ตัดแบตเตอรี่รถยนต์. วิธีการผลิตและการทำงานของแบตเตอรี่ โครงสร้างของแหล่งจ่ายไฟเทสลาคืออะไร

สำหรับรถยนต์แบตเตอรี่เรียกได้ว่าเป็นหัวใจที่สอง ความสำคัญของมันสำหรับ ดำเนินการตามปกติใหญ่เท่ากับตัวเครื่องยนต์เอง ในโลกยานยนต์สมัยใหม่ มีความพยายามที่จะเปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วยอุปกรณ์สตาร์ทมอเตอร์แบบนิวแมติก ที่เก็บตัวเก็บประจุ แต่ก็ไม่เป็นผล

จนถึงปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่ไฟฟ้าเพียงสามประเภทเท่านั้น:

• กรดตะกั่ว
• ลิเธียมไอออน;
• lamellaless เหล็ก - นิกเกิล

อันแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 และเป็นเวลากว่าหนึ่งศตวรรษของประวัติศาสตร์ อุปกรณ์แบตเตอรี่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนัก ยกเว้นการปรับปรุงและเพิ่มเติมจำนวนหนึ่งที่ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้ ประเภทที่สองปรากฏขึ้นค่อนข้างเร็ว - 15-20 ปีที่แล้วก้าวของการพัฒนาการออกแบบและอุปกรณ์การพิชิตตลาดสามารถเรียกได้ว่าปฏิวัติ ตัวเลือกแบตเตอรี่ที่สามกลายเป็นว่าแพงเกินไปที่จะผลิต และค่อยๆ ถูกแทนที่โดยสองตัวแรก

แบตเตอรี่รถคลาสสิค

แบตเตอรี่กรดมีอายุการใช้งานยาวนานจากการครอบงำของเครื่องยนต์อย่างสมบูรณ์และไม่มีเงื่อนไข สันดาปภายใน. การออกแบบแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดตรงตามข้อกำหนดสำหรับแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ปลอดภัยที่สุด ซึ่งสามารถส่งกระแสไฟขนาดใหญ่ได้ในเวลาสั้นๆ เพื่อสตาร์ทเครื่องยนต์สันดาปภายในของรถยนต์ ตัวแปรอื่น ๆ ของอุปกรณ์ขององค์ประกอบไฟฟ้าเคมี แม้จะมีมากกว่า อัตราสูงรถถังไม่สามารถทนต่อภาระอันทรงพลังเช่นนี้ได้ หรือการผลิตไม่ยุติธรรม ซับซ้อนทางเทคโนโลยี และมีราคาแพงกว่ารุ่นตะกั่ว-กรดมาก

อุปกรณ์แบตเตอรี่รถยนต์คลาสสิค

จากมุมมองของทฤษฎี แบตเตอรีแบตเตอรีหนึ่งก้อนเป็นระบบของอิเล็กโทรดสองขั้ว ซึ่งหนึ่งในนั้นคือแคโทดหรืออิเล็กโทรดลบ ถูกสร้างในรูปแบบของแผ่นตะกั่วบางๆ ที่มีพื้นผิวเป็นรูพรุน อันที่สองเรียกว่าแอโนด เป็นอิเล็กโทรดบวกในรูปแบบของตารางตะกั่วแบบบางที่มีมวลออกไซด์ที่มีรูพรุนแบบแอ็คทีฟกด ตะกั่ว

ที่ อุปกรณ์อิเล็กโทรดจะถูกแช่ในสารละลายของกรดซัลฟิวริก - อิเล็กโทรไลต์ที่มีความหนาแน่นให้ ระดับสูงสุดการจัดเก็บพลังงาน แอโนดและแคโทดอยู่ใกล้กันในระยะห่างน้อยที่สุด และคั่นด้วยตัวคั่นพลาสติกแบบบาง

ประจุไฟฟ้าถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่อย่างไร?

แบตเตอรี่รถยนต์ถูกชาร์จด้วยกระแสคงที่ของแรงดันและกระแสที่กำหนดอย่างเคร่งครัด สำหรับแบตเตอรี่มาตรฐาน 12V การชาร์จจะดำเนินการด้วยแรงดันไฟฟ้า 13.5-14.2 V โดยมีกระแสไฟเท่ากับหนึ่งในสิบของความจุ

ในระหว่างการชาร์จ ภายใต้อิทธิพลของกระแสตรงบนขั้วบวกตะกั่ว สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะตะกั่วที่ออกซิไดซ์และไอออนของกรดซัลฟิวริกที่ถูกผูกไว้จะถูกปลดปล่อยออกจากอิเล็กโทรไลต์ ที่ขั้วลบ - อิเล็กโทรด ตะกั่วเปอร์ออกไซด์ Pb 2 O 5 ถูกปล่อยออกมา. เนื่องจากการจับกันของไอออนกรดซัลฟิวริก ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์จึงลดลงในกระบวนการสะสมประจุ แรงดันไฟฟ้าบนเซลล์ของอุปกรณ์ถูกตั้งค่าไว้ไม่เกิน 2.2V เพื่อให้แน่ใจว่ามีการสะสมของไอออนที่จำเป็นและป้องกันการสลายตัวของน้ำที่ไร้ประโยชน์ให้เป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

เมื่อวงจรภายนอกปิดที่หน้าสัมผัส เกลือและสารประกอบที่สะสมจะสลายตัวอย่างรวดเร็วด้วยการปล่อยพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากบนอิเล็กโทรด ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นเมื่อแบตเตอรี่หมด

ข้อเสียและข้อดีของอุปกรณ์แบตเตอรี่รถยนต์

ในอุปกรณ์ของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ลักษณะของแบตเตอรี่มีข้อบกพร่องหลายประการที่ทำให้อุปกรณ์ไม่แน่นอนและไวต่อสภาวะการทำงานบางอย่าง:

• จำนวนรอบการคายประจุที่ จำกัด
• กระบวนการซัลเฟตของเพลตที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ทำให้ความจุและอายุการใช้งานลดลงอย่างมาก
• ความแข็งแรงเชิงกลต่ำของอิเล็กโทรด, การลัดวงจรของขั้วบวกและขั้วลบเนื่องจากมวลของอิเล็กโทรดที่บี้หรือการทำลายของตัวคั่น
• ความล้มเหลวในระหว่างการชาร์จเกินปกติหรือการจัดเก็บอุปกรณ์ในระยะยาวในสถานะคายประจุ

ซัลเฟตลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่รถยนต์อย่างจริงจัง เกลือของกรดซัลฟิวริกเชิงซ้อนของตะกั่วที่สะสมอยู่บนแคโทด ภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนอิสระที่ปล่อยออกมาและไฮโดรเจน กลายเป็นสารประกอบที่ละลายได้เล็กน้อย - ตะกั่วซัลเฟต ซึ่งอุดตันรูพรุนของแคโทดจนตายและทำให้ใช้งานไม่ได้

นวัตกรรมล้ำสมัยในอุปกรณ์แบตเตอรี่

ความพยายามที่จะขจัดข้อบกพร่องหลักในการออกแบบแบตเตอรี่รถยนต์ได้นำไปสู่การสร้างโลหะผสมตะกั่วใหม่ที่มีความทนทานต่อผลกระทบที่รุนแรงของกรดมากขึ้น การใช้แคลเซียม ดีบุก นิกเกิลเจือปน ช่วยลดการปลดปล่อยตัวเองและการสูญเสียน้ำให้เหลือน้อยที่สุด ที่ด้านล่างของตัวเครื่อง อุปกรณ์เริ่มใช้กับดักเพื่อสะสมอนุภาคของมวลแอกทีฟของอิเล็กโทรด ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการลัดวงจรขั้วบวกและแคโทดในส่วนล่างได้อย่างมาก

อุปกรณ์ของแบตเตอรี่รถยนต์มีการเปลี่ยนแปลงได้รับสถานะไม่ต้องใส่ ตอนนี้ ตามความตั้งใจของผู้ผลิต อุปกรณ์ไม่ต้องการการตรวจสอบระดับน้ำในแบตเตอรีแบตเตอรีและความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ เช่นเดียวกับในรุ่นเก่า ในอุปกรณ์แบตเตอรี่ อุปกรณ์ต่างๆ จะปรากฏในรูปของตัวบ่งชี้ตาลอย ซึ่งจะเปลี่ยนสีตามสถานะการชาร์จ

โซลูชั่นแห่งอนาคต

ในบรรดานวัตกรรมที่ปรากฏในอุปกรณ์เมื่อเร็ว ๆ นี้และได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่รถยนต์ตะกั่วกรด เราสามารถสังเกตได้:

• การใช้เจลประเภท อิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับสารประกอบซิลิกอน การสูญเสียน้ำเป็นศูนย์และดี ประสิทธิภาพอนุญาตให้ใช้อุปกรณ์ดังกล่าวแม้ในการตกแต่งภายในรถยนต์
• การใช้ชิปวินิจฉัยทางอิเล็กทรอนิกส์ที่อนุญาตให้คุณรบกวนการทำงานของแต่ละธนาคารของอุปกรณ์อย่างละเอียดและปริมาณ
• การใช้กราไฟท์และคาร์บอนเป็นพื้นฐานของอิเล็กโทรดบวกและลบซึ่งจะทำให้แบตเตอรี่รถยนต์เบาและกะทัดรัดยิ่งขึ้น

แบตเตอรี่นิกเกิล-เหล็กไร้ตำหนิพร้อมอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์

แนวคิดของแบตเตอรี่สตาร์ทเตอร์จากอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์และอิเล็กโทรดที่ทำจากผงนิกเกิลและเหล็กอัดได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ รุ่นที่รู้จักกันดีของซีรีส์ SZhN-50 ผลิตในสหภาพโซเวียตในปริมาณจำกัดสำหรับ อุปกรณ์ทางทหาร. อุปกรณ์แบตเตอรี่มี ประสิทธิภาพที่ดี:

• ทรัพยากรสูงจำนวนรอบการคายประจุถึง 1,000 ซึ่งเกินทรัพยากรกรด
• ความไวต่อสภาพการทำงานต่ำ
• การชาร์จไฟเกินหรือการจัดเก็บเป็นเวลานานในสภาวะที่ปล่อยประจุออกไม่ได้ส่งผลเสียต่อสภาพของอุปกรณ์

อุปกรณ์ใช้นิกเกิลที่หายากจำนวนมาก การผลิตแบตเตอรี่ทำได้ยากและไม่ได้ประโยชน์

น่าสนใจ! แนวปฏิบัติในการใช้งานแบตเตอรี่อัลคาไลน์ของสหภาพโซเวียตสำหรับรถยนต์ได้แสดงให้เห็นความเป็นไปได้ในการใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวเป็นเวลา 15-20 ปี โดยมีระยะเวลาประมาณ 10 ปีโดยประมาณ ทั้งนี้ต้องปฏิบัติตามกฎการใช้งานอย่างระมัดระวัง

แบตเตอรี่รถยนต์ลิเธียมไอออนที่ทันสมัย

แอปพลิเคชั่นจำนวนมาก แบตเตอรี่ลิเธียมบนรถยนต์มีความเกี่ยวข้องกับยานพาหนะไฟฟ้าที่ทันสมัยซึ่งอุปกรณ์ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความจุสูงและน้ำหนักเบา มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเสริมในท้องตลาดที่ออกแบบมาเพื่อชาร์จแบตเตอรี่หลักอย่างรวดเร็ว มีอุปกรณ์จำนวนหนึ่งที่ติดตั้งบล็อกไอออนิกที่ให้คุณสตาร์ทเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรการทำงานไม่เกิน 500 ซม. 3

ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีความจุสูงถึง 70 Ah จะเกินร้อยเหรียญเล็กน้อย รุ่นลิเธียมไอออนที่คล้ายกันจะมีราคาแพงกว่าคู่แข่ง 10 เท่าหรือมากกว่า

สำคัญ! แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความไวต่อการชาร์จมากเกินไปอย่างไม่น่าเชื่อ และต้องการการทำงานที่แม่นยำของชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หากชิปเสีย อาจเกิดไฟไหม้ได้

วิดีโออุปกรณ์แบตเตอรี่:

แบตเตอรี่รถยนต์ทำหน้าที่สามอย่าง หน้าที่หลักของแบตเตอรี่คือการสตาร์ทเครื่องยนต์ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ยังจ่ายไฟให้กับออนบอร์ดอีกด้วย อุปกรณ์ไฟฟ้า- ที่ เครื่องยนต์เดินเบา. หน้าที่ที่สำคัญประการที่สองคือความเป็นไปได้ของพลังงานฉุกเฉิน ซึ่งแหล่งที่มาคือแบตเตอรี่ในกรณีที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสีย ฟังก์ชั่นที่สามคือการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าที่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ฟังก์ชั่นนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับเครื่องยนต์หัวฉีด

โครงสร้างของแบตเตอรี่รถยนต์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญมานานหลายทศวรรษ แม้ว่าการพัฒนาเทคโนโลยีและการเกิดขึ้นของวัสดุใหม่จะมีมากขึ้น คุณภาพสูงช่วยให้การออกแบบและการทำงานของแบตเตอรี่มีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

พื้นฐานของแบตเตอรี่คือหลักการของการเกิดขึ้นของความต่างศักย์ - นั่นคือแรงดันไฟฟ้า มันเกิดขึ้นระหว่างเพลตที่แช่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่มีความแตกต่างด้านการออกแบบและเทคโนโลยีบางประการ ขึ้นอยู่กับประเภทและผู้ผลิต แต่ หลักการทั่วไป- เหมือนกัน: แบตเตอรี่ทั้งหมดมีอิเล็กโทรดที่คั่นด้วยตัวแยกและวางไว้ในช่องว่างที่เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์

กรอบ

กล่องใส่แบตเตอรี่ประกอบด้วยสองส่วน: แท็งก์น้ำลึกหลักและฝาปิด สามารถติดตั้งคอสต็อปเปอร์หรือระบบที่แรงดันภายในแบตเตอรี่คงที่และขจัดก๊าซที่เกิดขึ้น การออกแบบเคสขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่

ตัวเคสทำจากวัสดุที่มีความต้องการอย่างมากในด้านความแข็งแรงและความปลอดภัย ต้องทนต่อสารเคมีที่รุนแรงทนต่อความผันผวนของอุณหภูมิและการสั่นสะเทือนที่รุนแรง ในแบตเตอรี่สมัยใหม่ส่วนใหญ่ ตัวเรือนทำจากโพลีโพรพิลีน

ช่องภายใน

ชุดแบตเตอรี่มาตรฐานคือภาชนะที่ประกอบด้วยหกส่วน (หรือที่เรียกว่า "กระป๋อง") แต่ละส่วนเป็นแหล่งจ่ายไฟแยกต่างหาก ผลิตได้ประมาณ 2 - 2.1 V. แบตเตอรี่มาตรฐานออกแบบมาสำหรับ 12 V.

แต่ละเซลล์มีชุด (หรือบรรจุภัณฑ์) ของแผ่นแต่ละแผ่นที่มีการสลับขั้ว นั่นคือจานหนึ่งเป็นบวกอีกจานหนึ่งเป็นลบ นอกจากนี้แผ่นเปลือกโลกยังแยกออกจากกัน แผ่นเปลือกโลกทำด้วยตะกั่วและมีโครงสร้างขัดแตะเป็นรูปรังผึ้งสี่เหลี่ยม สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการประยุกต์ใช้มวลสารที่ใช้งานอยู่ซึ่งเป็นสารทำงานหลัก

จาน

เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเพลตจะมีการเพิ่มพลวงเข้าไป เทคโนโลยีนี้มีข้อเสียเช่นกัน: การปรากฏตัวของพลวงก่อให้เกิดการเดือดของน้ำจากอิเล็กโทรไลต์ นี่คือเหตุผลหลักว่าทำไมจึงต้องเติมน้ำให้กับแบตเตอรี่เกือบทุกประเภท แต่เทคโนโลยีไม่หยุดนิ่ง กำลังปรับปรุงอุปกรณ์แบตเตอรี่รถยนต์ ปริมาณพลวงใน แผ่นตะกั่ว ah ลดลงอย่างมาก ต้องขอบคุณแบตเตอรี่ที่มีการบำรุงรักษาต่ำและไฮบริด

ตะกั่วไดออกไซด์ถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดบวก ตะกั่วที่เป็นรูพรุนถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดลบ อิเล็กโทรไลต์ถูกเทเข้าไปข้างในซึ่งเป็นสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำ

แผ่นสลับแต่ละแผ่นเป็นอิเล็กโทรดที่มีขั้วตรงข้าม ดังนั้น เพื่อป้องกันการลัดวงจร ตัวคั่นจะอยู่ระหว่างแผ่นแต่ละคู่ มันทำจากพลาสติกที่มีรูพรุนและไม่รบกวนการไหลเวียนของอิเล็กโทรไลต์ภายในเซลล์

แผ่นที่มีขั้วลบมากกว่า 1 หน่วย เนื่องจากแต่ละแผ่นที่มีประจุบวกจะอยู่ระหว่างแผ่นลบ (ลบ) สองแผ่น

ชุดจานยึดอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันการเปลี่ยนเกียร์และการเสียรูป การตรึงจะดำเนินการโดยใช้ผ้าพันแผลพิเศษ เอาต์พุตปัจจุบันของเพลต (บวกและลบ) จะรวมกันเป็นคู่ ความเข้มข้นของพลังงานเกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของตัวสะสมกระแส - บนโบรอนเอาต์พุตของแบตเตอรี่ พวกเขามีขั้วไฟฟ้า

อุปกรณ์แบตเตอรี่ให้ความน่าเชื่อถือสูงสุด แบตเตอรี่ที่ทันสมัย- นี่คือ อุปกรณ์คุณภาพทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับรถยนต์ที่ทรงพลังที่สุด

ประเภทของแบตเตอรี่ที่ทันสมัย

แบตเตอรี่สมัยใหม่แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: แบบคลาสสิกและแบบไม่ต้องบำรุงรักษา คลาสสิกที่มีมานานกว่าร้อยปีและมีการอธิบายไว้ข้างต้น แบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาถูกสร้างขึ้นเมื่อไม่กี่ทศวรรษก่อน พวกเขาทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในตำแหน่งใด ๆ แม้แต่กลับด้าน แทนที่จะใช้อิเล็กโทรไลต์เหลว พวกเขาใช้ฮีเลียมหรือดูดซับโดยตัวแยก อุปกรณ์ของแบตเตอรี่รถยนต์ซึ่งไม่ต้องบำรุงรักษาหมายถึงความรัดกุมสูงสุด ในการกำจัดก๊าซที่ปล่อยออกมาในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ จะมีวาล์วพิเศษให้

ความแตกต่างหลักระหว่างแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาและแบตเตอรี่แบบคลาสสิกคือกระแสไฟดิสชาร์จและกระแสไฟชาร์จที่ต่ำกว่า เหตุผลอยู่ที่การออกแบบ แบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษา. ที่กระแสไฟสูง แบตเตอรี่แบบคลาสสิกจะปล่อยก๊าซและ "เดือด" อย่างแข็งขัน แบตเตอรี่ที่ไม่ต้องบำรุงรักษาและปิดผนึกไม่ได้

กระทรวงวิทยาศาสตร์และการศึกษาแห่งสาธารณรัฐคาซัคสถาน

Aktobe State University ได้รับการตั้งชื่อตาม K. Zhubanova

คณะ: เทคนิค.

ความชำนาญพิเศษ: โลหะวิทยา.

เชิงนามธรรม.

สาขาวิชา: เคมีเชิงฟิสิกส์.

ในหัวข้อ: แบตเตอรี่และวิธีการทำงาน

เสร็จสมบูรณ์โดย: นักเรียน Tikhonov Timur

ตรวจสอบโดย: Baymanova

อักเตอเบ 2010

1. แบตเตอรี่กรดตะกั่ว

2. หลักการทำงาน

3. อุปกรณ์

4. ลักษณะทางกายภาพ

5. ลักษณะการทำงาน

6. ปฏิบัติการ

7. แบตเตอรี่กรดตะกั่ว อุณหภูมิต่ำ

8. การจัดเก็บ

9. สวม แบตเตอรี่กรดตะกั่ว

10. แบตเตอรี่ไฟฟ้า

11. มันทำงานอย่างไร

12. แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม

13. ตัวเลือก

14. แอปพลิเคชัน

แบตเตอรี่กรดตะกั่ว- แบตเตอรี่ชนิดที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน ประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2402 โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Gaston Plante แอปพลิเคชันหลัก: แบตเตอรี่สตาร์ทใน การขนส่งทางถนน, แหล่งไฟฟ้าฉุกเฉิน.

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีของตะกั่วและตะกั่วไดออกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดซัลฟิวริก ในระหว่างการปลดปล่อยตะกั่วไดออกไซด์จะลดลงที่ขั้วลบและตะกั่วจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก เมื่อชาร์จจะเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ ซึ่งเมื่อสิ้นสุดประจุ ปฏิกิริยาอิเล็กโทรลิซิสของน้ำจะถูกเพิ่มเข้าไป พร้อมกับการปล่อยออกซิเจนที่ขั้วบวกและไฮโดรเจนที่ขั้วลบ

ปฏิกิริยาเคมี (จากซ้ายไปขวา - คายประจุ จากขวาไปซ้าย - ประจุ):

เป็นผลให้ปรากฎว่าเมื่อแบตเตอรี่หมดกรดซัลฟิวริกจะถูกใช้ไปพร้อมกับการก่อตัวของน้ำ (และความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ลดลง) และเมื่อชาร์จในทางกลับกันน้ำจะถูก "ใช้" ในการก่อตัว ของกรดซัลฟิวริก (ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์เพิ่มขึ้น) ในตอนท้ายของการชาร์จ ที่ค่าวิกฤตบางอย่างของความเข้มข้นของตะกั่วซัลเฟตที่อิเล็กโทรด กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสในน้ำจะเริ่มครอบงำ ในกรณีนี้ ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาที่ขั้วลบ และออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวก เมื่อทำการชาร์จอย่าปล่อยให้น้ำอิเล็กโทรไลซิสไม่เช่นนั้นจำเป็นต้องเติม

อุปกรณ์

เซลล์แบตเตอรี่ตะกั่วกรดประกอบด้วยอิเล็กโทรดบวกและลบ ตัวแยก (กริดแยก) และอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดบวกคือกริดตะกั่วและ สารออกฤทธิ์คือ ตะกั่วเปอร์ออกไซด์ (PbO 2) อิเล็กโทรดลบยังเป็นกริดตะกั่วและสารออกฤทธิ์คือตะกั่วที่เป็นรูพรุน (Pb) ในทางปฏิบัติพลวงจะถูกเพิ่มลงในตะแกรงตะกั่วในปริมาณ 1-2% เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ตอนนี้เกลือแคลเซียมถูกใช้เป็นส่วนประกอบในการผสมในเพลตทั้งสองหรือเฉพาะในจานที่เป็นบวก (เทคโนโลยีไฮบริด) อิเล็กโทรดถูกแช่ในอิเล็กโทรไลต์ที่ประกอบด้วยกรดซัลฟิวริกเจือจาง (H 2 SO 4) ค่าการนำไฟฟ้าสูงสุดของสารละลายนี้ที่อุณหภูมิห้อง (ซึ่งหมายถึงค่าน้อยที่สุด ความต้านทานภายในและการสูญเสียภายในที่เล็กที่สุด) ทำได้ที่ความหนาแน่น 1.26 g/cm³ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ บ่อยครั้งในภูมิภาคที่มีสภาพอากาศหนาวเย็น กรดซัลฟิวริกที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นก็ถูกใช้เช่นกัน สูงถึง 1.29–1.31 g/cm³ (เนื่องจากเมื่อแบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกคายประจุ ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์จะลดลง และอุณหภูมิเยือกแข็งของแบตเตอรี่จึงสูงขึ้น แบตเตอรี่ที่คายประจุแล้วอาจไม่ทนต่อความหนาวเย็น)

ในเวอร์ชันใหม่นี้ แผ่นตะกั่ว (กริด) จะถูกแทนที่ด้วยคาร์บอนโฟมที่เคลือบด้วยฟิล์มตะกั่วแบบบาง และอิเล็กโทรไลต์เหลวสามารถเจลด้วยซิลิกาเจลจนกลายเป็นสีซีด ใช้ตะกั่วน้อยลงและกระจายไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ ไม่เพียงแต่ทำให้แบตเตอรี่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย - นอกจากประสิทธิภาพที่มากขึ้นแล้ว ยังชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่แบบเดิมมากอีกด้วย

ลักษณะทางกายภาพ

· ปริมาณพลังงานตามทฤษฎี: ประมาณ 133 Wh/kg

· การใช้พลังงานจำเพาะ (Wh/kg): 30-60 Wh/kg.

· ความหนาแน่นพลังงานจำเพาะ (Wh/dm³): ประมาณ 1250 Wh/dm³

EMF ของแบตเตอรี่ที่ชาร์จ = 2.11 V, แรงดันใช้งาน\u003d 2.1 V (ทั้งหมด 6 ส่วนให้ 12.7 V)

· แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่คายประจุจนหมด = 1.75 - 1.8 V (ขึ้นอยู่กับ 1 ส่วน) คุณไม่สามารถตัดมันด้านล่าง

· อุณหภูมิในการทำงาน: ลบ 40 ถึงบวก 40

ประสิทธิภาพ: ประมาณ 80-90%

ลักษณะการทำงาน

· ความจุสูงสุด, แสดงปริมาณไฟฟ้าที่สามารถให้ แบตเตอรี่นี้. โดยปกติจะแสดงเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง และวัดเมื่อคายประจุด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก (1/20 ความจุเล็กน้อย, แสดงเป็น a / h).

· สตาร์ทเตอร์ปัจจุบัน(สำหรับรถยนต์). เป็นลักษณะความสามารถในการส่งกระแสน้ำสูงที่อุณหภูมิต่ำ ในกรณีส่วนใหญ่ วัดที่อุณหภูมิ -18°C (00°F) เป็นเวลา 30 วินาที วิธีการวัดต่างๆ จะแตกต่างกันไปตามความเค้นปลายที่อนุญาตเป็นหลัก

· ความจุสำรอง(สำหรับรถยนต์). แสดงลักษณะเวลาที่แบตเตอรี่สามารถให้กระแสไฟ 25A โดยปกติประมาณ 100 นาที

การเอารัดเอาเปรียบ

สามารถใช้ไฮโดรมิเตอร์เพื่อตรวจสอบความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์ของแต่ละส่วนได้

เมื่อใช้งานแบตเตอรี่ที่ "ซ่อมแซม" (พร้อมฝาปิดที่เปิดได้เหนือธนาคาร) ในรถยนต์ เมื่อขับผ่านกระแทก อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะซึมเข้าสู่กล่องแบตเตอรี่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดการคายประจุออกมาเองอย่างรุนแรง จำเป็นต้องทำให้อิเล็กโทรไลต์เป็นกลางเป็นระยะโดยการเช็ดตัวเครื่อง เช่น ด้วยสารละลายเบกกิ้งโซดาอ่อนๆ นอกจากนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศร้อน น้ำจะระเหยออกจากอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะเพิ่มความหนาแน่นและสามารถเปิดแผ่นตะกั่วได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบระดับอิเล็กโทรไลต์และเติมน้ำกลั่นให้ทันท่วงที

การดำเนินการง่ายๆ ดังกล่าว ร่วมกับการตรวจสอบกระแสไฟรั่วในรถและการชาร์จแบตเตอรี่เป็นระยะๆ สามารถยืดอายุแบตเตอรี่ได้หลายปี

แบตเตอรี่กรดตะกั่วที่อุณหภูมิต่ำ

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมลดลง ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะลดลง อย่างไรก็ตาม ต่างจากแบตเตอรี่ประเภทอื่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดจะลดลงค่อนข้างช้า ซึ่งสุดท้ายแต่ไม่ท้ายสุด นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลายในการขนส่ง โดยประมาณ เราสามารถสรุปได้ว่าความจุจะลดลงครึ่งหนึ่งสำหรับทุกๆ 15°C ที่ลดลงในอุณหภูมิแวดล้อมโดยเริ่มตั้งแต่ +10°C นั่นคือ ที่อุณหภูมิ -45°C แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถให้เพียง ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของความจุเดิม
การลดลงของความจุและกระแสไฟขาออกที่อุณหภูมิต่ำนั้นเกิดจากการเพิ่มความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ซึ่งไม่สามารถทำได้อีกต่อไป เต็มกับอิเล็กโทรดและทำปฏิกิริยาเฉพาะในบริเวณใกล้เคียงเท่านั้นและหมดลงอย่างรวดเร็ว
พารามิเตอร์การชาร์จลดลงเร็วขึ้น อันที่จริง เริ่มต้นที่ประมาณ -15°C การชาร์จของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดเกือบจะหยุดลง ซึ่งทำให้แบตเตอรี่คายประจุอย่างรวดเร็วในระหว่างการทำงานในช่วงสั้นๆ สั้นๆ (เรียกว่า "โหมดแพทย์") ระหว่างการเดินทางเหล่านี้ แทบไม่ได้ชาร์จแบตเตอรี่เลย แต่ต้องชาร์จด้วยที่ชาร์จภายนอกเป็นประจำ
เป็นที่เชื่อกันว่าแบตเตอรี่ที่ชาร์จไม่สมบูรณ์ในสภาพอากาศหนาวเย็นสามารถแตกได้เนื่องจากการแช่แข็งของอิเล็กโทรไลต์ อย่างไรก็ตาม สารละลายของกรดซัลฟิวริกในน้ำจะแข็งตัวในลักษณะที่แตกต่างไปจากน้ำบริสุทธิ์อย่างสิ้นเชิง โดยจะค่อยๆ ข้นขึ้น ค่อยๆ กลายเป็นของแข็ง โหมดการเยือกแข็งดังกล่าวแทบจะไม่สามารถทำให้ผนังของภาชนะเปิดแตกได้ (และแบตเตอรีแบตเตอรีเป็นปริมาตรที่เปิดอยู่) อิเล็กโทรไลต์ซึ่งเรียกว่า "แช่แข็ง" ในวรรณคดียอดนิยมยังคงสามารถกวนได้
การแตกร้าวของผนังแบตเตอรี่ระหว่างน้ำค้างแข็งเกิดขึ้นจริง แต่โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้สำหรับผนัง ไม่ใช่การขยายตัวของอิเล็กโทรไลต์ในระหว่างการแช่แข็ง

พื้นที่จัดเก็บ

ควรเก็บแบตเตอรี่ตะกั่วกรดไว้ในสถานะชาร์จเท่านั้น ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -20 °C ต้องชาร์จแบตเตอรี่ แรงดันคงที่ 2,275 V/section ปีละครั้งเป็นเวลา 48 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิห้อง - 1 ครั้งใน 8 เดือนด้วยแรงดันคงที่ 2.35 V / ส่วนเป็นเวลา 6-12 ชั่วโมง ไม่แนะนำให้เก็บแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิสูงกว่า 30°C

ชั้นของสิ่งสกปรกและตะกรันบนพื้นผิวของแบตเตอรี่สร้างตัวนำสำหรับกระแสจากการสัมผัสที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและนำไปสู่การคายประจุของแบตเตอรี่เองหลังจากนั้นจะเริ่มเกิดซัลเฟตของเพลตก่อนวัยอันควรดังนั้นจึงต้องรักษาพื้นผิวของแบตเตอรี่ สะอาด (นั่นคือต้องล้างก่อนจัดเก็บ) การจัดเก็บแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในสภาวะที่คายประจุจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างรวดเร็ว

ด้วยการจัดเก็บแบตเตอรี่ในระยะยาวและการคายประจุด้วยกระแสไฟสูง (ในโหมดสตาร์ท) หรือเมื่อความจุของแบตเตอรี่ลดลง จำเป็นต้องดำเนินการฝึกอบรมการควบคุม (การบำบัด) นั่นคือการปลดปล่อย- ชาร์จด้วยกระแสที่มีค่าเล็กน้อย

การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

เมื่อใช้กรดซัลฟิวริกทางเทคนิคและน้ำที่ไม่กลั่น การคายประจุเอง การเกิดซัลเฟต การทำลายเพลต และความจุของแบตเตอรี่ที่ลดลงจะถูกเร่ง

องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์ไฟฟ้าของรถเช่นกัน โทรศัพท์มือถือ, เครื่องมือไฟฟ้า, นาฬิกา และเครื่องใช้ในครัวเรือนอื่นๆ อีกมากมาย เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ อุปกรณ์ของแบตเตอรี่มีความคล้ายคลึงกันในหัวข้อเหล่านี้ทั้งหมด แม้ว่าประเภทของไดรฟ์อาจแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ต่าง ๆ อาจมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ในบทความนี้ เราจะวิเคราะห์หลักการทำงานของแบตเตอรี่รถยนต์และการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (แบตเตอรี่) สำหรับยานพาหนะขนาดเล็กอื่นๆ

วัตถุประสงค์ของแบตเตอรี่รถยนต์

สำหรับรถยนต์นั้น แบตเตอรี่มีบทบาทชี้ขาดเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ นอกจากนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมด (เช่น ไฟหน้า) จะทำงานเมื่อดับเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ทำงาน และถึงแม้จะทำงาน ไดรฟ์ก็ทำหน้าที่เป็น "ผู้ช่วย" ในกรณีที่มีภาระมากเกินไป - ตัวอย่างเช่น ใน "การจราจรติดขัด" เมื่อมีพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่มาก

สำหรับรถยนต์มีการใช้หลายอย่างเช่น:

• - บางครั้งเรียกว่ากรดมักใช้บ่อยที่สุด
• เหล็ก - นิกเกิล - อันดับที่สองในแง่ของความถี่ในการใช้งาน
• นิกเกิลแคดเมียม;
• เงิน-สังกะสี - in โมเดลที่ทันสมัยไม่ได้ใช้งานจริงเนื่องจากเสื่อมสภาพเร็วและในขณะเดียวกันก็มีค่าใช้จ่ายสูง

หลักการทำงานของแบตเตอรี่กรดจะขึ้นอยู่กับกรดซัลฟิวริกบริสุทธิ์ที่เจือจางด้วยน้ำกลั่นเพื่อให้ได้ความหนาแน่นที่ต้องการ มันเต็มไปด้วยแพ็คเกจของแผ่นตะกั่วที่มีประจุบวกและลบ เพลตถูกคั่นด้วยวัสดุอิเล็กทริก แผ่นเปลือกโลกแต่ละคู่เชื่อมต่อแบบขนานเป็นแหล่งกระแส เพลตทั้งหมดถูกรวมเป็นโมดูล (แบ๊งค์) ตามกฎแล้วมีหกโมดูลและเชื่อมต่อถึงกัน เปลือกแบตเตอรี่ทำจากวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

เมื่อการออกแบบนี้ใช้งานได้ เพลต ภายใต้อิทธิพลของกรดซัลฟิวริก ปล่อยตะกั่วซัลเฟต และเป็นผลให้ พลังงานไฟฟ้า. น้ำก็ถูกปล่อยออกมาเช่นกัน ดังนั้นความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์จึงมีความหนาแน่นน้อยลง ในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ กระบวนการจะดำเนินการในลำดับที่กลับกัน ตะกั่วกลับกลายเป็นโลหะอีกครั้ง อิเล็กโทรไลต์จะมีความเข้มข้นมากขึ้น

อุปกรณ์ของแบตเตอรี่อัลคาไลน์นั้นคล้ายกับกรด แต่มีการใช้องค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ รวมถึงตัวภาชนะด้วย ในทางปฏิบัติทั้งหมด รถยนต์รัสเซียติดตั้งแล้ว แบตเตอรี่อัลคาไลน์เพราะมีต้นทุนต่ำและมีความน่าเชื่อถือสูง

ดังนั้นอุปกรณ์แบตเตอรี่รถยนต์จึงใช้หลักการดังต่อไปนี้:

• การเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าเป็นสารเคมี (เมื่อชาร์จ);
• การแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า (เมื่อถูกคายประจุ)

แบตเตอรี่บางประเภทต้องการการบำรุงรักษาเป็นประจำ เช่น การตรวจสอบระดับอิเล็กโทรไลต์ ในการซ่อมบำรุงแบตเตอรี่ คุณต้องมีทักษะ ช่างยนต์หรือติดต่อบริการ

อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็ว ๆ นี้ แนวคิดของรถยนต์ได้ปรากฏขึ้น ไม่ได้หมายความว่าไม่ต้องเสียค่าบริการ ไม่จำเป็นต้องดำเนินการใดๆ เพื่อตรวจสอบและเติมอิเล็กโทรไลต์ แต่โปรดจำไว้ว่าบางส่วนของพวกเขา (เช่น Ca / Ca ซึ่งอิเล็กโทรดที่ทำจากโลหะผสมตะกั่ว - แคลเซียม) มีข้อเสีย - เมื่อถูกปล่อยออกอย่างรุนแรงจะสูญเสียความจุอย่างเห็นได้ชัดและหลายกรณีดังกล่าวนำไปสู่ความไม่เหมาะสมของการบำรุงรักษา - แบตเตอรี่ฟรีสำหรับการใช้งานต่อไป

หลังจากถอดอุปกรณ์แบตเตอรี่รถยนต์แล้ว มาดูการทำงานของแบตเตอรี่ Li-ion กันต่อ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรีลิเธียมไอออนไม่ได้ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เว้นแต่ว่าเรากำลังพูดถึงยานพาหนะไฟฟ้า แต่มีแพร่หลายในอุปกรณ์อย่างโทรศัพท์มือถือ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้ที่ไหน?

เทคโนโลยี Li-ion สามารถใช้งานได้หลากหลาย ตั้งแต่แบตเตอรี่แล็ปท็อปหรือโทรศัพท์มือถือ ไปจนถึงแบตเตอรี่ไขควง ลิเธียมมักจะ แบตเตอรี่ภายนอกสำหรับสมาร์ทโฟนหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

ธนาคารพลังงานเพิ่งได้รับความนิยมเมื่อเป็นที่ชัดเจนว่าอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลในตัวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นล่าสุดไม่อนุญาตให้คุณเก็บประจุ เวลานาน. จากนั้นอุปกรณ์พิเศษก็กลายเป็นเรื่องธรรมดาที่จะสะสมประจุที่มากขึ้น และสามารถทำงานห่างจากเต้ารับเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ในตัวที่มีขนาดเล็กลง แต่อ่อนแอ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าแบตเตอรี่ภายนอก

ทำงานในลักษณะเดียวกับแบตเตอรี่อื่นๆ ทั้งหมด: สะสมประจุแล้วปล่อยกระแสไฟฟ้า ไม่ได้ใช้โดยตรงเพื่อใช้งานอุปกรณ์ใด ๆ แต่เพื่อชาร์จแบตเตอรี่อื่น ๆ บางครั้งมีการซื้อแบตเตอรี่ภายนอกไม่เฉพาะสำหรับโทรศัพท์มือถือเท่านั้น แต่ยังซื้อแบตเตอรี่แล็ปท็อป กล้อง หรืออุปกรณ์อื่นๆ ด้วย

แบตเตอรี่ภายนอกสามารถมีขนาด รูปร่าง และความจุต่างกัน ราคาขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เหล่านี้ตามลำดับ ดังนั้นสำหรับสมาร์ทโฟนแต่ละรุ่น คุณสามารถเลือกแบบพกพาได้ ที่ชาร์จสอดคล้องกับความต้องการ หากคุณมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายอย่างที่อาจต้องชาร์จ "ในทุ่ง" ขอแนะนำให้เลือกที่ชาร์จแบบพกพาอเนกประสงค์: สำหรับแบตเตอรี่แล็ปท็อป โทรศัพท์ เครื่องเล่น และอื่นๆ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเครื่องมือไฟฟ้า

สุดท้ายนี้ พูดถึงแบตเตอรี่ของไขควง สว่าน และเครื่องมืออื่นๆ สักสองสามคำ ก่อนหน้านี้แบตเตอรี่ดังกล่าวมักเป็นนิกเกิลแคดเมียม (Ni-Cd) ตอนนี้พวกเขาล้าสมัย แต่ก็ยังมีอยู่ทั่วไปเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ข้อเสียเปรียบหลักคือการปลดปล่อยตัวเองอย่างรวดเร็วและการสูญเสียความสามารถที่เห็นได้ชัดเมื่อเวลาผ่านไป

ตอนนี้พวกเขาได้ถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่สองประเภท:

• นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (Ni-MH) - ความจุมากกว่า Ni-Cd คายประจุเองน้อยกว่า ราคาสูงกว่า
• ลิเธียมไอออน - ไม่มีข้อเสียที่แสดงในประเภทอื่น ในเวลาเดียวกันพวกเขา "ไม่ชอบ" การคายประจุหรือการชาร์จที่สมบูรณ์ในกรณีหลังพวกเขาสามารถระเบิดได้ มีราคาแพงกว่าแบตเตอรี่ประเภทอื่น

ดังนั้นจึงแนะนำให้เลือกแบตเตอรี่นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์เป็นแบตเตอรี่แบบไขควง แต่ด้วยการใช้งานแบบมืออาชีพ (บ่อยครั้งและระยะยาว) เหมาะกว่าลิเธียมไอออน

ในความหมายกว้าง ๆ ของคำว่า เทคโนโลยี คำว่า "แบตเตอรี่" เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ภายใต้สภาวะการทำงานบางอย่าง สามารถสะสมพลังงานบางประเภทได้ และภายใต้เงื่อนไขอื่นๆ - เพื่อใช้จ่ายเพื่อความต้องการของมนุษย์

พวกมันถูกใช้ในที่ที่จำเป็นในการรวบรวมพลังงานในช่วงเวลาหนึ่ง แล้วใช้มันเพื่อทำให้กระบวนการที่ใช้แรงงานจำนวนมากเสร็จสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น ตัวสะสมไฮดรอลิกที่ใช้ในการล็อคช่วยให้สามารถยกเรือขึ้นได้ ระดับใหม่ก้นแม่น้ำ

แบตเตอรี่ไฟฟ้าทำงานโดยใช้ไฟฟ้าตามหลักการเดียวกัน นั่นคือ ขั้นแรกให้สะสม (สะสม) ไฟฟ้าจากแหล่งประจุภายนอก จากนั้นให้ผู้บริโภคที่เชื่อมต่อทำงาน โดยธรรมชาติของพวกมันคือ แหล่งเคมีปัจจุบันสามารถดำเนินการรอบการคายประจุและประจุได้หลายครั้ง

ระหว่างการทำงาน ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องระหว่างส่วนประกอบของเพลตอิเล็กโทรดกับสารเติม - อิเล็กโทรไลต์

แผนผังของอุปกรณ์แบตเตอรีสามารถแสดงได้ด้วยการวาดแบบง่าย เมื่อแผ่นโลหะสองแผ่นที่แตกต่างกันพร้อมลีดถูกใส่เข้าไปในร่างกายของเรือเพื่อให้แน่ใจว่า หน้าสัมผัสไฟฟ้า. อิเล็กโทรไลต์ถูกเทระหว่างแผ่นเปลือกโลก

อายุการใช้งานแบตเตอรี่เมื่อคายประจุ

เมื่อโหลด เช่น หลอดไฟ เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรด วงจรไฟฟ้าแบบปิดจะถูกสร้างขึ้นโดยที่กระแสดิสชาร์จจะไหล มันเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในชิ้นส่วนโลหะและแอนไอออนที่มีไอออนบวกในอิเล็กโทรไลต์

กระบวนการนี้แสดงตามเงื่อนไขในแผนภาพด้วยการออกแบบอิเล็กโทรดนิกเกิลแคดเมียม

ที่นี่เป็นวัสดุของอิเล็กโทรดบวกใช้นิกเกิลออกไซด์กับสารเติมกราไฟท์ซึ่งเพิ่มการนำไฟฟ้า แคดเมียมฟองน้ำทำงานเป็นโลหะอิเล็กโทรดลบ

ในระหว่างการปล่อย อนุภาคของออกซิเจนที่ใช้งานจากนิกเกิลออกไซด์จะถูกปล่อยเข้าสู่อิเล็กโทรไลต์และส่งไปยังแผ่นลบซึ่งพวกมันออกซิไดซ์แคดเมียม

การทำงานของแบตเตอรี่ขณะชาร์จ

เมื่อโหลดปิดอยู่ แรงดันคงที่ (ในบางสถานการณ์ การเต้นเป็นจังหวะ) จะถูกนำไปใช้กับขั้วของเพลต ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ที่ชาร์จด้วยขั้วเดียวกัน เมื่อขั้วบวกและลบของแหล่งกำเนิดและ ผู้บริโภคตรงกัน

เครื่องชาร์จมีพลังงานมากกว่าเสมอ ซึ่ง "ระงับ" พลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่และสร้างกระแสไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้ามกับการคายประจุ ส่งผลให้กระบวนการทางเคมีภายในระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์เปลี่ยนไป ตัวอย่างเช่น บนธนาคารที่มีเพลตนิกเกิลแคดเมียม อิเล็กโทรดบวกจะเติมออกซิเจน และอิเล็กโทรดลบจะลดสถานะเป็นแคดเมียมบริสุทธิ์

เมื่อแบตเตอรี่หมดและชาร์จ องค์ประกอบทางเคมีวัสดุของเพลต (อิเล็กโทรด) แต่อิเล็กโทรไลต์ไม่เปลี่ยนแปลง

วิธีการเชื่อมต่อแบตเตอรี่

การเชื่อมต่อแบบขนาน

ปริมาณกระแสไฟที่ธนาคารหนึ่งสามารถทนต่อได้นั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย แต่ส่วนใหญ่อยู่ที่การออกแบบ วัสดุที่ใช้ และขนาด ยิ่งพื้นที่ของเพลตที่อิเล็กโทรดมีขนาดใหญ่เท่าใดก็จะยิ่งสามารถทนต่อกระแสได้มากเท่านั้น

หลักการนี้ใช้เพื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่ชนิดเดียวกันแบบขนานหากจำเป็นต้องเพิ่มกระแสให้โหลด แต่ในการออกแบบดังกล่าวจำเป็นต้องเพิ่มพลังของแหล่งกำเนิด วิธีนี้ไม่ค่อยได้ใช้กับโครงสร้างที่เสร็จแล้วเพราะตอนนี้มันง่ายกว่ามากที่จะซื้อแบตเตอรี่ที่จำเป็นทันที แต่ผู้ผลิตแบตเตอรี่กรดใช้โดยเชื่อมต่อแผ่นต่างๆ เข้าด้วยกันเป็นก้อนเดียว

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ แรงดันไฟฟ้า 1.2 / 1.5 หรือ 2.0 โวลต์สามารถสร้างขึ้นระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดสองแผ่นของแบตเตอรี่ในครัวเรือนทั่วไป (อันที่จริงช่วงนี้กว้างกว่ามาก) สำหรับหลาย ๆ คน เครื่องใช้ไฟฟ้ามันยังไม่เพียงพอ ดังนั้นแบตเตอรี่ประเภทเดียวกันจึงเชื่อมต่อเป็นอนุกรม และมักจะทำในกรณีเดียว

ตัวอย่างของการออกแบบดังกล่าวเป็นที่แพร่หลาย การพัฒนายานยนต์ขึ้นอยู่กับกรดซัลฟิวริกและแผ่นอิเล็กโทรดตะกั่ว

โดยปกติในหมู่คนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่คนขับรถขนส่งเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกอุปกรณ์ใด ๆ ว่าแบตเตอรี่โดยไม่คำนึงถึงปริมาณของมัน องค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ- กระป๋อง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด การออกแบบที่ประกอบขึ้นจากกระป๋องที่เชื่อมต่อหลายชุดนั้นเป็นแบตเตอรี่อยู่แล้ว ซึ่งถูกกำหนดชื่อย่อว่า "AKB" โครงสร้างภายในแสดงในรูป

กระป๋องใดก็ได้ประกอบด้วยสองช่วงตึกพร้อมชุดจานสำหรับขั้วบวกและขั้วลบ บล็อกพอดีกันโดยไม่ต้องสัมผัสกับโลหะ มีความเป็นไปได้ของการเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ผ่านอิเล็กโทรไลต์

ในกรณีนี้ แผ่นสัมผัสจะมีกริดเพิ่มเติมและแยกจากกันด้วยแผ่นแยก - ตัวคั่น

การเชื่อมต่อเพลตเข้ากับบล็อกจะเพิ่มพื้นที่การทำงาน ลดความต้านทานโดยรวมของโครงสร้างทั้งหมด และช่วยเพิ่มกำลังของโหลดที่เชื่อมต่อ

ที่ด้านนอกของเคส แบตเตอรี่ดังกล่าวมีองค์ประกอบดังแสดงในรูปด้านล่าง

จะเห็นได้ว่ากล่องพลาสติกที่ทนทานนั้นปิดฝาอย่างแน่นหนาและติดตั้งขั้วต่อสองขั้ว (ปกติจะเป็นรูปทรงกรวย) ที่ด้านบนเพื่อเชื่อมต่อกับ แผนภาพการเดินสายไฟรถยนต์. เครื่องหมายขั้วมีลายนูนบนข้อสรุป: “+” และ “-” ตามกฎแล้ว เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดในการเดินสาย เส้นผ่านศูนย์กลางของขั้วบวกจะใหญ่กว่าขั้วลบเล็กน้อย

สำหรับแบตเตอรี่ที่ซ่อมบำรุงแล้ว ให้วางบนกระป๋องแต่ละกระป๋อง ฟิลเลอร์คอเพื่อควบคุมระดับอิเล็กโทรไลต์หรือเติมน้ำกลั่นระหว่างการทำงาน จุกไม้ก๊อกถูกขันเข้าไป ซึ่งช่วยปกป้องช่องภายในของกระป๋องจากการปนเปื้อน และในขณะเดียวกันก็ช่วยป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรไลต์ไหลออกเมื่อเอียงแบตเตอรี่

ด้วยประจุที่ทรงพลัง การปล่อยก๊าซอย่างรวดเร็วจากอิเล็กโทรไลต์จึงเป็นไปได้ (และกระบวนการนี้เป็นไปได้ด้วยการขับรถอย่างเข้มข้น) รูในปลั๊กจึงถูกสร้างขึ้นเพื่อป้องกันการเพิ่มแรงดันภายในกระป๋อง ออกซิเจนและไฮโดรเจน รวมทั้งไอระเหยของอิเล็กโทรไลต์ เล็ดลอดผ่านเข้าไปได้ ควรหลีกเลี่ยงสถานการณ์ดังกล่าวที่เกี่ยวข้องกับกระแสประจุที่มากเกินไป

รูปเดียวกันแสดงการเชื่อมต่อขององค์ประกอบระหว่างธนาคารและตำแหน่งของแผ่นอิเล็กโทรด

สตาร์ทเตอร์ แบตเตอรี่รถยนต์(กรดตะกั่ว) ทำงานบนหลักการดับเบิ้ลซัลเฟต ในระหว่างการคายประจุ/ประจุ กระบวนการไฟฟ้าเคมีจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางเคมีของมวลแอกทีฟของอิเล็กโทรดที่มีการปลดปล่อย/ดูดซับเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์ ( กรดซัลฟูริก) น้ำ.

สิ่งนี้อธิบายการเพิ่มขึ้นของความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์ในระหว่างการชาร์จและการลดลงระหว่างการคายประจุแบตเตอรี่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ค่าความหนาแน่นช่วยให้คุณประเมินสถานะทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ได้ ในการวัดให้ใช้ อุปกรณ์พิเศษ- ไฮโดรมิเตอร์รถยนต์

น้ำกลั่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่กรดที่อุณหภูมิติดลบจะกลายเป็นสถานะของแข็ง - น้ำแข็ง ดังนั้นเพื่อไม่ให้แบตเตอรี่รถยนต์แข็งตัวในสภาพอากาศหนาวเย็นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการพิเศษที่กำหนดโดยกฎการใช้งาน

ชนิดของแบตเตอรี่

การผลิตสมัยใหม่เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์มากกว่าสามโหลที่มีองค์ประกอบต่างๆ ของอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ บนพื้นฐานของลิเธียมเท่านั้น 12 รุ่นที่รู้จักกันดี

เนื่องจากโลหะของอิเล็กโทรดสามารถตอบสนอง:

ตะกั่ว;

เหล็ก;

ลิเธียม;

ไทเทเนียม;

โคบอลต์;

แคดเมียม;

นิกเกิล;

สังกะสี;

เงิน;

วาเนเดียม;

อลูมิเนียม

องค์ประกอบอื่นๆ

ส่งผลต่อลักษณะเอาต์พุตทางไฟฟ้าและพื้นที่ใช้งาน

ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงในระยะสั้นที่เกิดขึ้นระหว่างการหมุนขึ้น เพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์สันดาปภายในพร้อมมอเตอร์สตาร์ทไฟฟ้า โดยทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่ง, แหล่งที่มา เครื่องสำรองไฟและระบบไฟฟ้าฉุกเฉิน

แบตเตอรี่มาตรฐาน (ธรรมดา) มักจะแทนที่แบตเตอรี่นิกเกิลด้วยแบตเตอรี่แคดเมียม นิกเกิลสังกะสี และนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์

แต่การออกแบบลิเธียมไอออนหรือลิเธียมโพลิเมอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในมือถือและ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์, เครื่องมือก่อสร้างและแม้แต่ยานพาหนะไฟฟ้า

ตามประเภทของอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ แบตเตอรี่มีดังนี้:

กรด;

อัลคาไลน์

มีการจำแนกประเภทของแบตเตอรี่ตามวัตถุประสงค์ ตัวอย่างเช่น ใน สภาพที่ทันสมัยมีอุปกรณ์ที่ใช้ในการถ่ายเทพลังงาน - ชาร์จพลังงานจากแหล่งอื่น ที่เรียกว่า แบตเตอรี่ภายนอกช่วยเจ้าของหลายท่าน อุปกรณ์มือถือในกรณีที่ไม่มีเครือข่ายไฟฟ้าแบบแปรผัน สามารถชาร์จแท็บเล็ต สมาร์ทโฟน โทรศัพท์มือถือ ซ้ำๆ ได้

แบตเตอรี่ทั้งหมดเหล่านี้มีหลักการทำงานเหมือนกันและอุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น รุ่นลิเธียมไอออนแบบนิ้วที่แสดงในรูปด้านล่าง ส่วนใหญ่จะทำซ้ำการออกแบบของแบตเตอรี่กรดที่พิจารณาก่อนหน้านี้

ที่นี่เราเห็นอิเล็กโทรดหน้าสัมผัส เพลต ตัวคั่น และตัวเรือนแบบเดียวกัน ดำเนินการโดยคำนึงถึงสภาพการทำงานอื่นๆ เท่านั้น

หลัก ลักษณะไฟฟ้าแบตเตอรี่

การทำงานของอุปกรณ์ได้รับผลกระทบจากพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ความจุ;

ความหนาแน่นของพลังงาน

ปลดปล่อยตัวเอง;

ระบอบอุณหภูมิ

ความจุคือประจุสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายได้เมื่อคายประจุจนเหลือแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด แสดงเป็นจี้ (ระบบ SI) และแอมแปร์ชั่วโมง (หน่วยนอกระบบ)

ในฐานะที่เป็นชนิดของความจุ มี "ความจุพลังงาน" ที่กำหนดพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อปล่อยไปยังแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่อนุญาต มีหน่วยวัดเป็นจูล (ระบบ SI) และหน่วยวัตต์-ชั่วโมง (หน่วยที่ไม่ใช่ SI)

ความหนาแน่นของพลังงานแสดงเป็นอัตราส่วนของปริมาณพลังงานต่อน้ำหนักหรือปริมาตรของแบตเตอรี่

การคายประจุเองถือเป็นการสูญเสียความจุหลังจากการชาร์จในกรณีที่ไม่มีโหลดบนขั้ว ขึ้นอยู่กับการออกแบบและขยายโดยการละเมิดฉนวนระหว่างอิเล็กโทรดด้วยเหตุผลหลายประการ

โหมดอุณหภูมิในการทำงานส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า และในกรณีที่มีการเบี่ยงเบนอย่างรุนแรงจากมาตรฐานที่กำหนดโดยผู้ผลิต อาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้ ความร้อนและความเย็นรับไม่ได้ ส่งผลต่อการไหล ปฏิกริยาเคมีและแรงดันของตัวกลางในโถ

บ้าน » ซ่อมเครื่องปั่นไฟ » ตัดแบตเตอรี่รถยนต์. วิธีการผลิตและการทำงานของแบตเตอรี่ โครงสร้างของแหล่งจ่ายไฟเทสลาคืออะไร