Аккумулятор

Мы объясним, что такое аккумулятор и как работает это устройство. Кроме того, типы существующих батарей и что такое батарея
Батареи преобразуют химическую энергию в электрическую

Что такое аккумулятор?

Электрический аккумулятор, также называемый электрическим элементом или электрическим аккумулятором, – это устройство, состоящее из электрохимических элементов, способных преобразовывать химическую энергию внутри него в электрическую энергию. Батареи вырабатывают постоянный ток и поэтому служат для питания различных электрических цепей , в зависимости от их размера и мощности

Батарейки полностью вошли в нашу повседневную жизнь с момента их изобретения в 19 веке и массового распространения в 20 веке. Развитие аккумуляторов идет рука об руку с технологическим прогрессом электроники. Пульты дистанционного управления, часы, компьютеры всех видов, сотовые телефоны и огромная группа современных устройств используют батарейки в качестве источника электрической энергии, поэтому они выпускаются с различными номиналами мощности

Как работает аккумулятор?

Батареи состоят из химических элементов с положительным и отрицательным полюсом.

Фундаментальный принцип работы батареи заключается в окислительно-восстановительных ( redox ) реакциях определенных химических веществ , одно из которых теряет электроны (окисляется), а другое набирает электроны (восстанавливается) и может вернуться к своей первоначальной конфигурации при наличии необходимых условий: применение электричества (зарядка) или замыкание цепи (разрядка)

Батареи содержат химические элементы, имеющие положительный (анод) и отрицательный (катод) полюс , а также электролиты, которые позволяют вытекать электричеству наружу. Эти элементы преобразуют химическую энергию в электрическую посредством обратимого или необратимого процесса, в зависимости от типа батареи, который после завершения исчерпывает свою способность принимать энергию. Существует два типа клеток:

• Primary. Те, которые после протекания реакции не могут вернуться в исходное состояние, тем самым исчерпывая свою способность накапливать электрический ток. Их также называют неперезаряжаемыми батареями.
• вторичный. Те, которые могут получать электрическую энергию для восстановления своего первоначального химического состава, и могут быть использованы много раз до полного истощения. Их также называют перезаряжаемыми батареями.

Типы батарей

Литиевые батареи имеют лучшую плотность энергии и лучшую скорость разряда.

Существует множество типов батарей, в зависимости от элементов, используемых при их изготовлении, например:

• Алкалиновые батарейки. Обычно одноразовые. В качестве электролита в них используется гидроксид калия (KOH). Химическая реакция , в результате которой вырабатывается энергия, происходит между цинком (Zn, анод) и диоксидом марганца (MnO2, катод). Это чрезвычайно стабильные, но недолговечные батареи.
• Свинцово-кислотные батареи. Часто встречается в автомобилях и мотоциклах. Это перезаряжаемые батареи, которые при заряде имеют два свинцовых электрода : катод из диоксида свинца (PbO2) и анод из губчатого свинца (Pb). В качестве электролита используется серная кислота (H2SO4) в водном растворе. С другой стороны, когда аккумулятор разряжен, свинец находится в форме сульфата свинца(II) (PbSO4), осажденного на металлическом свинце (Pb). Затем, во время начального заряда PbSO4 восстанавливается до Pb на отрицательных пластинах, а PbO2 образуется на положительных пластинах. В этом процессе свинец окисляется и восстанавливается одновременно. С другой стороны, во время разряда PbO2 восстанавливается до PbSO4, а Pb окисляется с образованием PbSO4. Эти два процесса можно повторять циклически, пока кристаллы PbSO4 не станут слишком большими и не потеряют химическую реакционную способность. Это тот случай, когда аккумулятор, как говорят в просторечии, сульфатирован и требует замены на новый.
  

YYQBO никелевые батареи. Имея очень низкую стоимость, но очень низкую производительность, они являются одними из первых в истории. В свою очередь, они породили новые батареи, такие как:

• Никель-железо (Ni-Fe) Они состояли из тонких трубок, свернутых из никелированных стальных листов. На положительные пластины наносили гидроксид никеля (III) (Ni(OH)3), а на отрицательные – железо (Fe). В качестве электролита использовался гидроксид калия (KOH). Хотя они прослужили очень долго, их сняли с производства из-за низкой производительности и высокой стоимости.
• Никель-кадмий (Ni-Cadmium (Ni-Cd)). Они состоят из анода из кадмия (Cd) и катода из гидроксида никеля (III) (Ni(OH)3), а в качестве электролита используется гидроксид калия (KOH). Эти батареи прекрасно перезаряжаются, но имеют низкую плотность энергии (всего 50 Втч/кг). Кроме того, они используются все реже из-за высокого эффекта памяти (снижение емкости батареи при неполной зарядке) и того, что кадмий сильно загрязняет окружающую среду.
  
• Никель-гидрид (Ni-MH). Они используют оксигидроксид никеля (NiOOH) в качестве анода и сплав гидрида металла в качестве катода. Они имеют большую емкость заряда и меньший эффект памяти по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами, а также не влияют на окружающую среду , так как не содержат Cd (очень загрязняющий и опасный). Они первыми стали использоваться для электромобилей, поскольку прекрасно перезаряжаются.
• Литий-ионные батареи (Li-ION). В качестве электролита в них используется соль лития. Они являются наиболее часто используемыми батареями в малой электронике , такой как мобильные телефоны и другие портативные устройства. Они выделяются огромной плотностью энергии, а также тем, что они очень легкие, имеют небольшие размеры и хорошую производительность, но срок их службы составляет не более трех лет. Еще одним преимуществом является их низкий эффект памяти. Кроме того, при перегреве они могут взорваться, поскольку их элементы легко воспламеняются, поэтому стоимость их производства высока из-за необходимости встраивания защитных элементов.
• Литий-полимерные (LiPo) батареи. Разновидность обычных литиевых батарей, они обладают лучшей энергетической плотностью и лучшей скоростью разряда, но имеют недостаток – становятся непригодными для использования при потере заряда ниже 30%, поэтому важно не допускать их полной разрядки. Они также могут перегреться и взорваться, поэтому очень важно никогда не допускать, чтобы прошло слишком много времени до осмотра батареи, или всегда хранить ее в безопасном месте вдали от легковоспламеняющихся веществ.

Батарея и аккумулятор

Во многих испаноязычных странах используется только термин batería.

Термины ‘пила’ и ‘батарея’ в данном контексте являются синонимами и происходят из первых дней манипуляций человека с электричеством. Первые аккумуляторы состояли из групп металлических элементов или дисков для увеличения первоначального тока, которые могли быть расположены двумя способами: один на другом, образуя кучу, или рядом друг с другом, в виде батареи

Следует, однако, уточнить, что во многих испаноязычных странах используется только термин аккумулятор, а для других электрических устройств, таких как конденсаторы и т.д., предпочтительнее использовать термин аккумулятор