Madame Lelica

différents types de Batteries et de cellules & leurs Applications

Il y a longtemps, la seule façon de fabriquer de l’énergie portable était la vapeur ou le carburant. Après l’invention de la batterie, la vie est devenue plus facile que jamais. De nos jours, tout le monde est à la recherche de machines portables pour faciliter leurs tâches quotidiennes. Dans ce cas, les batteries sont capables de répondre au besoin de produire de l’énergie en déplacement.,

sans aucun doute, les batteries semblent assez petites et ternes, mais elles sont sûrement capables de transformer votre petit petit cylindre en votre propre micro-centrale. L’idée de générer de l’énergie portable n’a rien de nouveau et même l’homme préhistorique a utilisé pour produire cela en utilisant des bois et des combustibles. C’est juste que les batteries sont le moyen instantané de la source d’alimentation. Vous pouvez simplement appuyer sur un bouton et éclaircir la chambre noire en une seconde ou même moins que cela.

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Il existe plusieurs types de batteries présentes sur le marché., Toutes ces batteries fonctionnent sur le même principe de conversion de l’énergie chimique en énergie électrique. Ici, dans cet article, nous allons discuter de tout ce que vous devez savoir sur les différents types de batteries, leur fonctionnement et leur utilisation.

avant de commencer avec le fonctionnement et les types de la batterie, il suffit de jeter un oeil sur l’histoire des batteries. D’où ils venaient? Et par qui ils sont découverts.

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Histoire de Piles

En 1800, Volta a découvert que certains de liquide peut générer en continu de l’énergie électrique lorsqu’il est utilisé comme un chef d’orchestre. Cette découverte a conduit à la première cellule voltaïque appelée batterie. L’invention de la batterie par Volta a commencé une nouvelle ère d’expérimentation de la batterie. Et, nombre de scientifiques ont essayé diverses expériences pour fabriquer des batteries. Mais peu d’entre eux ont pu parvenir à une conclusion., Volta et Daniel étaient deux cellules scientifiques connues sous le nom de voltaïque et Daniel respectivement.

cellule voltaïque: une cellule voltaïque utilise une réaction chimique pour produire de l’énergie électrique. Une anode et une cathode sont opposées l’une à l’autre. À l’anode, l’oxydation se produit et la réduction se produit à la cathode. Un pont de sel est créé entre les deux pour compléter le circuit. Les parties où l’oxydation et la réduction se produisent sont appelées demi-cellules. Un circuit externe est utilisé pour conduire le flux d’électrons.

La cellule voltaïque inventé par Volta n’était pas très portable et avait trop d’inconvénients., Après cela, la cellule de Daniel conçue par « John Fredric Daniel » devient populaire.

Daniel Cell: après l’invention de la cellule voltaïque, Daniel cell était populaire dans les siècles précédents comme source d’électricité. Dans ce type de cellule, un récipient divisé en deux compartiments. L’écart a été fait par une membrane perméable aux ions. Dans l’un des composants, l’électrolyte de Zinc a été trempé dans une solution de sulfate de Zinc. Dans l’autre compartiment, une électrode de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre a été trempée. La cellule était capable de fournir du courant jusqu’à ce qu’elle soit à court de sulfate de Zinc ou de cuivre.,

John Danseur reporté cette expérience et conçu le premier de la batterie avec poreux conception.

en 1859, la batterie au plomb conçue par Gaston Plante est devenue populaire en raison de la fonction rechargeable de la batterie. La conception simple de la batterie a permis de recharger en inversant le flux de courant vers la batterie. Cette batterie est encore utilisée dans de nombreux endroits comme les batteries de voiture, les véhicules à moteur, etc.

En outre, la batterie Leclanche a été inventée par Carl Gessner comme conception sèche qui n’avait pas d’électrolyte liquide.,

jetons un coup d’œil à la cellule Leclanche.

Cette invention a rendu l’utilisation de la batterie très facile et pratique car le problème de déversement et d’orientation a été totalement éradiqué. Encore une fois, la batterie au nickel-cadmium a été inventée, communément appelée pile alcaline. Dans les années 1970, la plupart des batteries au lithium ont été inventées pour être utilisées dans des appareils portables.,

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Chimie Générale de la batterie:

Une batterie a trois couches la cathode, l’anode et un séparateur. La couche négative de la batterie est appelée anode et la couche positive est appelée cathode. Lorsqu’une charge est fixée avec la batterie, le courant commence à circuler à travers l’anode à la cathode. De même, lorsque nous connectons le chargeur de batterie, le courant commence à circuler dans la direction opposée, c’est-à-dire la cathode à l’anode.,

chaque batterie fonctionne sur une réaction chimique appelée réaction d’oxydoréduction. La réaction entre la cathode et l’anode via le séparateur (électrolyte).

en conséquence, une électrode est chargée négativement en raison de la réaction d’oxydation. Et, cette électrode chargée négativement est appelée cathode. La deuxième électrode est chargée positivement en raison de la réaction de réduction, qui est en outre appelée anode., Lorsque deux types de métaux différents sont immergés dans la même solution d’électrolyte, l’une des électrodes gagnera des électrons et l’autre perdra des électrons.

En conséquence, l’un des métaux à perdre des électrons et de l’autre métal gain d’électrons. Cette différence de concentration en électrons de deux métaux provoque une différence de potentiel électrique entre les métaux. Cette différence de potentiel peut être utilisée comme source de tension dans n’importe quel appareil électrique.

Les ions ne traversent que le séparateur, il bloque tout le mouvement de l’anode à la cathode., Par conséquent, la seule façon d’obtenir le courant est à partir des bornes de la batterie.

voyons comment les batteries sont classées…

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différents types de Batteries

Les Batteries sont couramment utilisées dans les appareils ménagers ainsi que pour les applications industrielles. Chaque batterie est conçue pour remplir un but spécifié et peut être utilisée selon les exigences. Il existe principalement deux catégories de batteries appelées cellules primaires et secondaires., Cependant, les batteries sont classées en quatre grandes catégories, à savoir les piles primaires, Les piles secondaires, Les piles à combustible et les piles de réserve. Vous trouverez ci-dessous tout ce que vous devez savoir sur les différents types de batteries et leur fonctionnement.

• pile primaire
• pile secondaire
• pile de réserve
• pile à combustible

pile primaire (Piles non rechargeables)

piles Non rechargeables également appelées piles primaires ou piles primaires. Les piles primaires sont celles qui ne peuvent pas être réutilisées une fois que leur énergie stockée est entièrement utilisée., Ces batteries ne peuvent pas restaurer l’énergie par une source externe. C’est la raison pour laquelle les cellules primaires sont également appelées Piles jetables.

un facteur important qui réduit la durée de vie des piles primaires est qu’elles deviennent polarisées pendant l’utilisation. Pour prolonger la durée de vie de la batterie en réduisant l’effet de polarisation, la dépolarisation chimique est utilisée, c’est-à-dire en oxydant l’hydrogène en eau en ajoutant un agent oxydant à la cellule. Comme, en zinc-carbone cellulaire et Leclanche cellule de dioxyde de Manganèse est utilisé, et dans Bunsen cellule et la plantation des cellules de l’acide nitrique est utilisé.,

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les Applications de Cellules Primaires:

• Ils peuvent être utilisés dans d’horloge et jouets
• Il peut être utilisé dans les petits appareils ménagers
• Il peut être utilisé dans les ordinateurs personnels
• Il peut être utilisé dans les feux d’urgence et des onduleurs

Les piles non rechargeables sont de plusieurs types. Ils sont donnés ci-dessous

• le Zinc-Carbone de la Batterie (aka.,
• alcaline
• cellules Au Lithium
• cellules à oxyde D’Argent
• cellules à air de Zinc

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1. batterie Zinc-carbone

Batteries Zinc-carbone sont les premières batteries sèches commerciales qui fournissent une très faible puissance et sont également connues sous le nom de cellules sèches. Une tige de carbone est placée dans la batterie, qui recueille le courant de l’électrode de dioxyde de manganèse. Il peut donner un 1.5 Volts de DC fournir., Ces types de batteries sont utilisés dans les lampes de poche, les radios, les télécommandes et les horloges murales.

1. Alcaline

Alcaline est aussi une pile sèche, il se compose d’anode en zinc et dioxyde de manganèse de la cathode. La pile alcaline est emballée avec une boîte en acier et la région intérieure la plus extérieure est remplie de dioxyde de manganèse. Le Zinc et l’électrolyte d’hydroxyde de potassium sont remplis dans la région la plus centrale de la batterie. Les piles alcalines ont une densité plus élevée que les autres piles. Généralement, il est utilisé dans les lecteurs Audio, les radios et les lumières de la torche.,

1. cellules au Lithium

Les piles au Lithium sont livrées sous forme de pièce de monnaie ou de bouton. Il Fournisseur plus haute tension (3 V) Valeur que le zinc, alcaline et manganèse batteries. Les piles au Lithium sont plus petites et plus légères. La résistance interne des piles au lithium est élevée et elles ne sont pas rechargeables. La pile bouton la plus populaire utilisée dans le nombre d’applications électroniques est CR2032 qui fournit une sortie 3V. Les cellules au Lithium ont une durée de vie plus longue (environ 10 ans).,

