Iba't ibang mga uri ng baterya at ang kanilang mga application

Ang baterya ay isang koleksyon ng isa o maraming mga cell na napupunta sa ilalim ng mga reaksyong kemikal upang lumikha ng daloy ng mga electron sa loob ng isang circuit. Maraming pananaliksik at pagsulong na nangyayari sa teknolohiya ng baterya, at bilang isang resulta, ang mga tagumpay sa teknolohiya ay naranasan at ginagamit sa buong mundo sa kasalukuyan. Nag-play ang mga baterya dahil sa pangangailangan na mag-imbak ng nabuong elektrikal na enerhiya. Tulad ng isang mahusay na halaga ng enerhiya ay nabuo, mahalaga na iimbak ang enerhiya upang magamit ito kapag ang henerasyon ay pababa o kapag kailangan ng lakas ng mga standalone na aparato na hindi mapipigilan na ma-tether sa supply mula sa mains. Dito dapat pansinin na ang DC lamang ang maaaring maiimbak sa mga baterya, ang kasalukuyang AC ay hindi maiimbak.

Ang mga cell ng baterya ay karaniwang binubuo ng tatlong pangunahing mga bahagi;

Ang Anode (Negatibong Elektrod)
Ang Cathode (Positive Electrode)
Ang mga electrolytes

Ang anode ay isang negatibong elektrod na gumagawa ng mga electron sa panlabas na circuit kung saan nakakonekta ang baterya. Kapag nakakonekta ang mga baterya, isang electron build-up ay pinasimulan sa anode na kung saan ay sanhi ng isang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang electrodes. Likas na sinusubukan ng mga electron na muling ipamahagi ang kanilang mga sarili, napipigilan ito ng electrolyte, kaya't kapag ang isang de-koryenteng circuit ay konektado, nagbibigay ito ng isang malinaw na landas para sa mga electron upang lumipat mula sa anode patungo sa cathode kung saan pinapagana ang circuit kung saan ito konektado. Sa pamamagitan ng pagbabago ng pag-aayos at materyal na ginamit upang maitayo ang Anode, Cathode at Electrolyte maaari nating makamit ang maraming iba't ibang mga uri ng mga chemistries ng baterya na nagbibigay-daan sa amin upang magdisenyo ng iba't ibang mga uri ng mga cell ng baterya. Hinahayaan ng artikulong ito na maunawaan ang iba't ibang mga uri ng baterya at ang paggamit nito, kaya't magsimula tayo.

Mga uri ng Baterya

Ang mga baterya sa pangkalahatan ay maaaring maiuri sa iba't ibang mga kategorya at uri, mula sa komposisyon ng kemikal, laki, form factor at paggamit ng mga kaso, ngunit sa ilalim ng lahat ng ito ay dalawang pangunahing uri ng baterya;

Pangunahing Baterya
Pangalawang baterya

Suriin natin nang mas malalim upang maunawaan ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang Primacy cell at Secondary Cell.

1. Pangunahing Baterya

Ang mga pangunahing baterya ay mga baterya na hindi maaaring muling ma-recharge sa sandaling maubos. Ang mga pangunahing baterya ay gawa sa mga electrochemical cell na ang electrochemical reaksyon ay hindi maaaring baligtarin.

Ang mga pangunahing baterya ay umiiral sa iba't ibang mga form mula sa mga cell ng barya hanggang sa mga baterya ng AA. Karaniwang ginagamit ang mga ito sa mga standalone na application kung saan ang pagsingil ay hindi praktikal o imposible. Ang isang mahusay na halimbawa kung saan ay nasa mga aparato sa antas ng militar at kagamitan na pinapatakbo ng baterya. Hindi praktikal na gumamit ng mga rechargeable na baterya dahil ang muling pag-recharge ng baterya ay magiging huling bagay sa isip ng mga sundalo. Ang mga pangunahing baterya ay laging may mataas na tukoy na enerhiya at ang mga system kung saan ginagamit ang mga ito ay laging dinisenyo upang ubusin ang mababang halaga ng lakas upang paganahin ang baterya hangga't maaari.

Ang ilang iba pang mga halimbawa ng mga aparato gamit ang pangunahing baterya ay kasama; Mga gumagawa ng tulin, Mga tracker ng hayop, Mga relo ng pulso, mga remote control at mga laruan ng mga bata upang banggitin ang ilan.

