Что такое сухая батарея?
Введение
Технологические усовершенствования принесли нам множество аккумуляторов, каждый из которых имеет свои уникальные особенности. Сухие батареи – это подарок такого технологического развития. Новые технологии не обязательно означают, что старые технологии бесполезны. Вместо этого это означает, что теперь у вас есть доступ к более продвинутой и отличной версии, которая может помочь вам улучшить производительность и генерацию энергии.
Что такое Сухая батарея?
Сухие элементы представляют собой электрохимические элементы, встроенные в батареи для преобразования накопленной химической энергии в электрическую. Преобразование энергии помогает питать батареи и подключенные устройства или устройства. Концепция сухой батареи была предложена немецким ученым Карлом Гасснером в 1886 году. С технической точки зрения, сухие батареи состоят из фиксированного электролита, хранящегося в пастообразной форме с низким содержанием влаги.
Существует множество форм сухих батарей, из которых наиболее широко используются две формы. Первичная форма батареи не может быть перезаряжена и будет терять энергию, как батарея, используемая в игрушке, пока она полностью не разрядится. Второй тип сухой батареи перезаряжаемый, и цена немного дороже.
Сухие элементы могут быть изготовлены из различных металлов. Вы должны выбрать свой любимый металл. Чаще всего сухие элементы состоят из углерода и цинка, где цинк действует как анод, а стержень из углерода, внедренный в углеродную пасту, образует катод. Имейте в виду, что этот химический состав может варьироваться в зависимости от вашего выбора.
Сухие элементы работают, когда анод и катод погружаются в электролит для зарядки посредством химической реакции. Электролиты, обычно используемые в батареях, включают хлорид аммония или хлорид натрия. Когда электролит заряжается, ионы начинают двигаться между анодом и катодом внутри батареи, вызывая химическую реакцию. Эта реакция отвечает за выработку электрической энергии.
Сухие элементы генерируют постоянный ток.
Классификация сухих батарей
Цинковая паста
Он состоит из цинкового цилиндра, слоя электропасты, положительного электрода из диоксида марганца, угольного стержня, медного колпачка и так далее.
Самый внешний слой представляет собой цинковый цилиндр, который одновременно является отрицательным электродом батареи, а также служит контейнером, он будет постепенно растворяться в процессе разрядки.
В центре находится угольный стержень, который действует как токосъемник.
Этот угольный стержень плотно окружает смесь темно-коричневого или черного порошка диоксида марганца и проводящего материала (графит или ацетиленовая сажа), которые вместе с угольными стержнями составляют положительный корпус батареи, также называемый угольным пакетом.
Во избежание испарения влаги верхнюю часть сухой камеры герметизируют парафином или смолой.
Картон цинковый
Усовершенствован на основе пастообразной цинково-марганцевой сухой батареи. В его основе высококачественная крафт-бумага толщиной 70-100 микрон, не содержащая металлических примесей. Наклейте слой электролита. Реальная разрядная емкость картонных цинк-марганцевых сухих батарей в 2-3 раза выше, чем у обычных пастообразных цинк-марганцевых сухих батарей. Большинство сухих батарей с пометкой «высокая производительность» картонные.
Щелочной цинк
Его электролит состоит из амальгамированного цинкового порошка, раствора гидроксида калия 35% и некоторого количества желатинизированной карбоксиметилцеллюлозы натрия. Благодаря низкой температуре замерзания и малому внутреннему сопротивлению раствора гидроксида калия щелочные цинк-марганцевые сухие батареи могут работать при -20°С и могут разряжаться большим током.
Щелочные цинк-марганцевые сухие батареи можно заряжать и разряжать более 40 раз, но их нельзя глубоко разряжать перед зарядкой (резервируется емкость от 60% до 70%), а зарядный ток и напряжение в конце периода зарядки должны быть строго контролируется.
Ламинированный цинк
Он состоит из нескольких компактных плоских ячеек, сложенных вместе. Каждая отдельная батарея состоит из пластикового корпуса, цинковой оболочки, проводящей пленки, разделительной бумаги и угольной корки (положительного электрода). Диафрагменная бумага - это своего рода суспензионная бумага со слоем крахмала на поверхности, которая поглощает электролит, который наклеивается на цинковую оболочку; верхняя часть бумаги диафрагмы представляет собой угольный корж. Разделительная бумага похожа на слой электрической пасты сухой батареи пасты, которая играет роль изоляции отрицательного электрода цинковой кожи и положительного электрода угольной лепешки.
Ламинированная цинково-марганцевая сухая батарея устраняет проблему последовательного соединения цилиндрических пастообразных сухих батарей. Он имеет компактную структуру, малый объем и большую объемную удельную емкость, но срок его хранения невелик, а внутреннее сопротивление велико, поэтому ток разряда не должен быть слишком большим.
Щелочная батарея
По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами той же емкости он имеет малые размеры, долгий срок службы и способность к разряду большим током, но его стоимость выше. Щелочные батареи делятся на железо-никелевые, кадмиево-никелевые, цинко-серебряные и другие серии в зависимости от активного материала пластины.
Взяв в качестве примера никель-кадмиевую батарею, принцип работы щелочной батареи следующий: после зарядки активного материала пластины батареи положительная пластина представляет собой гидроксид никеля [Ni(OH)3], а отрицательная пластина представляет собой металл. кадмий (Cd); Когда он прерывается, положительная пластина превращается в гидроксид никеля [Ni(OH)2], а отрицательная пластина превращается в гидроксид кадмия [Cd(OH)2]. Электролит в основном представляет собой раствор гидроксида калия (KOH).
Воздушная батарея
Высокоэнергетическая батарея, использующая кислород воздуха в качестве активного материала положительного электрода и металлы в качестве активного материала отрицательного электрода. В качестве металлов обычно используются магний, алюминий, цинк, кадмий, железо и т. д.; электролит представляет собой водный раствор.
Нано батарея
Нано – это 10^(-9) метров, а нанобатареи – это батареи, изготовленные из наноматериалов (таких как наноMnO2, LiMn2O4, Ni(OH)2 и т. д.), наноматериалы имеют особую микроструктуру и физико-химические свойства (такие как квантовые размерный эффект, поверхностный эффект, туннельный квантовый эффект и т. д. В настоящее время нанобатарея с зрелой отечественной технологией представляет собой наноактивную батарею из углеродного волокна, которая в основном используется в электромобилях, электрических мотоциклах и электрических мопедах.
Такой аккумулятор можно заряжать и заряжать 1000 раз, и он может непрерывно использоваться в течение примерно 10 лет. Однократная зарядка занимает около 20 минут, запас хода по ровной дороге составляет 400 км, а вес — 128 кг, что превышает уровень аккумуляторных автомобилей в США, Японии и других странах. Производимый ими Ni-MH аккумулятор имеет запас хода 300 км.
Литий-железо-фосфатная батарея
Литий-железо-фосфатная батарея относится к литий-ионной батарее, в которой в качестве материала положительного электрода используется фосфат лития-железа. Существует много видов материалов положительного электрода для литий-ионных аккумуляторов, в основном в том числе оксид лития-кобальта, оксид лития-марганца, оксид лития-никеля, тройные материалы, фосфат лития-железа и т. д. Из-за стабильности фосфата лития-железа в настоящее время он стал самая безопасная литиевая батарея в мире, и постепенно занимает рынок силовых батарей и аккумуляторов энергии.
Фруктовая батарея
Электрохимическая активность двух металлических листов различна, и более активный металлический лист может заменить ионы водорода кислых веществ во фруктах. Из-за положительного заряда вся система должна быть стабильной, поэтому в составе исходной батареи электроны удерживают систему стабильной от цепи. Теоретически величина тока напрямую связана с концентрацией фруктовой кислоты. В этом случае, если длина цепи изменится, это неизбежно вызовет изменения в цепи, поэтому это также вызовет изменение напряжения.
Применение сухой батареи
Сухой элемент — это тип батареи, используемый для питания портативного электрического оборудования и оборудования. Батарея — это устройство, содержащее один или несколько гальванических элементов, отвечающих за преобразование химической энергии в электрическую.
Сухие элементы в основном используются в портативной электронике и бытовой технике. Вы найдете предметы повседневного обихода на основе сухих элементов, такие как фонарики, калькуляторы, игрушки, часы и даже слуховые аппараты.
Сухие батареи немного дороже по сравнению с традиционными жидкостными батареями. Но цена разумна, исходя из преимуществ, которые он предлагает, в том числе:
- Батареи Сухие элементы компактны и удобны для переноски, подходят для портативных устройств.
- Они легкие.
- Они относительно менее устойчивы к перезарядке.
- Электролит в сухих элементах относительно менее вреден для окружающей среды, что делает сухие элементы идеальными для «зеленых» практик.
Почему это называется сухой батареей?
Это интересный вопрос. Потому что, когда речь заходит о сухих батареях, многие люди считают, что слово «сухие» воспринимается буквально. Но на самом деле внутри сухопарника не совсем сухо. Электролит, используемый в сухих батареях, представляет собой гель или пасту, а не подвижную жидкость. Эта форма пасты останется нетронутой, даже если вы перевернете аккумулятор вверх дном.
Две многообещающие причины объясняют, почему эти сухие элементы называются сухими элементами.
Во-первых, электролит в этих элементах находится в невлажном состоянии. Он не переполнится, даже если вы переместите его или попытаетесь перевернуть вверх дном. Эта характеристика защиты от проливания является причиной того, что он называется «сухая батарея».
Во-вторых, электролит имеет пастообразную форму, и его можно переносить так же легко, как полностью сухую батарею.
В чем разница между сухими батареями и мокрыми батареями?
- Есть много различий между сухими и жидкими батареями. Основное различие между этими двумя типами батарей заключается в том, что электролит в жидкостных батареях является жидким, тогда как электролит в сухих батареях представляет собой гель или пасту.
Мокрые ячейки традиционно изготавливаются в держателях стаканов. Электролиты в виде жидкости могут пролиться, если не использовать их с необходимой осторожностью. Вот почему использование влажного аккумулятора очень опасно, так как электролит может нанести ущерб окружающей среде. Сухие элементы, с другой стороны, имеют пастообразный электролит, который обеспечивает необходимую влажность (низкую, но достаточную), необходимую для комфортного протекания тока без каких-либо перерывов. Наличие пастообразного электролита означает, что сухую ячейку можно использовать свободно, без давления пролива электролита.
Влажные батареи не подходят для использования в портативных электронных устройствах из-за возможных проблем с утечкой. А сухие элементы идеально подходят для портативных устройств и бытовой техники благодаря своим свойствам отсутствия утечек.
- Жидкие электролиты во влажных батареях часто выделяют газы, которые необходимо удалять, в то время как в сухих батареях таких проблем нет.
- Сухие и перезаряжаемые батареи дороже по сравнению с жидкостными батареями.
- Сухие батареи имеют гораздо более длительный срок службы, чем влажные батареи.
- Мокрые батареи могут обеспечить большую мощность и могут поддерживать запас емкости. Учитывая, что общая мощность сухих элементов ниже, чем у мокрых элементов/
- Электролит во влажных батареях очень опасен и может нанести ущерб окружающей среде.
- Влажные батареи тяжелые для переноски и их трудно перемещать, в то время как сухие батареи легкие и их можно легко перемещать, не рискуя и не опасаясь.