон Фабринт. Площта на неговото творение надхвърля 10 квадратни метра! Съвременните батерии всъщност са просто значително намалени и леко модифицирани копия на батерията. Само тялото е видимо за човек. Той гарантира общото и целостта на дизайна.