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1. cellules à oxyde D’Argent:

Les batteries à oxyde D’argent sont des batteries de faible puissance à haute capacité. Ils sont similaires en apparence aux cellules de mercure et fournissent un CEM plus élevé de 1,5 volt. La cathode de la batterie est constituée d’oxyde d’argent. L’électrolyte présent à l’intérieur de la batterie est constitué d’hydroxyde de potassium ou de sodium. Comme l’argent est cher, Cette batterie a des applications très limitées.,

Les excellentes caractéristiques des cellules d’oxyde d’argent sont:

• L’étanchéité unique de la structure de la batterie rend la batterie très étanche.
• la sortie de Tension Constante donnée par la batterie permet d’obtenir une décharge stable
• l’utilisation d’antioxydants contribue à la densité d’énergie élevée de la batterie.,

les Applications de l’oxyde d’argent cellules:

• l’IDO en fonction des périphériques
• montres Électriques
• instruments de Précision
• dispositifs Médicaux

1. Zinc Cellules d’Air

Une pile zinc-air atteint la pleine exploitation des tensions à l’intérieur de 5 minutes juste après l’onu d’étanchéité. Ce sont des batteries primaires avec des conceptions rechargeables. L’oxygène contenu dans l’air agit comme la masse active de la batterie. La cathode est un corps poreux composé de carbone avec accès à l’air. La capacité de tension de sortie de la cellule est de 1,65 volts., Lors de la décharge, une masse de particules de zinc Forme une anode poreuse saturée d’un électrolyte. L’oxygène présent dans l’air réagit avec l’ion hydroxyle et la forme zincate. Ce Zincate forme de l’oxyde de zinc et l’eau retourne à l’électrolyte.

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cellule secondaire (Batteries rechargeables)

Les batteries rechargeables sont également connues sous le nom de cellule secondaire. Il peut être utilisé encore et encore en les branchant en charge et obtenir plusieurs utilisations avant que la batterie ne doive être remplacée., Le coût initial des batteries rechargeables est généralement supérieur à celui des batteries jetables, mais le coût total de possession et l’impact environnemental de ces batteries sont inférieurs car elles peuvent être rechargées à peu de frais plusieurs fois avant d’avoir besoin de les remplacer.

les Applications des Cellules Secondaires:

• Il peut être utilisé dans de remise en forme de bandes, de smart montres.,
• Il peut être utilisé dans les militaires et les sous-marins
• caméras et stimulateurs cardiaques artificiels

Les batteries rechargeables ou secondaires sont principalement de trois types:

• plomb acide
• Lithium Ion (Li-ion)
• Nickel Métal Hydrure (NI-MH)
• Nickel Cadmium (Ni-Cd)

1. acide de plomb

l’acide de plomb est un type très commun de batterie rechargeable. Ils sont généralement utilisés pour stocker l’énergie de l’énergie solaire car leur qualité les différencie des autres., Ces batteries fournit un courant élevé, et utilisé dans le véhicule. Lorsque la batterie cesse de fonctionner, elle peut être utilisée pour le recyclage. Environ 93% de tout le plomb de la batterie est réutilisé pour recycler pour fabriquer de nouvelles batteries Au Plomb-Acide.

1. Lithium-Ion (Li-ion)

au Lithium-ion les batteries sont des batteries rechargeables, aussi connu comme le Li-ion. Ces batteries sont couramment utilisées dans l’électronique car elles ont une grande densité de puissance. Ces batteries peuvent stocker 150 watt-heures par kg., Pendant la décharge, les ions lithium passent de l’électrode négative à l’électrode positive et vice versa. Une surchauffe peut endommager la batterie ou provoquer un incendie.

1. Nickel Métal Hydrure (NI-MH)

Les piles Nickel métal hydrure sont des piles rechargeables. Le métal de la batterie est inter-métallique. Ces types de batteries ont une bonne durée de vie et une capacité de courant élevée. Il peut stocker 100 watt-heure par kg. Ils sont plus stables thermiquement que les batteries lithium-ion. L’auto-décharge est plus élevée que les autres batteries.,

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Nickel Cadmium (Ni-Cd)

dans la batterie rechargeable Nicker-Cadmium, L’hydroxyde D’oxyde de Nickel et le Cadmium métallique sont utilisés comme électrode. Il est également connu sous le nom de batterie NiCd ou batterie NiCad. Les batteries Ni-Cd sont bonnes pour maintenir la tension et maintenir la charge électrique lorsqu’elles ne sont pas utilisées. Un inconvénient majeur de la batterie Ni-Cd qui peut entraîner une diminution de la capacité future de la batterie est que si une batterie partiellement chargée est rechargée, elle peut être victime d’un” effet mémoire redouté  » (C’est-à-dire, changements dans la plaque négative ou cadmium par exemple la charge implique la conversion de CD (OH) EN Cd métal.) et la tension de la dépression.

le cadmium de Nickel sont bons pour fournir la capacité évaluée au plein taux de décharge et a le bon cycle de vie aux opérations de taux de basse température.

différence entre les cellules primaires et secondaires:

Spécifications:

Les cellules primaires ont une résistance interne élevée, une capacité plus élevée et sont plus petites dans les conceptions. Alors que les cellules secondaires ont une faible résistance interne, ont des réactions chimiques réversibles et sont complexes dans la conception.,

Design:

cellules Primaires sont généralement les cellules sèches. Cela signifie qu’ils n’ont pas de liquide et sont pleins de pâte qui permettent le mouvement des ions à l’intérieur de la batterie. C’est la raison pour laquelle les cellules primaires sont résistantes aux éclaboussures. Cependant, les cellules secondaires sont constituées de sel liquide ou fondu.,gh applications de coût

Fortement recommandé pour la sauvegarde et le coût élevé des applications Limitée à des applications spécifiques Très polyvalent et a donc un large spectre d’applications Faible coût initial coût initial Plus élevé

Après le tableau ci-dessus, j’espère que vous allez maintenant être en mesure de comprendre les avantages et les inconvénients de l’enseignement primaire et secondaire batteries.,

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cellule de réserve

Les batteries ou cellules de réserve sont également connues sous le nom de batterie de réserve. L’électrolyte reste inactif à l’état solide jusqu’à ce que le point de fusion soit atteint. Dès que le point de fusion est atteint, la conduction ionique commence et la batterie est activée.,

Les cellules de réserve sont en outre classées en trois catégories:

• Batteries activées par L’eau
• batteries activées par la chaleur
• batteries activées par L’électrolyte
• batteries activées par le gaz

Applications des Batteries de réserve:

• Il est utilisé dans des dispositifs utilisés pour détecter le temps et La autres véhicules

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pile à combustible

dans cette classe de batteries, les matières actives sont alimentées par une source extérieure. Les piles à combustible sont capables de produire de l’énergie électrique tant que des matériaux actifs sont alimentés aux électrodes. La membrane d’échange de protons utilise de l’hydrogène et de l’oxygène comme carburant. La réaction a lieu à l’intérieur de la cellule et que le produit de la réaction de l’eau, de l’électricité et de la chaleur sont produites. Les quatre éléments de base des piles à combustible sont à savoir l’anode, la cathode, l’électrolyte et le catalyseur.,

avantages de la technologie utilisée derrière la pile à combustible:

• Le processus de conversion de l’énergie potentielle chimique directement en énergie électrique évite le « goulot d’étranglement thermique”.
• En Raison de l’absence de pièces mobiles dans la cellule, il est pratique et très fiable
• En raison de la production d’hydrogène de manière respectueuse de l’environnement, ce qui est comparativement moins nocif pour les environnements par rapport aux autres.

les Applications de la pile à combustible

• Ceci est principalement utilisé dans les transports, comme les voitures, les autobus et les autres véhicules à moteur.,
• Il est très souvent utilisé comme secours pour produire de l’électricité en cas de panne de courant.

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avantage de la batterie par rapport aux autres sources D’énergie

• capacité énergétique spécifique: la capacité de stockage d’énergie de la batterie est très inférieure à celle des combustibles fossiles. Cependant, les batteries ont la capacité de fournir de l’énergie plus efficacement que les moteurs thermiques.
• bande passante de puissance: Les Batteries sont capables de gérer de petites et grandes charges plus efficacement en raison de la bande passante de puissance élevée.,
• réactivité: les Batteries sont capables de fournir de l’énergie à court terme. Cela signifie que l’échauffement n’est pas nécessaire comme dans le cas des moteurs à combustion.
• environnement: les batteries sont faciles à utiliser et restent raisonnablement fraîches. La plupart des batteries ne font pas de bruit comme dans le cas d’autres moteurs à base de carburant.
• Installation: de nos jours, les batteries scellées peuvent fonctionner dans presque n’importe quelle position. Ils sont une bonne tolérance aux chocs et aux vibrations.

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inconvénients des Batteries

• temps de Charge: une fois que les batteries sont les batteries primaires sont déchargées, il faut des heures pour se recharger à nouveau pour une utilisation. Ce n’est pas en cas d’utilisation de carburants qui prend quelques minutes.
• coût D’opération: le prix et le poids des grandes batteries le rendent peu pratique pour l’utilisation fiable et les grands véhicules.
• capacité de stockage d’Énergie: par rapport aux combustibles fossiles, la capacité de stockage d’énergie des piles est faible.,

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choisir la bonne batterie en fonction de votre Application?

Il est très important de choisir la bonne batterie pour votre application afin d’éviter d’endommager votre appareil ou votre application. Voici quelques-unes des considérations qui doivent être gardées à l’esprit lors du choix de la bonne batterie pour votre application.

Primaire ou secondaire: C’est l’un des facteurs les plus importants dans le choix du bon type de batterie pour votre appareil., Vous pouvez utiliser la batterie principale pour une utilisation occasionnelle et dans des appareils jetables comme des jouets, etc. Cependant, si vous utilisez l’appareil pendant de longues périodes, Les piles secondaires ou rechargeables sont plus appropriées.

Plage De Température: choisir une bonne batterie avec la bonne température vous aide à réduire le risque d’emballement thermique. Les batteries au Lithium-ion peuvent être chargées dans une plage de température étroite de 20 degrés à 45 degrés Celsius. L’explosion des batteries peut se produire à la suite d’une surcharge, d’une charge à haute température ou d’un court-circuit qui finit par endommager l’appareil ou l’application.,

durabilité: la durabilité de la batterie dépend en grande partie de deux facteurs, à savoir la durée de vie de la charge et la durée de vie totale. En outre, les facteurs physiques de la batterie aussi contribuer à la vie de la batterie.

densité D’énergie: la quantité totale d’énergie stockée dans la batterie par unité de volume est appelée densité d’énergie. Il définit la stabilité de la batterie que combien de temps il fonctionnera jusqu’à la prochaine recharge

Sécurité: la batterie que vous choisissez doit être en fonction de la température de fonctionnement de celui-ci. Parfois, la température de la batterie dépasse et peut endommager les composants de l’appareil., En outre, si la température de l’appareil dépasse, les performances peuvent être réduites.

les autres facteurs comprennent:

• chimie cellulaire
• transport
• forme physique et taille
• coût
• fiabilité

batterie de véhicule électrique (ve)

Les batteries de véhicule électrique sont conçues pour fournir de l’énergie pendant une période prolongée. Les facteurs qui les rendent différentes des autres batteries sont l’allumage et la foudre., Les batteries de véhicules électriques augmentent leur part de marché en raison de la fiabilité et de la nature respectueuse de l’environnement.

Le plus commun des batteries dans les voitures modernes sont au lithium-ion et lithium-polymère de la batterie. Les cellules sont installées sous forme de modules. En d’autres termes, une forme de batterie est installée pour faire un pack. Prenons un exemple de voiture électrique BMW, dans laquelle un total de 96 cellules sont installées. Le nombre de cellules placées dans un cadre qui protègent les batteries de la chaleur et des vibrations externes. Une combinaison de cellules est appelée module.,

un certain nombre de ces modules, un pack de refroidissement et un système de gestion de batterie sont combinés ensemble pour former un pack.

Les deux principaux types de batteries au Lithium-ion utilisées dans les véhicules électriques sont:

• Meta oxydes
• Phosphate

Dans les applications automobiles, comme les véhicules, les batteries lithium-ion sont plus sûrs en termes de risques chimiques et de commodité.

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Construction de Batteries EV

actuellement, les voitures électriques fonctionnent avec des batteries au lithium., La tension normale d’une cellule au lithium est de 3,7 Volts, mais un EV (véhicule électrique) nécessite 300 V. Pour atteindre cette tension et cette valeur de courant, les cellules au lithium sont combinées en série et en parallèle. La combinaison de ces cellules au lithium est connue sous le nom de module. Les modules sont livrés avec un BMS (Battery management system) pour leur protection. Voici L’image de Nissan Leaf, montrant les modules de cellules au lithium créés pour atteindre la tension requise.,

instructions importantes pour utiliser des Batteries de véhicules électriques

• Ne laissez pas la batterie atteindre en dessous de la tension de coupure, qui est également appelée décharge excessive.
• l’efficacité maximale ne peut être atteinte que lorsque les valeurs nominales actuelles sont inférieures.
• Les batteries EV sont fournies en kWh (Kilo watt-heure), ce qui définit la durée de fonctionnement du véhicule à batterie.
• Il y a toujours un taux d’autodécharge des batteries.
• BMS (Battery Management System) vous aide à trouver la quantité de charge restante dans la batterie.,

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