Ang pinakatanyag na uri ng pangunahing baterya ay ang mga baterya ng alkalina. Mayroon silang isang mataas na tukoy na enerhiya at palakaibigan sa kapaligiran, epektibo sa gastos at hindi tumutulo kahit na ganap na napalabas. Maaari silang maiimbak ng maraming taon, magkaroon ng isang mahusay na tala ng kaligtasan at maaaring madala sa isang sasakyang panghimpapawid nang hindi napapailalim sa UN Transport at iba pang mga regulasyon. Ang tanging downside sa mga baterya ng alkalina ay ang mababang kasalukuyang pag-load, na naglilimita sa paggamit nito sa mga aparato na may mababang mga kasalukuyang kinakailangan tulad ng mga remote control, flashlight at portable entertainment device.

2. Mga Pangalawang Baterya

Ang mga pangalawang baterya ay mga baterya na may electrochemical cells na ang mga reaksyong kemikal ay maaaring baligtarin sa pamamagitan ng paglalapat ng isang tiyak na boltahe sa baterya sa baligtad na direksyon. Tinutukoy din bilang mga rechargeable na baterya, ang pangalawang mga cell na hindi katulad ng pangunahing mga selula ay maaaring muling ma-recharge matapos na maubos ang enerhiya sa baterya.

Kadalasan ginagamit ang mga ito sa mga application ng mataas na alisan ng tubig at iba pang mga sitwasyon kung saan ito ay magiging masyadong mahal o hindi praktikal na gumamit ng mga solong singil na baterya. Ang mga maliliit na kapasidad na pangalawang baterya ay ginagamit upang paandarin ang mga portable na elektronikong aparato tulad ng mga mobile phone, at iba pang mga gadget at kagamitan habang ang mga mabibigat na tungkulin na baterya ay ginagamit sa pagpapatakbo ng magkakaibang mga de- koryenteng sasakyan at iba pang mga aplikasyon ng mataas na alisan ng tubig tulad ng pag-level ng pag-load sa pagbuo ng kuryente. Ginagamit din ang mga ito bilang mga nakapag-iisang mapagkukunan ng kuryente sa tabi ng Inverters upang magbigay ng elektrisidad. Kahit na ang paunang gastos ng pagkuha ng mga rechargeable na baterya ay palaging isang buong mas mataas kaysa sa mga pangunahing baterya ngunit ang mga ito ay ang pinaka-epektibo sa pangmatagalang.

Ang mga pangalawang baterya ay maaaring karagdagang naiuri sa maraming iba pang mga uri batay sa kanilang kimika . Napakahalaga nito sapagkat natutukoy ng kimika ang ilan sa mga katangian ng baterya kasama ang tiyak na enerhiya, buhay ng ikot, buhay na istante, at presyo na banggitin ang ilan.

Ang mga sumusunod ay ang iba't ibang mga uri ng mga rechargeable na baterya na karaniwang ginagamit.

Lithium-ion (Li-ion)
Nickel Cadmium (Ni-Cd)
Nickel-Metal Hydride (Ni-MH)
Lead-Acid

1. Mga Baterya ng Nickel-Cadmium

Ang baterya ng nickel – cadmium (NiCd baterya o NiCad na baterya) ay isang uri ng rechargeable na baterya na binuo gamit ang nickel oxide hydroxide at metallic cadmium bilang mga electrode. Ang mga baterya ng Ni-Cd ay humuhusay sa pagpapanatili ng boltahe at pagpigil sa singil kapag hindi ginagamit. Gayunpaman, ang mga baterya ng NI-Cd ay madaling nahulog sa isang biktima ng kinakatakutang epekto ng "memorya" kapag ang isang bahagyang nasingil na baterya ay na-recharge, binabaan ang hinaharap na kapasidad ng baterya.

Sa paghahambing sa iba pang mga uri ng mga rechargeable cell, ang mga baterya ng Ni-Cd ay nag-aalok ng mahusay na ikot ng buhay at pagganap sa mababang temperatura na may isang patas na kapasidad ngunit ang kanilang pinaka-makabuluhang kalamangan ay ang kanilang kakayahang maihatid ang kanilang buong na-rate na kakayahan sa mataas na mga rate ng paglabas. Magagamit ang mga ito sa iba't ibang laki kabilang ang mga laki na ginagamit para sa mga baterya ng alkalina, ang mga AAA hanggang D. Ni-Cd cells ay ginagamit indibidwal o binuo sa mga pack ng dalawa o higit pang mga cell. Ang mga maliliit na pack ay ginagamit sa mga portable na aparato, electronics at mga laruan habang ang mas malalaki ay nakakahanap ng aplikasyon sa mga sasakyang panghimpapawid na sasakyang panghimpapawid, mga de-kuryenteng sasakyan at standby power supply.

Ang ilan sa mga pag-aari ng mga baterya ng Nickel-Cadmium ay nakalista sa ibaba.

Tiyak na Enerhiya: 40-60W-h / kg
Densidad ng Enerhiya: 50-150 Wh / L
Tiyak na Lakas: 150W / kg
Kalidad ng pagsingil / paglabas: 70-90%
Rate ng paglabas ng sarili: 10% / buwan
Tibay / buhay ng ikot: 2000cycle

2. Mga Baterya ng Nickel-Metal Hydride

Ang Nickel metal hydride (Ni-MH) ay isa pang uri ng pagsasaayos ng kemikal na ginagamit para sa mga rechargeable na baterya. Ang reaksyong kemikal sa positibong elektrod ng mga baterya ay pareho sa nickel – cadmium cell (NiCd), na may parehong uri ng baterya na gumagamit ng parehong nickel oxide hydroxide (NiOOH). Gayunpaman, ang mga negatibong electrode sa Nickel-Metal Hydride ay gumagamit ng isang hydrogen-absorbing alloy sa halip na cadmium na ginagamit sa NiCd baterya

Ang mga baterya ng NiMH ay nakakahanap ng aplikasyon sa mga aparatong mataas na alisan ng tubig dahil sa kanilang mataas na kapasidad at kakapalan ng enerhiya. Ang isang baterya ng NiMH ay maaaring magtaglay ng dalawa hanggang tatlong beses sa kapasidad ng isang NiCd na baterya na may parehong sukat, at ang density ng enerhiya nito ay maaaring lapitan ng isang baterya ng lithium-ion. Hindi tulad ng kimika ng NiCd, ang mga baterya na nakabatay sa kimika ng NiMH ay hindi madaling kapitan sa epekto ng "memorya" na naranasan ng NiCads.

Nasa ibaba ang ilan sa mga pag-aari ng mga baterya batay sa kimika ng Nickel-metal hydride;

Tiyak na Enerhiya: 60-120h / kg
Densidad ng Enerhiya: 140-300 Wh / L
Tiyak na Lakas: 250-1000 W / kg
Kalidad ng pagsingil / paglabas: 66% - 92%
Rate ng paglabas ng sarili: 1.3-2.9% / buwan sa 20 ^o C
Kaligtasan / buhay ng Ikot: 180 -2000

3. Mga Baterya ng lithium-ion

Ang mga baterya ng lithium-ion ay isa sa mga pinakatanyag na uri ng mga rechargeable na baterya. Mayroong maraming iba't ibang mga uri ng mga baterya ng Lithium, ngunit bukod sa lahat ng mga baterya ng lithium-ion ang pinaka-karaniwang ginagamit. Mahahanap mo ang mga baterya ng lithium na ginagamit sa iba't ibang mga form na popular sa mga de-kuryenteng sasakyan at iba pang mga portable gadget. Kung nais mong malaman ang higit pa tungkol sa mga baterya na ginagamit sa mga sasakyang Elektriko, maaari mong suriin ang artikulong ito sa Mga Baterya ng Electric Vehicle. Matatagpuan ang mga ito sa iba't ibang mga portable appliances kabilang ang mga mobile phone, matalinong aparato at maraming iba pang mga gamit sa baterya na ginagamit sa bahay. Nakakahanap din sila ng mga aplikasyon sa aplikasyon ng aerospace at militar dahil sa kanilang magaan na likas na katangian.

Ang mga baterya ng lithium-ion ay isang uri ng rechargeable na baterya kung saan ang mga ion ng lithium mula sa negatibong elektrod ay lumipat sa positibong elektrod habang naglalabas at lumipat pabalik sa negatibong elektrod kapag ang baterya ay sinisingil. Ang mga baterya ng Li-ion ay gumagamit ng isang intercalated lithium compound bilang isang materyal na electrode, kumpara sa metallic lithium na ginamit sa mga di-rechargeable na lithium baterya.

Ang mga baterya ng lithium-ion sa pangkalahatan ay nagtataglay ng mataas na density ng enerhiya, kaunti o walang epekto sa memorya at mababang paglabas ng sarili kumpara sa iba pang mga uri ng baterya. Ang kanilang kimika kasabay ng pagganap at gastos ay nag-iiba sa iba't ibang mga kaso ng paggamit, halimbawa, ang mga baterya ng Li-ion na ginagamit sa mga handheld na elektronikong aparato ay karaniwang batay sa lithium cobalt oxide (LiCoO ₂) na nagbibigay ng mataas na density ng enerhiya at mababang mga panganib sa kaligtasan kapag nasira habang Li-ion ang mga baterya batay sa Lithium iron pospeyt na nag-aalok ng isang mas mababang density ng enerhiya ay mas ligtas dahil sa isang pinababang posibilidad ng mga hindi kanais-nais na mga kaganapan na nangyayari ay malawakang ginagamit sa pag-power ng mga kagamitang elektrisidad at kagamitan sa medisina. Ang mga baterya ng lithium-ion ay nag-aalok ng pinakamahusay na pagganap sa ratio ng timbang sa baterya ng lithium sulfur na nag-aalok ng pinakamataas na ratio.

Ang ilan sa mga katangian ng mga baterya ng lithium-ion ay nakalista sa ibaba;

Tiyak na Enerhiya: 100: 265W-h / kg
Densidad ng Enerhiya: 250: 693 Wh / L
Tiyak na Lakas: 250: 340 W / kg
Singil ng porsyento / paglabas: 80-90%
Tibay ng Cycle: 400: 1200 cycle
Nominal na boltahe ng cell: NMC 3.6 / 3.85V

4. Mga Baterya ng Lead-Acid

Ang mga baterya ng lead-acid ay isang maaasahang murang lakas na workhorse na ginagamit sa mga application na mabibigat sa tungkulin. Kadalasan ang mga ito ay napakalaking at dahil sa kanilang timbang, palagi silang ginagamit sa mga hindi portable na aplikasyon tulad ng pag-iimbak ng enerhiya ng solar-panel, pag-aapoy at mga ilaw ng sasakyan, pag-backup ng lakas at pag-level ng pag-load sa pagbuo / pamamahagi ng kuryente. Ang lead-acid ay ang pinakalumang uri ng rechargeable na baterya at napaka-kaugnay at mahalaga sa mundo ngayon. Ang mga baterya ng lead-acid ay may napakababang enerhiya sa dami at lakas sa mga ratio ng timbang ngunit mayroon itong medyo malaking lakas sa timbang na ratio at bilang isang resulta, ay maaaring magbigay ng malalaking alon ng alon kapag kinakailangan. Ang mga katangiang ito sa tabi ng mababang gastos ay ginagawang kaakit-akit ang mga baterya na ito para magamit sa maraming mataas na kasalukuyang aplikasyon tulad ng pag-powering ng mga motor starter ng sasakyan at para sa pag-iimbak sa mga backup na supply ng kuryente.Maaari mo ring suriin ang artikulong gumagana sa Lead Acid Battery kung nais mong malaman nang higit pa tungkol sa iba't ibang uri ng mga baterya ng Lead-acid, ang konstruksyon at mga aplikasyon nito.

Ang bawat isa sa mga bateryang ito ay may lugar na pinakaangkop at ang imahe sa ibaba ay makakatulong na pumili sa pagitan nila.

Ang pagpili ng tamang baterya para sa iyong aplikasyon

Ang isa sa mga pangunahing problema na pumipigil sa mga rebolusyon ng teknolohiya tulad ng IoT ay ang lakas, ang buhay ng baterya ay nakakaapekto sa matagumpay na pag-deploy ng mga aparato na nangangailangan ng mahabang buhay ng baterya at kahit na maraming mga diskarte sa pamamahala ng kuryente ang pinagtibay upang mas matagal ang baterya, dapat piliin pa rin ang isang katugmang baterya upang makamit ang nais na kinalabasan.

Nasa ibaba ang ilang mga kadahilanan upang isaalang-alang kapag pumipili ng tamang uri ng baterya para sa iyong proyekto.

1. Density ng Enerhiya: Ang density ng enerhiya ay ang kabuuang halaga ng enerhiya na maaaring maimbak bawat yunit ng masa o dami. Natutukoy nito kung gaano katagal nananatili ang iyong aparato bago ito nangangailangan ng isang muling pagsingil.

2. Density ng Lakas: Maximum na rate ng paglabas ng enerhiya bawat yunit ng masa o dami. Mababang lakas: laptop, i-pod. Mataas na lakas: mga tool sa kuryente.

3. Kaligtasan: Mahalagang isaalang-alang ang temperatura kung saan gagana ang aparato na iyong itinatayo. Sa mataas na temperatura, ang ilang mga bahagi ng baterya ay masisira at maaaring sumailalim ng mga exothermic na reaksyon. Mataas na temperatura sa pangkalahatan ay binabawasan ang pagganap ng karamihan sa mga baterya.

4. tibay ng buhay cycle: Ang katatagan ng density ng enerhiya at density ng lakas ng isang baterya na may paulit-ulit na pagbibisikleta (singilin at paglabas) ay kinakailangan para sa mahabang buhay ng baterya na kinakailangan ng karamihan sa mga application.

5. Gastos: Ang gastos ay isang mahalagang bahagi ng anumang mga desisyon sa engineering na iyong gagawin. Ito ay mahalaga na ang halaga ng iyong pinili sa baterya ay katumbas ng pagganap nito at hindi taasan ang pangkalahatang gastos ng proyekto nang hindi normal.