مثير للإعجاب

تقنية البطارية

تقنية البطارية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أصبحت البطاريات مستخدمة على نطاق واسع. مع زيادة استخدام المعدات المحمولة والمتنقلة ، يزداد استخدام تقنية البطاريات.

تعني الطلبات المتزايدة على البطاريات أن التكنولوجيا قد تطورت بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية ، ويمكن توقع المزيد من التطوير في المستقبل.

مع الطلب الهائل على البطاريات ، هناك مجموعة متنوعة من تقنيات البطاريات والخلايا المختلفة المتاحة. تتراوح هذه التقنيات من التقنيات الراسخة غير القابلة لإعادة الشحن مثل بطاريات الزنك والكربون والبطاريات القلوية إلى البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي انتقلت من NiCd عبر خلايا NiMH إلى بطاريات الليثيوم أيون الأحدث القابلة لإعادة الشحن. مع الحاجة الكبيرة للبطاريات ، هناك قدر كبير من تطوير تكنولوجيا البطاريات قيد التنفيذ وستتوفر أنواع جديدة من الخلايا والبطاريات بلا شك لتقديم مستويات أعلى من الأداء.

مجال آخر من مجالات تكنولوجيا البطاريات التي أصبحت أكثر أهمية هو الجوانب الخضراء أو البيئية. تحتوي بعض تقنيات البطاريات القديمة على مواد كيميائية يمكن اعتبارها سامة. الآن تصميمات جديدة تسعى لاستخدام المزيد من المواد الكيميائية الصديقة للبيئة. تعتبر خلايا النيكل والكادميوم الآن غير صديقة للبيئة ولا تستخدم على نطاق واسع كما كانت في السابق. تحتوي البطاريات الأخرى أيضًا على مواد كيميائية ضارة ومن المحتمل أن يكون لذلك تأثير كبير على اتجاه التطورات المستقبلية.

مفاهيم أساسية عن البطارية والخلية

بالنظر إلى أساسيات تكنولوجيا البطاريات ، فإن البطارية هي مزيج من خليتين كهروكيميائية أو أكثر. تخزن هذه الخلايا الكهروكيميائية الطاقة في شكل طاقة كيميائية ، ويتم تحويلها إلى طاقة كهربائية عند توصيلها بدائرة كهربائية يمكن أن يتدفق فيها التيار الكهربائي.

تتكون الخلية من قطبين مع وجود إلكتروليت بينهما. يُعرف القطب السالب بالكاثود ، بينما يُعرف القطب الموجب بالقطب الموجب. يمكن أن يكون المنحل بالكهرباء بينهما سائلاً أو صلبًا. اليوم ، يتم وضع العديد من الخلايا في حاوية خاصة ، وهناك عنصر يُعرف بالفاصل بين الأنود والكاثود. هذا مسامي للإلكتروليت ويمنع أقطاب السحب من الاتصال ببعضها البعض.

يُعرف فرق الجهد عبر أطراف البطارية بالجهد الطرفي. إذا كانت البطارية لا تمر بأي تيار ، على سبيل المثال عندما لا يكون متصلاً بأي دائرة ، فإن الجهد الطرفي المرئي هو جهد الدائرة المفتوحة وهذا يساوي EMF أو القوة المحركة الكهربائية للبطارية.

وجد أن جميع البطاريات لديها مستوى معين من المقاومة الداخلية. نتيجة لذلك ، ينخفض ​​الجهد الطرفي عند توصيله بحمل خارجي. عندما تنفد البطارية ، يتبين أن المقاومة الداخلية ترتفع وينخفض ​​الجهد تحت الحمل.

الخلايا الأولية والثانوية

على الرغم من وجود العديد من أنواع البطاريات المختلفة ، إلا أن هناك فئتين رئيسيتين من الخلايا أو البطارية يمكن استخدامها لتوفير الطاقة الكهربائية. كل نوع له مميزاته وعيوبه ، وبالتالي يتم استخدام كل نوع من البطاريات في تطبيقات مختلفة ، على الرغم من أنه يمكن في كثير من الأحيان تبديلها:

  • البطاريات الأساسية: البطاريات الأساسية هي في الأساس بطاريات لا يمكن إعادة شحنها. إنهم يحولون الطاقة الكيميائية بشكل لا رجعة فيه إلى طاقة كهربائية. عندما تتفاعل جميع المواد الكيميائية الموجودة داخل البطارية لإنتاج طاقة كهربائية ونفادها ، لا يمكن استعادة البطارية أو الخلية بسهولة بالوسائل الكهربائية.
  • البطاريات الثانوية: تختلف البطاريات الثانوية أو الخلايا الثانوية عن البطاريات الأولية من حيث إمكانية إعادة شحنها. يمكن عكس التفاعلات الكيميائية داخل الخلية أو البطارية عن طريق توفير الطاقة الكهربائية للخلية ، واستعادة تركيبتها الأصلية.

أحجام الخلايا والبطارية القياسية

من الضروري أن البطاريات ، ولا سيما البطاريات الأولية يمكن تغييرها عند انتهاء عمرها الإنتاجي. ونتيجة لذلك ، تأتي البطاريات عادةً بأحجام قياسية للبطاريات بحيث يمكن استخدام بطاريات من جهات تصنيع مختلفة. نتيجة لذلك ، هناك عدد من أحجام البطاريات القياسية المستخدمة.

فيما يلي ملخص لأحجام البطاريات القياسية الأكثر شيوعًا:


أحجام الخلايا والبطارية القياسية
نوع من الخلاياقطر الدائرة
مم
ارتفاع
مم
AAA10.544.5
AA14.550.5
ج26.250.0
د34.261.5

أنواع الخلايا

هناك العديد من الأنواع المختلفة لتقنيات الخلايا أو البطاريات المتوفرة. كل نوع مختلف من تقنيات البطاريات له مزاياه وعيوبه. وفقًا لذلك ، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الخلايا أو تقنية البطاريات في تطبيقات مختلفة. يقدم الجدول أدناه ملخصًا لبعض الأنواع المختلفة الشائعة الاستخدام اليوم.


أنواع البطاريات ومزاياها
نوع من الخلاياالجهد الاسمي
الخامس
مميزات
الخلايا والبطاريات الأولية
ثاني أكسيد المنغنيز القلوي1.5متوفر على نطاق واسع ، ويوفر سعة عالية. مدة الصلاحية عادة تصل إلى حوالي خمس سنوات. قادرة على توفير تيار معتدل.
كلوريد الليثيوم ثيونيل3.6جيد للتيارات المنخفضة والمتوسطة. كثافة طاقة عالية وعمر تخزين طويل.
ثاني أكسيد المنغنيز الليثيوم3.0فترة صلاحية طويلة مقترنة بكثافة طاقة عالية وقدرة تيار معتدل.
أكسيد الزئبق1.35تستخدم لخلايا الزر ولكن يتم التخلص منها فعليًا الآن بسبب احتوائها على الزئبق.
أكسيد السيلفي1.5كثافة طاقة جيدة. تستخدم بشكل رئيسي لخلايا الزر.
كربون الزنك1.5تستخدم على نطاق واسع لتطبيقات المستهلك. تكلفة منخفضة ، قدرة معتدلة. تعمل بشكل أفضل في ظل ظروف الاستخدام المتقطع.
هواء الزنك1.4تستخدم في الغالب لخلايا الزر. تتمتع بعمر محدود بمجرد فتحها وقدرة تيار منخفضة ولكن كثافة طاقة عالية.
الخلايا والبطاريات الثانوية
النيكل والكادميوم
NiCd
1.2كانت شائعة الاستخدام ، ولكنها تفسح المجال الآن لخلايا وبطاريات NiMH في ضوء التأثيرات البيئية. مقاومة داخلية منخفضة ويمكن أن توفر تيارات كبيرة. عمر طويل إذا تم استخدامه بحذر.
النيكل هيدريد المعادن
نيمه
1.2قدرة أعلى ولكن أغلى من NiCads. يجب التحكم في الشحن بعناية. يتم استخدامها في العديد من التطبيقات التي تم استخدام NiCads فيها سابقًا.
أيون الليثيوم
أسد
أعلى سعة وتستخدم الآن على نطاق واسع في العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والكاميرات. إلخ. يجب التحكم في الشحن بعناية ، وعادة ما يكون له عمر محدود ~ 300 دورة تفريغ شحن.
حمض الرصاص2.0تستخدم على نطاق واسع لتطبيقات السيارات. رخيصة نسبيًا ، لكن متوسط ​​العمر المتوقع غالبًا قصير.

تحسن أداء تقنية البطاريات بشكل كبير في السنوات الأخيرة. نظرًا لزيادة الطلبات المطلوبة من البطاريات مع زيادة السعة المطلوبة في المساحات الأصغر ومستويات أعلى من الموثوقية ، فقد تم استثمار كميات كبيرة من الأبحاث في محاولة تلبية المتطلبات الجديدة.

نتج عن البحث فترات أطول بكثير بين الشحن ، ومستويات قدرة أعلى ودرجات أكبر من الموثوقية. في المستقبل ، ستزداد الطلبات المفروضة على البطاريات فقط ، ولا شك أن التكنولوجيا ستتحسن بما يتجاوز كل المقاييس.


شاهد الفيديو: #معلومةتقنية: شرح تقنية PD للشحن السريع (قد 2022).