Madame Lelica

Tipi Diversi Di Batterie e Celle & Loro Applicazioni

Lungo schiena fa, l’unico modo di fare energia trasportabile stato di vapore o di carburante. Dopo l’invenzione della batteria, la vita è diventata più facile che mai. Al giorno d’oggi, tutti sono alla ricerca di macchine portatili per facilitare le loro attività quotidiane. In tal caso, le batterie sono in grado di soddisfare la necessità di produrre energia in movimento.,

Senza dubbio le batterie sembrano piuttosto piccole e noiose, ma sono sicuramente in grado di trasformare il tuo piccolo piccolo cilindro nella tua micro-centrale elettrica. L’idea di generare energia portatile non è nulla di nuovo e persino l’uomo preistorico usato per produrlo usando legni e combustibili. È solo che le batterie sono il modo istantaneo di alimentazione. Si può semplicemente premere un pulsante e ottenere la camera oscura alleggerire in un secondo o anche meno di quello.

• Post correlati: Perché la batteria nominale in Ah (Ampere ora) e non in VA.

Ci sono diversi tipi di batterie presenti sul mercato., Tutte queste batterie funzionano sullo stesso principio di conversione dell’energia chimica in energia elettrica. Qui in questo articolo, ci accingiamo a discutere tutto quello che c’è da sapere sui diversi tipi di batterie, il loro funzionamento e l’utilizzo.

Prima di iniziare con il funzionamento e tipi di batteria, basta dare un’occhiata oltre la storia delle batterie. Da dove vengono? E da chi sono scoperti.

• Related Post: Perché non possiamo memorizzare AC in batterie invece di DC?,

Storia delle batterie

Nel 1800, Volta scoprì che alcuni fluidi possono generare energia elettrica continua quando vengono usati come conduttori. Questa scoperta ha portato alla prima cella voltaica chiamata batteria. L’invenzione di Volta della batteria ha iniziato una nuova era di sperimentazione della batteria. E, il numero di scienziato ha provato vari esperimenti per fare batterie. Ma pochi di loro sono stati in grado di raggiungere una conclusione., Volta e Daniel erano due scienziato fatto cellule noto come Voltaico e Daniel rispettivamente.

Cella voltaica: una cella voltaica utilizza una reazione chimica per produrre energia elettrica. Un anodo e un catodo sono fatti l’uno di fronte all’altro. All’anodo, l’ossidazione si verifica e la riduzione si verifica al catodo. Un ponte di sale viene creato in mezzo per completare il circuito. Le parti in cui si verificano ossidazione e riduzione sono chiamate mezze cellule. Un circuito esterno viene utilizzato per condurre il flusso di elettroni.

La cella voltaica inventata da Volta non era molto portatile e aveva anche troppi svantaggi., Dopo di ciò, la cella di Daniel progettata da “John Fredric Daniel” diventa popolare.

Daniel Cell: Dopo l’invenzione della cella voltaica, Daniel cell era popolare nei secoli precedenti come fonte di energia elettrica. In questo tipo di cella, un contenitore diviso in due scomparti. Il divario è stato fatto da una membrana permeabile agli ioni. In uno dei componenti, l’elettrolita di zinco è stato immerso in una soluzione di solfato di zinco. Nell’altro compartimento è stato immerso un elettrodo di rame in una soluzione di solfato di rame. La cella era in grado di erogare corrente fino a quando non si esaurisce di zinco o solfato di rame.,

John Dancer portò avanti questo esperimento e progettò la prima batteria con un design poroso.

Nel 1859, la batteria al piombo progettata da Gaston Plante divenne popolare grazie alla funzione ricaricabile della batteria. Il design semplice della batteria ha permesso la ricarica invertendo il flusso di corrente alla batteria. Questa batteria è ancora utilizzata in molti luoghi come batterie per auto, veicoli a motore ecc.

Inoltre, la batteria Leclanche è stata inventata da Carl Gessner come design a secco che non aveva alcun elettrolita liquido.,

Diamo un’occhiata a Leclanche cell.

Questa invenzione ha reso l’uso della batteria molto facile e conveniente in quanto il problema di fuoriuscita e orientamento è stato completamente sradicato. Ancora una volta è stata inventata la batteria al nichel-cadmio che era comunemente nota come batteria alcalina. Nel 1970 secolo la maggior parte delle batterie al litio sono stati inventati per essere utilizzati in dispositivi portatili.,

• Post correlati: Come calcolare il tempo di ricarica della batteria & Corrente di carica della batteria – Esempio

Chimica generale della batteria:

Una batteria ha tre strati il catodo, anodo e un separatore. Lo strato negativo della batteria è chiamato come anodo e lo strato positivo è chiamato come catodo. Quando un carico è collegato con la batteria la corrente inizia a fluire attraverso l’anodo al catodo. Allo stesso modo, quando colleghiamo il caricabatterie la corrente inizia a fluire nella direzione opposta cioè catodo all’anodo.,

Ogni batteria lavora su una reazione chimica chiamata reazione di riduzione dell’ossidazione. La reazione avviene tra il catodo e l’anodo tramite il separatore (elettrolita).

Nel risultato, un elettrodo viene caricato negativamente a causa della reazione di ossidazione. E, che elettrodo caricato negativamente è chiamato come catodo. Il secondo elettrodo viene caricato positivamente a causa della reazione di riduzione, che viene ulteriormente chiamata anodo., Quando due diversi tipi di metalli sono immersi nella stessa soluzione elettrolitica, uno degli elettrodi guadagnerà elettrone e altri perderà elettrone.

Nel risultato, uno dei metalli perderà elettrone e l’altro metallo guadagnerà elettrone. Questa differenza nella concentrazione di elettroni di due metalli causa una differenza di potenziale elettrico tra i metalli. Questa differenza di potenziale può essere utilizzata come fonte di tensione in qualsiasi dispositivo elettrico.

Gli ioni fluiscono solo attraverso il separatore, blocca tutto il movimento dall’anodo al catodo., Quindi, l’unico modo per estrarre la corrente è dai terminali della batteria.

Vediamo come sono classificate le batterie…

• Related Post: Serie, parallelo e collegamento in serie-parallelo delle batterie

Diversi tipi di batterie

Le batterie sono comunemente utilizzate nei dispositivi domestici e per applicazioni industriali. Ogni batteria è progettata per soddisfare uno scopo specificato e può essere utilizzata in base alle esigenze. Ci sono principalmente due categorie di batterie chiamate celle primarie e secondarie., Tuttavia, le batterie sono classificate in quattro grandi categorie, vale a dire cella primaria, cella secondaria, cella a combustibile e cella di riserva. Qui di seguito sono il tutto quello che c’è da sapere sui diversi tipi di batterie e il loro funzionamento.

• Cella primaria
• Cella secondaria
• Cella di riserva
• Cella a combustibile

Cella primaria (batterie non ricaricabili)

Batterie non ricaricabili note anche come batterie primarie o celle primarie. Le batterie primarie sono quelle che non possono essere riutilizzate una volta che la loro energia immagazzinata viene utilizzata completamente., Queste batterie non possono ripristinare l’energia da qualsiasi fonte esterna. Questo è il motivo per cui le celle primarie sono anche chiamate batterie usa e getta.

Un fattore importante che riduce la durata delle batterie primarie è che si polarizzano durante l’uso. Per prolungare la durata della batteria riducendo l’effetto della polarizzazione, viene utilizzata la depolarizzazione chimica, ovvero l’ossidazione dell’idrogeno all’acqua aggiungendo un agente ossidante alla cellula. Come, nella cella di zinco-carbonio e nella cella di Leclanche viene utilizzato il biossido di manganese, e nella cella di Bunsen e nell’acido nitrico delle cellule di boschetto.,

Post correlati: come testare una batteria con tester di prova?

le Applicazioni di Cellule Primarie:

• può essere utilizzato in orologio e giocattoli
• può essere utilizzato in piccoli elettrodomestici
• può essere utilizzato nei personal computer
• può essere utilizzato in portatili, luci di emergenza, inverter

Le batterie non ricaricabili sono molti tipi. Sono riportati di seguito

• Batteria zinco-carbonio (aka., ‘Pesanti’)
• Alcalina
• Celle al Litio
• Ossido di Argento Cellule
• Zinco Celle d’Aria

Related Post: Tipi Di Condensatori | Fisso, Variabile, Polar & Non Polari

1. Zinco-Carbonio Batteria

batterie Zinco-carbonio sono il primo commerciale batterie a secco che forniscono una potenza molto bassa e sono conosciuti anche come batteria a secco. Una barra di carbonio è posizionata nella batteria, che raccoglie la corrente dall’elettrodo di biossido di manganese. Si può dare un 1.5 Volt di alimentazione DC., Questi tipi di batterie sono utilizzati in torcia elettrica, radio, telecomandi e orologi da parete.

1. Alcalina

Alcalina è anche una batteria a secco, è costituita da anodo di zinco e catodo di biossido di manganese. La batteria alcalina è imballata con la latta d’acciaio e la regione interna più esterna è riempita di biossido di manganese. Lo zinco e l’elettrolita di idrossido di potassio sono riempiti nella regione centrale della batteria. Le batterie alcaline hanno una densità maggiore rispetto alle altre batterie. Generalmente, è utilizzato in lettori audio, radio e le luci della torcia.,

1. Celle al litio

Batterie al litio sono disponibili in moneta o tipo di pulsante forma di progettazione. Valore di tensione superiore (3V) del fornitore It rispetto alle batterie zinco, alcaline e manganese. Le celle al litio sono di dimensioni più piccole e più leggere. La resistenza interna delle celle al litio è elevata e non sono ricaricabili. La cellula della moneta più popolare utilizzata nel numero dell’applicazione di elettronica è CR2032 che fornisce l’uscita 3V. Le celle al litio hanno una durata più lunga (circa 10 anni).,

• Post correlati: Calcolatrice capacità della batteria

1. Celle di ossido d’argento:

Batterie di ossido d’argento sono batterie a bassa potenza con elevata capacità. Sono simili nell’aspetto alle celle a mercurio e forniscono un emf più alto di 1,5 volt. Il catodo della batteria è costituito da ossido d’argento. L’elettrolito presente all’interno della batteria è costituito da idrossido di potassio o sodio. Poiché l’argento è costoso, questa batteria ha applicazioni molto limitate.,

Le caratteristiche eccellenti delle cellule dell’ossido d’argento sono:

• La sigillatura unica della struttura della batteria rende la batteria altamente a prova di perdite.
• L’uscita a tensione costante data dalla batteria lo rende utile per ottenere una scarica stabile
• L’uso di antiossidanti contribuisce all’elevata densità energetica della batteria.,

Applicazioni di celle di ossido d’argento:

• Dispositivi basati su IOT
• Orologi elettrici
• Strumenti di precisione
• Dispositivi medici

1. Celle di zinco aria

Una batteria di zinco aria raggiunge tensioni di funzionamento complete entro 5 minuti subito dopo Queste sono batterie primarie con design ricaricabili. Il contenuto di ossigeno nell’aria agisce come la massa attiva della batteria. Il catodo è un corpo poroso costituito da carbonio con accesso all’aria. La capacità di tensione di uscita della cella è di 1,65 volt., Durante lo scarico, una massa di particelle di zinco forma un anodo poroso saturo di un elettrolita. L’ossigeno presente nell’aria reagisce con lo z idrossile e forma lo zinco. Questo zinco forma ossido di zinco e l’acqua ritorna all’elettrolito.

• Post correlati: Collegamento in parallelo di batterie con pannello solare

Cella secondaria (batterie ricaricabili)

Le batterie ricaricabili sono anche conosciute come cella secondaria. Può essere utilizzato più e più volte collegandoli in carica e ottenere molteplici usi prima che la batteria deve essere sostituita., Il costo iniziale delle batterie ricaricabili è comunemente più di batterie usa e getta, ma il costo totale di proprietà e l’impatto ambientale di queste batterie sono inferiori perché possono essere ricaricate a buon mercato molte volte prima che abbiano bisogno di sostituirlo.

Applicazioni di cellule secondarie:

• Può essere utilizzato in bande di fitness, orologi intelligenti.,
• può essere utilizzato in militari e sommergibili
• Telecamere e pacemaker artificiale

Il ricaricabili o pile secondarie sono principalmente di tre tipi:

• Piombo
• agli Ioni di Litio (Li-ion)
• Nichel-Metallo Idruro (Ni-MH)
• Nichel-Cadmio (Ni-Cd)

Related Post: Calcolatrice durata della Batteria

1. Piombo

Piombo è molto comune tipo di batteria ricaricabile. Sono generalmente utilizzati per immagazzinare energia dall’energia solare perché la loro qualità li differenzia dagli altri., Queste batterie fornisce alta corrente, e utilizzato in veicolo. Quando la batteria smette di funzionare, può essere utilizzata per il riciclaggio. Circa il 93% di tutto il piombo della batteria viene riutilizzato per riciclare per creare nuove batterie al piombo.

1. Agli ioni di litio (Li-ion)

Batterie agli ioni di litio sono batterie ricaricabili, noto anche come batteria Li-ion. Queste batterie sono comunemente utilizzate nell’elettronica in quanto hanno una grande densità di potenza. Queste batterie possono immagazzinare 150 watt-ora per kg., Durante la scarica gli ioni di litio si spostano dall’elettrodo negativo all’elettrodo positivo e viceversa. Il surriscaldamento può causare danni alla batteria o incendi.

1. Nichel metallo idruro (Ni-MH)

Nichel metallo idruro batterie sono batterie ricaricabili. Il metallo della batteria è inter-metallico. Questi tipi di batterie hanno una buona durata e capacità di corrente elevata. Può immagazzinare 100 watt-ora per chilogrammo. Sono più termicamente stabili rispetto alle batterie agli ioni di litio. L’autoscarica è superiore alle altre batterie.,

• Post correlati: collegamento in serie di batterie con pannello solare.

Nichel Cadmio (Ni-Cd)

In Nicker-cadmio batteria ricaricabile, ossido di nichel idrossido e cadmio metallico sono utilizzati come elettrodo. È anche conosciuto come batteria NiCd o batteria NiCad. Le batterie Ni-Cd sono buone per mantenere la tensione e tenere la carica elettrica quando non in uso. Un grave inconveniente della batteria Ni-Cd che può causare lowing la capacità futura della batteria è che se una batteria parzialmente carica viene ricaricata, può cadere vittima di” Effetto memoria temuto ” (cioè., cambiamenti nella piastra negativa o cadmio, ad esempio la ricarica comporta la conversione di CD(OH) in metallo Cd.) e depressione di tensione.

Nichel cadmio sono buoni per fornire la capacità nominale a pieno tasso di scarico e ha un buon ciclo di vita a bassa temperatura tasso di operazioni.

Differenza tra celle primarie e secondarie:

Specifiche:

Le celle primarie hanno un’elevata resistenza interna, una maggiore capacità e sono più piccole nei disegni. Mentre le cellule secondarie hanno una bassa resistenza interna, hanno reazioni chimiche reversibili e sono complesse nel design.,

Design:

Le cellule primarie sono solitamente cellule secche. Ciò significa che non hanno fluido e sono pieni di pasta che consentono il movimento degli ioni all’interno della batteria. Questo è il motivo per cui le cellule primarie sono resistenti alla fuoriuscita. Tuttavia, le cellule secondarie sono costituite da sale liquido o fuso.,gh costo applicazioni

Altamente raccomandato per il backup e il costo elevato di applicazioni Limitato a specifiche applicazioni Altamente versatile e quindi ha ampio spettro di applicazioni Basso costo iniziale costo iniziale Maggiore

Dopo aver attraversato la tabella di cui sopra, spero che tu possa ora essere in grado di capire i pro e i contro di batterie primarie e secondarie.,

• Post correlati: Tipi di resistori / Fisso, variabile, lineare &Non lineare

Cella di riserva

Le batterie di riserva o cella sono anche conosciute come batteria stand-by. L’elettrolito rimane inattivo allo stato solido fino al raggiungimento del punto di fusione. Non appena viene raggiunto il punto di fusione, inizia la conduzione ionica e la batteria viene attivata.,

cellule di Riserva sono ulteriormente classificati in tre categorie:

• Acqua Attivata Batterie
• Attivato dal Calore Batterie
• Elettrolita Attivato Batterie
• Gas Attivato Batterie

le Applicazioni di Batterie di Riserva:

• viene utilizzato in dispositivi utilizzati per il rilevamento di tempo e di pressione
• sono largamente utilizzati in sistemi d’arma
• Essi sono utilizzati anche in batterie per auto e altri veicoli

Related Post: Qual è la differenza tra una batteria e di un condensatore?,

Celle a combustibile

In questa classe di batterie, i materiali attivi vengono alimentati da fonti esterne. Le celle a combustibile sono in grado di produrre energia elettrica finché i materiali attivi vengono alimentati agli elettrodi. La membrana di scambio protonico utilizza idrogeno e gas ossigeno come combustibile. La reazione avviene all’interno della cellula e come prodotto della reazione vengono prodotti acqua, elettricità e calore. I quattro elementi di base delle celle a combustibile sono cioè anodo, catodo, elettrolita e catalizzatore.,

Vantaggi della tecnologia utilizzata dietro la cella a combustibile:

• Il processo di conversione dell’energia potenziale chimica direttamente in energia elettrica evita il “collo di bottiglia termico”.
• A causa dell’assenza di parti mobili nella cella, è conveniente e altamente affidabile
• A causa della produzione di idrogeno in modo rispettoso dell’ambiente, questo è relativamente meno dannoso per gli ambienti rispetto ad altri.

Applicazioni di celle a combustibile

• Questo è utilizzato principalmente nel trasporto come automobili, autobus e altri veicoli a motore.,
• Questo è molto spesso usato come backup per produrre energia elettrica in caso di interruzione di corrente.

Post correlati: Come legare pannello solare a 12 V batteria e 12 V, DC carico?

Vantaggio della batteria rispetto ad altre fonti di alimentazione

• Capacità di energia specifica: la capacità di accumulo di energia della batteria è molto inferiore rispetto al combustibile fossile. Tuttavia, le batterie hanno la capacità di fornire energia in modo più efficace rispetto al motore termico.
• Potenza larghezza di banda: Le batterie sono in grado di gestire piccoli e grandi carichi in modo più efficace a causa di larghezza di banda ad alta potenza.,
• Reattività: le batterie sono in grado di fornire potenza su breve preavviso. Ciò significa che il riscaldamento non è richiesto come nel caso dei motori a combustione.
• Ambiente: Le batterie sono facili da usare e rimanere ragionevolmente fresco. La maggior parte delle batterie non fanno rumore come nel caso di altri motori a base di carburante.
• Installazione: al giorno d’oggi, le batterie sigillate possono essere utilizzate in quasi tutte le posizioni. Sono buone tolleranze agli urti e alle vibrazioni.

Post correlati: Come legare pannello solare a 220 V inverter, 12 V batteria, e 12 V,carico DC?,

Svantaggi di batterie

• Tempo di ricarica: Una volta che le batterie sono batterie di base sono scariche, ci vogliono ore per ottenere ricaricata di nuovo per l’uso. Questo non è in caso di utilizzo di combustibili che richiede pochi minuti.
• Costo di operazione: Il prezzo ed il peso delle grandi batterie lo rendono impraticabile per l’uso affidabile ed i grandi veicoli.
• Capacità di accumulo di energia: rispetto ai combustibili fossili, la capacità di accumulo di energia delle batterie è bassa.,

Post correlato: come collegare due pannelli solari 24V in parallelo con due batterie 12V in serie

Scegliere la batteria giusta in base alla propria applicazione?

È molto importante scegliere la batteria giusta per l’applicazione per evitare danni al dispositivo o all’applicazione. Di seguito sono riportate alcune delle considerazioni che dovrebbero essere tenute a mente mentre si sceglie la batteria giusta per la propria applicazione.

Primario o secondario: questo è uno dei fattori più importanti nella scelta del tipo di batteria giusto per il tuo dispositivo., È possibile utilizzare la batteria primaria per uso occasionale e in dispositivi usa e getta come giocattoli ecc. Tuttavia, se si utilizza il dispositivo per lunghi periodi di tempo, le batterie secondarie o ricaricabili sono più adatte.

Intervallo di temperatura: la scelta di una batteria giusta con la giusta temperatura aiuta a ridurre il rischio di fuga termica. Le batterie agli ioni di litio possono essere caricate in un intervallo di temperatura ristretto di 20 gradi a 45 gradi Celsius. L’esplosione delle batterie può verificarsi a seguito di sovraccarico, carica ad alta temperatura o cortocircuito che alla fine danneggiano il dispositivo o l’applicazione.,

Durata: La durata della batteria dipende in gran parte da due fattori, vale a dire la durata della carica e la vita totale. Inoltre, i fattori fisici della batteria contribuiscono anche alla lunga durata della batteria.

Densità di energia: la quantità totale di energia immagazzinata nella batteria per unità di volume è chiamata come densità di energia. Definisce la stabilità della batteria che per quanto tempo funzionerà fino alla prossima ricarica

Sicurezza: La batteria che stai scegliendo dovrebbe essere in base alla temperatura di funzionamento di essa. A volte, la temperatura della batteria supera e potrebbe danneggiare i componenti del dispositivo., Inoltre, se la temperatura del dispositivo supera le prestazioni può ottenere ridotto.

Gli altri fattori includono:

• cella chimica
• trasporti
• forma fisica e dimensione
• costo
• sicurezza

veicoli Elettrici (EV) batteria

per veicoli Elettrici batterie sono progettate per fornire il potere per un periodo prolungato di tempo. I fattori che li rende diversi dalle altre batterie è accensione e fulmini., Le batterie per veicoli elettrici stanno aumentando la loro quota di mercato a causa dell’affidabilità e della natura rispettosa dell’ambiente.

Le batterie più comuni in auto moderna sono agli ioni di litio e batteria ai polimeri di litio. Le celle sono installate in forme di moduli. In altre parole, una forma di batteria è installata per creare un pacchetto. Prendiamo un esempio di auto elettrica BMW, in cui sono installate un totale di celle 96. Il numero di celle messe in un telaio che proteggono le batterie dal calore esterno e vibrazioni. Una combinazione di celle è chiamata come modulo.,

Un certo numero di tali moduli, un pacchetto di raffreddamento e un sistema di gestione della batteria sono combinati insieme per formare un pacchetto.

I due tipi principali di batterie agli ioni di litio utilizzate nei veicoli elettrici sono:

• Meta ossidi
• Fosfato

Nelle applicazioni automobilistiche come i veicoli, le batterie agli ioni di litio sono più sicure in termini di pericolo chimico e convenienza.

• Related Post: Come progettare e installare un impianto solare fotovoltaico? Con risolto esempio

Costruzione di batterie EV

Attualmente, le auto elettriche sono in esecuzione su batterie al litio., La tensione normale di una cella al litio è di 3,7 volt, ma un EV (veicolo elettrico) richiede 300V. Per raggiungere questo valore di tensione e corrente le celle al litio sono combinate in serie e in parallelo. La combinazione di tali celle al litio è nota come modulo. I moduli viene fornito con un BMS (Battery management system) per la loro protezione. Di seguito è riportata l’immagine di Nissan Leaf, che mostra i moduli a celle al litio creati per ottenere la tensione richiesta.,

Istruzioni importanti per utilizzare batterie per veicoli elettrici

• Non lasciare che la batteria raggiunga sotto la tensione di cut-off, che viene anche chiamata come scarica eccessiva.
• La massima efficienza può essere raggiunta solo quando i valori nominali attuali sono inferiori.
• Le batterie EV è disponibile in KWH (Chilo watt ora) valutazione, che definisce che per quanto tempo il veicolo batteria verrà eseguito.
• C’è sempre un tasso di autoscarica delle batterie.
• BMS (Battery Management System) ti aiuta a trovare la quantità di carica rimanente nella batteria.,

• Configurazione delle batterie. Serie o parallelo?
• Batterie MCQ con risposte esplicative
• Batterie Collegamenti elettrici e schemi
• Cosa succede se una batteria è collegata all’alimentazione CA?
• Cosa succede alla batteria con inversione di polarità Cablaggio di collegamento