Какой в аккумуляторе электролит?

Аккумулятор - это устройство для преобразования и хранения энергии. В результате реакции он преобразует химическую или физическую энергию в электрическую. Батарея - это химический источник энергии. Он состоит из двух электрохимически активных электродов из двух разных компонентов. Два электрода погружены в электролиты, обеспечивающие проводимость среды. При подключении к внешнему носителю обеспечивает энергию, преобразовывая его внутреннюю химическую энергию. В качестве накопителя электроэнергии, когда два металла (обычные металлы с разными свойствами) погружаются в электролит, они могут проводить электричество и генерировать определенную электродвижущую силу между «полярными пластинами». Электродвижущая сила (или напряжение) зависит от используемого металла, а электродвижущая сила у разных типов батарей также различается.

Рабочие параметры батареи в основном включают электродвижущую силу, емкость, удельную энергию и сопротивление. Электродвижущая сила равна работе, выполняемой нестатической мощностью батареи (химической силой), когда единичный положительный заряд перемещается от отрицательного электрода к положительному электроду через батарею. Электродвижущая сила зависит от химических свойств материала электрода и не имеет ничего общего с размером батареи. Общее количество электричества, которое может выдать батарея, - это ее емкость, обычно в ампер-часах. В реакции батареи электрическая энергия, производимая 1 килограммом реакционного материала, называется теоретической энергией батареи. Фактическая батарея меньше энергии, чем теоретически. Поскольку не все реагенты в батарее основаны на реакции батареи, а сопротивление в батарее также вызывает падение электродвижущей силы, ее часто называют высокоэнергетической батареей. Чем больше площадь аккумулятора, тем меньше внутреннее сопротивление.

Аккумуляторная батарея ограничена. Общее количество электричества, которое может выдать батарея, называется ее емкостью. Обычно выражается в ампер-часах. Это также показатель производительности аккумулятора. Емкость батареи зависит от количества материала электрода, то есть от размера электрода.

Практические химические батареи можно разделить на два основных типа: первичные батареи и батареи. После изготовления первичной батареи может генерироваться электрический ток, но он сбрасывается после завершения разряда. Аккумулятор, также известный как вторичный аккумулятор, необходимо зарядить перед использованием. После зарядки его можно использовать для разряда. После разряда его также можно зарядить и использовать снова. Когда аккумулятор заряжен, электрическая энергия преобразуется в химическую энергию; При разряде химическая энергия преобразуется в электрическую.

Принцип работы аккумулятора

В химической батарее прямое преобразование химической энергии в электрическую является результатом спонтанного окисления, восстановления и других химических реакций внутри батареи. Эта реакция осуществляется на двух электродах. Отрицательные активные вещества состоят из восстановителей, которые имеют отрицательный потенциал и стабильны в электролитах, таких как активные металлы, такие как цинк, кадмий и свинец, а также водород или углеводороды. Положительные активные вещества состоят из окислителей с положительным потенциалом и стабильны в электролитах, таких как оксиды металлов, такие как диоксид марганца, диоксид свинца, оксид никеля, кислород или воздух, галоген и его соли, кислородная кислота и ее соли. Электролиты - это материалы с хорошей ионной проводимостью, такие как водные растворы кислот, оснований и солей, органические или неорганические неводные растворы, расплавленные соли или твердые электролиты. Когда внешняя цепь отключена, несмотря на разность потенциалов (напряжение холостого хода) между двумя полюсами, ток отсутствует, а химическая энергия, накопленная в батарее, не преобразуется в электрическую. Когда внешняя цепь замкнута, через внешнюю цепь протекает ток под действием двухэлектродной разности потенциалов. В то же время внутри батареи, поскольку в электролите нет свободных электронов, перенос заряда должен сопровождаться реакцией окисления или восстановления границы раздела между полярным активным материалом и электролитом, а также переносом материала электролита. реагенты и продукты реакции. Перенос заряда в электролите также осуществляется за счет миграции ионов. Следовательно, нормальный процесс переноса заряда и переноса материала внутри батареи является необходимым условием для обеспечения нормального вывода электрической энергии. При зарядке направление внутренней передачи и массообмена аккумулятора прямо противоположно направлению разряда; Реакция электрода должна быть обратимой, чтобы обеспечить нормальный перенос массы и электричества в противоположном направлении. Следовательно, обратимая электродная реакция является необходимым условием образования батареи. Приращение свободной энергии (Кокс) для реакции Гиббса; F - постоянная Фарадея = 96500 библиотека = 26,8 час; N - эквивалент реакции батареи. Это основная термодинамическая зависимость между электродвижущей силой батареи и реакцией батареи, а также основное термодинамическое уравнение для расчета эффективности преобразования энергии батареи. Фактически, когда ток проходит через электрод, электродный потенциал должен отклоняться от термодинамического равновесного электродного потенциала. Это явление называется поляризацией. Чем больше плотность тока (ток, проходящий через единицу площади электрода), тем сильнее поляризация. Поляризация - одна из важных причин потери энергии аккумулятором. Есть три причины поляризации: 1. Поляризация, вызванная сопротивлением каждой части батареи, называется омической поляризацией; Поляризация, вызванная блокировкой переноса заряда в межфазном слое электрод-электролит, называется активационной поляризацией; Поляризация, вызванная медленным переносом массы в межфазном слое электрод-электролит, называется концентрационной поляризацией. Метод уменьшения поляризации заключается в увеличении площади реакции электрода, уменьшении плотности тока, повышении температуры реакции и улучшении каталитической активности поверхности электрода.

Основные рабочие параметры батареи

Основные характеристики батареи включают номинальную емкость, номинальное напряжение, скорость заряда и разряда, сопротивление, срок службы и скорость саморазряда.

Номинальная мощность

В условиях, указанных в конструкции (таких как температура, скорость разряда, напряжение завершения и т. Д.), Минимальная емкость, которую батарея должна быть способна высвободить в ампер-часах, представлена символом C. скорость разряда, поэтому скорость разряда часто указывается арабскими цифрами в правом нижнем углу буквы C, например C20 = 50, что указывает на то, что емкость при скорости 20:00 составляет 50 в час. Теоретическая емкость батареи может быть точно рассчитана на основе количества активного материала электрода в формуле реакции батареи и электрохимического эквивалента активного вещества, рассчитанного в соответствии с законом Фарадея. Из-за возможных побочных реакций в батарее и особых требований во время проектирования фактическая емкость батареи часто ниже теоретической.

Номинальное напряжение

Типичное рабочее напряжение батареи при комнатной температуре также называется номинальным напряжением. Это справочник по выбору различных типов батарей. Фактическое рабочее напряжение аккумулятора зависит от условий эксплуатации. Напряжение холостого хода батареи равно разности потенциалов равновесного электрода положительного и отрицательного электродов. Это связано только с типом активного вещества электрода, но не с количеством действующих веществ. Напряжение аккумулятора - это, по сути, постоянное напряжение, но при определенных особых условиях фазовый переход металлического кристалла или некоторой фазовой пленки, вызванный реакцией электрода, вызовет небольшое колебание напряжения. Это явление называется шумом. Амплитуда колебаний очень мала, но частотный диапазон очень широк, поэтому их можно отличить от самовозбуждающегося шума в цепи.

Скорость заряда и разряда

Иногда ставка и ставка - это два представления. Почасовая ставка - это скорость зарядки и разрядки, выраженная как время зарядки и разрядки, которое численно равно количеству часов, полученному путем деления номинальной емкости аккумулятора (Ann-часов) на указанный зарядный и разрядный ток (An). Коэффициент является еще одним представлением скорости заряда и разряда, и его значение является обратной величиной скорости заряда. Скорость разряда первичной батареи выражается как время от разряда фиксированного сопротивления до напряжения завершения. Скорость разряда сильно влияет на производительность аккумулятора.

сопротивление

Батарея имеет большую площадь поверхности раздела электрод-электролит, поэтому батарея может быть эквивалентна последовательному контуру между большим конденсатором, маленьким резистором и катушкой индуктивности. Однако на самом деле ситуация намного сложнее. В частности, сопротивление батареи изменяется со временем и уровнем постоянного тока. Измеренный импеданс действителен только для конкретного состояния измерения.

жизнь

Срок хранения - это максимальный период времени, разрешенный для хранения с момента изготовления батареи до начала использования, в годах. Общий период времени, включая хранение и использование, - это срок годности аккумулятора. Срок службы аккумуляторной батареи делится на срок хранения в сухом и влажном состоянии. Срок службы - это максимальное количество циклов, которое батарея может выдержать при определенных условиях. Система проверки цикла заряда и разряда, включая скорость заряда и разряда, глубину разряда и диапазон температуры окружающей среды, должна быть предусмотрена одновременно с указанием срока службы.

Скорость саморазряда

Скорость, с которой батарея теряет свою емкость во время хранения. Выражается как процент потерь от саморазряда до накопления на единицу времени хранения.

Химические батареи

Химические батареи относятся к типу устройств, которые преобразуют химическую энергию положительных и отрицательных активных веществ в электрическую энергию посредством электрохимических реакций. После долгого периода исследований и разработок химические батареи нашли широкое применение. Такие же большие, как огромное устройство, которое может вместить строитель, столь же маленькие, как различные в миллиметрах. Чтобы все время служить нашей хорошей жизни. Развитие современной электронной техники выдвинуло высокие требования к химическим аккумуляторам. Каждый прорыв в технологии химических батарей приводил к революционному развитию электронного оборудования. Люди в современном обществе все больше зависят от химических батарей в своей повседневной жизни. Многие ученые-электрохимики во всем мире сейчас сосредотачивают свой интерес на химических батареях, питаемых от электромобилей.

Сухие и жидкие батареи

Различие между сухими батареями и жидкостными батареями ограничивается периодом ранней разработки батарей. Самые ранние батареи состояли из стеклянных емкостей, заполненных электролитом, и двух электродов. Позже была представлена батарея на основе пастообразного электролита, также известная как сухая батарея.

Есть еще "жидкие" аккумуляторы. Это вообще очень большое разнообразие. Например, большие стационарные свинцово-кислотные батареи, используемые в качестве источников бесперебойного питания, или свинцово-кислотные батареи, используемые вместе с солнечными элементами. В некоторых мобильных устройствах используются полностью герметичные свинцово-кислотные батареи, не требующие обслуживания, которые успешно используются в течение многих лет. Электролитическая серная кислота фиксируется силиконовым гелем или абсорбируется перегородками из стекловолокна.

Одноразовые и аккумуляторные батареи

Одноразовые батареи широко известны как «одноразовые», потому что их нельзя перезаряжать и их можно только выбросить. Обычные одноразовые батареи включают щелочно-марганцевые батареи, цинково-марганцевые батареи, литиевые батареи, цинковые батареи, пустые цинковые батареи, цинк-ртутные батареи, ртутные батареи, водородные и кислородные батареи и магниево-марганцевые батареи.

В соответствии с материалами и процессами аккумуляторных батарей, обычных свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-кадмиевых аккумуляторов, никель-железных аккумуляторов, никель-металлогидридных аккумуляторов и литий-ионных аккумуляторов. Его преимущество в том, что он имеет длительный жизненный цикл. Их можно полностью заряжать и разряжать более 200 раз. Некоторые аккумуляторные батареи имеют более высокую нагрузку, чем большинство одноразовых батарей. При использовании обычных никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей уникальный эффект памяти вызывает неудобства в использовании и часто вызывает преждевременный выход из строя.

Теория времени зарядки аккумулятора

Теоретическое время зарядки аккумулятора: мощность аккумулятора делится на выходной ток зарядного устройства.

Например: возьмем для примера аккумулятор емкостью 800 мАч. Выходной ток зарядного устройства составляет 500 мА. Тогда время зарядки равно 800 МАч / 500 МА = 1,6 часа. Когда дисплей зарядного устройства завершится, лучше всего дать батарее около получаса. Время перезарядки.

топливная ячейка

Топливные элементы - это устройства, которые преобразуют химическую энергию топлива непосредственно в электрическую посредством электрохимической реакции. Топливные элементы используют водород для проведения реакции окисления на аноде, окисления водорода до ионов водорода, а кислород выполняет реакцию восстановления на катоде. В сочетании с ионами водорода с анода образует воду. Ток может генерироваться во время окислительно-восстановительной реакции. Технология топливных элементов включает появление щелочных топливных элементов (AFC), фосфатных топливных элементов (PAFC), топливных элементов с протонообменной мембраной (PEMFC), топливных элементов с расплавленным карбонатом (MCFC) и твердооксидных топливных элементов (SOFC). И топливный элемент с прямым метанолом (DMFC) и т. Д., И использование реакции окисления метанола в качестве положительной реакции на технологию топливных элементов также является оптимистичным и позитивным развитием отрасли.

Страница содержит содержимое машинного перевода.