Elektrik pillerinin uygulama kapsamı son derece geniştir. Elektrik kaynağı olarak kullanılırlar Çocuk oyuncakları, ve elektrikli aletlerde ve elektrikli araçlarda bir çekiş kaynağı olarak. Pilleri doğru kullanmak için özelliklerini, güçlü ve zayıf yönlerini bilmeniz gerekir.
İçerik
Elektrik pili nedir ve nasıl çalışır?
Elektrik pili - yenilenebilir elektrik enerjisi kaynağı. Galvanik hücrelerden farklı olarak deşarj edildikten sonra tekrar şarj edilebilir. Prensip olarak, tüm piller aynı şekilde düzenlenir ve elektrolit içine yerleştirilmiş bir katot ve bir anottan oluşur.
Elektrotların malzemesi ve elektrolitin bileşimi farklı olabilir ve bu, pillerin tüketici özelliklerini ve kapsamlarını belirleyen şeydir.Katot ve anot arasına gözenekli bir dielektrik ayırıcı döşenebilir - elektrolit ile emprenye edilmiş bir ayırıcı. Ancak, çoğunlukla montajın mekanik özelliklerini belirler ve elemanın çalışmasını temelde etkilemez.
Genel olarak, pil çalışması iki enerji dönüşümüne dayanır:
- şarj olurken elektrikten kimyasala;
- deşarj sırasında kimyasal elektrik içine.
Her iki dönüştürme türü de, seyri pilde kullanılan maddeler tarafından belirlenen tersinir kimyasal reaksiyonların oluşumuna dayanır. Yani kurşun asitli bir hücrede anotun aktif kısmı kurşun dioksitten ve katot metalik kurşundan yapılır. Elektrotlar bir sülfürik asit elektroliti içindedir. Anotta boşaltıldığında, kurşun dioksit kurşun sülfat ve su oluşturmak üzere indirgenir ve katottaki kurşun kurşun sülfata oksitlenir. Şarj sırasında ters reaksiyonlar meydana gelir. Diğer tasarımların pillerinde, bileşenler farklı tepki verir, ancak prensip benzerdir.
Pil türleri ve türleri
Pillerin tüketici özellikleri esas olarak üretim teknolojisi ile belirlenir. Günlük yaşamda ve endüstride, çeşitli tipte pil hücreleri en yaygın olanıdır.
kurşun asit
Bu pil türü 19. yüzyılın ortalarında icat edildi ve hala kendi uygulama alanına sahip. Avantajları şunları içerir:
- basit, ucuz ve onlarca yıllık üretim teknolojisi;
- yüksek akım çıkışı;
- uzun hizmet ömrü (300 ila 1000 şarj-deşarj döngüsü);
- en düşük kendi kendine deşarj akımı;
- hafıza etkisi yok.
Dezavantajları da var.Her şeyden önce, bu, boyut ve ağırlıkta bir artışa yol açan düşük bir özgül enerji yoğunluğudur. Özellikle eksi 20 °C'nin altındaki düşük sıcaklıklarda da düşük performans vardır. Bertaraf etme ile ilgili sorunlar da vardır - kurşun bileşikleri oldukça zehirlidir. Ama bu görev diğer pil türleri için adreslenmelidir.
Kurşun-asit aküler optimum değerlerine göre optimize edilmiş olsa da, burada bile iyileştirmeye yer var. Örneğin, elektrotlar arasına elektrolit emdirilmiş gözenekli bir malzemenin yerleştirildiği AGM teknolojisi vardır. Bu, şarj ve deşarjın elektrokimyasal süreçlerini etkilemez. Temel olarak bu, pillerin mekanik özelliklerini (titreşime karşı direnç, hemen hemen her pozisyonda çalışabilme vb.) iyileştirir ve çalışma güvenliğini bir şekilde artırır.
Eksi 30 °C'ye kadar düşük sıcaklıklarda kapasitans ve akım çıkışı kaybı olmadan geliştirilmiş çalışma da dikkate değer bir avantajdır. AGM akü üreticileri, başlangıç akımında ve kaynakta bir artış olduğunu iddia ediyor.
Jel piller, kurşun asitli pillerin başka bir modifikasyonudur. Elektrolit bir jöle durumuna kalınlaşır. Bu, çalışma sırasında elektrolit sızıntısının ortadan kaldırılmasını sağlar ve gaz oluşumu olasılığını ortadan kaldırır. Ancak akım çıkışı biraz azalır ve bu, jel akülerin marş aküleri olarak kullanılma olasılığını sınırlar. Bu tür pillerin artan kapasite ve artan kaynak açısından ilan edilen mucizevi özellikleri, pazarlamacıların vicdanındadır.
Kurşun asitli aküler genellikle voltaj stabilizasyon modunda şarj edilir. Aynı zamanda akü üzerindeki voltaj artar ve şarj akımı azalır. Şarj işleminin sona ermesi için kriter, belirlenen limite mevcut düşüştür.
Nikel kadmiyum
Yüzyılları sona eriyor ve kapsam giderek küçülüyor. Ana dezavantajları, belirgin bir hafıza etkisidir. Tamamen boşalmış bir Ni-Cd pili yeniden şarj etmeye başlarsanız, eleman bu seviyeyi “hatırlar” ve kapasite bu değerden daha fazla belirlenir. Diğer bir sorun, düşük çevre dostudur. Zehirli kadmiyum bileşikleri, bu tür pillerin atılmasıyla ilgili sorunlar yaratır. Diğer dezavantajlar şunları içerir:
- kendi kendine deşarj olma eğilimi;
- nispeten düşük güç tüketimi.
Ancak artılar da var:
- düşük maliyetli;
- uzun hizmet ömrü (1000 şarj-deşarj döngüsüne kadar);
- yüksek akım sağlama yeteneği.
Ayrıca, bu tür pillerin avantajları, düşük negatif sıcaklıklarda çalışma yeteneğini içerir.
Ni-Cd hücrelerinin şarjı doğru akım modunda gerçekleştirilir. Şarj akımında yumuşak veya kademeli bir azalma ile şarj ederek kapasiteyi tam olarak kullanabilirsiniz. İşlemin sonu, hücre voltajı azaltılarak kontrol edilir.
Nikel metal hidrür
Nikel-kadmiyum pillerin yerini alacak şekilde tasarlanmıştır. Birçok özelliği ve tüketici özellikleri Ni-Cd'den daha yüksektir. Hafıza etkisinden kısmen kurtulmak, enerji yoğunluğunu yaklaşık bir buçuk kat artırmak ve kendi kendine boşalma eğilimini azaltmak mümkün oldu. Aynı zamanda yüksek akım verimi korunmuş ve maliyet yaklaşık olarak aynı seviyede kalmıştır. Çevre sorunu azaltılır - piller toksik bileşikler kullanılmadan üretilir. Ancak bunun için önemli ölçüde azaltılmış bir kaynak (5 kata kadar) ve negatif sıcaklıklarda çalışma yeteneği - nikel-kadmiyum olanlar için sadece -20 ° C'ye ve -40 ° C'ye kadar ödemek zorunda kaldık.
Bu tür hücreler doğru akım modunda şarj edilir. Her bir eleman üzerindeki voltaj 1,37 volta yükseltilerek işlemin sonu kontrol edilir. En uygun olanı, negatif dalgalanmalara sahip darbeli akım modudur. Bu, hafıza etkisinin etkilerini ortadan kaldırır.
li-iyon
Lityum iyon piller dünyayı ele geçiriyor. Durumun sarsılmaz göründüğü alanlardan diğer pil türlerini değiştirirler. Li-iyon hücrelerin pratikte hafıza etkisi yoktur (mevcuttur, ancak teorik düzeyde), 600 şarj-deşarj döngüsüne dayanır, enerji yoğunluğu, kapasite ve nikel-metal hidritin ağırlık oranından 2-3 kat daha yüksektir. piller.
Depolama sırasında kendi kendine deşarj olma eğilimi de minimum düzeydedir, ancak tüm bunlar için tam anlamıyla ödeme yapmanız gerekir - bu tür piller geleneksel olanlardan çok daha pahalıdır. Genellikle olduğu gibi, üretimin gelişmesiyle birlikte fiyat düşüşleri beklenebilir, ancak bu tür pillerin diğer içsel dezavantajları - düşük akım verimliliği, negatif sıcaklıklarda çalışamama - mevcut teknolojiler çerçevesinde üstesinden gelinmesi olası değildir.
Artan yangın tehlikesi ile birlikte, bu, kullanımı biraz engeller Li-ion piller. Bu tür unsurların bozulmaya maruz kaldığı da akılda tutulmalıdır. Şarj ve deşarj olmasalar bile, kaynakları 1,5 ... 2 yıllık depolamada sıfıra gider.
En uygun şarj modu iki aşamalıdır. İlk olarak, kararlı bir akım (düzgün artan bir voltajla), ardından kararlı bir voltaj (düzgün bir şekilde azalan akımla). Pratikte, ikinci aşama, kademeli olarak azaltılmış bir şarj akımı şeklinde uygulanır. Daha sıklıkla, bu aşama bir aşamadan oluşur - stabilize akım basitçe azalır.
Pillerin ana özellikleri
Akü seçerken dikkat edilen ilk parametre pildir. anma gerilimi. Bir pil hücresinin voltajı, hücre içinde meydana gelen fizikokimyasal süreçler tarafından belirlenir ve pil tipine bağlıdır. Tam dolu bir banka şunları verir:
- kurşun asit elemanı - 2,1 volt;
- nikel-kadmiyum - 1,25 volt;
- nikel metal hidrit - 1,37 volt;
- lityum iyon - 3,7 volt.
Daha yüksek bir voltaj elde etmek için hücreler pillere monte edilir. Bu nedenle, bir araba aküsü için, 12 volt (daha doğrusu 12,6 V) elde etmek için 6 kurşun-asit kutuyu ve 18 voltluk bir tornavida için - her biri 3,7 voltluk 5 lityum-iyon kutuyu seri bağlamanız gerekir.
İkinci önemli parametre ise kapasite. Yük altında pil ömrünü belirler. Amper-saat cinsinden ölçülür (akım ve zamanın ürünü). Böylece, 1 amperlik bir akımla boşaldığında 3 Ahh kapasiteli bir pil 3 saatte ve 3 amperlik bir akımla - 1 saatte boşalacaktır.
Önemli! Açıkçası, Pil kapasitesi akıma bağlı deşarj olduğundan, bir pil için farklı yük değerlerinde akım ve deşarj süresinin ürünü aynı olmayacaktır.
Ve üçüncü önemli parametre - Akım kaynağı. Bu, pilin verebileceği maksimum akımdır. Bunun için önemlidir, örneğin otomotiv aküsü - Soğuk mevsimde motor milini döndürme olasılığını belirler. Ayrıca, örneğin elektrikli aletler için yüksek bir tork oluşturarak yüksek akım iletme yeteneği önemlidir. Ve mobil cihazlar için bu özellik o kadar önemli değil.
Pillerin elektriksel özellikleri ve tüketici nitelikleri, tasarımlarına ve üretim teknolojilerine bağlıdır. Pillerin doğru kullanımı, yenilenebilir kimyasal güç kaynaklarının avantajlarını kullanmak ve dezavantajlarını gidermek demektir.
Benzer makaleler:
