Pil, enerjiyi depolayan ve depolayan bir cihazdır. Bu cihazların çoğu, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürerek çalışır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu işlem, cihazınızı şarj etmenizi ve boşaltmanızı sağlar. Bu durumda ekipman, şarj cihazı, güç kaynağı, izleme veya kompanzasyon ünitesi olarak kullanılabilir.

Piller, basit TV uzaktan kumandalarından nükleer enerjiye ve uzay endüstrisine kadar çok çeşitli cihazlar için gereklidir. Tüm bu cihazlar, farklı teknolojik özelliklere ve kullanım özelliklerine bağlı olarak alt gruplara ayrılmıştır. Pil performansı; kapasite, voltaj, iç direnç, kendi kendine deşarj akımı ve hizmet ömrü ile karakterizedir.

Ne tür piller var? Mevcut tüm cihazlar birkaç türe ayrılabilir:

• elektrokimyasal;
• manyetik;
• mekanik;
• termal;
• ışık.

Elektrokimyasal piller

Bu tür ekipmanlar birkaç büyük gruba ayrılmıştır:

• elektriksel;
• gaz;
• tersinir yakıt hücreleri;
• alkali;
• kapasitörler.

Elektrikli cihazlar en yaygın pil türüdür. Eserde kurşun, nikel, demir, çinko, gümüş ve alaşımlardan yapılmış diğer tip plakalar kullanılıyor. Asitler, magnezyum çözeltileri, kadmiyum tuzları ve diğer elementler elektrolit olarak kullanılır.

Bu tür cihazların tasarımı, kurşun asitli piller örneğiyle açıklanması en kolay yoldur. Ekipman, bir sıvı (bu durumda bir asit) ve bir metal - kurşun arasında tersine çevrilebilir bir reaksiyon kullanır. Kimyasal işlemlerin tersine çevrilebilmesi nedeniyle, pilin deşarj-şarj yoluyla yeniden kullanılması mümkün hale gelir. Akım boşaltma işleminin tersi yönde aktığında akü şarj olur, ekipmanı diğer yönde bağlarsanız boşalır.

Kimyasal reaksiyon şu şekilde ilerler:

• anot: Pb + SO42_2e-⇄PbSO4;
• katot: Pb2 + SO42- + 4H ++ 2e-⇄PbSO4 + 2H2O.

Bu gerçekte nasıl oluyor? Plakalara bir ampul bağlarsanız, elektronlar pilin içinde hareket etmeye başlayacak, yani bir elektrik akımı ortaya çıkacak ve bir kimyasal reaksiyon başlayacaktır. Bundan dolayı plakalarda kurşun sülfat oluşur. Güç kaynaklarını bağladıktan sonra, reaksiyon ters yönde ilerleyecektir. Asit bölünecek ve tortular kaldırılacaktır. Ayrıca, ışık açıldığında süreç yine ters yönde ilerler.

Önemli! Şarj sırasında elektrot plakaları tamamen temizlenemez. Plakanın bir kısmı hala yüzeyde kalacaktır. Bu, ekipmanın kapasitesinin giderek azalmasına neden olur.

Her tür depolama pilleri ve elektrokimyasal akümülatörler üç büyük gruba ayrılabilir:

1. Onarılabilir - demonte edilebilmeleri açısından diğer pillerden farklıdır. Öte yandan, bu cihazlar elektrolit seviyesinin sürekli kontrol edilmesini gerektirir. Ek olarak, modeller basınçsızlaştırmaya daha yatkındır ve bu da asit dumanı konsantrasyonunda bir artışa neden olabilir;
2. Bakım gerektirmez - bu ekipmanın yapısındaki bir şeyi onarmak veya elektroliti doldurmak imkansızdır. Pilin çalışmasıyla ilgili herhangi bir sorun ortaya çıkarsa, pil tamamen değiştirilmelidir;
3. Düşük bakım - ekipman, elektrolit seviyesine erişim sağlar ve pil kuruduğunda eklenebilir.

Bazı kurşun asit pil türleri vardır:

• Kurşun - Asit,
• Valf Ayarlı Kurşun - Asit (VRLA),
• Emici Cam Mat Vana Ayarlı Kurşun - Asit (AGM VRLA),
• GEL Valf Ayarlı Kurşun - Asit (GEL VRLA),
• OPzV.

Lityum iyon piller, lityum elektrolitlerle emprenye edilmiş alüminyum (katot) ve bakır (anot) folyo elektrotları kullanır. Ayrıca lityum kobalt oksit ve grafit kullanılmaktadır. Yük, pozitif yüklü olan ve kristal kafese kimyasal bir reaksiyon sırasında araya giren bir lityum iyonudur. Pil çalışırken, iyonlar elektroda giderken ayırma bariyerini aşarlar. Yüksek kaliteli işler için ek olarak bir ayırıcı ayırıcı (genellikle kağıt) kullanılır. Bu element, iyonların rastgele sırayla hareketini önlemek için gereklidir.

Modern lityum iyon pillerde, katotlara ve anotlara ek elemanlar eklenir. Bu nedenle, isimlerin kısaltması, kimyasal ayrışma reaksiyonuna dahil olan maddeleri ifade eder:

• LiCoO2 - lityum-kobalt piller yüksek bir özgül enerjiye sahiptir, ancak çok az termal kararlılığa sahiptir;
• LiMn2O4, LMO - Lityum-manganez modeller, güçlü elektrikli aletler ve araçlar için gereklidir. Lityum-manganez piller çalıştığında, iyon akışını iyileştiren üç boyutlu spinel yapıların oluşması nedeniyle şarj akımı önemli ölçüde artar. Ancak bu pillerin potansiyeli lityum kobalt pillerden daha düşüktür;
• LiNiMnCoAlO2 veya NCA - katodun bileşiminde bir pilde nikel, manganez ve kobaltın aynı anda kullanılması, özgül gücü veya enerjiyi artırmaya yardımcı olur. Bu, farklı çalışma koşulları için optimum performans sağlar. Ayrıca kobalt içeriğinin azaltılması kaliteden ödün vermeden maliyeti düşürür;
• LiFePO4 - burada fosfat katot için kullanılır. Lityum demir fosfat piller, uzun hizmet ömrü ve artırılmış güvenlik ile karakterize edilir;
• Li4Ti5O12 - lityum titanat pil artırılmış bir kaynağa ve -300C'ye kadar düşük sıcaklıklarda çalışabilme özelliğine sahiptir;
• Li-pol, Li-polimer, LiPo, LIP, Li-poli - bu piller elektrolit olarak bir polimer kullanır. Bu nedenle, polimer pil tasarımları herhangi bir şekilde olabilir.

Bir sonraki tip, gazların elektrokimyasal potansiyelinin kullanımına dayanan gaz akümülatörleri. Cihazın çalışması sırasında, adsorban tarafından absorbe edilen elektrotlar üzerinde gaz salınır. Çoğu zaman bunun için aktif karbon kullanılır. Yapı, bir karbon elektrot, bir adsorban ve geçirgen bir membrandan oluşur.

Tersinir yakıt hücreleri, bir elektrolite batırılmış katalizörlü karbon nanotüplerdir. Su yüklendiğinde hidrojen ve oksijene ayrışır ve boşaldığında ters reaksiyon meydana gelir. Sistemler yüksek oranda saflaştırılmış hidrojen kullanır.

Şekil, ev yapımı bir gaz akümülatör modelinin üç projeksiyonunu göstermektedir, burada:

1. kapasite;
2. elektrolit (bu durumda, 1 bardak su / 1 yemek kaşığı tuz oranında tuzla damıtılmış sudur);
3. çubuklar (pillerden bir çubuk veya bir el feneri işe yarar);
4. çantalar;
5. torbaların içinde aktif karbon.

Elektrot çıkışlarından biri, pozitif yükü gösterecek şekilde etiketlenmiştir. Şarj için 4,5 V güç kaynağı kullanılır, şarj 2,5 V'luk bir gerilime kadar gerçekleştirilir.

Alkalin tipi piller (akümülatörler), anot olarak toz halinde çinko, katot olarak manganez dioksit ve elektrolit olarak potasyum hidroksit kullanır. Bu tip piller, ortasında pirinç çubuk bulunan silindirik bir kasadır. Bu çubuk, alkali elektrolit ile emprenye edilmiş çinko tozundan negatif potansiyeli ortadan kaldırır. Bütün bu macun, elektrolit ile doyurulmuş bir ayırıcı ile çevrilidir. Sırada grafit veya kurum formundaki aktif kütle var. Kütle manganez dioksit ile karıştırılır. Ardından pili kısa devreye karşı koruyan kabuk gelir. Pozitif terminal, nikel kaplı çelik bir kaptır ve negatif terminal, çelik bir dairedir. Alkalin pillerin önemli bir avantajı, çalışma sırasında neredeyse hiç elektrolit tüketilmemesidir.

Bir sonraki elektrikli pil türü, hızlı bir şekilde boşalma ve şarj etme yeteneğine sahip kapasitörlerdir. Bu elemanlar sabit veya değişken kapasiteye sahiptir. Kapasitörler, gerilim kesintilerini azaltmak, alternatif veya doğrudan bir bileşeni serbest bırakmak ve bu nedenle gerekli sabit akım değerlerini elde etmek için kullanılır.

Mekanik piller

Bu tip piller 3 büyük gruba ayrılabilir:

1. elastik deformasyon sırasında potansiyel enerjide bir artışın meydana geldiği elastik;
2. atalet - kinetik enerji üzerinde çalışmak;
3. yerçekimi - vücutların karşılıklı konumunun potansiyel enerjisinden dolayı işlev.

Birinci grup hidro ve pnömatik akümülatörlerin yanı sıra kauçuk motorlar, yaylı akümülatörler ve basınç akümülatörlerini içerir.

Volanlar ve jiroskoplar eylemsizdir.

Yerçekimi sistemleri, bir hidroakümülatör enerji santrali gibi büyük sistemlerdir.

Isı akümülatörleri

Bu pillere termal pil denilmesine rağmen, buradaki ana cihazlar ev tipi ve portatif buzdolapları için soğutma elemanları olduğu kadar, soğuk zincirde ilaç ve biyolojik dokuların taşınması için kullanılan cihazlardır.

Çalışma prensibi, ana maddenin (genellikle bunun için karboksimetil selüloz alınır) istenen sıcaklığa soğutulmasıdır. Batarya daha sonra biriken soğuğu kademeli olarak çevreye ve nesnelere bırakır.

Işık akümülatörleri

Güneş enerjisinin doğrudan elektrik akımına dönüştürüldüğü, zaten tanıdık olan güneş panellerinin adı budur. Cihazların yapım şekli ve prensibi, ekipmanın gerekli gücüne bağlıdır. Güneş panelleri, taşınabilir elektronik ve bina enerji sistemleri için gereklidir.

Manyetik akümülatörler

Bu cihazlar, manyetik tünel bağlantısı (TMC) kullandıkları için spin akümülatörler olarak da adlandırılır. Tasarım, MnAs nanomıknatısların gömülü olduğu alternatif manyetik ve manyetik olmayan filmlerden oluşur. Bu değişim nedeniyle, bir elektromotor kuvvetin ortaya çıkmasına neden olan TMS ortaya çıkar. Böylece elektronların kuantum tünellemesi gerçekleşir ve manyetik enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu tip ekipman üretime daha yeni giriyor, bu nedenle çoğu spin-akümülatör ayrı laboratuar numuneleridir veya küçük partiler halinde üretilir.

Enerjiyi depolamak ve depolamak için daha güçlü ve özel cihazlara olan ihtiyaç sürekli artmaktadır. Bu nedenle, modern üretim sürekli olarak yeni tip akümülatörler ve piller sunar.

Video

Arabalar için modern pil türleri ve geliştirme beklentileri

Günümüzde birçok farklı pil türü bulunmaktadır. İnsan hayatının çeşitli alanlarında kullanılırlar. Örnekler arasında çeşitli taşınabilir elektroniklerdeki piller, UPS vb. Yer alır. Ancak günümüzde en yaygın kullanılan pil türü araba aküsüdür. Herhangi bir araç sahibi, bir araba marş aküsünün ne olduğunu bilir. Bu cihazlar, dünya çapında milyonlarca arabanın altında çalışır. Ancak bu şarj edilebilir pillerin hepsi eşit üretilmemiştir. Bugün araba akülerinin türleri hakkında konuşacağız.

Pil, birkaç pil içeren kimyasal bir akım kaynağıdır. Bu nedenle akümülatör olarak da adlandırılır. Birkaç elementi aynı anda birleştirmek, daha yüksek bir akım ve voltaj sağlar. Otomobillerde, yaklaşık 2,1 voltluk bir voltaj veren 6 hücreli (bankalar da denir) en yaygın pil türü. Sonuç olarak, pil yaklaşık 12,6 voltluk bir voltaj üretir.

Bu tipteki ilk pil, 150 yıldan daha uzun bir süre önce yaşamış olan Fransız bilim adamı Gaston Planté tarafından geliştirildi. O zamandan beri piller iyileştirildi, ancak pilin tasarımı ve çalışma prensibi bize değişmeden geldi. Bugün, elektrolit ve elektrot malzemelerinin bileşiminde farklılık gösteren çeşitli pil türlerini bulabilirsiniz. Elbette herkes nikel-kadmiyum piller, Ni-MH, Li-ion ve diğerlerini duymuştur.

Ancak günümüzde marş motoru aküsü olarak sadece kurşun asit kullanılmaktadır. Bu, bu tip pilin yüksek enerji kapasitesine sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Kurşun asitli aküler, kısa süreler için yüksek elektrik akımları sağlayabilir. Bu tam olarak marş motoru için gerekli olan şeydir ve motor çalıştırıldığında krank milini döndürür. Kurşun ve sülfürik asidin (elektrolitte bulunan) zararlı ve tehlikeli maddeler olmasına rağmen, bu pillerin yerini alacak hiçbir şey yoktur.

Kurşun akümülatörün gövdesi aside dayanıklı plastikten yapılmıştır. makaleden bağlantıyla öğrenebilirsiniz. Daha önce olduğu gibi kurşun, elektrotların üretiminde kullanılmaktadır. Ancak Gaston Plante günlerinden beri üreticiler, belirli pil özelliklerini elde etmek için her tür katkı maddesiyle kurşun alaşımı yapmayı öğrendiler. Bugün, aşağıda tartışılan birkaç tür araba aküsü vardır.

Ana araç aküsü türleri

Antimon piller

Bu, kurşun plakalarda yüzde 5'in üzerinde antimon içeren eski bir araba aküsü türüdür. Modern pil modelleri, plakalarda önemli ölçüde daha az antimon (Sb) içerir. Akü plakalarında antimonun rolü güçlerini arttırmaktır. Saf kurşun çok yumuşaktır ve saf halde değildir pillerde kullanıma uygun değildir. Antimon, bataryada 12 voltluk bir voltajda başlayan elektroliz işleminin keskin bir şekilde aktivasyonuna neden olur. Bu, oksijenle hidrojen üretir. Elektrolit kaynıyor gibi görünüyor.

Antimon pillerde, elektrolitten çok miktarda su üretilir. Elektrolit seviyesi düştükçe elektrot plakaları açığa çıkar. Bunun olmasını önlemek için kavanozlara periyodik olarak damıtılmış su eklemeniz gerekir. Sonuç olarak, araba akülerinin antimon görünümüne genellikle servis yapılabilir denir. Her ne kadar modern araba aküleri çeşitleri de bakım için gerekli yapısal unsurlara sahiptir.

Günümüzde antimon pilleri artık başlangıç \u200b\u200bpilleri olarak kullanılmamaktadır. Bunların yerini, bataryanın daha ilerici modifikasyonları aldı. Bu tip pil, pilin iddiasızlığının gerekli olduğu çeşitli sabit akım kaynaklarında hala korunmaktadır. Ve modern araba aküleri, önemli ölçüde daha düşük antimon içeriği ile üretilir.

Düşük antimon piller

Suyun elektrolitten buharlaşma oranını azaltmak için antimon içeriği azaltılmış plakalar kullanılmaya başlandı. Düşük antimon tipi piller, plakalarında yüzde 5'ten az antimon bulunanları içerir. Uygulamalarının bir sonucu olarak, damıtılmış su ile sık sık doldurma probleminden kaçınmak mümkün olmuştur. Ancak bu, bu tür pillerin tamamen bakım gerektirmediği anlamına gelmez.

Bu tip araba aküsünün diğer bir avantajı, daha eski antimon modellerine göre depolama sırasında akünün daha düşük kendi kendine boşalma oranıdır. Bu piller genellikle bakım gerektirmez olarak adlandırılır, ancak bunlara az bakım gerektiren demek daha doğru olur. Sonuçta, servise ihtiyaç duymadıkları ifadesi bir reklam sloganıdır. Elektrolitten su kayıpları hala mevcuttur. Bu nedenle, seviyeyi kontrol etmeniz ve damıtılmış su eklemeniz gerekir.

Düşük antimon pillerin avantajları, aracın yerleşik ağının elektrik parametrelerine toleranslarını içerir. Ağda voltaj düşüşleri varsa, pil parametreleri bundan fazla zarar görmez. Aynı şey daha modern araba aküleri için söylenemez: kalsiyum, AGM, jel. Uzmanlar, düşük antimon tipi pillerin yerli araçlarda kullanım için en uygun olduğuna inanıyor. Bunun nedeni, tüm Rus arabalarının henüz yerleşik ağda voltaj kararlılığını sağlamamış olmasıdır. Üstelik bu tip bataryanın uygun bir fiyatı var.

Kalsiyum piller

Aküdeki su buharlaşmasını azaltmanın çözümü, kurşun ızgaralara antimon yerine kalsiyum eklemek oldu. Genellikle bu tür pillerde, Ca / Ca türünün işaretini bulabilirsiniz. Bu tanımlama, kalsiyumun pozitif ve negatif elektrotların kafeslerinde bulunduğunu gösterir. Bazı üreticiler ayrıca az miktarda gümüş ekler. Bu, pilin iç direncini azaltmanıza, verimliliği ve kapasiteyi artırmanıza olanak tanır. Ancak kalsiyum pillerin temel özelliği, elektroliz yoğunluğunda bir azalma ve buna bağlı olarak elektrolit seviyesinde bir düşüştü.

Artık, tüm hizmet ömrü boyunca neredeyse hiç su buharlaşmasının olmadığı kalsiyum pil modelleri üretilmektedir. Sonuç olarak, araç sahibinin elektrolit seviyesini ve yoğunluğunu kontrol etmesine gerek kalmaz. Ve bu durumda bakım gerektirmeyen akü adı doğru olacaktır. Düşük su tüketimine ek olarak, kalsiyum tipi piller düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptir. Antimon pillerle karşılaştırıldığında, kendi kendine deşarj yaklaşık yüzde 70 daha azdır. Sonuç olarak, Ca / Ca pilleri depolama performanslarını çok daha uzun süre koruyabilir. Aslında, antimonu kalsiyumla değiştirmek, elektroliz sürecini başlatmak için gereken voltajı 12 volttan 16 volta çıkardı. Bu nedenle, şarj o kadar kritik değildi.

Ancak herhangi bir cihazın hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Kalsiyum piller, diğer araba akü türlerine göre yüksek deşarjlara karşı çok daha hassastır. Yeterli 3-4 güçlü deşarj ve pilin kapasitesi geri döndürülemez bir şekilde düşer. Bu, pilin biriktirdiği akım miktarının büyük ölçüde azaldığı anlamına gelir. Bu durumda pilin değiştirilmesi gerekecektir.

Kalsiyum tipi pillerin, aracın yerleşik ağının elektrik özelliklerinin kararlılığına duyarlı olduğunu da belirtmek gerekir. Güçlü voltaj dalgalanmalarını sevmezler. Bu nedenle, böyle bir bataryayı takmadan önce, araç ağındaki jeneratör, voltaj regülatörü ve diğer cihazların çalıştığından emin olun.

Ayrıca kalsiyum tipi pillerin fiyatı, düşük antimon pillere göre biraz daha yüksek. Genellikle, Ca / Ca pilleri, standart bir dizi seçenekle yabancı arabalara takılır. Bu tür arabalar yüksek kaliteli elektrikli ekipmanlarla donatılmıştır ve elektriksel özelliklerin kararlılığı garanti edilir. Bu tip bir bataryayı seçerken, kullanımları sırasında bataryanın derin deşarjına izin verilmemesi gerektiğini unutmayın.

Hibrit piller

Bu tür pillerde Ca + veya Ca / Sb adını bulabilirsiniz. Bu tür pillerdeki elektrot ızgaraları çeşitli teknolojiler kullanılarak üretilmektedir. Pozitif olanlar antimon, negatif olanlar kalsiyum teknolojisi ile eklenir. Hibrit araba aküleri, bu tür akülerin faydalarını birleştirme girişimidir. Sonuç olarak, özellikler ortalamadır.

Hibrit pillerdeki su tüketimi, düşük antimon pillerden daha az, ancak daha fazla Ca / Ca. Ancak bu tip aküler, aracın elektrik alt sistemindeki derin deşarja ve voltaj düşmelerine karşı daha dayanıklıdır. Ayrı bir makalede daha fazlası.

AGM ve jel aküler

AMG ve GEL teknolojisi kullanılarak üretilen piller (genellikle jel teknolojisi olarak adlandırılır) bir elektrolit bağına sahiptir. Bu tür pil, güvenli pil kullanımı sorununu çözme girişimiydi. Nitekim klasik bataryalarda kasa ters çevrildiğinde veya hasar gördüğünde elektrolit sızabilir. Sülfürik asit agresif bir maddedir ve insan vücudu için tehlike oluşturur. Bu nedenle, elektroliti bağlı bir duruma getirerek ve akışkanlığını azaltarak sorun çözüldü. Jel akülerde güvenliği artırmanın yanı sıra, plakaların aktif kütlesinin dökülmesini azaltmak da mümkün olmuştur.

AMG ve GEL teknolojileri arasındaki fark, elektrolit bağlama yönteminde yatmaktadır. AGM tipi akülerde gözenekli fiberglas, plakalar arasına yerleştirilen elektrolit ile emprenye edilir. AGM, Emici Cam Mat veya Rusça "emici cam malzeme" anlamına gelir. GEL teknolojisi kullanılarak, elektrolit, silikon bileşiklerinin eklenmesiyle jel benzeri bir duruma dönüştürülür. Genellikle bu teknolojiler kullanılarak yapılan pillere toplu olarak jel piller denir. bağlantıya göre incelemede görebilirsiniz.

Bu tip bataryalar sıvı elektrolit içermediğinden eğimli bir pozisyonda takılmaktan korkmaz. Ancak pazarlamacıların iddialarına rağmen, bu piller ters konumda kullanılmamalıdır. Her iki tip jel akünün avantajları arasında düşük kendi kendine deşarj ve titreşime karşı yüksek direnç bulunur. Jel akülerin avantajlarına bir özellik daha atfedilmelidir. Akü şarjı ne olursa olsun ve akü neredeyse tamamen bitene kadar yüksek başlangıç \u200b\u200bakımı sağlayabilirler. Derin bir deşarjdan sonra, kapasitelerini tamamen yenilerler ve çok sayıda şarj-deşarj döngüsüne (yaklaşık 200) dayanabilirler.

Ancak jel aküler, akü şarj işlemine karşı çok hassastır. Bu tip akü, klasik kurşun asitli modellere göre daha düşük akım değerleriyle şarj edilir. Bir aksesuar şarj cihazının kullanılmasını gerektirirler.

Bugün satıcılar evrensel şarj cihazı modelleri sunuyor, ancak seçimlerine dikkat etmeniz gerekiyor. İşte gereksinimleri hakkında bir makale. Ayrıca, hakkındaki materyali okumanızı tavsiye ederiz. Ek olarak, jel tipi aküler, otomobilin yerleşik ağındaki elektrik parametrelerinin kararlılığını talep etmektedir.

Soğukta, jel akülerin yanı sıra sıvı elektrolitli aküler de kaprisli olabilir. Negatif sıcaklıklarda jel benzeri elektrolitin iletkenliği azalır. İdeal olarak, bu tür bir pil on yıl dayanır. Ancak pratikte 6-7 yıla güvenmelisiniz. Bazı durumlarda bu piller geri yüklenebilir. Bağlantıdaki makalede bunu okuyun. Arabalarda diğer tip akülere göre daha az kullanılırlar. Dağıtımları yüksek maliyetleri ile sınırlıdır. Çok daha sık olarak UPS'te (kesintisiz güç kaynakları), motosiklet ekipmanlarında, su araçlarında bulunabilirler. Arabalardaki jel piller, çok sayıda elektrik tüketicisinin olduğu pahalı premium yabancı arabalarda ve SUV'larda bulunabilir. Hakkında daha fazlasını okuyun.

Şarj edilebilir bir pil, enerji depolamak ve depolamak için sabit bir akım kaynağıdır. Şarj edilebilir pil türlerinin ezici çoğunluğu, kimyasal enerjinin elektrik enerjisine döngüsel dönüşümüne dayanır, bu, pili tekrar tekrar şarj etmenize ve boşaltmanıza olanak tanır.

1800 yılında, Alessandro Volta iki metal plakayı (bakır ve çinko) asitle dolu bir kavanoza daldırdığında şaşırtıcı bir keşif yaptı ve ardından bunları birbirine bağlayan telden elektrik akımı geçtiğini kanıtladı. 200 yıldan fazla bir süre sonra, modern depolama pilleri Volta'nın keşfine dayanarak üretilmeye devam ediyor.

Şarj edilebilir pil türleri

İlk pilin icadından bu yana 140 yıldan fazla bir süre geçmedi ve şimdi modern dünyayı pillere dayalı yedek güç kaynakları olmadan hayal etmek zor. Piller, en zararsız ev cihazlarından her şeyde kullanılır: kontrol panelleri, taşınabilir radyolar, el fenerleri, dizüstü bilgisayarlar, telefonlar ve finans kurumları için güvenlik sistemleri, veri merkezleri için yedek güç kaynakları, uzay endüstrisi, nükleer enerji, iletişim vb. vb.

Gelişmekte olan dünyanın elektrik enerjisine, bir insanın yaşamı için oksijene ihtiyaç duyduğu kadar ihtiyacı vardır. Bu nedenle, tasarımcılar ve mühendisler mevcut pil türlerini optimize etmek ve periyodik olarak yeni türler ve alt türler geliştirmek için günlük olarak çalışırlar.

Ana pil türleri Tablo 1'de gösterilmektedir.

	Uygulama	Tanımlama	Çalışma sıcaklığı, ºC	Hücre voltajı, V	Özgül enerji, W ∙ h / kg
Lityum-iyon (Lityum-polimer, lityum-manganez, lityum-demir-sülfür, lityum-demir-fosfat, lityum-demir-itriyum-fosfat, lityum-titanat, lityum-klor, lityum-sülfürik)	Ulaşım, telekomünikasyon, güneş enerjisi sistemleri, otonom ve yedek güç kaynağı, Hi-Tech, mobil güç kaynakları, elektrikli aletler, elektrikli araçlar vb.	Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)
nikel tuzu	Otomobil taşımacılığı, Demiryolu taşımacılığı, Telekomünikasyon, Alternatif dahil enerji, Enerji depolama sistemleri
nikel kadmiyum	Elektrikli arabalar, nehir ve deniz araçları, havacılık
demir-nikel	Yedek güç kaynağı, elektrikli araçlar için çekiş, kontrol devreleri
nikel-hidrojen
nikel metal hidrür	elektrikli araçlar, defibrilatörler, roket ve uzay teknolojisi, otonom güç kaynağı sistemleri, radyo ekipmanları, aydınlatma ekipmanları.
nikel-çinko	Kameralar
kurşun asit	Yedek güç sistemleri, ev aletleri, UPS, alternatif güç kaynakları, ulaşım, endüstri vb.
gümüş-çinko	Askeri alan
gümüş kadmiyum	Uzay, iletişim, askeri teknoloji
çinko brom
çinko klor

Tablo 1. Depolama pillerinin sınıflandırılması.

Tablo 1'de verilen verilere dayanarak, çeşitli koşullarda ve farklı yoğunluklarda kullanım için optimize edilmiş, özelliklerinde farklı birçok pil türü olduğu sonucuna varabiliriz. Üretim için yeni teknolojileri ve bileşenleri kullanan bilim adamları, belirli bir uygulama alanı için istenen özellikleri elde etmeyi başarırlar; örneğin, uzay uyduları, uzay istasyonları ve diğer uzay ekipmanları için nikel-hidrojen piller geliştirilmiştir. Tabii ki, tabloda tüm türler gösterilmemiştir, ancak yalnızca yaygın olanları gösterilmektedir.

Endüstriyel ve evsel segment için modern yedekleme ve otonom güç kaynağı sistemleri, bu kimyasal güç kaynakları güvenli olduğundan ve kabul edilebilir teknik özelliklere ve maliyete sahip olduğundan, kurşun asit, nikel-kadmiyum (demir-nikel tipi daha az kullanılır) ve lityum iyon pil çeşitlerine dayanır.

Kurşun asit piller

Bu tip, evrensel özellikleri ve düşük maliyeti nedeniyle modern dünyada en çok talep gören türdür. Kurşun asitli bataryalar çok sayıda çeşidi nedeniyle yedek güç sistemleri, otonom güç kaynağı sistemleri, güneş enerjisi santralleri, UPS, çeşitli ulaşım türleri, iletişim, güvenlik sistemleri, çeşitli taşınabilir cihazlar, oyuncaklar vb. Alanlarda kullanılmaktadır.

Kurşun asitli akülerin çalışma prensibi

Kimyasal güç kaynaklarının çalışmasının temeli, pozitif ve negatif plakaların kontakları kapatıldığında meydana gelen tersine çevrilebilir bir reaksiyon olan metallerin ve sıvıların etkileşimine dayanır. Kurşun asitli bataryalar, adından da anlaşılacağı gibi, kurşun ve asitten oluşur; burada pozitif yüklü plakalar kurşun, negatif yüklü plakalar ise kurşun oksittir. İki plakaya bir ampul bağlarsanız devre kapanır ve bir elektrik akımı (elektronların hareketi) oluşur ve elementin içinde kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Özellikle akü plakaları paslanır, kurşun sülfat ile kaplanır. Böylece akü boşalma sürecinde tüm plakalarda kurşun sülfat birikintileri oluşacaktır. Akü tamamen boşaldığında plakaları aynı metal - kurşun sülfatla kaplanır ve sıvıya göre hemen hemen aynı şarja sahiptir, buna göre akü voltajı çok düşük olacaktır.

Şarj cihazını uygun terminallere bağlar ve açarsanız, akım asitte ters yönde akacaktır. Akım kimyasal bir reaksiyona neden olacak, asit molekülleri parçalanacak ve bu reaksiyon nedeniyle kurşun sülfat pilin pozitif ve negatif plastinlerinden uzaklaştırılacaktır. Şarj işleminin son aşamasında, plakalar orijinal görünümüne sahip olacak: kurşun ve kurşun oksit, tekrar farklı bir şarj almalarını sağlayacak, yani pil tamamen şarj olacak.

Bununla birlikte, pratikte, her şey biraz farklı görünüyor ve elektrot plakaları tamamen temizlenmemiş, bu nedenle pillerin, kapasitenin orijinalin% 80-70'ine düştüğü belirli bir kaynağı var.

Şekil №3. Bir kurşun asit pilin (VRLA) elektrokimyasal diyagramı.

Kurşun asit batarya türleri

Kurşun - Asit6, 12V pil ile servis edilir. İçten yanmalı motorlar ve daha fazlası için klasik marş aküleri. Düzenli bakıma ve havalandırmaya ihtiyaçları vardır. Yüksek oranda kendi kendine deşarj olabilir.

Valf Ayarlı Kurşun - Asit (VRLA), bakım gerektirmeyen - 2, 4, 6 ve 12V aküler. Yerleşim alanlarında kullanılabilen kapalı bir kasadaki ucuz piller, ek havalandırma ve bakım gerektirmez. Arabellek modunda kullanılması önerilir.

Emici Cam Mat Vana Ayarlı Kurşun - Asit (AGM VRLA), bakım gerektirmeyen - 4, 6 ve 12V aküler. Emilmiş elektrolit (sıvı değil) ve fiberglas ayırıcılara sahip modern kurşun-asit aküler, kurşun plakaları kırmadan tutmada çok daha iyidir. Bu çözüm, AGM akülerinin şarj süresini önemli ölçüde azaltmıştır, çünkü şarj akımı nominal kapasitenin% 30'u olmak üzere 20-25'e ulaşabilir.

AGM VRLA aküleri, döngüsel ve tampon çalışma modları için optimize edilmiş özelliklere sahip birçok modifikasyona sahiptir: Derin - sık derin deşarjlar için, ön terminal - telekomünikasyon raflarında uygun konum için, Standart - genel amaçlı, Yüksek Hız -% 30'a kadar daha iyi deşarj özellikleri sağlar ve güçlü kesintisiz güç kaynakları için uygun, Modüler - güçlü pil dolapları vb. oluşturmanıza olanak sağlar.



Şekil №4.

GEL Valf Ayarlı Kurşun - Asit (GEL VRLA), bakım gerektirmeyen - 2, 4, 6 ve 12V aküler. Kurşun-asit akü tipinin en son modifikasyonlarından biri. Teknoloji, elementlerin negatif ve pozitif plakalarıyla maksimum temas sağlayan ve hacim boyunca homojen bir tutarlılık sağlayan jel benzeri bir elektrolit kullanımına dayanmaktadır. Bu tip akü, gerekli akım ve voltaj seviyesini sağlayacak "doğru" bir şarj cihazı gerektirir, ancak bu durumda AGM VRLA tipine göre tüm avantajları elde edebilirsiniz.

AGM gibi GEL VRLA kimyasal güç kaynakları, belirli çalışma koşullarına en uygun birçok alt tipe sahiptir. En yaygın olanları - güneş enerjisi sistemleri için kullanılan Solar seriler, Deniz - deniz ve nehir taşımacılığı için, Deep Cycle - sık derin deşarjlar için, ön terminal - telekomünikasyon sistemleri için özel durumlarda monte edilmiş, GOLF - golf arabaları ve ayrıca yıkayıcı kurutucular, Mikro - mobil uygulamalarda sık kullanım için küçük piller, Modüler - enerji depolamak için güçlü pil kümeleri oluşturmak için özel bir çözüm vb.



Şekil №5.

OPzV, bakım gerektirmeyen - 2V aküler. OPZV tipi özel kurşun asit hücreleri, tübüler anot plakaları ve bir sülfürik asit jel elektroliti kullanılarak üretilir. Hücrelerin anot ve katodu, elektrotların korozyon direncinin artması ve hizmet ömrünün artması nedeniyle ek bir metal - kalsiyum içerir. Negatif plakalar tereyağlıdır, bu teknoloji elektrolit ile daha iyi temas sağlar.

OPzV pilleri derin deşarjlara karşı dayanıklıdır ve 22 yıla kadar uzun bir hizmet ömrüne sahiptir. Kural olarak, döngüsel modda yüksek verimlilik sağlamak için bu tür pillerin üretiminde yalnızca en iyi malzemeler kullanılır.

OPzV pillerinin kullanımı telekomünikasyon kurulumlarında, acil durum aydınlatma sistemlerinde, kesintisiz güç kaynaklarında, navigasyon sistemlerinde, ev ve endüstriyel enerji depolama sistemlerinde ve güneş enerjisi üretiminde talep görmektedir.


Şekil 6. EverExceed OPzV pilinin yapısı.

OPzS, az bakım gerektiren - 2, 6, 12V aküler. OPzS sabit sulu kurşun asitli aküler, antimon ilaveli tübüler anot plakaları ile üretilmektedir. Katot ayrıca az miktarda antimon içerir ve yayılan ızgara tipindedir. Anot ve katot, kısa devreleri önleyen mikro gözenekli ayırıcılar ile ayrılır. Akü kutusu, kimyasal saldırılara ve yangına dayanıklı özel darbeye dayanıklı şeffaf plastikten yapılmıştır ve havalandırmalı valfler yanmaz tiptedir ve olası alev ve kıvılcım girişlerine karşı koruma sağlar.

Şeffaf duvarlar, minimum ve maksimum değerler için işaretler yardımıyla elektrolit seviyesini rahatça kontrol etmenizi sağlar. Valflerin özel yapısı, bunları çıkarmadan damıtılmış su ilave etmeyi ve elektrolit yoğunluğunu ölçmeyi mümkün kılar. Yüke bağlı olarak her 1-2 yılda bir su doldurulur.

OPzS aküler, diğer kurşun asit aküler arasında en yüksek performansa sahiptir. Hizmet ömrü 20-25 yıla ulaşabilir ve 1800 derinlik% 80 deşarj döngüsüne kadar kaynak sağlayabilir.

Bu tür pillerin kullanımı, orta ve derin deşarj gereksinimleri olan sistemlerde gereklidir. orta demeraj akımlarının gözlemlendiği yer.



Şekil №7.

Kurşun asitli akülerin özellikleri

Tablo 2'de verilen veriler incelendiğinde, kurşun-asit akülerin çeşitli çalışma modları ve çalışma koşullarına uygun geniş bir model yelpazesine sahip olduğu sonucuna varabiliriz.

			AGM VRLA	GEL VRLA
Kapasite, Amper / saat
Voltaj, Volt
Optimum deşarj derinliği,%
İzin verilen deşarj derinliği,%
Döngüsel kaynak, D.O.D. \u003d% 50
Optimum sıcaklık, ° С
Çalışma sıcaklığı aralığı, ° С
Hizmet ömrü, + 20 ° С'da yıllar
Kendi kendine deşarj,%
Maks. Alan sayısı şarj akımı, kapasite yüzdesi
Minimum şarj süresi, h
Servis gereksinimleri						12 yıl
Ortalama maliyet, $, 12V / 100Ah.

Tablo 2. Kurşun-asit akü türlerinin karşılaştırmalı özellikleri.

Analiz için, ürünleri Ukrayna pazarında uzun süredir sunulan ve birçok alanda (EverExceed, BB Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight) başarıyla kullanılan 10'dan fazla pil üreticisinin ortalama verilerini kullandık. , Troian ve diğerleri).

Lityum iyon (lityum) piller

Başlangıç \u200b\u200bgeçişinin tarihi, Gilbert Newton Lewis'in güçlü elektrolit iyonlarının aktivitelerini hesaplamak için çalıştığı ve lityum dahil bir dizi elementin elektrot potansiyelleri üzerinde araştırma yaptığı 1912 yılına kadar uzanıyor. 1973'ten beri çalışmalar yeniden başlatıldı ve sonuç olarak, yalnızca bir deşarj döngüsü sağlayan ilk lityum bazlı piller ortaya çıktı. Bir lityum pil yaratma girişimleri, lityum özelliklerinin aktivitesiyle engellenmiştir; bu, yanlış deşarj veya şarj modları altında, yüksek sıcaklıkların ve hatta alevin salınmasıyla şiddetli bir reaksiyona neden oldu. Sony, benzer pillere sahip ilk cep telefonlarını piyasaya sürdü, ancak pek çok tatsız olaydan sonra ürünleri geri çağırmak zorunda kaldı. Geliştirme durmadı ve 1992'de lityum iyonlarına dayalı ilk "güvenli" piller ortaya çıktı.

Lityum iyon piller yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir ve bu nedenle kompakt boyutları ve hafifliği ile kurşun asit pillerin 2-4 katı kapasite sağlar. Şüphesiz, lityum iyon pillerin en büyük avantajı, 1-2 saat içinde% 100 tam şarj etmenin yüksek hızıdır.

Li-ion piller modern elektronik teknolojisi, otomotiv, enerji depolama sistemleri, güneş enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek teknolojili multimedya ve iletişim cihazlarında büyük talep görüyorlar: telefonlar, tablet bilgisayarlar, dizüstü bilgisayarlar, radyo istasyonları, vs. Lityum iyon güç kaynakları olmadan modern dünyayı hayal etmek zor.

Lityum (lityum iyon) piller nasıl çalışır?

Çalışma prensibi, ek metal molekülleri tarafından bağlanan lityum iyonlarını kullanmaktır. Genellikle lityuma ek olarak lityum kobalt oksit ve grafit kullanılır. Bir lityum iyon pil boşaldığında, iyonlar şarj sırasında negatif elektrottan (katot) pozitif olana (anot) ve tersi yönde hareket eder. Pil devresi, hücrenin iki parçası arasında bir ayırıcının varlığını varsayar, bu, lityum iyonlarının kendiliğinden hareketini önlemek için gereklidir. Batarya devresi kapatıldığında ve şarj veya deşarj işlemi gerçekleştiğinde, iyonlar ayırıcının üstesinden gelir ve ters yüklü elektroda yönelir.

Şekil №8. Lityum iyon pilin elektrokimyasal diyagramı.

Yüksek verimlilikleri nedeniyle, lityum iyon piller hızla gelişmiştir ve lityum demir fosfat piller (LiFePO4) gibi birçok alt tür bulunmaktadır. Aşağıda, bu alt tipin nasıl çalıştığını gösteren bir grafik diyagram bulunmaktadır.

Şekil №9. LiFePO4 pilin deşarj ve deşarj sürecinin elektrokimyasal diyagramı.

Lityum iyon pil türleri

Modern lityum iyon pillerin birçok alt tipi vardır, temel fark katot bileşimi (negatif yüklü elektrot). Ayrıca, anot bileşimi, grafitin yerini tamamen alacak şekilde değiştirilebilir veya diğer malzemelerin eklenmesiyle grafit kullanılabilir.

Çeşitli lityum iyon pil türleri kimyasal bozunmaları ile tanımlanır. Sıradan bir kullanıcı için bu biraz zor olabilir, bu nedenle her tür, tam adı, kimyasal tanımı, kısaltması ve kısa tanımı dahil olmak üzere mümkün olduğunca ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Açıklama kolaylığı için kısaltılmış bir başlık kullanılacaktır.

Lityum Kobalt Oksit (LiCoO2) - Yüksek özgül enerjiye sahiptir, bu da lityum-kobalt bataryayı kompakt yüksek teknolojili cihazlarda popüler kılar. Pil katodu kobalt oksitten yapılırken, anot grafitten yapılmıştır. Katot, katmanlı bir yapıya sahiptir ve boşalma sırasında lityum iyonları anottan katoda hareket eder. Bu tipin dezavantajları nispeten kısa hizmet ömrü, düşük termal stabilite ve sınırlı hücre gücüdür.

Lityum-kobalt piller, nominal kapasiteyi aşan bir akımla boşaltılamaz veya şarj edilemez, bu nedenle bir 2,4Ah pil, 2,4A'da çalışabilir. Şarj için yüksek bir amperaj kullanılırsa, aşırı ısınmaya neden olur. Optimum şarj akımı 0.8C, bu durumda 1.92A'dır. Her bir lityum kobalt pil, şarj ve deşarj oranını sınırlayan ve akımı 1C ile sınırlayan bir koruma devresi ile donatılmıştır.

Grafik (Şekil 10), lityum-kobalt pillerin belirli enerji veya güç, özel güç veya yüksek yük altında yüksek akım, güvenlik veya ateşleme şansı sağlama yeteneği, çalışma ortam sıcaklığı, hizmet ömrü ve çevrim ömrü, maliyet açısından temel özelliklerini gösterir. ...



Şekil №10.

Lityum Mangan Oksit (LiMn2O4, LMO) - Manganez spinelleri ile lityum kullanımına ilişkin ilk bilgi 1983 yılında bilimsel raporlarda yayınlandı. Moli Energy, 1996 yılında katot malzemesi olarak lityum mangan oksit bazlı ilk pil gruplarını piyasaya sürdü. Bu mimari, elektroda iyon akışını iyileştiren, böylece iç direnci azaltan ve olası şarj akımlarını artıran üç boyutlu spinel yapılar oluşturur. Termal stabilite ve artırılmış güvenlik açısından spinelin avantajı da vardır, ancak çevrim ömrü ve hizmet ömrü sınırlıdır.

Düşük direnç, 30A'ya kadar yüksek akım ve 50A'ya kadar kısa süreli bir lityum manganez pili hızlı bir şekilde şarj etme ve boşaltma yeteneği sağlar. Yüksek güçlü elektrikli aletler, tıbbi cihazlar ve hibrit ve elektrikli araçlar için uygundur.

Lityum-manganez pillerin potansiyeli, lityum-kobalt pillerinkinden yaklaşık% 30 daha düşüktür, ancak bu teknoloji, nikel kimyasal bileşenlere dayalı pillerden yaklaşık% 50 daha iyi özelliklere sahiptir.

Tasarım esnekliği, mühendislerin pil özelliklerini optimize etmelerine ve uzun pil ömrü, yüksek kapasite (enerji yoğunluğu), maksimum akım kapasitesi (güç yoğunluğu) elde etmelerine olanak tanır. Örneğin uzun hizmet ömrü ile 18650 hücrenin boyutu 1.1Ah, yüksek kapasite için optimize edilmiş hücreler 1.5Ah kapasiteye sahip olmakla birlikte daha kısa ömürlüdür.

Grafik (Şekil 12), lityum-manganez pillerin en etkileyici özelliklerini yansıtmamaktadır, ancak modern gelişmeler performansı önemli ölçüde artırmış ve bu tür rekabetçi ve yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır.



Şekil 11.

Lityum-manganez tipi modern piller, diğer elementlerin eklenmesiyle üretilebilir - lityum-nikel-manganez-kobalt oksit (NMC), bu teknoloji hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır ve spesifik enerji göstergelerini artırır. Bu bileşik, her sistemden en iyi özellikleri getirir, LMO (NMC) adı verilen, Nissan, Chevrolet, BMW vb. Çoğu elektrikli araca uygulanır.

Lityum Nikel Manganez Kobalt Oksit (LiNiMnCoO2 veya NMC) - Önde gelen lityum iyon pil üreticileri, Nikel-Manganez-Kobalt Kombinasyon Katot Malzemelerine (NMC) odaklanmıştır. Lityum-manganez tipine benzer şekilde, bu piller aynı anda değil, yüksek enerji yoğunluğu veya yüksek güç yoğunluğu elde edecek şekilde uyarlanabilir. Örneğin, orta yükte bir NMC 18650 hücresi 2.8Ah kapasiteye sahiptir ve maksimum 4-5A akım sağlayabilir; Artan güç parametreleri için optimize edilmiş NMC hücresi yalnızca 2 Wh'a sahiptir, ancak 20A'ya kadar sürekli deşarj akımı sağlayabilir. NMC'nin özelliği, nikel ve manganezin kombinasyonunda yatmaktadır, örnek olarak, ana bileşenlerin ayrı ayrı toksik maddeler olan sodyum ve klorür olduğu sofra tuzu.

Nikel, yüksek özgül enerjisi, ancak düşük stabilitesi ile bilinir. Manganez, spinel yapı oluşturma avantajına sahiptir ve düşük özgül enerjiye sahipken düşük iç direnç sağlar. Bu iki metali birleştirerek, farklı çalışma koşulları için NMC pilinin optimum performansını elde etmek mümkündür.

NMC aküleri elektrikli aletler, elektrikli bisikletler ve diğer güç aktarma organları için mükemmeldir. Katot malzemelerinin kombinasyonu: Nikel, manganez ve kobaltın üçte biri benzersiz özellikler sağlar ve ayrıca kobalt içeriğindeki azalma nedeniyle ürünün maliyetini düşürür. NCM, CMN, CNM, MNC ve MCN gibi diğer alt tipler 1 / 3-1 / 3-1 / 3 arasında mükemmel üçlü metal oranlarına sahiptir. Genellikle, kesin oran üretici tarafından gizli tutulur.



Şekil 12.

Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) - 1996'da Teksas Üniversitesi'nde (ve diğer katkıda bulunanlar) fosfat, lityum piller için bir katot malzemesi olarak kullanıldı. Lityum fosfat, düşük dirençle iyi elektrokimyasal performans sunar. Bu, nano-fosfat katot materyali ile mümkündür. Başlıca avantajları, yüksek akım akışı ve uzun hizmet ömrü, ayrıca iyi termal kararlılık ve artırılmış güvenliktir.

Lityum Demir Fosfat piller, diğer lityum iyon sistemlerine göre tam deşarja daha toleranslıdır ve eskimeye daha az eğilimlidir. LFP'ler ayrıca aşırı şarja daha dayanıklıdır, ancak diğer lityum iyon pillerde olduğu gibi aşırı şarj hasara neden olabilir. LiFePO4, 3,2V'luk çok kararlı bir deşarj voltajı sağlar, bu da 12V standart pil oluşturmak için yalnızca 4 hücrenin kullanılmasına izin verir ve bu da kurşun-asit pillerin verimli bir şekilde değiştirilmesini sağlar. Lityum demir fosfat piller kobalt içermez, bu da ürünün maliyetini önemli ölçüde düşürür ve daha çevre dostu hale getirir. Deşarj sırasında yüksek akım sağlar ve ayrıca sadece bir saat içinde tam kapasiteye kadar nominal akımla şarj edilebilir. Düşük ortam sıcaklıklarında çalıştırma performansı düşürecektir ve 35 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklar hizmet ömrünü biraz kısaltacaktır, ancak performans kurşun asit, nikel kadmiyum veya nikel metal hidrit pillerden çok daha iyidir. Lityum Fosfat, diğer lityum iyon pillerden daha yüksek kendi kendine deşarj oranına sahiptir ve bu da pil kabinlerinin dengelenmesini gerektirebilir.



Şekil 13.

Lityum Nikel Kobalt Alüminyum Oksit (LiNiCoAlO2) - Lityum Nikel Kobalt Oksit Alüminyum (NCA) piller 1999 yılında piyasaya sürüldü. Bu tür, yüksek özgül enerji ve yeterli özgül gücün yanı sıra uzun bir hizmet ömrü sağlar. Bununla birlikte, yüksek deşarj ve şarj akımlarında pilde meydana gelen elektrokimyasal işlemlerin daha yüksek stabilitesini sağlayan alüminyum eklenmesi sonucu tutuşma riskleri vardır.



Şekil 14.

Lityum titanat (Li4Ti5O12) - Lityum titanat anotlu piller 1980'lerden beri bilinmektedir. Katot grafitten oluşur ve tipik bir lityum metal pilin mimarisine benzer. Lityum titanat, 2.4V'luk bir hücre voltajına sahiptir, hızlı bir şekilde şarj edilebilir ve pilin nominal kapasitesinin 10 katı olan 10C'lik yüksek bir deşarj akımı sağlar.

Lityum titanat piller, diğer Li-ion pil türlerine kıyasla daha uzun bir çevrim ömrüne sahiptir. Oldukça güvenlidirler ve önemli performans düşüşü olmaksızın düşük sıcaklıklarda (–30ºC'ye kadar) çalışabilirler.

Dezavantaj, oldukça yüksek maliyetin yanı sıra, nikel-kadmiyum pillerle oldukça karşılaştırılabilir olan yaklaşık 60-80Wh / kg olan küçük bir spesifik enerji göstergesinde yatmaktadır. Uygulamalar: elektrik güç üniteleri ve kesintisiz güç kaynakları.



Şekil 15.

Lityum polimer piller (Li-pol, Li-polimer, LiPo, LIP, Li-poli) - lityum polimer piller, özel bir polimer elektrolit kullanmaları açısından lityum iyon pillerden farklıdır. 2000'li yıllardan bu yana ortaya çıkan bu tip pillere duyulan heyecan günümüzde de devam ediyor. Sebepsiz olarak kuruldu, çünkü özel polimerler yardımıyla sıvı veya jel benzeri elektrolit içermeyen bir pil oluşturmak mümkündü, bu neredeyse her şekilde piller oluşturmayı mümkün kılıyor. Ancak asıl sorun, katı bir polimer elektrolitin oda sıcaklığında zayıf iletkenlik sağlaması ve 60 ° C'ye kadar ısıtılmış bir durumda en iyi özellikleri sökmesidir. Bilim adamlarının bu soruna bir çözüm bulmaya yönelik tüm girişimleri boşunaydı.

Modern lityum polimer piller, normal sıcaklıklarda daha iyi iletkenlik için az miktarda jel elektrolit kullanır. Ve çalışma prensibi, yukarıda açıklanan türlerden birine dayanmaktadır. En yaygın olanı, çoğu uygulamada kullanılan bir polimer jel elektrolitli lityum-kobalt türüdür.

Lityum iyon piller ile lityum polimer piller arasındaki temel fark, mikro gözenekli polimer elektrolitin geleneksel bir ayırıcı ayırıcıyla değiştirilmesidir. Lityum polimer, biraz daha yüksek özgül enerjiye sahiptir ve ince elementler oluşturmayı mümkün kılar, ancak maliyeti lityum iyondan% 10-30 daha yüksektir. Davanın yapısında da önemli bir fark var. Lityum polimer için, kredi kartı gibi görünecek kadar ince piller oluşturmayı mümkün kılan ince bir folyo kullanılırsa, lityum iyon olanlar, elektrotları sıkıca sabitlemek için sert bir metal kutuda toplanır.

Şekil 17. Cep telefonu için Li-polimer pilin görünümü.

Lityum iyon pil özellikleri

Lityum iyon pil teknolojisi yüksek güçlü tek hücrelerin üretimine izin vermediğinden maksimum hücre kapasitesi tabloda listelenmemiştir. Yüksek kapasite veya DC gerektiğinde, piller paralel ve seri olarak jumper kullanılarak bağlanır. Durum, akü izleme sistemi tarafından izlenmelidir. UPS ve güneş enerjisi santralleri için lityum hücrelere dayalı modern akü kabinleri, yaklaşık 400A / h kapasiteli 500-700V DC gerilime ve 48 veya 96V gerilimle 2000-3000Ah kapasiteye ulaşabilir.

Parametre \\ Tür
Eleman voltajı, Volt;
Optimum sıcaklık, ° С;
Hizmet ömrü, + 20 ° С'da yıllar;
Aylık kendi kendine deşarj,%
Maks. Alan sayısı Deşarj akımı
Maks. Alan sayısı Şarj akımı
Minimum şarj süresi, h
Servis gereksinimleri
Maliyet seviyesi

Nikel Kadmiyum Piller

Mucit, 1899'da kadmiyum tipi nikel üretimi için teknolojiyi patentleyen İsveçli bilim adamı Waldemar Jungner'dır. 1990 yılında Edison ile bir patent anlaşmazlığı ortaya çıktı ve Jungner rakibinin sahip olduğu paraya sahip olmadığı için kaybetti. Waldemar tarafından kurulan "Ackumulator Aktiebolaget Jungner" şirketi iflasın eşiğindeyken adını "Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner" olarak değiştirerek gelişimini sürdürdü. Şu anda geliştirici tarafından kurulan şirketin adı "SAFT AB" ve dünyadaki en güvenilir nikel-kadmiyum pillerin bazılarını üretiyor.

Nikel-kadmiyum piller çok dayanıklı ve güvenilir tiptedir. 5 ila 1500Ah kapasiteli servisli ve servissiz modeller vardır. Genellikle 1,2 V nominal gerilime sahip elektrolit içermeyen kuru şarjlı kutular olarak tedarik edilirler. Tasarımın kurşun-asitle benzerliğine rağmen, nikel-kadmiyum piller –40 ° C'den yüksek sıcaklıklarda kararlı çalışma, yüksek ani akımlara dayanma yeteneği gibi bir dizi önemli avantaja sahiptir ve ayrıca hızlı deşarj için modeller tarafından optimize edilmiştir. Ni-Cd aküler derin deşarja, aşırı şarja dayanıklıdır ve kurşun asit türü gibi anlık şarj gerektirmez. Yapısal olarak darbeye dayanıklı plastikten üretilirler ve mekanik hasarı iyi tolere ederler, titreşimden korkmazlar vb.

Nikel kadmiyum pillerin çalışma prensibi

Elektrotları grafit, baryum oksit ve kadmiyum tozu ilaveleri ile nikel oksit hidrattan oluşan alkali piller. Elektrolit, kural olarak,% 20 potasyum içeriğine ve lityum monohidrat ilavesine sahip bir çözeltidir. Plakalar, kısa devreleri önlemek için izolasyonlu ayırıcılar ile ayrılır, iki pozitif yüklü plaka arasına negatif yüklü bir plaka yerleştirilir.

Nikel-kadmiyum pilin deşarj işlemi sırasında, anot ile nikel oksit hidrat ve elektrolit iyonları arasında etkileşim meydana gelir ve nikel oksit hidrat oluşturur. Aynı zamanda kadmiyum katodu kadmiyum oksit hidrat oluşturur, böylece 1.45V'a kadar potansiyel farkı yaratarak pilin içinde ve harici kapalı devrede voltaj sağlar.

Nikel-kadmiyum pilleri şarj etme işlemine, anotların aktif kütlesinin oksidasyonu ve nikel oksit hidratın nikel oksit hidrata geçişi eşlik eder. Eşzamanlı olarak, katot kadmiyum oluşturmak için indirgenir.

Nikel-kadmiyum pilin çalışma prensibinin avantajı, deşarj ve şarj döngüleri sırasında oluşan tüm bileşenlerin neredeyse elektrolit içinde çözünmemesi ve ayrıca herhangi bir yan reaksiyona girmemesidir.

Şekil 16. Ni-Cd pilin yapısı.

Nikel Kadmiyum Pil Çeşitleri

Ni-Cd piller, günümüzde en çok çeşitli uygulamaların gerekli olduğu endüstride kullanılmaktadır. Birkaç üretici, belirli modlarda en iyi performansı sağlayan birkaç alt tip nikel-kadmiyum pil sunar:

deşarj süresi 1,5 - 5 saat veya daha fazla - servis verilen piller;

deşarj süresi 1,5 - 5 saat veya daha fazla - bakım gerektirmeyen aküler;

deşarj süresi 30 - 150 dakika - bakım yapılan piller;

deşarj süresi 20 - 45 dakika - bakım yapılan piller;

deşarj süresi 3 - 25 dakika - bakımı yapılan piller.

Nikel Kadmiyum Pillerin Özellikleri

Parametre \\ Tür	Nikel Kadmiyum / Ni-Cd
Kapasite, Amper / saat;
Eleman voltajı, Volt;
Optimum deşarj derinliği,%;
İzin verilen deşarj derinliği,%;
Döngüsel kaynak, D.O.D. \u003d% 80;
Optimum sıcaklık, ° С;
Çalışma sıcaklığı aralığı, ° С;
Hizmet ömrü, + 20 ° С'da yıllar;
Aylık kendi kendine deşarj,%
Maks. Alan sayısı Deşarj akımı
Maks. Alan sayısı Şarj akımı
Minimum şarj süresi, h
Servis gereksinimleri	Az bakım gerektiren veya gözetimsiz
Maliyet seviyesi	orta (300-400 $ 100Ah)

Yüksek teknik özellikler, bu tür bataryayı, uzun hizmet ömrüne sahip oldukça güvenilir bir yedek güç kaynağı gerektiğinde endüstriyel sorunları çözmek için çok çekici kılar.

Nikel Demir Piller

İlk olarak 1899'da Waldemar Jungner tarafından nikel-kadmiyum pillerde daha ucuz bir kadmiyum analoğu bulmaya çalışırken yaratıldılar. Uzun denemelerden sonra Jungner, şarjın çok yavaş yapılması nedeniyle demir kullanımını bıraktı. Birkaç yıl sonra Thomas Edison, Baker Electric ve Detroit Electric araçlarına güç sağlamak için nikel-demir bir pil yarattı.

Düşük üretim maliyeti, nikel-demir pillerin elektrikli ulaşımda çekiş aküsü olarak talep görmesine izin verdi, bunlar aynı zamanda binek araçlarının elektrifikasyonu, kontrol devrelerinin güç beslemesi için de kullanılıyor. Son yıllarda kurşun, kadmiyum, kobalt vb. Toksik elementler içermedikleri için nikel-demir piller yenilenmiş bir güçle konuşulmaya başlandı. Şu anda bazı üreticiler onları yenilenebilir enerji sistemleri için tanıtıyor.

Nikel-demir pillerin çalışma prensibi

Elektrik, pozitif plakalar olarak nikel oksit hidroksit, negatif plakalar olarak demir ve kostik potasyum formunda sıvı elektrolit kullanılarak depolanır. Sabit nikel tüpler veya "cepler" aktif madde içerir

Nikel-demir türü çok güvenilirdir. derin deşarjlara, sık tekrar şarjlara dayanır ve ayrıca kurşun-asit aküler için çok zararlı olan yetersiz şarjlı durumda olabilir.

Nikel Demir Pillerin Özellikleri

Parametre \\ Tür	Nikel Kadmiyum / Ni-Cd
Kapasite, Amper / saat;
Eleman voltajı, Volt;
Optimum deşarj derinliği,%;
İzin verilen deşarj derinliği,%;
Döngüsel kaynak, D.O.D. \u003d% 80;
Optimum sıcaklık, ° С;
Çalışma sıcaklığı aralığı, ° С;
Hizmet ömrü, + 20 ° С'da yıllar;
Aylık kendi kendine deşarj,%
Maks. Alan sayısı Deşarj akımı
Maks. Alan sayısı Şarj akımı
Minimum şarj süresi, h
Servis gereksinimleri	Düşük bakım
Maliyet seviyesi	orta, düşük

Kullanılan malzemeler

Boston Consulting Group tarafından yapılan araştırma

Teknik belgeler TM Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence ve diğerleri.

Bir pil, birkaç pilden oluşan bir elektrik akımı kaynağı olarak anlaşılmalıdır. Bu eleman kombinasyonu, paralel veya seri bağlantı yöntemine bağlı olarak çok daha yüksek bir akım veya voltaj elde etmeyi mümkün kılar.

Bugün, elektrolitin bileşiminde ve elektrotların malzemesinde birbirinden farklı birkaç tür şarj edilebilir pil vardır. Çoğu insan daha önce her türlü nikel metal hidrit, nikel kadmiyum, lityum iyon, kurşun asit pillerin olduğunu duymuş ve bilmektedir. Ancak tüm bu çeşitlilik içinde arabalarda marş aküsü olarak sadece kurşun aküler kullanılmaktadır. Bu seçim bir sebepten dolayı yapılmıştır, çünkü bu piller kısa sürede büyük bir akım verme kabiliyetine sahipken, diğer piller bununla baş edemez. Ancak bununla birlikte, hem kurşunun hem de asidin son derece zararlı maddeler olduğu söylenmelidir, bu nedenle sürücülerin buna katlanması gerekir. Akü muhafazaları ise aside dayanıklı plastikten yapılmıştır.

Araç akü çeşitleri

Elektrotlar için modern pil üretiminde, saf kurşun kullanılmaz, ancak birkaç türe ayrılmış çeşitli katkı maddeleri ile kullanılır.

· Antimon veya geleneksel piller;

· Düşük antimon akümülatörler;

· Kalsiyum akümülatörler;

· Hibrit piller;

Jel veya AGM aküleri;

· Alkalin piller;

· Lityum iyon piller.

Antimon şarj edilebilir piller

Bu tür piller, gofretlerde ≥% 5 antimon içerir. Bu pillere genellikle geleneksel veya klasik denir. Bununla birlikte, bu isim artık o kadar alakalı değil çünkü modern klasik piller çok daha az antimon içeriyor.

Plakaların mukavemetini artırmak için antimon eklenir. Ayrıca, bu katkı maddesi, halihazırda 12 voltta başlayan elektroliz işleminin keskin bir artışına, hızlanmasına katkıda bulunur. Oluşan gazlar (oksijen ve hidrojen) kaynar su izlenimi verir. Büyük miktarlarda suyun buharlaşması nedeniyle, elektrolit konsantrasyonu değişir ve elektrotlar (üst kenarları) açığa çıkar. Akümülatöre kompanzasyon olarak damıtılmış su dökülür.

Yüksek antimon içeriği ile, bunlar genellikle bakımı yapılan pillerdir, çünkü pildeki elektrolit yoğunluğunu en az ayda bir kontrol etmek ve ayrıca suyu doldurmak gerekir.

Günümüzde bu tip piller arabalara takılı değildir, çünkü diğer, daha yenilikçi tipler uzun zamandır geliştirilmiş ve çalıştırılmıştır. Antimon piller, güç kaynağının basitliğinin diğer sorunlar için daha önemli olduğu sabit kurulumlarda hala çalışmaktadır. Araba aküleri az antimonsuz veya az antimon ile üretilir.

Düşük antimon şarj edilebilir piller

Daha az su "kaynaması" elde etmeye çalışan geliştiriciler, daha az miktarda antimon içeren (% 5'ten az) piller üretmeye başladılar. Bu faktör, elektrolit seviyesini sürekli izleme ihtiyacını ortadan kaldırdı. Depolama sırasında pilin kendi kendine deşarj oranı da önemli ölçüde azaldı.

Bu tür, belirli bir bakım gerektirmediklerini savunarak gözetimsiz olarak adlandırılır. Tabii ki, "gözetimsiz" terimi daha çok bir pazarlama terimidir, çünkü suyun "kaynaması" sorunundan tamamen kurtulmak mümkün değildi. Elektrolitten gelen su, daha küçük miktarlarda da olsa, yavaş yavaş "kaynar".

Ancak bu pillerin büyük bir artıları var. Makinenin elektrik ekipmanına kesinlikle iddiasızlar. Yerleşik elektrik şebekesinin voltaj düşüşleri bile, jel veya kalsiyum pillerin aksine, bu pilin özelliklerinde değişikliklere neden olmaz.

Düşük antimon, günümüzde yerleşik ağa sabit bir voltaj sağlayamayan yerli otomobillere kurulum için sıklıkla kullanılmaktadır. Bu tip pillerin aynı jel pillerden çok daha ucuz olduğunu da söylemeye değer.

Kalsiyum Piller

Suyun "kaynamasını" azaltmayı mümkün kılan başka bir çözüm, elektrot ızgaralarında antimon değil, farklı bir malzemenin kullanılmasıdır. En uygun çözüm kalsiyumdu. Tipik olarak, bu tür "Ca / Ca" olarak etiketlenir ve bu, her iki kutbun plakalarındaki kalsiyum içeriği anlamına gelir. Ayrıca, plakaların bileşimine genellikle az miktarda gümüş eklenir - bu, pilin iç direncini azaltmaya ve pilin enerji tüketimini ve verimliliğini artırmaya izin verir.

Kalsiyum kullanımı, gaz oluşumunu ve su kaybını önemli ölçüde azaltmayı mümkün kıldı. Aslında, su kaybı o kadar önemsiz hale geldi ki, yoğunluğu kontrol etme ihtiyacı geçerliliğini yitirdi. Bu pillere haklı olarak bakım gerektirmez denir.

Ayrıca, suyun zayıf bir "kaynamasına" ek olarak kalsiyum, daha düşük bir kendi kendine deşarj seviyesine sahiptir, bu da bu pillerin özelliklerini uzun süre korumasına izin verir.

Antimon yerine kalsiyum kullanılması, su elektrolizinin voltajını önemli ölçüde 16 Volt'a çıkarmayı mümkün kılmıştır. Ancak, bu pilin belirtilen tüm avantajlarına rağmen, aynı zamanda dezavantajları da vardır:

· Aşırı deşarjla ilgili olarak kaprislilik. Pili birkaç kez güçlü bir şekilde boşaltmak yeterlidir ve enerji yoğunluğu seviyesi geri döndürülemez bir şekilde azaltılır, yani akım miktarı keskin bir şekilde azalır. Kural olarak, böyle bir olaydan sonra, pil artık işlevlerini yerine getiremez ve değiştirilir. Bu dezavantaj, bu tip pilin en önemli dezavantajı olarak adlandırılmalıdır.

· Kalsiyum piller, aracın elektrik sistemine son derece duyarlıdır - ani voltaj düşüşlerine tolerans göstermezler. Bir pil satın almadan önce bu nüansı düşünmeye değer.

· Ayrıca, çok yüksek maliyetinde pilin bir eksi, ancak bu artık bir dezavantaj değil, kalite için zorunlu bir ödemedir.

Genellikle, kalsiyum piller orta sınıf yabancı arabalara, yani stabilitenin garanti edildiği yüksek kaliteli elektrikli ekipmana sahip arabalara takılır. Kalsiyum pil satın alırken, düşük antimon pilden çok daha talepkar olduğunu, ancak bu türden dolayı başarının anahtarı olacağını ve güvenilir bir güç kaynağına sahip olacağınızı hesaba katmalısınız.

Hibrit piller

Tipik olarak bu piller "Ca +" olarak adlandırılır. Bu tür pillerin elektrot plakaları farklı teknolojiler kullanılarak yapılır: pozitif plakalar düşük antimon, negatif plakalar kalsiyumdur. Bu kombinasyon, bu pillerin olumlu özelliklerini birleştirmeyi mümkün kılar. Bu tür pillerdeki suyun "kaynaması", düşük antimon pillere göre çok daha az, ancak kalsiyum pillere göre daha fazladır. Ancak aşırı deşarjlara ve aşırı şarjlara karşı direnç çok daha yüksektir.

Hibrit pillerin özellikleri, düşük antimon piller ile kalsiyum piller arasında oturmalarına izin verir.

Jel ve AGM aküler

Ve AGM aküleri, "klasik" bir sıvı formda değil, bağlı durumda elektrolit içerir. Elektrolitin bu jelatinimsi hali, pil tipinin adının belirlenmesine yol açtı.

Mühendisler yıllardır sayısız pil sorununa çözüm arıyorlar. En önemli sorun her zaman etken maddenin elektrot plakalarından dökülmesi olmuştur ve kurşuna bir katkı maddesi - antimon veya kalsiyum eklenerek çözülmüştür. Akülerin güvenliğini sağlamak da önemli bir görevdi, çünkü elektrolit bir sülfürik asit solüsyonu olduğundan, hasar görürse akü kutusundan kolayca sızabilir. Herkes sülfürik asidin aşındırıcı olduğunu bilir. Davaya belirli hasarlardan dolayı asit sızıntısı olasılığını dışlamanın bir yolunu bulmak gerekiyordu. Geliştiriciler, sıvı elektroliti jel benzeri bir duruma dönüştürerek bu sorunu çözdüler. Jel, aynı anda iki sorunu çözen yoğun ve daha az akışkan bir maddedir - yoğun jel onları tuttuğu için plakalar parçalanmadı ve elektrolitin kendisi sızmadı.

Her iki AGM aküsünde de jel benzeri bir elektrolit bulunur. Aralarındaki tek fark, AGM'nin plakalar arasında ayrıca elektroliti tutan ve plakaların dökülmesini önleyen gözenekli bir malzemeye sahip olmasıdır. "AGM" kısaltması, Emici Cam Mat (emici cam malzeme) anlamına gelir. ve AGM akü benzer özelliklere sahiptir, bu nedenle AGM, jel akülerle de kastedilmektedir.

Jelin bataryaya sabitlenmesi sayesinde batarya eğilmekten korkmaz. Dahası, üreticiler böyle bir pilin herhangi bir pozisyonda kolayca çalıştırılabileceğini söylüyorlar. Ancak, bu tür yüksek sesli ifadelere rağmen, bu tür bir pili, örneğin ters çevrilmiş bir durumda kullanmamalısınız.

Mükemmel titreşim direnci, hiçbir şekilde jel akülerin tek artısı değildir. Bu tür piller, çok uzun süre depolanmalarına izin veren düşük bir kendi kendine deşarj oranına sahiptir. Bu tür pili şarjlı bir durumda saklayın. Jel aküler mükemmel bir yeteneğe sahiptirler - deşarja kadar yüksek akım verebilirler ve kesinlikle aşırı deşarjdan korkmazlar.

Bu tür pillerin boşalması onlar için korkunç değilse, bu tür pillerin şarjı daha kaprisli bir faktördür. Bu tür piller, hızlandırılmış bir oranda şarj edilmemelidir. Şarj işlemi, yalnızca jel aküler için uygun olan özel şarj cihazları kullanılarak zayıf bir akımla gerçekleştirilmelidir. Artık piyasada, üreticiye göre her tür bataryayı şarj edebilen evrensel bir şarj cihazı satın alabilirsiniz, ancak yine de özel bir cihazı tercih etmelisiniz.

Ama ne yazık ki, jel araba aküleri düşük sıcaklıklarda çok daha kötü davranır. Sıcaklığın düşmesi ile jel elektriksel iletkenliğini kısmen kaybeder.

Mutlak sızdırmazlık, nispi titreşim direnci, neredeyse bakım gerektirmez, klasik bir pilin takılamadığı ekipmanlarda jel pillerin kullanılmasına izin verir:

· Motosikletler (motosikletler genellikle dikey düzlemden sapar);

· Deniz ve nehir taşımacılığı (sürekli haddeleme);

· Kesintisiz güç kaynakları;

· Ve arabalar. Çoğu zaman, bu tür piller yabancı arabalarda kullanılır, çünkü bu tür pillerin fiyatı oldukça yüksektir.

Alkalin piller

Aküler, elektrolit olarak sadece asit değil alkali de içerebilir. Pek çok farklı tipte alkalin pil var ama gelin arabalarda kullanılanlara bir göz atalım.

Alkali araba aküsü iki tür olabilir:

· Nikel kadmiyum;

· Nikel-demir.

Bir nikel kadmiyum pil, nikel hidroksit NiO (OH) ile kaplanmış pozitif plakalara ve demir ve kadmiyum karışımıyla kaplanmış negatif plakalara sahiptir. Bir nikel-demir pil, aynı pozitif plakalara sahiptir (yani, bir nikel-kadmiyum pil ile aynı bileşimle kaplanmıştır) - nikel hidroksit. Sadece negatif elektrotta farklılık gösterir - bu bataryada saf demirden yapılmıştır. Her iki türdeki elektrolit, bir kostik potasyum çözeltisidir.

Alkalin pillerdeki plakalar, ince, delikli bir metal plakanın "zarfları" içinde paketlenmiştir. Aktif maddeye de orada basılır, bu da pilin titreşim direncini önemli ölçüde artırır.

Alkalin pillerin ilginç bir özelliği vardır: nikel-kadmiyum piller, negatif olanlardan daha fazla pozitif elektrot içerir. Nikel-demir piller ise daha büyük negatif elektrotlara sahiptir. Ayrıca, bu tür pillerin bir özelliği, kimyasal reaksiyonların elektrolit tüketimini gerektirmemesi, bu nedenle, doldurmaya gerek olmamasıdır.

Alkalin Pillerin Avantaj ve Dezavantajları

Alkalin pillerin asit pillere göre bir dizi avantajı vardır:

• aşırı deşarjların ideal toleransı, ayrıca, böyle bir pili yeniden şarj etmenin, tam tersine, yetersiz şarj etmekten daha iyi olduğu kanısındayım;
• pil, özelliklerini kaybetmeden tamamen boşalmış bir durumda saklanabilir;
• kış mevsiminde motoru arızasız çalıştırmanıza izin veren düşük sıcaklıklarda mükemmel çalışma;
• Bu tür pillerin kendi kendine deşarjı asitli olanlardan daha düşüktür;
• alkalin piller asitli pillerin aksine zararlı dumanlar yaymazlar;
• Alkalin piller, birim kütle başına çok daha fazla enerji depolayabilir ve bu da daha uzun süre akım sağlamalarına olanak tanır.

Ancak bununla birlikte dezavantajlar da var:

• Alkalin piller asidik pillere göre daha az voltaj üretir, bu nedenle doğru voltajı elde etmek için birçok "teneke kutunun" birleştirilmesi gerekir. Bu nedenle, bir alkalin pilin boyutları bir asit pilinkinden çok daha büyüktür.
• Alkalin piller, asit pillerden çok daha pahalıdır.

Günümüzde alkalin piller genellikle çekme pilleri olarak kullanılmaktadır. Marş aküleri söz konusu olduğunda, muazzam boyutları bu tür akülerin yalnızca kamyonlarda kullanılmasını mümkün kılar.

Lityum iyon piller

Lityum iyon piller (ve alt türleri), bir elektrik akımı kaynağı olarak en umut verici unsurlardır.

Bu mevcut taşıyıcının kimyasal elementleri lityum iyonlarıdır. Günümüzde, teknoloji sürekli geliştirildiği için elektrotların yapıldığı malzemeyi güvenilir bir şekilde tarif etmek mümkün değildir. Elbette, ilk başta, lityumun negatif plakalar olarak kullanıldığını söyleyebilirsiniz, ancak bunların çok patlayıcı olduğu ortaya çıktı. Bir süre sonra, geliştiriciler elektrot üretiminde grafit kullanmaya başladı. Pozitif plakalar eskiden manganez veya kobaltlı lityum oksitlerden yapılırdı, ancak şimdi bunların yerini lityum-ferro-fosfat alıyor çünkü bu malzeme daha az toksik, ucuz ve çevre dostu.

Lityum iyon pillerin en önemli avantajları şunlardır:

• birim ağırlık başına yüksek kapasite;
• yüksek voltaj (bir hücre yaklaşık 4 volt üretebilir);
• düşük kendi kendine deşarj.

Bu tip pilin bazı dezavantajları da vardır:

• sıcaklık koşullarına aşırı duyarlılık. Düşük sıcaklıklar bu pillerin kalitesini düşürecektir. Bu muhtemelen geliştiricilerin üzerinde çalıştığı bu tür pillerin ana problemidir.
• az sayıda döngü (yaklaşık 500);
• bunlar eskimeye başladı. Pil kapasitesi bir süre sonra azalır. Bu bir "hafıza etkisi" değildir ve kendi kendine boşalma değildir, karıştırmayın. Ancak, bu sorunla ilgili çalışmalar devam etmektedir;
• derin deşarjlara aşırı duyarlılık;
• düşük güç, bu da marş pili olarak kullanım için yeterli değildir. Çıkış akımının gücü çeşitli cihazlara güç sağlamak için yeterlidir, ancak motoru çalıştırmak için son derece küçüktür.

Mühendisler sorunu çözdüğünde, lityum iyon piller klasik asit pilin yerini alacak.

Her gün yüzlerce bilim insanı her tür pili iyileştirmek için çalışıyor. Araştırma merkezleri sürekli şu soruyu soruyor: Boyut nasıl küçültülür, dona dayanıklı bir pil nasıl oluşturulur ve diğerleri.

Çok ciddi bir yön, çevre dostu olmanın sağlanmasıdır çünkü modern teknolojiler, işte toksik maddeler (örneğin, kurşun veya sülfürik asit) kullanmadan yapamaz.

Geleneksel kurşun asidin bir geleceği olması muhtemel değildir. AGM aküleri, evrimin bir ara aşamasıdır. Gelecekte, bataryada sıvı olmayacak, keyfi bir şekilde görünecek ve ayrıca araç sahiplerinin yolculuktan tam anlamıyla zevk almasını sağlayacak ve herhangi bir zamanda başarısız olabileceği gerçeği konusunda endişelenmemesini sağlayacak birçok başka parametresi de olacak.

Bir araba aküsü, hiçbir arabanın onsuz yapamayacağı bir yedek güç kaynağıdır. Operasyonunun prensibi oldukça basittir. Sürüş sırasında motor tarafından üretilen enerjinin bir kısmı akülerde depolanır. Motor kapatılır kapatılmaz, yerleşik ağ bataryadan çalışmaya başlar.

Önemli! Akü olmadan arabayı çalıştıramazsınız.

Diğer parçalar gibi pil de zamanla bozulur. Bu genellikle kapasitesinin azalması ile kendini gösterir. Pil aşırı derecede dikkatsizce kullanılırsa, tamamen boşalabilir.

Elbette, pili şarj etmenize izin veren özel teknikler var, ancak bazı pillerin geri yüklenemeyeceğini dikkate almalısınız. Bu durumda, yeni bir cihaz satın almanız gerekecek ve bunun için hangi işaretlemenin sizin için doğru olduğunu bilmeniz gerekir.

Pil sınıflandırması

Piyasada çok çeşitli piller var. Otomobil şirketleri, daha fazla verimlilik elde etmek, cihazlarının hacmini ve ömrünü artırmak için her türlü numaraya başvuruyor. Bu nedenle, daha ayrıntılı bir sınıflandırmaya geçmeden önce, tüm cihazları hizmet verilen ve gözetimsiz olarak ayıracağız.

İnsansız piller, içine su dökülme olasılığını dışlayanları içerir. Bu tür cihazların avantajları, hemen hemen hepsinin pilin durumundan sorumlu bir göstergeye sahip olması gerçeğini içerir.

Servis verilen aküler sürekli bakım gerektirir.Sürücü periyodik olarak damıtılmış su doldurmalıdır. Çalışma sırasında buharlaşan elektroliti telafi edecektir.

Pilin daha ayrıntılı bir sınıflandırması, plakaların türüne göre bir bölümden oluşur:

• kurşun antimon,
• kurşun-kalsiyum,
• melez.

Her türün kendi avantajları ve dezavantajları vardır.

Markalama için genel gereksinimler

Araba aküleri birçok makine yapım şirketi tarafından üretilmektedir, bu pazar segmentinde genel etiketleme yapılmadan yapılamayacak olması şaşırtıcı değildir.

Ancak, farklı otomobil şirketleri akülerine farklı etiketler uygular. Dahası, pillerin kendileri bir dizi parametre ve sınıf açısından farklılık gösterir.

Üstelik içinde her ülkenin kendi pil etiketleme gereksinimleri vardır.Modern küreselleşmiş dünyada, otomobillerin farklı ülkelerden ve kıtalardan şirketlerin işbirliği ile monte edildiği gerçeğini göz önünde bulundurarak, üreticilerin rehberlik ettiği bir dizi uluslararası standart vardır.

Mevcut uluslararası standartlara göre, pil etiketi aşağıdaki verileri içermelidir:

• üreticinin işareti,
• Şirket Adı,
• anma gerilimi değeri,
• kapasite değeri,
• terminallere yakın polarite,
• pil Türü,
• üretim tarihi,
• kutu sayısı.

Ayrıca, pil işaretleri, kullanımı sınırlayan ve nakliye standartlarını uyaran işaretler içermelidir.Genel olarak, bölgeye bağlı olarak dört tür işaret ayırt edilebilir:

• rusça,
• avrupalı,
• asya,
• amerikan.

Önemli! Bazı işaretlerin birbirinden çok farklı olduğunu kabul etmeye değer. Bu nedenle, şifre çözmenin nüanslarını bilmek size zarar vermez.

Bölgeye bağlı olarak işaret türleri

Rusya'da pil etiketlemesi GOST 959-91 tarafından düzenlenmektedir. Aynı zamanda "A B S D" olarak da adlandırılır. Bu harfler aşağıdaki kavramları temsil eder:

• "A" - işaretteki bu harf, pilde kaç kutu olduğunu gösterir. Bir eleman - iki volt
• "B" - pil türü. "ST" işareti, marş tipi bir pilimiz olduğunu söylüyor.
• "C", cihazın kapasitesidir. Ölçü birimi amper saattir.
• "D" - ünitenin yapıldığı malzemeyi gösterir.

Bunlar, belirli bir pilin sizin için uygun olup olmadığını büyük ölçüde belirleyen temel parametrelerdir. Performans varyasyonları yukarıdaki şekilde detaylandırılmıştır.

Avrupa işareti

Avrupa'da pillere ilişkin gereksinimlerin, özellikle çevre dostu olmalarının çok daha yüksek olduğu kabul edilmelidir. Avrupa etiketlemesinin de önemli farklılıklara sahip olması şaşırtıcı değildir.

Avrupa'da, otomobil aküsü üreticileri ürünlerini oluştururken öncelikle DIN standardına göre yönlendirilir.İşaretlemede beş temel sayının kullanılmasını içerir.

Önemli! Bir de ETN standardı var, dokuz basamaklı.

Beş basamaklı işaretleme aşağıdaki parametrelerle belirlenir:

• İlk üç hane, pilin kapasitesini gösterir. Bu parametreyi yazılı sayıdan doğru bir şekilde belirlemek için 500 çıkarmanız gerekir.
• Sondaki iki sayı pil tipini gösterir.

Burada yapılması gereken önemli bir açıklama var. Resmi standardın sadeliğine rağmen, her üretici, piller üzerinde olabildiğince fazla yararlı bilgi göstermeye çalışır. Bu nedenle, Avrupa pilinin etiketini inceleyerek aşağıdaki verileri öğrenebilirsiniz:

• yürütme
• terminal özellikleri,
• gaz giderme özellikleri,
• titreşim direnci göstergesi.

ETN pil etiketi aşağıdaki göstergelerden oluşur:

• İlk rakam kapasiteyi gösterir.
• İkinci ve üçüncü güç aralığıdır. Bu işaretlemedeki altı rakamı, hesaplarken 100 Ah, yedi - 200 Ah eklemeniz gerektiği anlamına gelir.
• Sonraki üç şekil yapıcı çözüm ve kullanılan malzemelerdir.
• Sonunda bir cold scroll'un onda birinin değerini gösteren üç rakam vardır.

Bir Avrupa pilinin işaretini incelerken, birçok ek atama sahip olabileceğini anlamalısınız.üreticinin kendi takdirine göre uyguladığı.

Asya etiketleme

Asya pazarı JIS pil etiketlemesini kullanır. Oldukça kafa karıştırıcı olduğunu kabul etmeliyiz ve bunu anlamak zaman alacaktır. Tabii ki özel masalar olmadan yapamazsınız.

Asya pil etiketi altı karakterden oluşur:

• İlk iki hane geleneksel olarak kapasiteyi gösterir. Ancak, nominal parametrenin düzeltme faktörü ile çarpıldığını dikkate almalısınız.
• Üçüncü karakter bir harftir. Pilin şeklini ve en boy oranını gösterir.
• Sonraki iki karakter, santimetre (uzunluk) cinsinden boyuttur.
• Son karakterin yalnızca iki anlamı vardır - R b L. Negatif terminalin yerini gösterir.

İşaretlemede belirtilen Asya bataryasının kapasitesi, Avrupa bataryasından önemli ölçüde daha düşük.

Amerikan numaralandırma sistemi

Amerika'da piller SAE standardı kullanılarak belirlenir, ancak başka seçenekler de mümkündür. Bu bağlamda, ABD mevzuatı, girişimcilerin faaliyetleri için oldukça geniş bir kapsam sağlamaktadır.

Amerikan pil etiketlemesi SAE standardına uygundur. Bununla birlikte, başka tür işaretler de kullanılabilir. Geleneksel olarak, adlandırmadaki karakter sayısı altıdır (bir harf ve beş rakam). Bu semboller aşağıdaki anlamlara sahiptir:

• İlk harf pil tipini gösterir.
• İlk iki hane, cihazın boyutunu belirler.
• İsimlendirmedeki son sayı, soğuk çalıştırma sırasındaki mevcut değerdir.

Çoğu zaman, üreticiler cihazlarına yedek kapasite göstergesi koyarlar. Ayrıca, voltajı 10 V'a düşürmenin ne kadar sürdüğünü de bulabilirsiniz. Sabit olarak 25 amperlik sabit bir akım alınır.

Sonuç

Temel olarak, piller servis verilen ve servis edilmeyen olarak sınıflandırılır. Plakaların tasarım özelliklerinden dolayı tiplere ayrılabilirler. Cihaz etiketlemesi, ürünün üretildiği bölgeye ve üreticinin fabrika standartlarına bağlıdır.