Dê uma olhada em seu telefone celular, PDA ou laptop: devido aos rápidos avanços tecnológicos tornaram-se amplamente os dispositivos disponíveis, que têm dez ou quinze anos pode ser visto somente em filmes de ficção científica. E entre essa cor desenfreado florescimento da indústria de alta tecnologia é um anacronismo perfeito baterias convencionais. Basta pensar, os princípios que fundamentam todas as baterias modernas foram abertas ainda no século passado, mas muito mais cedo. E desde que tenham sido submetidos não são mudanças tão grandes, que consistiram principalmente da redução do tamanho e da utilização de materiais melhorados. Parece que o mundo GHz e nanotecnologia é o "velho" deve ter um assento traseiro. Mas com o advento de muitos dispositivos móveis modernos (jogadores, PDAs, câmeras e filmadoras, notebooks, etc), estamos testemunhando a tendência oposta - as pilhas e as baterias não são parte menos importante do que os processadores. Tudo depende precisamente na capacidade da fonte de alimentação. E sem ela, mesmo os aparelhos mais completos será absolutamente inútil. Na verdade, uma idade tão sólida de tecnologia - é uma coisa boa. Durante este período, os cientistas e pesquisadores têm estudado o problema em detalhe. Moderno "duraselly" longe das Volts bateria há dois séculos. E agora, os fabricantes estão gastando muito dinheiro para melhorar os parâmetros de seus produtos e reduzir seu tamanho. Um motor desse processo é uma luta constante para a miniaturização dos fabricantes de eletrônicos. Todos os mais recentes desenvolvimentos nesta área estão tentando atender as necessidades de tecnologia móvel moderna. O fato de que mesmo o trabalho de novas maneiras, não é assim, como rádios e lanternas. Todas essas câmeras digitais, PDAs e CD-MD-MMC-MP3-players precisam de baterias que podem suportar ondas repentinas que ocorrem durante as telas de alimentação, desenrolando discos, e de hibernação. Em contrapartida, empresas de informática, direito sagrado chtyaschih Moore, as empresas produtoras de baterias, não tenho ilusões sobre o mais próximo (e até nem tanto) no futuro. décadas anteriores (!) Ensinou-los a não esperar pelo aparecimento milagroso de novas tecnologias que aumentem a capacidade da bateria pela metade. Pelo contrário, temos de trabalhar duro, melhorando gradualmente disponíveis. Basta dizer que mais de dez anos de lítio-polímero bateria dessa tecnologia não foi totalmente esgotado e, portanto, as melhores mentes da indústria continua no percentual de metade do aumento um ponto percentual em sua capacidade específica. As baterias têm um longo caminho de desenvolvimento, mas eles ainda não são suficientes para servir as pessoas. Em seguida, vamos falar sobre a história das baterias, bem como tentar compreender o que está por vir. Bem, para começar com um olhar para como eles funcionam eo que elas têm dentro. Baterias - são os dispositivos que armazenam energia, que então dá no mesmo dispositivo que consomem energia. No entanto, sob esta definição inclui, como volantes ou, digamos, a mola do relógio. Infelizmente, neste momento no mercado modelos de relógio russo de telefones celulares e PDAs não são representados em todos, por isso, deixar esse tópico interessante para tempos melhores. Omite também a história sobre a baterias de chumbo-ácido - apesar do fato de que eles têm uma enorme capacidade, mobilidade (para não ser confundido com o carro) deixa muito a desejar. O que geralmente significa a palavra "bateria" pode ser descrito da seguinte forma: um sistema isolado no qual ocorrem processos químicos, resultando na energia gerada elétrica. O surgimento dos computadores portáteis, bem como muitas outras "coisas" móveis, deu um novo impulso para o desenvolvimento de tecnologias de abastecimento de energia autónoma. Se você olhar para os computadores convencionais, eles são alimentados a partir da rede e, portanto, praticamente não utilizam baterias. Como exceção pode ser chamado de um sensor CMOS de bateria da placa-mãe, baterias, fonte de alimentação ininterrupta (UPS'ov), e, por pequenas coisas, "dedos" que são inseridos em vários mouses sem fio, teclados, etc Como diferentes dispositivos móveis: não existe sequer discutir sobre qualquer coisa, é difícil até mesmo um nome, que não teria ficado uma bateria (ou bateria). Além disso, quando toda a variedade de formas e tamanhos, de modo geral, todos eles usam praticamente as mesmas baterias. Ou seja, e um telefone celular e um laptop equipado com o mesmo Li-Ion baterias, embora a forma ea capacidade de compará-los é difícil.Ao mesmo tempo, o conceito de todas as baterias fabricadas para consumo de massa é praticamente o mesmo. Dois eletrodos - um catodo e um anodo - são feitos de dois metais diferentes (a rigor, eles deveriam ter diferentes graus de oxidação). O espaço entre elas preenchido por um material denominado de um eletrólito. Ampla variedade de componentes permite que você crie um regime unificado de vários tipos de baterias que são por vezes diametralmente opostos propriedades, capacidades específicas diferentes (relação entre a máxima da bateria de seu volume) e da tensão nominal.
História
Considera-se que os princípios básicos que são usados até hoje, foram descobertos no final do século XVIII, o físico italiano e naturalista, Alessandro Volta (1745-1827). Foi então trabalhando na Universidade de Pavia, ele ficou interessado em "eletricidade animal", aberto há alguns anos pelo seu compatriota Luigi Galvani (em sua honra baterias eletroquímicas são freqüentemente chamados de galvânica). Volta provou que é a corrente produzida pelo contato de dois metais diferentes, causando uma queda no músculo em pernas de rã. Ele, portanto, rejeitou a idéia Galvani que a electricidade é produzida nos músculos. Para provar seu ponto, ele encheu dois copos com água salgada e combinou-as com bordas de metal. Uma das extremidades desses arcos eram de cobre e uma de zinco. Eles foram criados para que cada taça foi um eletrodo de cada tipo. Essa construção e primeira bateria produz eletricidade pela reação química entre dois metais em solução. Em 1800, ele aperfeiçoou-lo, criando sua "pilha voltaica" famoso, a primeira fonte de energia DC. Ele representou os 20 pares de pontos, feita de dois metais diferentes, as peças constantes do couro ou pano umedecido com uma solução salina. Em reconhecimento ao cientista italiano, seu nome foi nomeado um dos tensão - volts.
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Outros experimentadores ter notado os resultados. Eles melhoraram a pilha de Volta, criando novos tipos de baterias. Por exemplo, em 1836, o Inglês químico John Daniell colocar eletrodos de cobre e zinco em um recipiente com ácido sulfúrico. Esta bateria é chamado "elemento planar" ou "elemento de Daniel." Três anos depois, outro inglês, William R. Grove, Oxidizer adicionada para evitar a acumulação de hidrogênio perto do cátodo, o que reduz a tensão na saída. Houve outras tentativas de melhorar o projeto original, mas nenhum destes dispositivos primitivos não são utilizados atualmente. O primeiro avanço significativo foi feito o francês Gaston Plante. Em 1859, ele passou uma experiência interessante, aparentemente similar a Volta feito. Em suas células galvânicas foram utilizados como eletrodos de placas de chumbo eo eletrólito é ácido sulfúrico diluído. Plante ligado a elementos do DC, e algum tempo para carregar a bateria. O instrumento em si foi gerar eletricidade, produzindo quase toda a energia gasta em exercícios. E ela pode ser recarregada várias vezes. Isso é exatamente o que parecia a bateria de chumbo-ácido mesmo que ela ainda será utilizada em todos os veículos produzidos. Outro dispositivo é um fígado longa foi desenvolvido e patenteado por um outro inventor francês Georges Leklanshe em 1866. Nomeado em honra do seu elemento serviu como o protótipo do moderno "seca" as baterias, embora, inicialmente, era um nome não coincidem. O fato de que na versão proposta Leklanshe, o eletrólito é um líquido. No mesmo agora baterias fabricadas foi substituído por geléia para evitar vazamento do conteúdo e danos ao equipamento que alimenta a bateria. No resto, o tempo durante o qual a tecnologia tem mudado pouco. Como há meio século, os elementos secos são copo de zinco (ânodo), que é inserido em um bastão de grafite (cátodo) eo espaço interno é preenchido com eletrólito. Usando esta tecnologia produzir o fornecimento de energia mais barata e massiva, que são inseridos em uma lanterna, os jogadores, brinquedos, etcNo entanto, no seu original "molhado" elementos de formulário Leklanshe não eram nem compacto, nem confiável. Portanto, muitos inovadores tem tentado muitas vezes para melhorar suas qualidades de consumo, tais como a colocação em recipientes hermeticamente fechados, não permitindo fugas.
Tipos de baterias
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A maioria das baterias modernas: cádmio, níquel hidreto metálico de níquel e lítio, todos - foram desenvolvidos como no século 20 nos laboratórios de grandes empresas ou universidades. Novos sistemas químicos não são inventados pelos fãs individual, com base na sua própria intuição. Os princípios básicos que sustentam o funcionamento das células, já exaustivamente estudada e descrita as fórmulas exatas. Hoje o principal problema enfrentados pelos desenvolvedores é a seleção dos componentes ideais. Químicos distinguir entre células galvânicas de dois tipos: o primeiro eo segundo. A diferença entre eles está na forma de produzir a energia que eles produzem. Elementos do primeiro tipo - é pilhas descartáveis, que produzem eletricidade através de reações químicas que resultam em cátodo ânodo eo eletrólito sofrem alterações irreversíveis. Isso faz com que a recarga das baterias for impossível ou muito irracional (por exemplo, para carregar certos tipos de baterias têm que gastar dez vezes mais energia do que salvar, enquanto outras espécies podem acumular-se apenas uma pequena fracção da sua carga original.) Depois disso, a bateria só tem que jogar no lixo, onde, com sorte, ele fica em reciclagem e maior probabilidade de aterro. Elementos do segundo tipo é mais freqüentemente chamado baterias. Isto significa que pode ser cobrado se os eletrodos para ligar a fonte DC. As reações químicas que ocorrem nos mesmos, são reversíveis. Assim, as baterias da segunda espécie não produzem, mas apenas economizar energia. Outras coisas sendo iguais, as pilhas parecem ser a melhor escolha em relação às pilhas descartáveis. Usá-los, nós não fazemos tanto mal ao meio ambiente, pois após a alta, eles não devem ser jogados fora. Uma bateria pode ser usada por cerca de um ano, enquanto que as baterias convencionais para o mesmo período precisaria 100-200 partes, e cada elemento contém substâncias tóxicas. Mas não é assim tão simples. De fato, as baterias têm algumas deficiências graves, que não lhes permitem deslocar todas as outras baterias. Em casos urgentes, baterias descartáveis são a melhor escolha. Eles são baratos e sempre pronto para ir. Mas para dispositivos móveis que são usados regularmente, as baterias continuam a opção mais rentável. Nenhum de a bateria não pode armazenar energia para sempre. Produtos químicos dentro de reagir entre si e gradualmente se decompor. Como resultado, reduz a vida útil da bateria. Nesse relaxamento progressivo duas razões principais. Algumas reações químicas afetam a capacidade de armazenar energia. Depois de algum tempo a bateria vai perdendo a carga toda. Desta vez, chamou a vida útil é normalmente indicado em seu corpo. Depende do tipo e design das baterias, mas também as condições de armazenamento afetam a duração da sua vida. baterias de lítio moderno pode ser armazenado por mais de dez anos, ao mesmo tempo, elementos de outros tipos podem ser descarregadas em um par de semanas (por exemplo, bateria de zinco-ar após o início da utilização). Mas mesmo a "longa duração", as amostras podem ser inutilizados antes, se eles são armazenados em condições adversas. Afeta particularmente o impacto das altas temperaturas. Se eles estão, pelo contrário, legal (e até mesmo alguns tipos de congelamento), que muitas vezes ajuda a mantê-los na melhor forma em um tempo muito maior do que a data de validade especificada. reação química reversível em baterias ocorrer mesmo quando não estiver em uso. Este processo é chamado de auto-descarga. É reversível, bem como a quitação de costume. A taxa de efeito auto-descarga, os mesmos fatores que durante o período de armazenamento, por isso também pode ser muito diferente para diferentes tipos de baterias: alguns chegam a perder até 10% de carga por dia, enquanto outros apenas 1%. Outro indicador que é importante saber para cada tipo de bateria, é a capacitância específica.É definido como a relação do elemento à sua massa ou volume, e é expressa em watt-hora por unidade de massa ou volume. Quanto maior a taxa, maior a energia pode ser armazenada por unidade de peso, e mais atraente que seja para uso em dispositivos portáteis. Esta tabela mostra as razões para os diferentes tipos de pilhas, expressa Vatt-chasah/kg.
| Tipo | Tensão | Ud.emkost |
| Ni-Cad | 1,2 | 40-60 |
| NiMH | 1,2 | 60-80 |
| Li-Ion | 3,6 | 90-110 |
| Li-Polymer | 3,6 | 130-150 |
Sistemas Químicos
Um dos fatores mais importantes no desenvolvimento de baterias (bem como qualquer dispositivo que os alimenta), deve atingir capacidade máxima específica para um determinado tamanho (mínimo) e de peso. As reações químicas que ocorrem dentro do elemento e determinar a sua capacidade e tamanho físico. Em princípio, toda a história do desenvolvimento das pilhas é reduzido ao encontrar sistemas químicos novos e empacotá-los em um corpo tão pequeno quanto possível. Hoje é um monte de diferentes tipos de pilhas, algumas das quais foram desenvolvidos no século 19, enquanto outros mal notei uma década. Essa diversidade é explicada pelo fato de que cada tecnologia tem seus pontos fortes. Vamos falar sobre o mais comum dos utilizados em dispositivos móveis.
Pilhas secas
As baterias de primeira série, eram apenas seco. Herdeiros da Leklanshe invenção, que são mais prevalentes no mundo. Apenas uma empresa Energizer vende mais de 6 bilhões de baterias deste tipo por ano. De um modo geral ", diz a bateria, queremos dizer -. Pilha seca" E isso apesar do fato de que eles têm a menor capacidade específica de todos os "enormes" os tipos. Tal popularidade se deve, em primeiro lugar, o seu preço baixo e, por outro, que esse nome é chamado de uma só vez três sistemas diferentes: cloretos de zinco, baterias alcalinas de zinco-manganês (elementos Leklanshe). Seus nomes dão uma indicação dos sistemas químicos, com base no qual foram criados. Nas pilhas secas localizadas no eixo de coletores de carbono cátodo atual. Cathode em si é um sistema que inclui dióxido de manganês, um eletrodo de carbono e electrólitos. Zinco "cálice" é o ânodo e constitui um elemento de carcaça de metal. Eletrólito, por sua vez, é uma mistura, que consiste de cloreto de amônio, dióxido de manganês e cloreto de zinco. zinco-manganês e zinco elementos cloro e diferentes, na verdade, o eletrólito. O primeiro contém uma mistura de cloreto de amônia e cloreto de zinco, diluído com água. Na zinco eletrolítico de cloro e de quase 100% é o cloreto de zinco. A diferença na tensão nominal em que o mínimo: 1,55 V e 1,6 V respectivamente. Apesar do fato de que o cloro-zinco tem uma maior capacidade em comparação com os elementos Leklanshe, essa vantagem desaparece em baixa carga. Portanto, eles muitas vezes escrever "pesados", isto é, com elementos de alta potência. Seja como for, a eficácia de todos os celulares seca diminui fortemente com o aumento da carga. É por isso que as câmeras modernas para colocá-los não vale a pena, eles não são projetados para essa finalidade. Não importa o quanto correndo coelhinhos rosa na publicidade, as pilhas alcalinas - é tudo a mesma minerais de zinco-carbono surgiu a partir do século 19. A única diferença é especialmente selecionados mistura de eletrólitos, o que permite aumentar a capacidade e vida útil destas baterias. Qual é o segredo? Esta mistura é um pouco mais alcalino do que os outros dois tipos.
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Se a composição química das pilhas alcalinas é pouco diferente do Leklanshe o seu ponto, as diferenças de projeto são significativas. Podemos dizer que a célula de bateria alcalina seca é virado do avesso. O invólucro exterior deles é o ânodo, é apenas um escudo de proteção. Ânodo é uma mistura gelatinosa de zinco em pó misturado com um eletrólito (que, por sua vez, é uma solução aquosa de hidróxido de potássio). Cátodo, uma mistura de carvão e de dióxido de manganês, rodeia o ânodo eo eletrólito.Ele separa uma camada de tecido não tecido, como o poliéster. Dependendo da aplicação, as pilhas alcalinas pode durar 4-5 vezes mais do que as convencionais de zinco-carbono. Esta diferença é especialmente notável quando se utiliza este modo, quando um curto período de estresse elevado intercalados com longos períodos de inatividade. É importante lembrar que as pilhas alcalinas não são recarregáveis, pois os processos químicos em que se baseiam, não são reversíveis. Se for colocar no carregador, ele não irá se comportar como uma bateria, mas sim como um resistor - vai começar a aquecer. Se não sair a tempo, então ele se aquece força suficiente para explodir.
As pilhas de níquel-cádmio
Título nos diz que as baterias deste tipo têm um ânodo e um catodo de níquel cádmio. As baterias de níquel-cádmio (Ni-Cad designado) são populares entre os consumidores ao redor do mundo. Por último mas não menos importante é devido ao fato de que eles podem suportar um grande número de ciclos de carga-descarga - 500 ou até 1000 - sem uma degradação significativa no desempenho. Além disso, eles são relativamente leves e de alta intensidade energética (embora a capacidade específica de aproximadamente duas vezes menor do que as pilhas alcalinas). Por outro lado, contêm cádmio tóxico, de modo que eles deveriam ter mais cuidado, tanto durante o uso e quando se desfazer.
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A tensão de saída da maioria das baterias diminui à medida que a descarga, porque o resultado de reações químicas, aumentar a sua resistência interna. As pilhas de níquel-cádmio são caracterizadas por resistência interna muito baixa e, portanto, pode ser aplicada à corrente de saída é suficientemente forte que, além disso, praticamente inalterada como distensão. Assim, a tensão de saída também permanece praticamente inalterado, enquanto a taxa é quase nunca se esgotar. Então a tensão de saída cai a quase zero. tensão de saída constante é uma vantagem ao projetar circuitos elétricos, mas também torna a definição do nível de carga atual é praticamente impossível. Devido a este equilíbrio particular de energia é calculado com base no tempo de trabalho ea capacidade conhecida de um determinado tipo de bateria, e, portanto, é o valor aproximado. lacuna Muito mais grave é o "efeito memória". Se a bateria não está totalmente de quitação e, em seguida, colocar a carga, a capacidade pode ser reduzida. O facto de tal encargo "errado" no ânodo de cristais de cádmio. Eles desempenham o papel da química "memória" baterias, lembrando que o nível intermediário. Quando, durante a próxima quitação da bateria vai cair para este nível, a tensão de saída vai cair como se a bateria estiver completamente descarregada. cristais Vindictive continuará a ser formado no ânodo, a reforçar o efeito deste efeito desagradável. Para se livrar disso, você precisa continuar a facilitar o depois de atingir este nível intermediário. A única maneira de "apagar" a memória e restaurar a capacidade total da bateria. lacuna Muito mais grave é o "efeito memória". Se a bateria não está totalmente de quitação e, em seguida, colocar a carga, a capacidade pode ser reduzida. O facto de tal encargo "errado" no ânodo de cristais de cádmio. Eles desempenham o papel da química "memória" baterias, lembrando que o nível intermediário. Quando, durante a próxima quitação da bateria vai cair para este nível, a tensão de saída vai cair como se a bateria estiver completamente descarregada. cristais Vindictive continuará a ser formado no ânodo, a reforçar o efeito deste efeito desagradável. Para se livrar disso, você precisa continuar a facilitar o depois de atingir este nível intermediário. A única maneira de "apagar" a memória e restaurar a capacidade total da bateria. Esta técnica é comumente chamado de descarga profunda. Mas no fundo não significa completo, até zero. " Este é apenas um ferido e vai encurtar a vida útil do item. Se, no processo de utilização da tensão de saída cai abaixo do V 1 (com tensão nominal de 1,2 V), que levou a baterias com defeito.equipamentos sofisticados, tais como PDAs e laptops estão configurados de modo que eles estão desligados antes de o nível da bateria cai abaixo do limite. Para baterias de descarga profunda necessidade de utilizar dispositivos especiais que produzem muitas empresas bem conhecidas. Algumas empresas de produção afirmou que as novas baterias de níquel-cádmio não são suscetíveis ao efeito memória. No entanto, na prática, não foi comprovada. Não importa o que os produtores se comprometeram a atingir o máximo impacto cada vez que as baterias devem ser totalmente carregadas e depois esperar para o desempenho normal que eles não são mimados e têm servido todo o período.
Prevenção eletrólise
Como resultado da eletrólise em baterias de níquel-cádmio pode acumular-se gases potencialmente explosiva: o hidrogênio eo oxigênio. Para evitar isso, as baterias são colocadas em um envelope lacrado. Há microválvulas especial projetado para ventilação automática dos gases acumulados. Eles são tão pequenos que são muito difíceis de observar. É importante que estas válvulas foram fechadas, assim a vida da bateria não deve envolver, cola ou fita sinuosa.
As baterias de hidreto de níquel-metal
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Do ponto de vista da química, um material ideal para o catodo seria hidrogênio. Mas em condições normais de uso para isso é impossível. À temperatura ambiente e pressão atmosférica, é um gás, e é mais fácil de usar para encher balões, e não como material para as baterias. No entanto, no século 60 atrasado, os 20 cientistas descobriram uma série de ligas capazes de se ligar o hidrogênio atômico em um volume 1000 vezes maior do que seus próprios. Eles são chamados de hidretos, um composto químico, que normalmente são metais como o lítio, zinco e níquel. Com a utilização adequada, com a ajuda do hidretos pode armazenar hidrogênio suficiente para ser usado em reações reversíveis dentro de uma bateria. O mais usado níquel metal hidreto (NiMH), que catodo e um anodo de hidreto de níquel. A utilização de hidretos tem várias vantagens. A mais óbvia é que a produção não usa cádmio tóxico. A ausência desse material também significa que essas baterias devem estar livres de efeito memória. Além disso, através do uso do hidrogênio como um cátodo, conseguiu terminar a 50 por cento de aumento da capacidade específica (em comparação com as baterias de níquel-cádmio). Na prática, isso significa que as baterias de níquel-hidreto metálico, o aparelho ou dispositivo similar será executado em mais de 50%. Mas o uso do hidrogênio traz não só positivos mas também negativos. A principal desvantagem é que essas baterias são significativamente mais propensos a auto-descarga. Alguns deles estão a perder-se de cobrar 5% por dia, embora os modelos mais recentes, esse desempenho foi reduzida. Horário de descarga das baterias níquel-hidreto metálico sob carga é um pouco diferente da de níquel-cádmio. A tensão nominal, eles não diferem entre si (todos o mesmo 1,2 V). Mas se a bateria estiver totalmente carregada, depois de algum tempo a tensão de saída de 1,4 V. Após este curto período, ele cai para 1,2 V, e ainda NiMH-se comportam da mesma forma que o NiCad. Os dois tipos geralmente têm características bastante semelhantes. NiMh baterias também pode produzir a corrente de grande força, pode suportar uma grande quantidade de ciclos de carga / descarga (geralmente cerca de 500), no entanto, são duas tecnologias diferentes. Se, durante a descarga da bateria dos dois tipos se comportam de forma quase idêntica, em seguida, a carga de semelhança não é observada. Mais especificamente, as baterias de níquel-cádmio durante o carregamento quase não mudam sua temperatura. Níquel-hidreto metálico, assim, gerar calor e, quando chegar a plena carga, que pode aquecer bastante significativa. Devido a isso, para as baterias diferentes exigem carregadores diferentes. E embora o mercado, existem dispositivos universal, geralmente uma vez que podem carregar as baterias do mesmo tipo.
As baterias de lítio-íon
O lítio é o metal mais reativo, e é usado nos sistemas mais compactos que fornecem energia-da-arte da tecnologia sem fio.catodos de lítio usadas em quase todas as baterias de grande capacidade. Mas, graças à actividade deste baterias metal são obtidos não só muito receptivo, eles também têm a maior tensão nominal. Dependendo do ânodo, os elementos compostos de lítio tem uma voltagem de saída de 1,5 V a 3,6 V!
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O principal problema no uso de lítio, novamente, é a sua alta atividade. Ele pode até romper - para não dizer nada não, o aspecto mais agradável, quando se trata de baterias. Por causa destes problemas, os elementos com base de lítio metálico, que começaram a aparecer logo no 70o ao 80o ano do século 20, o "famoso" por sua baixa confiabilidade. Para se livrar dessas dificuldades, os fabricantes têm procurado utilizar baterias de lítio na forma de íons. Assim, eles conseguiram obter todas as qualidades eletroquímicos úteis, sem contato com o metal forma caprichosa. Na célula de lítio-íon, íons de lítio são moléculas de outros materiais relacionados. Típico de íon de lítio tem um anodo e catodo de carbono litiykobaltdioksida. O eletrólito é basicamente uma solução de sais de lítio.
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As baterias de lítio tem uma maior densidade de níquel-hidreto metálico. Diga, essas baterias em notebooks podem funcionar em uma vez e meia a mais do níquel-hidreto metálico. Além disso, as células de lítio-íon poupados dos efeitos da memória, que sofreu as baterias de níquel-cádmio cedo. Por outro lado, a resistência interna de células de lítio-moderno é maior do que a de níquel-cádmio. Assim, eles não podem fornecer tais correntes fortes. Se as pilhas Ni-Cd são capazes de derreter a moeda de lítio não é capaz de fazer. Mas, ainda assim, o poder das baterias seria suficiente para um laptop, se ele não está associado com as cargas de salto (isso significa que alguns dispositivos, tais como disco rígido ou de CD-ROM, não deve fazer com que o salto em altura, em condições extremas - por exemplo, durante a promoção inicial ou acorda do modo sleep). Além disso, mesmo apesar do fato de que as baterias de iões de lítio vai ficar por centenas de ciclos de carga, vivem vidas mais curtas do que aquelas que usam um níquel. Devido ao fato de que as células de lítio-íon com um eletrólito líquido (mesmo que separados por uma camada de tecido), na forma que eles são quase sempre os cilindros. Embora esta forma não é pior do que outras formas de elementos, com o advento da polimerizado baterias de lítio-íon do eletrólito são cada vez menores.
As baterias de lítio-polímero
A mais avançada tecnologia usada hoje para criar uma bateria que é uma bateria de lítio-polímero. Já entre os fabricantes de baterias e dispositivos do computador tem sido uma tendência para uma transição gradual para este tipo de elementos. A principal vantagem das baterias de polímero de lítio é a ausência de eletrólito líquido. Não, isso não significa que os cientistas encontraram uma maneira de dispensar inteiramente com o eletrólito. O anodo é separado do catodo de uma barreira de polímeros, materiais compósitos, tais como fibras de poliacrilonitrila, que contém um sal de lítio. Devido à ausência de componentes líquidos, elementos de polímero de lítio pode levar quase toda a forma, ao contrário de outros tipos de baterias cilíndricas. formas convencionais de embalagens para eles são placas planas ou bares. Como tal, preencher melhor o espaço do compartimento. Como resultado, na mesma densidade específica, as baterias de polímero de lítio de forma ideal pode ser armazenada em energia 22% mais do que comparáveis de íons de lítio. Isto é conseguido através do preenchimento do "morto" volumes nos cantos do compartimento, o que teria deixado de ser utilizadas no caso de baterias cilíndricas. Além dessas vantagens evidentes, os elementos de polímero de lítio são ecologicamente corretos e mais fácil, devido à ausência de uma estrutura metálica externa.
Bateria de lítio-zhelezodisulfidnye
Ao contrário de outros compostos de lítio baterias, que têm uma tensão de saída superior a 3V, o lítio zhelezodisulfidnyh pela metade. Além disso, eles não podem ser recarregadas. Esta tecnologia representa um compromisso para que os desenvolvedores tenham ido para assegurar a compatibilidade das fontes de energia de lítio com a técnica, desenvolvida para uso pilhas alcalinas. A composição química das baterias foi especialmente modificado. Eles ânodo de lítio separados catodo zhelezodisulfidnogo do eletrólito. Este sanduíche é embalado em uma caixa selada com mikroklapanami para ventilação, bem como as baterias de níquel-cádmio. Este tipo de elemento foi concebido como um concorrente de pilhas alcalinas. Comparado com zhelezodisulfidnye lítio pesar um terço a menos, têm maior capacidade e, além disso, também é armazenada por mais tempo. Mesmo após dez anos de armazenamento, que mantêm quase toda a carga deles. Superioridade sobre os seus concorrentes são mais pronunciados a carga elevada. No caso das correntes de carga alta de lítio elementos zhelezodisulfidnye pode operar em 2,5 vezes mais que baterias alcalinas do mesmo tamanho. Se a saída não necessita de uma corrente elevada, esta diferença é menos perceptível. Por exemplo, um dos produtores de pilhas, disse as seguintes características de dois tipos de sua bateria tamanho AA: a uma carga de 20 mA a bateria alcalina vai funcionar por 122 horas contra 135 horas em uma bateria de lítio zhelezodisulfidnoy. Se o aumento de carga de até 1A, a duração do trabalho foi de 0,8 e 2,1 horas, respectivamente. Como se costuma dizer, o resultado é óbvio. Estas baterias potentes não faz sentido colocar um aparelho que consome pouca energia por um longo tempo. Eles foram projetados especificamente para uso em câmeras, lanternas poderosas, e um despertador ou rádio é melhor colocar pilhas alcalinas.
Carregadores
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Os dispositivos modernos para a cobrança - um sofisticados dispositivos eletrônicos equipados com diferentes sistemas de proteção - tanto vocês e suas baterias. Na maioria dos casos, cada tipo de elemento para seu próprio carregador. Quando utilizado indevidamente, pode arruinar não apenas baterias, mas também o carregador. Existem dois modos de carregadores - com tensão constante e corrente constante. Os dispositivos que só funcionam com tensão constante é muito simples. Eles têm sempre servido com a mesma voltagem, mas a intensidade da corrente depende do nível de carga das baterias (e outros fatores). Com o acúmulo de energia, a tensão aumenta e, consequentemente, diminui a diferença de potencial e carregador de bateria. Como resultado, a corrente no circuito diminui. Eles estão organizados não é difícil, tudo que você precisa - um transformador (para reduzir a tensão para o nível desejado) e retificador (para endireitar o AC / DC). Tais dispositivos estão equipados com algumas das baterias de íon-lítio, embora eles geralmente são adicionados ao sistema de proteção contra o excesso de cobrança e assim por diante. O segundo tipo de carregador fornece uma força constante da corrente e altera a tensão para fornecer o valor corrente necessária. O carregamento é interrompido quando a tensão da bateria atinge uma carga completa. Tipicamente, estes dispositivos são utilizados para de níquel-cádmio e níquel metal hidreto elementos. Para não estragar a bateria, você precisa de tempo para parar de carregar após atingir o nível desejado. Dependendo do tipo de bateria e "enganou" o carregador para determinar o tempo necessário para recarregar usando múltiplas tecnologias. Nos casos mais simples é medida pela tensão produzida pela bateria. O sistema monitora a voltagem da bateria e termina na cadeia no momento em que ele atinja um nível limite. Mas esse método não é adequado para todos os elementos. Por exemplo, nunca vão se reunir em carregadores de baterias de níquel-cádmio, que curva de descarga é quase em linha reta na maioria das vezes. Isso torna impossível determinar a tensão de limiar. carregadores mais sofisticados selecionado o modo de operação, com base na medição da temperatura do elemento. Quando a bateria começa a aquecer, eles vão reduzir a amperagem.Normalmente em tais baterias são construídas termômetros, que monitora a temperatura do elemento e transmitir um carregador sinal correspondente. Os dispositivos mais avançados usam esses dois métodos ao mesmo tempo. Eles começam com uma grande corrente, e depois processar os dados do sensor de tensão e temperatura, pode mudar para baixo. Se a bateria estiver carregada, então eles vão cobrar em modo de manutenção. Neste caso, a bateria é recarregada apenas um pouco para compensar o processo de auto-descarga. Corrente de carga neste caso é apenas um vigésimo, um trinta avos da vazão nominal baterias atuais. Mas, para essa bateria deve manter um modo de pequena corrente de carga (por exemplo, para baterias de níquel-cádmio cobrada você não pode). A maioria dos carregadores para portáteis e telefones celulares são projetados de tal forma que pode ser constantemente ligados aos elementos.
Armazenamento
Se você quiser a sua bateria serviu de tempo possível, algo sobre eles para cuidar. Com os elementos do primeiro tipo, ou seja, com pilhas descartáveis, mais simplesmente, a sua única coisa importante é a loja, e depois de usar todos eles o mesmo lance. As baterias, os elementos do segundo tipo, exigem mais atenção, porque eles precisam ser recarregadas periodicamente. Todas as baterias superaquecimento estragar. E pode até se tornar carga destrutiva, se ele não parar no tempo. Nada de grave é que a sua bateria para se sentir calor quando está conectado a um carregador. Mas, para sobrecarga temperatura sobe de forma significativa, a bateria fica quente, e isso é um sinal certo de que vários dos seus responsáveis não terão sucesso. Bateria também pode ser inutilizadas se for completamente descarregada. Isso pode ser causado por curto-circuito. Aliás, um fato interessante: algumas das baterias após a descarga abaixo do nível recomendado podem alterar a polaridade! Em geral, se o seu computador portátil é para alertá-lo que a sua bateria está quase totalmente descarregada, não tente continuar o trabalho - mais virão. A maioria das baterias recarregáveis são melhor armazenados em um estado descarregado. Isso se aplica especialmente às células Ni-Cd. Portanto, essas pilhas que são longas em estoque, geralmente vendidos descarregadas.
Dispositivos
A maioria dos dispositivos envolve o uso de uma bateria de tamanho padrão, por exemplo, AA, AAA, e assim por diante. Assim, os compradores têm uma escolha, que tipo de itens para escolher. A inscrição "pesados" (alta carga), que pode ser visto em algumas pilhas de zinco-carbono não é apenas um truque publicitário. Isso significa que eles são destinados ao uso em aplicações que requerem uma corrente de grande força. Exemplos de tais dispositivos - luzes, motores elétricos e todos os aparelhos em que são aplicadas, tais como brinquedos das crianças. Lá, essas baterias duram muito mais tempo do que o habitual. Se o dispositivo consome pouca energia, então, esta vantagem é quase é quase imperceptível. Diferentes baterias de lítio, contendo são muito diferentes umas das outras no que diz respeito à aplicação. Li-zhelezodisulfidnye são campeões em trabalho c cargas pesadas. Outros tipos, como baterias de relógio de lítio, utilizadas em aplicações onde a carga, ao contrário, não são grandes. Lítio-íon e lítio polímero estão algures no meio, e, portanto, são os mais versáteis. Quando as baterias podem ser usados e baterias descartáveis são geralmente preferíveis às primeiras. Mas em alguns casos, seus benefícios não forem reclamados. Tomemos, por exemplo, controle remoto, que consome muito pouca energia, mas é usado de forma contínua e por um longo tempo. pilhas convencionais podem durar por vários anos e as baterias não vivem muito, além de um período tão longo de tempo se faz sentir muito maior taxa de auto-descarga desses elementos. No outro extremo, são dispositivos que raramente são utilizados, mas deve estar sempre pronto para trabalhar quando necessário. Eles também são melhores para colocar algo descartável, mas o "long-playing". Em geral, o princípio é claro - não têm a melhor bateria ou uma bateria para cada aplicação será algo bom e algo ruim. Bem, finalmente, repetimos algumas regras importantes:
- Se um objeto de metal de curto-circuito nos terminais da bateria, então ele começa a aquecer. Isto pode causar danos à sua propriedade, e até mesmo fogo.
- A maioria das baterias produz hidrogênio no processo de eletrólise causada por recarga. Vedação de edifícios modernos de baterias reduz significativamente o risco de vazamento e fogo de gás, mas nenhuma certeza absoluta não pode dar porque o built-in válvulas periodicamente liberar o excedente acumulado de hidrogênio.
- Muito mais perigoso é um gás que não podem sair do prédio. Se por algum motivo, as válvulas automáticas foram bloqueadas quando a temperatura no interior a pressão pode crescer assim que a bateria vai explodir. Assim, as baterias de construção nunca deve ser selado, selado em plástico e similares.
- Quase todas as baterias contêm produtos químicos perigosos: tóxico, venenoso, inflamável - depende da tecnologia. Por isso, é importante que eles sejam devidamente descartado após o uso. Naturalmente, ainda é tudo o que está mais próximo do aterro, mas é melhor deixá-los estar em algum lugar distante, que deitado na rua.
Fontes, Materiais:
