Các loại pin phổ biến

Thiết bị (trong một vài từ), ưu điểm và nhược điểm. Pin chì-axit, niken-cadmium, niken-kim loại và pin lithium-ion.

Công nghệ pin lặng lẽ và vững chắc bước vào cuộc sống của chúng tôi. Điện thoại không dây, điện thoại di động, dụng cụ điện không dây, máy ảnh, nhiều loại đồ chơi ... Nếu tất cả những thứ này chỉ nhận được điện từ pin axit hoặc kiềm thông thường, thì một phần ngân sách đáng kể của mỗi gia đình Nga sẽ được dành cho pin. Do đó, bạn thường tự suy nghĩ: làm thế nào chúng ta thậm chí sống mà không có pin hộ gia đình?

Pin - Đây là những thiết bị điện hóa có khả năng lưu trữ và phát ra năng lượng điện. Tuy nhiên, đằng sau một định nghĩa đơn giản như vậy nằm một loạt các thiết kế và nguyên tắc hoạt động của các loại pin khác nhau. Sự tiến hóa và tiến bộ công nghệ đã ảnh hưởng đến họ hoàn toàn và ngày nay trong ngành công nghiệp có pin sạccó khả năng làm việc với công suất tối đa trong nhiều năm theo nghĩa đen mà không cần sạc lại.

Tuy nhiên, giáo dân trung bình chỉ quen thuộc với một số loại pin. Hãy để chúng tôi tập trung vào chúng chi tiết hơn.

Trong các hệ thống điện trên xe của chúng tôi được sử dụng pin axit chì khởi động. Pin hiện đại Nhóm này không yêu cầu bảo trì. Chất điện phân trong chúng là dung dịch axit sunfuric và các thuốc thử hoạt động là chì oxit và chì. Trong quá trình phóng điện, các thuốc thử bị khử ở cực dương và cực âm thành chì sunfat, và một dòng điện đi qua chất điện phân. Khi sạc, một phản ứng hóa học ngược xảy ra và dòng điện chạy ngược chiều.

Ắc quy ô tô được gọi là ắc quy khởi động vì chúng được yêu cầu sẵn sàng cung cấp dòng điện ban đầu lớn ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt nhất, ví dụ, ở nhiệt độ môi trường -30 độ C hoặc thấp hơn.

Pin khởi đầu và pin chì-axit thường hoàn toàn không có "Hiệu ứng bộ nhớ". Điều này có nghĩa là họ hoàn toàn không quan tâm đến tần suất và mức độ được sạc, công suất của họ từ việc sạc không đều và không đầy đủ không giảm.

Ngoài ra, pin chì-axit tự xả ở mức độ tối thiểu, có chi phí tương đối thấp và có thể chịu được tới một nghìn chu kỳ sạc.

Nhưng đồng thời, pin khởi động cũng có nhược điểm. Ví dụ, dung lượng của pin chì, được gọi là một đơn vị thể tích và khối lượng của nó, là nhỏ. Do đó, pin chì không thể được gọi là nhỏ gọn và nhẹ. Một nhược điểm khác của loại pin này là sợ xả sâu. Tối ưu cho pin khởi động sẽ là mức xả không quá một nửa dung lượng.

Trong các thiết bị gia dụng công nghiệp nhỏ gọn nói chung, cho đến gần đây, sự dẫn đầu tuyệt đối về tỷ lệ lưu hành vẫn được duy trì pin niken cadmium (Ni-Cd). Đây là những pin kiềm, chúng sử dụng kali hydroxit làm chất điện phân. Và các hoạt chất trong chúng là cadmium và niken hydroxit (do đó có tên).

Pin niken-cadmium là duy nhất trong thái độ của họ đối với xả sâu. Họ thích giống như nó và có ảnh hưởng có lợi đến khả năng và số lượng chu kỳ nạp tiền có thể. Nhìn chung, pin niken-cadmium tốt ở chỗ nó có thể hoạt động với công suất không đổi trong toàn bộ chu kỳ xả, tạo ra cùng một dòng điện.

Giống như pin chì, pin niken và cadmium có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ và sẵn sàng cho một số lượng lớn các chu kỳ sạc lại.

Chi phí của pin niken-cadmium cao hơn một chút so với chi phí của pin chì, nhưng không thể nói rằng trước đây là đặc biệt đắt tiền.

Nhược điểm chính của pin niken-cadmium là "hiệu ứng bộ nhớ" rõ rệt. Do đó, pin như vậy rất có hại khi liên tục "sạc" và không xả hết. Không nên quên rằng cadmium là một chất độc, bởi vì có thể có một số khó khăn khi xử lý pin niken-cadmium.

Để giải quyết vấn đề độc tính cadmium và để đạt được các đặc tính hoạt động cao hơn, vào cuối những năm 80 của thế kỷ trước đã được phát triển pin hydride kim loại niken có thể sạc lại (Ni-Mh). Sự khác biệt giữa các pin này và pin niken-cadmium là cực âm của chúng có chứa hydro (intermetallic). Pin hydride kim loại niken ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng bộ nhớ của máy ", có dung lượng riêng cao hơn.

Nhưng đồng thời, những pin này có giá thành cao hơn pin cadmium, chúng có thể chịu được chu kỳ phóng điện ít hơn và không thể cung cấp dòng điện lớn trong một thời gian dài. Do những thiếu sót này, pin hydride kim loại đã không thể cạnh tranh với pin cadmium.

Một trong những loại pin tiên tiến nhất và đồng thời là loại pin phổ biến là pin lithium ion. Về phía họ cả trọng lượng nhẹ, và một nguồn tài nguyên lớn, và không có "hiệu ứng bộ nhớ" và tự xả.

Thiết bị pin lithium ion khá phức tạp: cực âm được làm bằng than chì, và cực dương được làm bằng coban hoặc mangan. Trong quá trình hoạt động của pin, lithium oxide xen kẽ hoặc trên cực dương hoặc trên điện cực âm.

Để nhược điểm của pin lithium-ion có thể được quy cho, trước hết, chi phí cao của họ. Bạn có thể thêm vào đây một phạm vi nhỏ của nhiệt độ hoạt động. Tuy nhiên, những thiếu sót này không thể được coi là đáng kể và việc sản xuất pin lithium-ion liên tục đạt được đà phát triển. Hơn nữa, các loại pin hiện đại hơn, chẳng hạn như lithium-polymer, vẫn chưa trở nên phổ biến.

Đọc thêm về các loại pin hiện đại nhất tại đây:

Pin lithium ion

Pin gel

Công nghệ đầy hứa hẹn:

Pin nhôm

Pin carbon

Pin graphene

Alexander Molokov

Comments

[#1]

Trong Ni-MH, intermetallic là cực dương, không phải cực âm. Niken oxit catot.

[#3]

Thiết bị để bảo trì hiện tại (khử lưu huỳnh) của pin hoạt động.

Pin phải đối mặt với vấn đề sunfat hóa vài năm trước, động cơ diesel của xe tôi bắt đầu bị lạnh với lạnh. Với một cục pin được sạc, bộ khởi động đã quay, nhưng không hiểu sao lại chậm chạp. Tôi đã xem qua các tài liệu của Yếu tố pin (với dao động không thể hiểu được của chúng), sơ đồ Valraven, (một ý tưởng tốt, nhưng là một giải pháp kỹ thuật không biết chữ), v.v. Tôi lắp ráp một mạch đơn giản trên một chiếc bánh mì, lắp đặt pin vào ban đêm và khởi động xe mà không gặp vấn đề gì vào buổi sáng. T.O. Tôi đã đến cuối mùa (tôi không đi vào mùa đông), tôi đã đi vào mùa xuân hè mà không gặp vấn đề gì và vào mùa thu tôi có một cục pin mới, kéo dài tuổi thọ của đứa trẻ sáu tuổi trong một năm. Tôi đi đến kết luận: 1- thiết bị có hiệu quả, nhưng yếu để điều trị; 2- phòng ngừa khử lưu huỳnh là cần thiết, borzh phải say đúng giờ. Tôi truyền bá TD để lặp lại thiết bị mà tôi đã nói, mọi người có thể làm cho nó không lười biếng, tất cả các thành phần không bị thiếu. Nhìn kìa

[#4 ăn miếng trả miếng]

Bài viết không tệ.Tuy nhiên, không có gì được nói về chì VRLA AGM và pin gel, cũng thường được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày (ví dụ, đối với hệ thống pin biến tần hoặc UPS cho nồi hơi ..)
Và nhân tiện, niken-cadmium hiện đắt gấp 2-3 lần so với chì.

[#5 Anton]

Hiệu ứng bộ nhớ của ion lithium

Các nhà nghiên cứu tại Viện Paul Scherrer của Thụy Sĩ, cùng với các đồng nghiệp của Toyota Research tại Nhật Bản, phát hiện ra rằng loại pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi vẫn phải chịu hiệu ứng bộ nhớ âm. "

Như nghiên cứu cho thấy, các chu kỳ sạc không đầy đủ và xả tiếp theo thường xuyên dẫn đến sự xuất hiện của các "vi mô bộ nhớ" riêng biệt, sau đó được tóm tắt. Điều này là do cơ sở của pin là sự giải phóng và thu lại các ion lithium, động lực học trở nên không còn tối ưu trong trường hợp sạc không đầy đủ.

Trong quá trình sạc, các ion lithium để lại các hạt lithium ferrophosphate, kích thước của nó là hàng chục micromet, từng cái một. Vật liệu catốt bắt đầu tách thành các hạt có hàm lượng lithium khác nhau.

Sạc pin xảy ra trên nền tảng của tiềm năng điện hóa ngày càng tăng. Tại một thời điểm nhất định, nó đạt đến giá trị giới hạn của nó. Điều này dẫn đến việc tăng tốc độ giải phóng các ion lithium còn lại từ vật liệu catốt, nhưng chúng không còn thay đổi tổng điện áp pin.

Nếu nó không được sạc đầy, thì một số lượng hạt nhất định gần với trạng thái biên sẽ vẫn ở cực âm. Họ gần như đạt được rào cản giải phóng ion lithium, nhưng không thể vượt qua nó.

Trong quá trình phóng điện, các ion lithium tự do có xu hướng quay trở lại vị trí của chúng và kết hợp lại với các ion ferrophosphate. Tuy nhiên, trên bề mặt cực âm, chúng cũng gặp các hạt ở trạng thái biên đã chứa lithium. Việc bắt lại bị cản trở, và cấu trúc vi mô của điện cực bị xáo trộn.

Hiện tại, có hai cách để giải quyết vấn đề đang được kiểm tra: thay đổi thuật toán của hệ thống quản lý pin và phát triển catốt với diện tích bề mặt tăng.