Werfen Sie einen Blick auf Ihr Handy, PDA oder Laptop: Aufgrund der raschen technologischen Fortschritte sind allgemein verfügbaren Geräte, die zehn oder fünfzehn Jahren nur in Science-Fiction-Filmen zu sehen sein. Und unter dieser prächtige Farbenspiele blühenden High-Tech-Industrie ist eine perfekte Anachronismus herkömmliche Batterien. Man denke nur an die Grundsätze, die hinter allen modernen Batterien waren auch im vergangenen Jahrhundert eröffnet, aber schon viel früher. Und da sie durchgemacht haben, ist nicht so großen Veränderungen, die vor allem der Reduzierung der Größe und der Einsatz verbesserter Materialien bestand. Es scheint, dass die Welt GHz und Nanotechnologie die "alte" ist, sollte in den Hintergrund treten. Aber mit dem Aufkommen von vielen modernen mobilen Geräten (Playern, PDAs, Kameras und Camcordern, Laptops, etc.) sind wir Zeugen der entgegengesetzten Tendenz - die Batterien und die Batterien sind nicht weniger wichtig als Teil der Prozessoren. Es hängt alles genau auf die Kapazität der Stromversorgung. Und ohne sie wird auch die feature-rich Gadgets absolut nutzlos. In der Tat, wie eine solide Zeitalter der Technik - es ist eine gute Sache. In dieser Zeit haben Wissenschaftler und Forscher das Problem im Detail untersucht. Modern "duraselly" weit von der Batterie Volt vor zwei Jahrhunderten entfernt. Und jetzt sind die Hersteller verbringen viel Geld, um die Parameter ihrer Produkte zu verbessern und zur Verringerung ihrer Größe. Ein Motor dieses Prozesses ist eine ständige Streben nach Miniaturisierung der Elektronik-Hersteller. Die neuesten Entwicklungen in diesem Bereich versuchen, die Bedürfnisse der modernen mobilen Technologie gerecht zu werden. Die Tatsache, dass sie sogar auf neue Weise arbeiten, ist nicht so, wie Radios oder Taschenlampen. Alle diese digitalen Kameras, PDAs und CD-MD-MMC-MP3-Spieler braucht Batterien, die plötzliche Spannungsspitzen standhalten können, dass Bildschirme kommen beim Einschalten, Abwickeln Discs und aus dem Winterschlaf. Im Gegensatz dazu haben Computer-Unternehmen, heilig chtyaschih Moore's Gesetz, das Firmen, die die Batterien, keine Illusionen über den nächstliegenden (und auch nicht so) Zukunft. Zurück Jahrzehnte (!) Lehrte sie, nicht für die wundersame Entstehung neuer Technologien, die die Kapazität der Batterie in der Hälfte zunehmen wird warten müssen. Im Gegenteil, wir müssen hart arbeiten, eine schrittweise Verbesserung zur Verfügung. Es genügt zu sagen, dass mehr als zehn Jahren von Lithium-Polymer-Akku Lebensdauer dieser Technologie ist noch nicht vollständig ausgeschöpft und damit die besten Köpfe der Branche weiterhin auf den Anteil um einen halben Prozentpunkt erhöhen in ihrer spezifischen Leistungsfähigkeit. Batterien haben einen langen Weg der Entwicklung kommen, aber sie sind immer noch nicht genug, um Menschen zu dienen. Als nächstes werden wir Sie über die Geschichte der Batterien zu erzählen, als auch versuchen zu verstehen, was vor uns liegt. Nun, mit einem Blick auf, wie sie funktionieren und was sie im Inneren beginnen. Batterien - sind Geräte, die Energie speichern, die sie dann geben, dass dieselbe Energie verbrauchenden Gerät. Doch unter diese Definition schließt auch als Schwungräder oder, sagen wir, die Uhr Frühling. Leider ist dieser Punkt in den russischen Markt am Schnürchen Modelle von Mobiltelefonen oder PDAs sind nicht vertreten überhaupt so verlassen wir dieses interessante Thema auf bessere Zeiten. Lassen Sie auch die Geschichte über die Blei-Säure-Batterien - trotz der Tatsache, dass sie über eine große Kapazität, Mobilität (Auto nicht zu verwechseln mit der) lässt viel zu wünschen übrig. Was meinen wir meist durch das Wort "Batterie" kann wie folgt beschrieben werden: ein isoliertes System, in denen chemische Prozesse ablaufen, wodurch die erzeugte elektrische Energie. Das Aufkommen von tragbaren Computern, sowie viele andere mobile "Zeug", gab neue Impulse für die Entwicklung autonomer Stromversorgung Technologien. Wenn Sie bei herkömmlichen Computern aussehen, sind sie aus dem Netz eingespeist, und daher praktisch keine Batterien. Als Ausnahme kann ein CMOS-Batterie auf dem Mainboard, Batterien, unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS'ov) aufgerufen werden, und auf die kleinen Dinge, "Finger", die in verschiedene drahtlose Mäuse, Tastaturen, etc. eingefügt Wie verschiedene mobile Geräte: Es gibt nicht einmal darüber streiten, was ist es schwierig, auch nur einen, der nicht hätte stand eine Batterie (oder Batterie) Namen trägt. Darüber hinaus, wenn die ganze Vielfalt von Formen und Größen, im Großen und Ganzen, sie alle verwenden praktisch die gleichen Batterien. Das heißt, und ein Handy und einen Laptop mit der gleichen Li-Ion-Batterien ausgestattet, wobei die Form und die Fähigkeit, sie zu vergleichen, ist schwierig.Gleichzeitig ist das Konzept von allen Batterien für den Massenkonsum hergestellt praktisch gleich. Zwei Elektroden - eine Kathode und Anode - aus zwei verschiedenen Metallen bestehen (streng genommen, sollten sie verschiedene Grade der Oxidation). Der Raum zwischen ihnen abgeschlossen durch eine dritte Material namens einem Elektrolyten. Breite Palette von Komponenten können Sie ein einheitliches Schema zu erstellen gibt viele Arten von Batterien, die manchmal diametral Eigenschaften, verschiedene spezifische Kapazität (Verhältnis der maximalen Akku zu seinem Volumen) und die Nennspannung entgegen.
Geschichte
Es wird davon ausgegangen, dass die Grundprinzipien, von denen bis heute verwendet werden, wurden in den späten XVIII Jahrhundert italienischer Physiker und Naturforscher Alessandro Volta (1745-1827) entdeckt. Es war damals an der Universität Pavia, wurde er in "tierische Elektrizität", öffnen Sie ein paar Jahre zuvor von seinem Landsmann Luigi Galvani (in seiner Ehre elektrochemischen Batterien werden oft als galvanische) interessiert. Volta bewiesen, dass es den erzeugten Strom durch den Kontakt zweier verschiedener Metalle, was zu einem Rückgang der Muskel im Froschschenkel. Er hat daher abgelehnt, die Idee, dass Strom in Galvani Muskeln produziert wird. Um zu beweisen, seine Stelle, füllte er zwei Tassen mit Sole und kombinierte sie mit Metallkanten. Ein Ende dieser Bögen wurden Kupfer und einer Zink. Sie wurden eingerichtet, so dass jede Schale eine Elektrode jeder Art war. Diese Konstruktion und die erste Batterie erzeugt Strom durch chemische Reaktion zwischen zwei Metallen in Lösung. Im Jahr 1800 vollendete er es schaffen seine berühmte "Voltaic Haufen", der erste DC-Stromquelle. Er vertrat die 20 Paare von Punkten, von zwei verschiedenen Metallen bestehen, legte Stücke aus Leder oder Tuch mit einer Salzlösung. In Anerkennung der italienische Wissenschaftler, hat seinen Namen als einer der Spannung genannt - Volt.
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Andere Experimentatoren haben die Ergebnisse bemerkt. Sie haben die Voltaic Haufen verbessert, die Schaffung neuer Arten von Batterien. Zum Beispiel im Jahre 1836 der englische Chemiker John Daniell setzen Kupfer und Zink-Elektroden in einen Behälter mit Schwefelsäure. Diese Batterie wird als "Flächenelement" oder "Element von Daniel." Drei Jahre später, ein anderer Engländer, William R. Grove, hat Oxidizer Wasserstoff Akkumulation in der Nähe der Kathode, die die Spannung am Ausgang reduziert verhindern. Es gab auch andere Versuche, den ursprünglichen Entwurf zu verbessern, aber keiner von diesen primitiven Geräten nicht verwendet werden heutzutage. Der erste bedeutende Durchbruch war der Franzose Gaston Plante gemacht. Im Jahr 1859 verbrachte er eine interessante Erfahrung, äußerlich ähnlich, was getan Volta. In seiner galvanischen Zellen als Elektroden für Bleiplatten verwendet wurden und Elektrolyt ist verdünnte Schwefelsäure. Plante, Elemente des DC, und einige Zeit zum Laden der Batterie verbunden. Das Instrument selbst wurde Erzeugung von Strom, produzieren fast alle Energie auf Übungen verbracht. Und es kann viele Male wieder aufgeladen werden. Das ist genau das, was offenbar die gleiche Blei-Säure-Batterie, die es noch in allen Autos verwendet werden produziert. Ein weiteres Gerät ist ein Quasselstrippe wurde entwickelt und patentiert von einem anderen Französisch Erfinder Georges Leklanshe im Jahre 1866. Benannt nach seinem Element als Prototyp des modernen "trocken" Batterien serviert, obwohl es zunächst einen solchen Namen war nicht passte. Die Tatsache, dass in der Fassung vorgeschlagen Leklanshe der Elektrolyt eine Flüssigkeit war. Gleichzeitig nun hergestellten Batterien wurde von Gelee ersetzt worden, um ein Auslaufen der Inhalte und Schäden an der Ausrüstung, dass die Batterie speist verhindern. In den übrigen, während welcher Zeit-Technologie hat sich wenig geändert. Als ein halbes Jahrhundert her, sind chemische Elemente Zink-Becher (Anode), die in einem Graphit-Stab (Kathode) und der Innenraum ist mit Elektrolyt gefüllt eingefügt wird. Mit dieser Technologie produzieren die billigste und massive Stromversorgungen, die in eine Taschenlampe, Spieler, Spielzeug usw. eingefügt werdenDoch in seiner ursprünglichen "feuchte" Form Elemente Leklanshe waren weder kompakt noch zuverlässig. Deshalb haben viele Innovatoren viele Male versucht, ihre Verbraucher Qualitäten, wie Platzierung in luftdicht verschlossenen Behältnissen, ohne dass sich Leckage zu verbessern.
Arten von Batterien
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Die meisten modernen Batterien: Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid und Lithium alle - waren bereits im 20. Jahrhundert in den Labors der großen Unternehmen oder Hochschulen entwickelt. Neue chemische Systeme sind nicht von einzelnen Fans erfunden, bezogen auf ihre eigene Intuition. Grundprinzipien, die die Funktionsweise der Zellen zu unterstützen, bereits gründlich untersucht und die genaue Formeln beschrieben. Heute ist das Hauptproblem Entwickler ist die Auswahl der optimalen Komponenten. Chemiker zwischen galvanischen Zellen unterscheiden zwei Arten: die erste und zweite. Der Unterschied zwischen ihnen liegt darin, wie die Energie, die sie produzieren. Elemente der ersten Art - ist Einweg-Batterien, die Strom erzeugen durch chemische Reaktionen, die zu Anode, Kathode und Elektrolyt irreversible Veränderungen zu unterziehen. Dies macht Wiederaufladen der Batterien wie unmöglich oder sehr irrational (z. B. auf bestimmte Arten von Akkus zu verbringen zehnmal mehr Energie als sie zu retten, während andere Arten können nur einen kleinen Bruchteil seiner ursprünglichen Ladung akkumulieren.) Danach wird die Batterie nur noch in den Mülleimer, wo hoffentlich wird es in das Recycling und die höchstwahrscheinlich auf Deponien zu werfen. Elemente der zweiten Art wird öfter Batterien genannt. Dies bedeutet, dass sie zahlen können, wenn die Elektroden der DC-Quelle verbinden werden. Chemische Reaktionen in ihnen, sind reversibel. So halten die Batterien der zweiten Art nicht erzeugen, sondern nur Energie sparen. Ceteris paribus, scheinen die Batterien, die beste Wahl im Vergleich zu Einweg-Batterien werden. Mit ihnen wollen wir nicht so viel Schaden für die Umwelt, denn nach der Entlassung, sollten sie nicht weggeworfen werden. Eine Batterie kann für etwa ein Jahr genutzt werden, während herkömmliche Batterien für den gleichen Zeitraum 100-200 Stück brauchen würde, und jedes Element enthält giftige Substanzen. Aber es ist nicht so einfach. In der Tat haben die Batterien einige gravierende Mängel auf, die es ihnen nicht erlauben, alle anderen Batterien zu verdrängen. In dringenden Fällen sind Einweg-Batterien die beste Wahl. Sie sind billig und immer bereit zu gehen. Aber für mobile Geräte, die regelmäßig verwendet werden, bleiben Batterien der profitabelsten Option. Keiner der Akku kann nicht speichern Energie für immer. Chemicals innen miteinander reagieren und allmählich zersetzen. Als Folge verringert Akkulaufzeit. In diesem progressive Entspannung gibt zwei Hauptgründe. Einige chemische Reaktionen beeinflussen die Fähigkeit, Energie zu speichern. Nach einiger Zeit der Akku verliert seine gesamte Ladung. Diesmal rief die Haltbarkeit ist in der Regel auf ihrem Körper gekennzeichnet. Es hängt von der Art und Ausführung der Batterien, aber die Lagerbedingungen auch Auswirkungen auf die Dauer ihres Lebens. Moderne Lithium-Batterien für mehr als zehn Jahre aufbewahrt werden, zur gleichen Zeit, Elemente anderer Typen können in ein paar Wochen (z. B. Zink-Luft-Batterie nach dem Gebrauch) entladen werden. Aber auch die "Dauerbrenner" Proben kann unbrauchbar gemacht werden, wenn sie früher unter ungünstigen Bedingungen gelagert werden. Besonders wirkt sich auf die Auswirkungen der höheren Temperaturen. Wenn sie dagegen kühl (und einige Arten sogar einfrieren), ist es oft hilfreich, sie in der besten Form zu halten in einer Zeit, viel länger als die angegebenen Ablaufdatum. Reversible chemische Reaktion in Batterien auftreten, selbst wenn sie nicht benutzt. Diesen Vorgang nennt man Selbstentladung. Es ist reversibel, sowie die üblichen Entlastung. Die Geschwindigkeit der Selbstentladung Wirkung, die gleichen Faktoren wie in der Zeit der Lagerung, so kann es auch sehr für verschiedene Arten von Batterien: Einige verlieren bis zu 10% pro Tag, während andere nur 1%. Ein weiterer Indikator, dass wichtige, für jede Art von Batterie wissen, ist es die spezifische Kapazität.Es ist, als das Verhältnis des Elements zu seiner Masse oder Volumen definiert und wird in Watt-Stunden pro Masse oder Volumen ausgedrückt. Je höher das Verhältnis, desto mehr Energie pro Gewichtseinheit gespeichert werden, und desto attraktiver ist es für den Einsatz in tragbaren Geräten. Diese Tabelle zeigt die Verhältnisse für verschiedene Arten von Batterien, ausgedrückt Vatt-chasah/kg.
| Typ | Spannung | Ud.emkost |
| Ni-Cad | 1,2 | 40 bis 60 |
| NiMH | 1,2 | 60 bis 80 |
| Li-Ion | 3,6 | 90 bis 110 |
| Li-Polymer | 3,6 | 130 bis 150 |
Chemische Systeme
Einer der wichtigsten Faktoren bei der Entwicklung von Batterien (ebenso wie alle Geräte, die sie füttert) ist auf maximale spezifische Kapazität für eine bestimmte (Mindest-) Größe und Gewicht zu erreichen. Chemische Reaktionen, die innerhalb des Elements und bestimmen ihre physikalische Größe und Kapazität. Im Prinzip ist die ganze Geschichte der Entwicklung von Batterien für die Suche nach neuen chemischen Systemen und verpacken sie in einem Körper so klein wie möglich reduziert. Heute ist eine Menge verschiedener Arten von Batterien, von denen einige im 19. Jahrhundert entwickelt wurden, während andere kaum bemerkt ein Jahrzehnt. Diese Vielfalt wird durch die Tatsache, dass jede Technologie ihre Stärken hat erläutert. Wir informieren Sie über die am häufigsten von den in mobilen Geräten eingesetzt erzählen.
Trockenbatterien
Der erste Serien-Batterien waren nur trocken. Erben der Erfindung Leklanshe, sind sie am häufigsten in der Welt. Nur ein Unternehmen Energizer vertreibt mehr als 6 Milliarden solcher Batterien jährlich. Im Allgemeinen ", sagt der Batterie, so meinen wir -. Trockenen Zelle" Und dies trotz der Tatsache, dass sie den geringsten spezifischen Leistung von allen "massive"-Typen. Solche Popularität ist, erstens, ihre Billigkeit, und zweitens, dass dieser Name auf einmal drei verschiedenen chemischen Systeme heißt: Chlor-Zink, Alkali-Zink-Mangan-Batterien (Elemente Leklanshe). Ihre Namen geben einen Hinweis auf chemische Systeme, basierend auf dem sie erstellt wurden. In der trockenen Batterien auf der Achse des Kohlestab Kathodenstromkollektoren entfernt. Kathode selbst ist ein System, Braunstein, Kohlenstoff-Elektrode und Elektrolyt enthält. Zink "Tasse" ist die Anode und bildet ein Gehäuse aus Metall-Element. Elektrolyt wiederum ist eine Mischung, die von Ammoniumchlorid, Braunstein und Zinkchlorid besteht. Mangan-Zink-und Chlor-Zink-Elemente unterscheiden sich in der Tat, den Elektrolyten. Der ehemalige enthalten eine Mischung aus Ammoniumchlorid und Zinkchlorid, mit Wasser verdünnt. In der Chlor-Zink-Elektrolyt um fast 100% Zinkchlorid. Der Unterschied in der Nennspannung bei denen das Minimum: 1,55 V und 1,6 V vorzunehmen. Trotz der Tatsache, dass die Chlor-Zink hat eine größere Kapazität als mit den Elementen Leklanshe, verschwindet dieser Vorteil bei geringer Last verglichen. Deshalb schreiben sie oft "heavy-duty", dh Elemente mit hoher Leistung. Sei es wie es sei, die Wirksamkeit aller trockenen Zelle stark mit zunehmender Belastung. Deshalb ist in modernen Kameras zu setzen ihnen ist es nicht wert, sie sind einfach nicht für diesen Zweck entwickelt. Egal, wie viel herumlaufen rosa Häschen in der Werbung, Alkaline-Batterien - es ist alles das gleiche Kohlenstoff-Zink-Mineralien stammten aus dem 19. Jahrhundert. Der einzige Unterschied ist eine speziell ausgewählte Mischung von Elektrolyten, die auf die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit solcher Batterien erhöhen können. Was ist das Geheimnis? Diese Mischung ist etwas alkalisch als die beiden anderen Typen.
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Wenn die chemische Zusammensetzung der Alkali-Batterien ist etwas anders als das Element Leklanshe davon sind die konstruktiven Unterschiede signifikant. Wir können sagen, dass Alkali-Batterie trocken Zelle von innen nach außen gedreht wird. Die äußere Umhüllung von ihnen ist die Anode, es ist nur eine schützende Hülle. Anode ist eine geleeartige Gemisch von Zink-Pulver mit einem Elektrolyten (die wiederum ist eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid) gemischt. Kathode, ein Gemisch von Kohle und Braunstein, umgibt die Anode und Elektrolyt.Er trennt eine Schicht aus Vlies wie Polyester. Je nach Anwendung können Alkali-Batterien 4-5 mal länger als herkömmliche Zink-Kohle-. Dieser Unterschied ist vor allem dann bemerkbar, wenn Sie diesen Modus, wenn kurzzeitig hohe Belastung mit langen Perioden der Inaktivität unterbrochen. Es ist wichtig zu bedenken, dass Alkaline-Batterien sind nicht wiederaufladbar, weil die chemischen Prozesse, in denen sie basieren, sind nicht umkehrbar. Wenn es in das Ladegerät gesetzt wird, wird es nicht wie eine Batterie zu verhalten, sondern als Widerstand - beginnt sich aufzuheizen. Wenn es nicht herausziehen in der Zeit, dann erwärmt sich genügend Kraft zu explodieren.
Nickel-Cadmium-Batterien
Titel sagt uns, dass die Batterien dieses Typs einer Nickel-Anode und einer Kathode Cadmium haben. Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cad bezeichnet) sind bei den Verbrauchern auf der ganzen Welt beliebt. Last but not least ist auf die Tatsache, dass sie eine große Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen standhalten können - 500 oder sogar 1000 - ohne eine signifikante Verschlechterung der Leistung. Darüber hinaus sind sie relativ leicht und mit hohem Energieverbrauch (obwohl die spezifische Kapazität von etwa zwei mal niedriger als die von Alkali-Batterien). Auf der anderen Seite enthalten sie giftige Cadmium, so dass sie vorsichtiger sein sollte, sowohl während des Gebrauchs und wenn zu entsorgen.
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Die Ausgangsspannung meisten Batterien sinkt die Entlastung, denn das Ergebnis chemischer Reaktionen erhöhen ihre internen Widerstand. Nickel-Cadmium-Batterien zeichnen sich durch sehr geringen Innenwiderstand gekennzeichnet ist, und deshalb kann der Ausgangsstrom zutreffen stark genug ist, dass neben nahezu unverändert als Entspannung. Dementsprechend wird die Ausgangsspannung bleibt auch nahezu unverändert, solange die Ladung ist fast nie aus. Dann wird die Ausgangsspannung sinkt auf nahezu Null. Konstante Ausgangsspannung ist ein Vorteil bei der Entwicklung von elektrischen Stromkreisen, aber es macht auch die Bestimmung des aktuellen Ladezustand ist praktisch unmöglich. Aufgrund dieser besonderen Machtverhältnisse auf der Grundlage der Arbeitszeit und der bekannten Kapazität von einer bestimmten Art von Batterie berechnet, und damit ist der ungefähre Wert. Viel gravierender Mangel ist die "Memory-Effekt". Wird der Akku nicht vollständig entladen und dann die Ladung, so kann ihre Kapazitäten reduziert werden. Die Tatsache, dass eine solche "falsch" Ladung an der Anode der Kristalle aus Cadmium. Sie spielen die Rolle von chemischen "Gedächtnis" Batterien, nicht vergessen, dass die Mittelstufe. Wenn während der nächsten Entladung der Batterie wird auf dieses Niveau fallen, wird die Ausgangsspannung sinken, wenn der Akku vollständig entladen ist. Vindictive Kristalle werden weiterhin an der Anode gebildet werden, um die Wirkung dieser unangenehmen Effekt. Um ihn loszuwerden, müssen Sie weiterhin auf die Erleichterung nach dem Erreichen dieser Mittelstufe. Der einzige Weg, "löschen" das Gedächtnis und wieder volle Batteriekapazität. Viel gravierender Mangel ist die "Memory-Effekt". Wird der Akku nicht vollständig entladen und dann die Ladung, so kann ihre Kapazitäten reduziert werden. Die Tatsache, dass eine solche "falsch" Ladung an der Anode der Kristalle aus Cadmium. Sie spielen die Rolle von chemischen "Gedächtnis" Batterien, nicht vergessen, dass die Mittelstufe. Wenn während der nächsten Entladung der Batterie wird auf dieses Niveau fallen, wird die Ausgangsspannung sinken, wenn der Akku vollständig entladen ist. Vindictive Kristalle werden weiterhin an der Anode gebildet werden, um die Wirkung dieser unangenehmen Effekt. Um ihn loszuwerden, müssen Sie weiterhin auf die Erleichterung nach dem Erreichen dieser Mittelstufe. Der einzige Weg, "löschen" das Gedächtnis und wieder volle Batteriekapazität. Diese Technik wird allgemein eine Tiefentladung bezeichnet. Aber tief bedeutet nicht abgeschlossen ist, bis zu kratzen. " Dies ist nur verletzt und wird die Lebensdauer des Elements zu verkürzen. Wenn in den Prozess der Hilfe die Ausgangsspannung unter den 1 V (bei Nennspannung 1,2 V), hat sie führen zu fehlerhaften Akkus.Anspruchsvolle Geräte wie PDAs oder Laptops sind, so dass sie ausgeschaltet sind, bevor der Akku die Schwelle drehte konfiguriert. Für Tiefentladung Batterien müssen spezielle Geräte, die viele namhafte Unternehmen herstellt. Einige Herstellerfirmen erklärt, dass die neuen Nickel-Cadmium-Batterien sind nicht anfällig für Memory-Effekt. In der Praxis jedoch hat es nicht bewiesen. Egal, was die Hersteller versprachen größtmögliche Wirkung zu erzielen jedes Mal die Batterien vollständig aufgeladen werden sollte, und dann warten, bis die normale Entladung, dass sie nicht verwöhnt und haben dazu gedient die gesamte Laufzeit haben.
Verhindern Elektrolyse
Als Folge der Elektrolyse in Nickel-Cadmium-Batterien ansammeln kann potenziell explosive Gase Wasserstoff und Sauerstoff. Um dies zu verhindern, sind die Batterien in einem versiegelten Umschlag gelegt. Es gibt spezielle Mikroventile zur automatischen Entlüftung von angesammelten Gase entwickelt. Sie sind so klein, dass sie sehr schwer zu bemerken sind. Es ist wichtig, dass diese Ventile geschlossen wurden, so Akkulaufzeit sollte nicht umbrochen, Klebstoff oder Klebeband Wicklung.
Nickel-Metallhydrid-Batterien
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Aus der Sicht der Chemie, wäre das ideale Material für die Kathode Wasserstoff. Aber unter normalen Bedingungen für die Verwendung ist dies unmöglich. Bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck, es ist ein Gas, und es ist einfacher, zum Füllen von Luftballons verwenden, und nicht als Material für Batterien. Doch in den späten 60er Jahrhundert haben sich die 20 Wissenschaftler eine Reihe von Legierungen zur Bindung der atomaren Wasserstoff in einem Volumen 1000 mal größer ist als ihre eigene entdeckt. Sie sind Hydride genannt, eine chemische Verbindung, werden sie üblicherweise Metalle wie Zink, Lithium und Nickel. Bei sachgemäßer Anwendung, mit der Hilfe der Hydride genug Wasserstoff speichern, um in reversiblen Reaktionen im Inneren eine Batterie verwendet werden. Die am häufigsten verwendeten Nickel-Metallhydrid (NiMH)-Batterien, die Hydrid-Kathode und einer Anode Nickel haben. Der Einsatz von Hydriden hat mehrere Vorteile. Der offensichtlichste ist, dass die Produktion nicht verwendet giftige Cadmium. Das Fehlen dieses Materials bedeutet auch, dass diese Batterien sollten frei von Memory-Effekt. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von Wasserstoff als Kathode, gelang es, 50-Prozent-Steigerung der spezifischen Leistung (im Vergleich zu Nickel-Cadmium-Batterien) zu beenden. In der Praxis bedeutet dies, dass die Nickel-Metallhydrid-Batterien, die Spieler oder ein ähnliches Gerät wird auf 50% länger laufen. Aber der Einsatz von Wasserstoff bringt nicht nur positive, sondern auch negative Ergebnisse. Der größte Nachteil ist, dass diese Batterien deutlich anfälliger für Selbstentladung. Einige von ihnen verlieren bis zu 5% pro Tag, obwohl die neuesten Modelle, diese Leistung reduziert wurde. Spielplan der Entlastung von Nickel-Metallhydrid-Batterien unter Last ist etwas anders als die Nickel-Cadmium. Die Nennspannung, sie nicht unterscheiden (alle den gleichen 1,2 V). Aber wenn der Akku vollständig geladen ist, dann für einige Zeit die Ausgangsspannung von 1,4 V. Nach diesem kurzen Zeitraum, dann fällt es auf 1,2 V und weiter NiMH-Akku verhalten sich genauso wie die NiCd. Beide Arten haben in der Regel genug ähnliche Merkmale aufweisen. NiMH-Akkus können aber auch die aktuelle von großer Stärke, kann eine Menge aushalten Ladung / Entlade-Zyklen (in der Regel über 500), doch zwei verschiedene Technologien. Wenn während Batterieentladung der beiden Arten fast gleich verhalten, dann den Vorwurf der Ähnlichkeit ist nicht zu beobachten. Genauer gesagt, die Nickel-Cadmium-Batterien während des Ladevorgangs fast nicht verändert seine Temperatur. Nickel-Metallhydrid somit Wärme erzeugen, und bei Erreichen volle Ladung können sie erwärmen ganz erheblich. Aus diesem Grund für unterschiedliche Batterien erfordern unterschiedliche Ladegeräte. Und obwohl der Markt gibt es universelle Geräte, in der Regel, sobald sie können die Batterien des gleichen Typs kostenlos.
Lithium-Ionen-Batterien
Lithium ist das reaktive Metalle, und benutzte es in der kompaktesten Systeme, die Energie-the-art-Technologie bieten.Lithium Kathoden in fast allen Batterien mit hoher Kapazität verwendet. Aber dank der Aktivität dieses Metall-Batterien erhalten nicht nur sehr aufgeschlossen, sie haben auch den höchsten Nennspannung. Abhängig von der Anode, die Lithium-Elemente enthält, eine Ausgangsspannung von 1,5 V bis 3,6 Volt!
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Das Hauptproblem bei der Verwendung von Lithium wieder, ist seine hohe Aktivität. Er kann sogar ausbrechen - ganz zu schweigen, nicht die angenehmste Feature, wenn es um Akkus geht zu sagen. Aufgrund dieser Probleme, die Elemente auf der Grundlage von metallischem Lithium, die anscheinend schon im 70. bis 80. Jahre des 20. Jahrhunderts, den "berühmten" für seine geringe Zuverlässigkeit begann. Um diese Schwierigkeiten zu befreien, haben die Hersteller versucht, Lithium-Batterien in Form von Ionen zu verwenden. So gelang es ihnen, alle nützlichen elektrochemischen Eigenschaften zu erhalten, ohne Kontakt mit dem wunderlichen Metall zu bilden. In der Lithium-Ionen-Zelle, Lithium-Ionen verwandte Moleküle aus anderen Werkstoffen. Typische Li-Ion-Akku verfügt über eine Kohlenstoff-Anode und Kathode litiykobaltdioksida. Der Elektrolyt ist im Grunde eine Lösung von Lithium-Salze.
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Lithium-Batterien haben eine höhere Dichte als Nickel-Metallhydrid. Sag mal, wie in Notebooks Batterien können in einem Arbeitsgang und ein halbes Mal länger als Nickel-Metallhydrid. Darüber hinaus Lithium-Ionen-Zellen von den Auswirkungen der Erinnerung, die frühen Nickel-Cadmium-Batterien gelitten verschont. Auf der anderen Seite wird der interne Widerstand einer modernen Lithium-Zellen höher als bei Nickel-Kadmium. Dementsprechend können sie nicht einen solchen starken Strömungen. Wenn Ni-Cd-Zellen in der Lage, die Münze schmelzen, ist Lithium nicht in der Lage. Aber noch, Macht dieser Batterien würde genug für einen Laptop, wenn es nicht von Lasten mit Stechen (dies bedeutet, dass einige Geräte wie Festplatte oder CD-ROM, sollte nicht dazu führen, den Hochsprung bei extremen Bedingungen - zum Beispiel während der anfänglichen Förderung oder wacht aus dem Ruhezustand). Selbst trotz der Tatsache, dass Lithium-Ionen-Batterien für Hunderte von Ladezyklen stehen, leben sie kürzer leben als jene, die eine Nickel verwenden. Aufgrund der Tatsache, dass die Lithium-Ionen-Zellen mit Hilfe eines flüssigen Elektrolyten (auch wenn von einer Gewebeschicht getrennt) in der Form sind sie fast immer den Zylinder. Obwohl diese Form ist nicht schlechter als andere Formen der Elemente, mit dem Aufkommen von polymerisierten Elektrolyt Lithium-Ionen-Batterien werden immer kleiner.
Lithium-Polymer-Batterien
Das am weitesten fortgeschrittene Technologie heute verwendet, um eine Batterie, die einen Lithium-Polymer ist. Bereits bei den Herstellern wie Batterien und Geräte Computer hat eine Tendenz für einen allmählichen Übergang zu dieser Art von Elementen. Der wesentliche Vorteil der Lithium-Polymer-Batterien ist die Abwesenheit von flüssigem Elektrolyt. Nein, das bedeutet nicht, dass Wissenschaftler haben einen Weg ganz verzichtet Elektrolyt gefunden. Die Anode ist aus der Kathode einer Polymer-Schranke, Verbundwerkstoffe wie Polyacrylnitril, die ein Lithiumsalz enthält getrennt. Aufgrund des Fehlens von flüssigen Komponenten können Lithium-Polymer-Elemente nehmen fast jeder Form, im Gegensatz zu anderen Arten von zylindrischen Batterien. Konventionelle Formen der Verpackung für sie sind flache Platten oder Stangen. Als solche, sie besser füllen den Raum das Batteriefach. Als ein Ergebnis auf die gleiche spezifische Dichte, kann Lithium-Polymer-Batterien optimale Form zu 22% mehr Energie als vergleichbare Lithium-Ionen gespeichert werden. Dies ist durch das Ausfüllen der "toten" Volumes in den Ecken des Fachs, die ungenutzt blieben würde im Falle der zylindrischen Batterien erreicht haben. Neben diesen offensichtlichen Vorteile sind Lithium-Polymer-Elemente umweltfreundlich und einfacher durch das Fehlen eines externen Metallgehäuse.
Lithium-Batterie zhelezodisulfidnye
Im Gegensatz zu anderen Lithium-Batterien enthalten, die eine Ausgangsspannung höher als 3V haben, die Lithium-zhelezodisulfidnyh es in der Mitte. Darüber hinaus können sie nicht aufgeladen werden. Diese Technologie stellt einen Kompromiss dar, auf die die Entwickler gegangen, um die Kompatibilität von Lithium-Stromquellen mit der Technik, zur Verwendung Alkali-Batterien entwickelt zu gewährleisten. Die chemische Zusammensetzung der Batterien wurde speziell geändert. Sie Lithiumanode aus Kathode zhelezodisulfidnogo Schicht des Elektrolyten voneinander getrennt. Dieses Sandwich wird in einem geschlossenen Gehäuse mit mikroklapanami für Lüftung, sowie Nickel-Cadmium-Batterien verpackt. Diese Art von Element hat als Konkurrenzprodukt zu Batterien Alkali konzipiert. Verglichen mit Lithium-zhelezodisulfidnye wiegen ein Drittel weniger, haben eine höhere Kapazität, und darüber hinaus ist auch für längere gespeichert. Auch nach zehn Jahren der Lagerung behalten sie fast alle ihre Ladung. Überlegenheit gegenüber seinen Wettbewerbern sind die meisten bei hoher Last stark ausgeprägt. Im Falle der hohen Lastströmen Lithium zhelezodisulfidnye Elemente können in 2,5-mal länger arbeiten als Alkaline-Batterien der gleichen Größe. Wenn die Ausgabe nicht erfordert einen hohen Strom, ist dieser Unterschied viel weniger bemerkbar. Zum Beispiel, einer der Hersteller von Batterien, sagte die folgenden Merkmale von zwei Arten von ihre Batterie Größe AA: bei einer Belastung von 20 mA Alkali-Batterie wird für 122 Stunden gegenüber 135 Stunden Arbeit in einer Lithium-zhelezodisulfidnoy. Wenn die Belastung um bis zu 1A, betrug die Dauer der Arbeiten auf 0,8 und 2,1 Stunden erreicht wird. Wie sie sagen, ist das Ergebnis offensichtlich. Diese leistungsstarken Batterien nicht sinnvoll, eine Vorrichtung, die relativ wenig Energie verbrauchen für eine lange Zeit gestellt. Sie wurden speziell für den Einsatz in Kameras, Taschenlampen mächtig entwickelt, und ein Wecker oder Radio ist besser, Alkali-Batterien stellen.
Ladegeräte
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Moderne Geräte zum Laden - eine ausgeklügelte elektronische Geräte mit unterschiedlichen Systemen zum Schutz ausgestattet - sowohl Ihnen und Ihren Akkus. In den meisten Fällen jede Art von Element eine eigene Ladegerät. Bei unsachgemäßem Gebrauch können nicht nur Batterien, sondern auch das Ladegerät zu ruinieren. Es gibt zwei Arten von Ladegeräten - mit konstanter Spannung und konstantem Strom. Geräte, die funktionieren nur mit konstanter Spannung ist sehr einfach. Sie haben immer die gleiche Spannung serviert, sondern die Stromstärke hängt von der Höhe der Ladung der Batterien (und andere Faktoren). Mit der Anhäufung von Energie, die Spannung steigt und damit sinkt die Potentialdifferenz Ladegerät und Akku. Als Ergebnis der Strom in der Schaltung ab. Sie verabredeten sich ist nicht schwierig, alles was Sie brauchen - einen Transformator und Gleichrichter (zum Richten der AC / DC) (um die Spannung auf das gewünschte Niveau zu reduzieren). Solche Geräte sind mit einigen der Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet, obwohl sie in der Regel auf das System des Schutzes gegen Überladung und so weiter hinzugefügt werden. Der zweite Typ von Ladegerät sorgt für eine konstante Stromstärke und die Spannung ändert, um die erforderliche Stromwert liefern. Der Ladevorgang wird abgebrochen, wenn die Batteriespannung eine volle Ladung erreicht. Typischerweise sind diese Geräte für Nickel-Cadmium und Nickel-Metallhydrid-Elemente verwendet. Um nicht die Batterie verderben, müssen Sie Zeit, um den Ladevorgang abbrechen nach Erreichen der gewünschten Ebene. Abhängig von der Art der Batterie und "ausgetrickst" das Ladegerät, um festzustellen, die benötigte Zeit zum Aufladen mithilfe mehrerer Technologien. In den einfachsten Fällen wird durch die Spannung von der Batterie erzeugte gemessen. Das System überwacht die Batteriespannung und beendet die Kette in einer Zeit, wenn es einen Schwellenwert erreicht. Aber diese Methode ist nicht geeignet für alle Elemente. Zum Beispiel wird es nie in Ladegeräte für Nickel-Cadmium-Batterien, die Entladekurve ist fast gerade die meiste Zeit zu erfüllen. Dies macht es unmöglich, die Schwellenspannung zu bestimmen. Anspruchsvollere Ladegeräte gewählten Betriebsart, basierend auf Messung der Temperatur des Elements. Wenn der Akku zu erwärmen beginnt, wird sie reduzieren die Stromstärke.Üblicherweise in solchen Batterien Thermometer gebaut, die überwacht die Temperatur des Elements und übermittelt ein entsprechendes Signal Ladegerät. Das am weitesten fortgeschrittene Geräte verwenden diese beiden Methoden auf einmal. Sie beginnen mit einem großen Strom, und dann die Verarbeitung der Daten aus dem Sensor-Spannung und Temperatur können zu niedrig zu wechseln. Wenn der Akku aufgeladen ist, dann werden sie in den Wartungsmodus Ladung gehen. In diesem Fall ist die Batterie nur wenig, um den Prozess der Selbstentladung auszugleichen aufgeladen. Der Ladestrom ist in diesem Fall nur ein Zwanzigstel, ein Dreißigstel der Nennableitstoßstrom Batterien. Aber für diese Batterie sollte ein kleiner Strom Ladebetrieb (zB Nickel-Cadmium-Batterien aufgeladen, so kann man nicht). Die meisten Ladegeräte für Laptops und Handys sind in einer Weise, die ständig mit den Elementen verbunden werden können.
Storage
Wenn Sie Ihre Batterie diente so lange wie möglich, etwas über sie zu pflegen. Mit Elementen der ersten Art, dh mit Einwegbatterien mehr einfach, ist ihre einzige wichtige Sache zu speichern und nach der Verwendung von ihnen allen das gleiche zu werfen. Batterien, die Elemente der zweiten Art, erfordern mehr Aufmerksamkeit, weil sie regelmäßig aufgeladen werden müssen. Alle Akkus Überhitzung verderben. Und vielleicht sogar destruktive Ladung zu werden, wenn sie nicht rechtzeitig aufhört. Nichts Ernstes ist, dass Ihr Akku zu warm werden, wenn es an ein Ladegerät angeschlossen ist. Aber für Überladung Temperatur steigt signifikant, wird der Akku heiß, und es ist ein sicheres Zeichen, dass mehrere seiner Ladung wird nicht gelingen. Akku kann auch unbrauchbar gemacht werden, wenn sie vollständig entladen ist. Dies kann durch Kurzschluss verursacht werden. Übrigens eine interessante Tatsache: Bei einigen der Akku nach der Entladung unter dem empfohlenen Niveau können die Polarität! Im Allgemeinen, wenn Sie Ihren Laptop um Sie zu warnen, dass ihre Batterie fast vollständig entladen ist, versuchen Sie nicht, die Arbeit weiterzuführen - mehr wird kommen. Die meisten Akkus sind am besten im entladenen Zustand gelagert. Dies gilt insbesondere für Ni-Cd-Zellen. Daher diese Batterien, die lange in Lager, gewöhnlich verkauft ungeladen.
Geräte
Die meisten der Geräte beinhaltet die Verwendung einer Batterie von Standard-Größen, zum Beispiel AA, AAA, und dergleichen. Daher haben Käufer die Wahl, welche Art von Produkten zu wählen. Die Inschrift "Heavy-duty" (hoch laden), die auf einige Zink-Kohle-Batterien gesehen werden kann, ist nicht nur ein Werbegag. Dies bedeutet, dass sie für den Einsatz in Anwendungen, die einen Strom von großer Stärke bestimmt sind. Beispiele für solche Geräte - Beleuchtung, Elektromotoren und alle Geräte, in denen sie angewendet werden, wie Kinderspielzeug. Es sind diese Batterien viel länger als üblich. Wenn das Gerät verbraucht wenig Strom, dann ist dieser Vorteil fast fast unmerklich. Verschiedene Lithium-Batterien sind sehr verschieden von einander in Bezug auf die Anwendung. Li-zhelezodisulfidnye sind Meister bei der Arbeit c schweren Lasten. Andere Arten, wie Lithium-Batterien Uhr, in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Belastung im Gegenteil, sind nicht groß. Lithium-Ionen-und Lithium-Polymer sind irgendwo dazwischen, und deshalb sind die vielseitigsten. Wo verwendet werden können, Batterien und Batterien sind in der Regel bevorzugt, zuerst. Aber in einigen Fällen sind ihre Leistungen nicht geltend gemacht. Beispiel Nehmen wir, Steuerung, welche verbraucht sehr wenig Strom, ist aber Fernbedienung und verwendet ständig für eine lange Zeit. Herkömmliche Batterien kann es mehrere Jahre dauern und die Batterien nicht so viel leben, neben einer solchen langen Zeitraum bemerkbar macht deutlich höhere Selbstentladung dieser Elemente. Das andere Extrem sind Geräte, die selten genutzt werden, sondern muss immer bereit sein zu arbeiten, wenn nötig. Sie sind auch besser, etwas Einweg, sondern die "Langspielplatte" gestellt. Im Allgemeinen ist das Prinzip klar - nicht die beste Batterie oder Akku für jede Anwendung wird etwas Gutes und etwas Schlechtes sein. Nun, endlich, wiederholen wir einige wichtige Regeln:
- Wenn ein Metall Kurzschluss Objekt des Akkus, dann beginnt sich aufzuheizen. Dies kann zu Schäden an Ihrem Eigentum und sogar Feuer.
- Die meisten der Batterien produziert Wasserstoff in den Prozess der Elektrolyse durch Aufladen verursacht. Abdichtung von Gebäuden der modernen Batterien erheblich reduziert das Risiko von Leckagen und Feuer von Gas, aber keine vollständige Sicherheit kann es nicht geben, weil die eingebauten Ventilen veröffentlichen regelmäßig Überschüsse angesammelt Wasserstoff.
- Viel gefährlicher ist ein Gas, das nicht verlassen können das Gebäude. Wenn aus irgendeinem Grund die automatische Ventile gesperrt, wenn die Temperatur im Inneren der Druck kann so wachsen, dass die Batterie explodiert waren. Daher sollten Gebäude Batterien niemals versiegelt werden, in Plastikfolie eingeschweißt und dergleichen.
- Fast alle Batterien enthalten gefährliche Chemikalien: giftig, giftig, entzündbar - abhängig von Technologie. Es ist daher wichtig, dass sie ordnungsgemäß nach Gebrauch entsorgt werden. Natürlich ist es immer noch alles, was auf die nächste Mülldeponie ist, aber es ist besser, sie liegen irgendwo weit weg, als auf der Straße lag.
Quellen, Material:
