Madame Lelica

olika typer av batterier och celler & deras tillämpningar

För länge sedan var det enda sättet att göra bärbar energi antingen ånga eller bränsle. Efter uppfinningen av batteriet har livet blivit enklare än någonsin. Numera söker alla bärbara maskiner för att underlätta sina dagliga uppgifter. I så fall kan batterier uppfylla behovet av att producera energi på språng.,

batterierna ser utan tvekan ganska små och tråkiga ut, men de kan säkert göra din lilla cylinder till ditt eget mikrokraftverk. Tanken på att generera bärbar kraft är inget nytt och till och med förhistorisk människa som används för att producera det med hjälp av skog och bränslen. Det är bara att batterier är det omedelbara sättet att strömkällan. Du kan bara trycka på en knapp och få mörkrummet att lysa upp på en sekund eller ännu mindre än det.

• relaterat inlägg: varför batteri klassad i Ah (Ampere timme) och inte i VA.

det finns flera typer av batterier på marknaden., Alla sådana batterier arbetar på samma princip för att omvandla kemisk energi till elektrisk energi. Här i den här artikeln kommer vi att diskutera allt du behöver veta om de olika typerna av batterier, deras arbete och användning.

innan du börjar med batteriets arbete och typer, ta bara en titt över batteriernas historia. Var kom de ifrån? Och av vilka de upptäcks.

• relaterat inlägg: Varför kan vi inte lagra AC i batterier istället för DC?,

Batterihistorik

år 1800 upptäckte Volta att viss vätska kan generera kontinuerlig elkraft när den används som ledare. Denna upptäckt leder till den första voltaiska cellen som kallas batteri. Voltas uppfinning av batteri startade en ny era av batteriexperiment. Och antal forskare försökte olika experiment för att göra batterier. Men få av dem kunde nå en slutsats., Volta och Daniel var två forskare gjorde celler som kallas Voltaic och Daniel respektive.

Voltaisk Cell: en voltaisk cell använder kemisk reaktion för att producera elektrisk energi. En anod och katod är gjorda motsatta varandra. Vid anod uppträder oxidation och reduktion sker vid katod. En saltbro skapas däremellan för att slutföra kretsen. De delar där oxidation och reduktion uppstår kallas halvceller. En extern krets används för att genomföra flödet av elektroner.

den voltaiska cellen som uppfanns av Volta var inte så mycket bärbar och hade också för många nackdelar., Därefter blir Daniels cell designad av” John Fredric Daniel ” populär.

Daniel Cell: efter uppfinningen av voltaic cell, Daniel cell var populär i tidigare århundraden som källa till El. I denna celltyp, en behållare uppdelad i två fack. Gapet gjordes av ett membran permeabelt för joner. I en av komponenterna doppades Zinkelektrolyten i en zinksulfatlösning. I det andra facket doppades en kopparelektrod i en kopparsulfatlösning. Cellen kunde leverera ström tills den löper ut av zink eller kopparsulfat.,

John Dancer förde fram detta experiment och designade det första batteriet med porös design.

år 1859 blev blybatteriet designat av Gaston Plante populärt på grund av batteriets uppladdningsbara funktion. Den enkla utformningen av batteriet tillåts laddning genom att vända strömmen tillbaka till batteriet. Detta batteri används fortfarande på många ställen som bilbatterier, motorfordon etc.

vidare uppfanns Leclanche batteri av Carl Gessner som torr design som inte hade någon flytande elektrolyt.,

låt oss ta en titt på Leclanche-cellen.

denna uppfinning gjorde användningen av batteriet mycket enkelt och bekvämt eftersom spill-och orienteringsproblemet var helt utrotat. Återigen uppfanns nickel-kadmiumbatteri som var allmänt känt som alkaliskt batteri. Under 1970-talet uppfanns de flesta litiumbatterierna för att användas i bärbara enheter.,

• relaterat inlägg: Hur man beräknar batteriladdningstiden & Batteriladdningsström – exempel

Allmän kemi av batteri:

ett batteri har tre lager katoden, anoden och en separator. Batteriets negativa lager kallas anod och det positiva skiktet kallas katod. När en belastning är fastsatt med batteriet börjar strömmen strömma genom anoden till katoden. På samma sätt, när vi ansluter batteriladdaren börjar strömmen strömma i motsatt riktning, dvs katod till anod.,

varje batteri Fungerar på en kemisk reaktion som kallas oxidationsreduceringsreaktion. Reaktionen sker mellan katoden och anoden via separatorn (elektrolyten).

som ett resultat blir en elektrod negativt laddad på grund av oxidationsreaktion. Och den negativt laddade elektroden kallas katod. Den andra elektroden blir positivt laddad på grund av reduktionsreaktion, som vidare kallas som anod., När två olika typer av metaller är nedsänkta i samma elektrolytlösning, kommer en av elektroden att få elektron och andra kommer att förlora elektron.

som ett resultat kommer en av metallerna att förlora elektron och den andra metallen kommer att få elektron. Denna skillnad i elektronkoncentration av två metaller orsakar en elektrisk potentiell skillnad mellan metallerna. Denna potentiella skillnad kan användas som spänningskälla i vilken elektrisk enhet som helst.

jonerna strömmar endast genom separatorn, det blockerar all rörelse från anod till katod., Därför är det enda sättet att få strömmen ut från batteriets terminaler.

låt oss se hur batterierna kategoriseras…

• relaterat inlägg: serie, parallell och serie-parallell anslutning av batterier

olika typer av batterier

batterier används ofta i hushållsapparater samt för industriella applikationer. Varje batteri är utformat för att uppfylla ett visst syfte och kan användas enligt kravet. Det finns främst två kategorier av batteri som kallas primära och sekundära celler., Batterier klassificeras dock i fyra breda kategorier, nämligen primärcell, sekundär cell, bränslecell och reservcell. Nedan är allt du behöver veta om de olika typerna av batterier och deras arbete.

• primärcell
• sekundär Cell
• Reservcell
• bränslecell

primärcell (ej laddningsbara batterier)

icke laddningsbara batterier även känd som primärbatterier eller primärcell. Primärbatterier är de som inte kan användas igen när deras lagrade energi används fullt ut., Dessa batterier kan inte återställa energi från någon extern källa. Detta är anledningen till att primära celler också kallas engångsbatterier.

en viktig faktor som minskar batteriernas livslängd är att de blir polariserade under användning. För att förlänga batteriets livslängd genom att minska effekten av polarisering används kemisk depolarisering dvs oxidera vätet till vatten genom att tillsätta ett oxidationsmedel till cellen. Liksom som används i zink-kolcell och Leclanchecell mangandioxid, och i Bunsencell och Grove cell salpetersyra används.,

relaterat inlägg: Hur man testar ett batteri med testmätare?

tillämpningar av primära celler:

• de kan användas i Klocka och leksaker
• den kan användas i små hushållsapparater
• den kan användas i persondatorer
• den kan användas i bärbara nödljus och växelriktare

de icke laddningsbara batterierna är många typer. De ges nedan

• zink-Kolbatteri (aka., Li> Alkaliska
• litiumceller
• Silver Oxidceller
• zink luftceller

relaterade inlägg: typer av kondensatorer/fast, variabel, Polar &icke-polära

1. zink-kol batteri

zink-kol batterier är första kommersiella torra batterier som ger mycket låg effekt och är också kända som torr cell. En kolstav placeras i batteriet, som samlar strömmen från mangandioxidelektroden. Det kan ge en 1,5 volt DC-tillförsel., Dessa typer av batterier används i Ficklampa, radioapparater, fjärrkontroller och väggklockor.

1. alkalisk

alkalisk är också ett torrbatteri, det består av zinkanod och mangandioxidkatod. Det alkaliska batteriet är fyllt med stålburk och det yttersta inre området är fyllt med mangandioxid. Zink och kaliumhydroxidelektrolyten fylls i mitten av batteriets största del. Alkaliska batterier har högre densitet än de andra batterierna. Generellt används den i ljudspelare, radioapparater och ficklamporna.,

1. litiumceller

Litiumcellbatterier finns i form av mynt-eller knapptyp. IT-leverantör högre spänning (3V) värde än zink, alkaliska och mangan batterier. Litiumceller är mindre i storlek och lättare i vikt. Det inre motståndet hos litiumceller är höga och de är inte laddningsbara. Den mest populära myntcellen som används i antal elektronikapplikationer är CR2032 som ger 3V-utgång. Litiumceller har längre livslängd (cirka 10 år).,

• relaterat inlägg: Batterikapacitetsräknare

1. Silveroxidceller:

Silveroxidbatterier är batterier med låg effekt med hög kapacitet. De liknar kvicksilverceller och ger en högre emf på 1,5 volt. Batteriets katod består av silveroxid. Elektrolyten som finns inuti batteriet är gjord av kalium-eller natriumhydroxid. Eftersom silver är dyrt har detta batteri mycket begränsade applikationer.,

de utmärkta egenskaperna hos silveroxidceller är:

• den unika tätningen av batteristrukturen gör batteriet mycket läckagesäkert.
• konstant spänningsutgång som ges av batteriet gör det användbart att få stabil urladdning
• användningen av antioxidanter bidrar till batteriets höga energitäthet.,

applikationer av silveroxidceller:

• IOT-baserade enheter
• elektriska klockor
• precisionsinstrument
• medicinska enheter

1. Zinkluftceller

ett zinkluftbatteri når full driftspänning inom 5 minuter direkt efter un-tätning. Dessa är batterier med uppladdningsbara mönster. Syrehalten i luften fungerar som batteriets aktiva massa. Katoden är en porös kropp som består av kol med luftåtkomst. Cellens utgångsspänningskapacitet är 1,65 volt., Under urladdning bildar en massa zinkpartikel en porös anod mättad med en elektrolyt. Det syre som finns i luften reagerar med hydroxyljonen och bildar zinkat. Detta zinkat bildar zinkoxid och vatten återgår till elektrolyten.

• relaterat inlägg: Parallellanslutning av batterier med solpanel

sekundär Cell (uppladdningsbara batterier)

uppladdningsbara batterier kallas också sekundär cell. Det kan användas om och om igen genom att ansluta dem till laddning och få flera användningsområden innan batteriet behöver bytas ut., Den ursprungliga kostnaden för uppladdningsbara batterier är vanligtvis mer än engångsbatterier, men den totala kostnaden för ägande och miljöpåverkan av dessa batterier är lägre eftersom de kan laddas billigt många gånger innan de behöver byta ut det.

tillämpningar av sekundära celler:

• den kan användas i träningsband, smarta klockor.,
• den kan användas i militära och ubåtar
• kameror och artificiella pacemakers

de laddningsbara eller sekundära batterierna är huvudsakligen av tre typer:

• Blysyra
• litiumjon (Li-ion)
• Nickelmetallhydrid (Ni-Mh)
• nickelkadmium (Ni-Cd)

relaterat inlägg: batteri life calculator

1. blysyra

blysyra är en mycket vanlig typ av uppladdningsbart batteri. De används i allmänhet för att lagra energi från solenergi eftersom deras kvalitet skiljer dem från andra., Dessa batterier ger hög ström, och används i fordon. När batteriet slutar fungera kan det användas för återvinning. Om 93% av alla batteri bly återanvänds för återvinning för att göra nya bly-syra batterier.

1. litiumjon (Li-ion)

litiumjonbatterier är laddningsbara batterier, även kända som Li-ion-batteri. Dessa batterier används ofta i elektronik eftersom de har stor effekttäthet. Dessa batterier kan lagra 150 watt-timmar per kg., Under urladdning rör sig litiumjoner från den negativa elektroden till den positiva elektroden och vice versa. Överhettning kan orsaka batteriskador eller brand.

1. Nickelmetallhydrid (Ni-Mh)

Nickelmetallhydrid batterier är laddningsbara batterier. Batteriets metall är intermetalliskt. Dessa typer av batterier har god livslängd och hög strömkapacitet. Det kan lagra 100 watt-timme per kg. De är mer termiskt stabila än litiumjonbatterierna. Självurladdningen är högre än de andra batterierna.,

• relaterat inlägg: serieanslutning av batterier med solpanel.

nickelkadmium (Ni-Cd)

i nicker-kadmium uppladdningsbart batteri används Nickeloxidhydroxid och metalliskt kadmium som elektrod. Det är också känt som NiCd batteri eller NiCad batteri. Ni-Cd-batterier är bra för att hålla spänningen och hålla elektrisk laddning när den inte används. En stor nackdel med Ni-Cd-batteri som kan orsaka att batteriet laddas i framtiden är att om ett delvis laddat batteri laddas kan det falla offer för ”fruktad minneseffekt” (dvs., förändringar i den negativa eller kadmium plattan t. ex. laddning innebär att konvertera CD (OH) till Cd metall.) och spänningsdepression.

nickelkadmium är bra för att leverera nominell kapacitet vid full urladdningshastighet och har god livscykel vid låg temperaturhastighetsoperationer.

skillnad mellan primära och sekundära celler:

SPECIFIKATIONER:

primära celler har hög intern resistans, högre kapacitet och är mindre i mönster. Medan sekundära celler har låg inre resistans, har reversibla kemiska reaktioner och är komplexa i design.,

Design:

primära celler är vanligtvis torra celler. Det betyder att de inte har vätska och är fulla av pasta som tillåter förflyttning av joner inuti batteriet. Detta är anledningen primära celler är spillsäker. Sekundära celler består emellertid antingen av flytande eller smält salt.,GH-kostnadsapplikationer

rekommenderas starkt för säkerhetskopiering och högkostnadsapplikationer begränsat till specifika applikationer mycket mångsidig och har därför stort spektrum av applikationer låg initialkostnad högre initialkostnad

Efter att ha gått igenom ovanstående tabell hoppas jag att du nu kommer att kunna räkna ut fördelarna och nackdelarna med de primära och sekundära batterierna.,

• relaterat inlägg: typer av motstånd/fast, variabel, linjär& icke-linjär

Reservcell

reservbatterierna eller cellen är också kända som stand-by-batteri. Elektrolyten förblir inaktiv i fast tillstånd tills smältpunkten är uppnådd. Så snart smältpunkten har nåtts börjar jonledningen och batteriet aktiveras.,

reservceller klassificeras vidare i tre kategorier:

• vatten aktiverade batterier
• värmeaktiverade batterier
• elektrolyt aktiverade batterier
• Gas aktiverade batterier

tillämpningar av reservbatterier:

• den används i enheter som används för avkänning tid och tryck
• de används till stor del i vapensystem
• de används också i bilbatterier och andra fordon

relaterat inlägg: Vad är skillnaden mellan ett batteri och en kondensator?,

bränslecell

i denna klass av batterier matas aktiva material från extern källa. Bränsleceller kan producera elektrisk energi så länge aktiva material matas till elektroderna. Protonutbytesmembranet använder väte och syregas som bränsle. Reaktionen sker inuti cellen och som en produkt av reaktionsvattnet produceras el och värme. De fyra grundläggande elementen i bränslecellerna är nämligen anod, katod, elektrolyt och katalysator.,

fördelar med teknik som används bakom bränslecellen:

• processen att omvandla kemisk potentiell energi direkt till elektrisk energi undviker ”termisk flaskhals”.
• på grund av att inga rörliga delar i cellen är det bekvämt och mycket tillförlitligt
• på grund av produktionen av väte på miljövänligt sätt är detta jämförelsevis mindre skadligt för miljöer jämfört med andra.

tillämpningar av bränslecell

• detta används främst i transporter som bilar, bussar och andra motorfordon.,
• detta används ofta som backup för att producera el vid strömavbrott.

relaterade inlägg: Hur tråd solpanel till 12V batteri och 12V,DC belastning?

fördelen med batteriet jämfört med andra energikällor

• specifik energikapacitet: batteriets energilagringskapacitet är mycket mindre jämfört med fossilt bränsle. Batterierna har dock förmågan att leverera energi mer effektivt jämfört med termisk motor.
• ström bandbredd: batterier kan hantera små och stora laster mer effektivt på grund av hög effekt bandbredd.,
• responsivitet: batterierna kan leverera ström över kort varsel. Detta innebär att uppvärmning inte krävs som vid förbränningsmotorer.
• miljö: batterierna är lätta att använda och håller sig ganska svala. De flesta batterierna gör inte ljud som vid andra bränslebaserade motorer.
• Installation: numera kan de förseglade batterierna användas i nästan vilken position som helst. De är bra chock och vibrationstolerans.

relaterade inlägg: Hur tråd solpanel till 220V inverter, 12V batteri, och 12V,DC belastning?,

nackdelar med batterier

• Laddningstid: när batterierna är primära batterier är urladdade, tar det timmar att få laddas igen för användning. Detta gäller inte bränsle som tar några minuter.
• driftskostnad: pris och vikt på stora batterier gör det opraktiskt för tillförlitlig användning och stora fordon.
• energilagringskapacitet: jämfört med fossila bränslen är batteriernas energilagringskapacitet låg.,

relaterade inlägg: Hur tråd två 24V solpaneler parallellt med två 12V batterier i Serie

välja rätt batteri enligt din ansökan?

det är ganska viktigt att välja rätt batteri för din applikation för att undvika skador på din enhet eller applikation. Nedan är några av de överväganden som bör hållas i åtanke när du väljer rätt batteri för din ansökan.

primär eller sekundär: Detta är en av de viktigaste faktorerna för att välja rätt batterityp för din enhet., Du kan använda det primära batteriet för tillfällig användning och i engångsapparater som leksaker etc. Men om du använder enheten under lång tid är sekundära eller laddningsbara batterier mer lämpliga.

temperaturområde: att välja ett rätt batteri med rätt temperatur hjälper dig att minska risken för termisk runaway. Litiumjonbatterier kan laddas inom ett smalt temperaturområde på 20 grader till 45 grader Celsius. Explodering av batterier kan ske som ett resultat av överladdning, hög temperaturladdning eller kortslutning som så småningom skadar enheten eller applikationen.,

hållbarhet: batteriets hållbarhet beror till stor del på två faktorer, nämligen laddningstid och total livslängd. Dessutom bidrar de fysiska faktorerna till batteriet också till batteriets långa livslängd.

energitäthet: den totala mängden energi som lagras i batteriet per volymenhet kallas energitätheten. Det definierar batteriets stabilitet att hur länge det går tills nästa laddning

säkerhet: batteriet du väljer ska vara enligt driftstemperaturen för det. Ibland överstiger batteritemperaturen och kan skada komponenterna i enheten., Om enhetens temperatur överstiger prestandan kan det också minska.andra faktorer inkluderar:

• cellkemi
• transport
• fysisk form och storlek
• kostnad
• tillförlitlighet

elektriskt fordon (EV) batteri

elektriska fordonsbatterier är utformade för att ge ström under en längre tid. De faktorer som gör dem annorlunda än de andra batterierna är tändning och blixtnedslag., Elbilsbatterierna ökar sin andel på marknaden på grund av tillförlitlighet och miljövänlig natur.

de vanligaste batterierna i modern bil är litiumjon-och litiumpolymerbatteri. Cellerna installeras i form av moduler. Med andra ord installeras en form av batteri för att göra ett paket. Låt oss ta ett exempel på BMW elbil, där totalt 96 celler är installerade. Antalet celler läggs i en ram som skyddar batterierna mot yttre värme och vibrationer. En kombination av celler kallas som modul.,

ett antal sådana moduler, ett kylpaket och batterihanteringssystem kombineras tillsammans för att bilda ett paket.

de två huvudtyperna av litiumjonbatterier som används i de elektriska fordonen är:

• Metaoxider
• fosfat

i fordonsapplikationer som fordon är litiumjonbatterier säkrare när det gäller kemisk fara och bekvämlighet.

• relaterat inlägg: Hur man designar och installerar ett solcellssystem? Med löst exempel

konstruktion av EV-batterier

för närvarande körs elbilarna på litiumbatterier., Den normala spänningen hos en litiumcell är 3,7 volt, men ett EV (elfordon) kräver 300V. för att uppnå denna spänning och strömvärde kombineras litiumceller i serie och parallell. Kombinationen av sådana litiumceller är känd som modul. Modulerna levereras med ett BMS (Battery management system) för deras skydd. Nedan är bilden av Nissan Leaf, som visar litiumcellmodulerna skapade för att uppnå önskad spänning.,

viktiga instruktioner för användning av batterier i elektriska fordon

• låt inte batteriet nå under avstängningsspänningen, som också kallas för överladdning.
• den maximala effektiviteten kan endast uppnås när de aktuella betygen är lägre.
• EV-batterierna levereras i KWH (Kilo watt Hour), vilket definierar hur länge batterifordonet ska köras.
• Det finns alltid en självurladdningshastighet för batterierna.
• BMS (Battery Management System) hjälper dig att hitta mängden laddning kvar i batteriet.,

• Batterikonfiguration. Serie eller parallell?
• batterier MCQs med förklarande svar
• batterier anslutningar och diagram
• vad händer om ett batteri är anslutet till nätaggregatet?
• vad händer med batteriet med omvänd polaritet ledningsanslutning