Typer af batterier: Hvad er de? Kategorier og applikationer

“Batterier ændrede virkelig menneskeliv” er slet ikke en overdrivelse! Konceptet med at lagre energi i en enhed og bruge den uden jævnstrøm gjorde moderne gadgets som mobiltelefoner muligt! Vi må takke grev Alessandro Volta, personen der opfandt det første elektriske batteri, for at forenkle vores liv. Denne opfindelse fra det 19. århundrede satte en vej for andre opfindere til at udvikle forskellige typer batterier, der i øjeblikket er i brug.

At forestille sig et elektrisk apparat i en ny tidsalder uden batteri er ret svært! Så tror du ikke, at vi i det mindste bør lære det grundlæggende ved denne enhed?

Læs med for at vide, hvad et batteri er, typer og formål, og tips til at vælge det rigtige batteri til din brug.

Hvad er et batteri? Hvorfor bruges den?

Et batteri er en enhed, der udnytter kemisk energi til at generere elektricitet ved at sætte en eller flere elektrokemiske celler i kontakt med hinanden. Ved at arrangere disse celler i den rigtige rækkefølge, skabes en strøm af elektroner til at producere en elektrisk strøm.

Hvert batteri har tre hovedkomponenter:

Katode – Positiv side
Anode- negativ side
Elektrolytter

Når en ekstern enhed er forbundet til anoden, genererer den elektroner, der bevæger sig mod katoden. Elektrolyt fungerer som et medium, der tillader strøm af den elektriske ladning.

Hovedformålet med et batteri er at lagre elektricitet og holde dine gadgets kørende uden behov for direkte strøm. Batterier bruges i næsten alle elektriske apparater som legetøj, biler, bærbare computere, medicinske instrumenter, fjernbetjeninger osv. De giver også nødstrøms backup i hjem og kontorer ved at lagre og aflade elektricitet.

BEMÆRK: Selvom batteri og celle bruges i flæng, er der to forskellige systemer. En celle er en enkelt enhed i et batteri, der lagrer elektricitet, mens et batteri omfatter en eller flere sådanne celler.

Hvad er batterityperne?

Batterier er opdelt i to grundtyper – primær og sekundær.

Primære batterier:

Disse er engangsbatterier, der gemmer store mængder energi i dem. De er velegnede til apparater som legetøj, udstyr af militærniveau osv., Der kræver en lille mængde strøm til at køre. Selvom effektiviteten af primære batterier er ret høj i forhold til genopladelige, er de ikke miljøvenlige. Når batteriet er afladet, skal du bortskaffe det, hvilket bidrager til mere elektrisk affald.

Primærbatterier er også kendt som tørre batterier, da de ikke har væske i dem.

Eksempler: Alkaliske batterier som møntceller, AA, AAA, 9V; Zink -kulbatterier og litiumbatterier

Sekundære batterier:

Disse er genopladelige batterier, der kan genbruges, selv efter at strømmen er afladet. Når du oplader batteriet, fungerer den elektrokemiske proces i omvendt retning og ændrer katodens og anodens position til den oprindelige tilstand. Det er, når batteriet går op igen og bliver fuldt funktionsdygtigt. Sekundære batterier bruges i apparater som invertere, biler, mobiltelefoner, bærbare computere og andre kraftige systemer.

Selvom sekundære batterier er dyre, holder de i lang tid og giver dig en reel værdi for pengene. Batterierne leveres med en særlig batterioplader til genopladning.

Eksempler: Nikkel-kadmium, litium-ion, bly-syre, nikkel-metalhydrid.

Liste over 10 forskellige batterityper og deres applikationer:

Lad os nu forstå de 10 almindelige typer batterier, der er tilgængelige på markedet, med detaljer om formål, begrænsninger osv.

1. Zink-kulstofbatteri:

Zink-kulstofbatteri er den mest almindelige type primære batterier, som også er kendt som Leclanche-celle. Det er et tørt batteri i den ydre beholder, som er anoden, der indeholder zink. En central kulstang er en katode, der er omfattet af en blanding af kulstof og mangandioxid. Ammoniumchloridpasta er elektrolytten, og et fibrøst stof adskiller de to elektroder.

Zink-carbon batterier er velegnede til generiske apparater som f.eks. Lommelygter, fjernbetjeninger, ure, radioer osv. Spændingen kan variere mellem 1,2V og 1,4V. Den største ulempe med disse batterier er deres modtagelighed for korrosion ved hver brug. Da de er engangsbatterier og har en kort holdbarhed, skal de genbruges for at forhindre miljøforurening.

2. Alkalisk batteri:

Alkaliske batterier tilhører den primære kategori, der anvender zink ydre metal og mangandioxid center som henholdsvis anode og katode. Disse batterier bruger kaliumhydroxid, en alkalisk elektrolyt i stedet for en sur som ammoniumchlorid. Disse batterier har en højere holdbarhed og energilagring i forhold til zink-carbon batterier.

Disse husholdningsbatterier er velegnede til apparater som batterispillere, lommelygter, digitale kameraer, legetøj osv. Den nominelle spænding starter fra 1,5 V og kan gå op til 1,6 V afhængigt af koncentrationen af kemikalierne. Lækage er et stort problem med alkaliske batterier, hvilket øger risikoen for udsættelse for farlige kemikalier. Standard alkaliske batterier skal genbruges for at forhindre giftigt affald på lossepladser.

3. Litiumbatteri:

Litiumbatterier er dem, der bruger litium som anoder. De er lette batterier og har høj energitæthed og holdbarhed sammenlignet med andre primære batterier. Spændingen af litiumbatterier kan variere fra 1,5V til 3,7V. Mange mennesker bliver forvirrede mellem litiumbatterier og litiumion, som er sekundære batterier, der bruger litiumpolymer.

Mange bærbare elektroniske enheder som fjernbetjeningslegetøj og elektriske køretøjer bruger litiumbatterier af deres “kraftige” karakter. Disse batterier findes også i forskellige størrelser, der starter fra en 20 mm møntstørrelse. Minuspunktet for disse batterier er, at de er tilbøjelige til kortslutninger og producerer ekstrem varme, der kan blive til en brand. Derfor er litiumbatterier forbudt under flyrejser.

4. Sølvoxidbatteri:

Sølvoxidbatteri er en type primærbatteri, populær på grund af dets høje energi- / vægtforhold. Batteriet bruger sølvoxid som katode og zink som anode sammen med en alkalisk elektrolyt. Sølvoxidbatterier kommer som små knapceller med skinnende sølvfarve. De bruges i enheder som lommeregnere, høreapparater og ure.

Sølvoxidbatterier opretholder en nominel cellespænding på 1,55 V, indtil hele energien er opbrugt. På grund af deres mininaturstørrelse og høje energitæthed blev sølvoxidbatterier brugt til Apollo -programmet. Da disse batterier indeholder små mængder kviksølv, kan bortskaffelse af dem på lossepladser føre til kviksølvforurening af jorden.

5. Zink-luft batterier:

Zinkluftbatterier er perfekte eksempler på ordtaket “Lille, men mægtig”! Disse er små ikke-genopladelige batterier, der bruger zink som brændstof, som reagerer med ilt i luften for at danne energi. I modsætning til almindelige batterier bruger disse enheder brændstof og et oxidationsmiddel til at omdanne kemisk energi til elektricitet. Derfor kaldes zink-luftbatterier også for zink-luft-brændselsceller.

Disse typer batterier har en nominel spænding på 1,35-1,4V. Fra høreapparater til energilagre i netskala bruges zink-luftbatterier til forskellige formål, og deres størrelse varierer med applikationen. Disse batterier kan udgøre en risiko for zink-korrosion, når de er dybt afladede. I nyere tid er genopladelige zink-luftbatterier gjort tilgængelige på markedet, hvilket giver hård konkurrence om lithium-ion-batterier.

6. Blybatteri:

Blybatteriet er et af de ældste sekundære batterier, der blev opfundet i 1859. Det er et populært batterivalg i motorkøretøjer, elstationer osv., Som kræver høje overspændingsstrømme for at starte. Disse enheder anvender svampebly (anode), blyperoxid (katode) og fortyndet svovlsyre (elektrolyt) til at omdanne kemisk energi til elektrisk energi. Deres nominelle spænding er 2,1 V.

Bly-syrebatterier er ganske store i størrelse og består af en beholder, en tallerken, separatorer og batteriterminaler sammen med kemiske stoffer. Disse billige, højenergibatterier fungerer som inverterbatterier som i UPS-systemer, der leverer strøm under nødafbrydelser. Blybatterier har stor risiko for eksplosion på grund af gasning eller intern kortslutning.

7. Lithium-ion batteri (Li-ion):

Lithium-ion eller Li-ion batterier er sekundære batterityper, der kan genoplades. Disse batterier bruger grafit som anoden, et lithiummateriale som katoden og en elektrolyt som litiumsalt. Under opladning flyder litiumionerne fra anode til katode og tager den omvendte vej under udladning. Li-ion-batterier kommer i forskellige former som cylindriske, flade eller indesluttet i plastkasser.

Disse batterier har en nominel spænding på 3,6 V-3,8 V og har en længere holdbarhed på cirka 2-4 år. Batteriernes levetid afhænger af en række faktorer som temperatur, kemisk blanding og afladningsdybde. Li-ioner bruges i mobile enheder, mekaniske værktøjer, kørestole, biler osv. De har imidlertid en dårlig sikkerhedsrekord på grund af tilstedeværelsen af brandfarlige elektrolytter, der ofte fører til eksplosioner og brande.

8. Nikkel-kadmiumbatteri (Ni-Cd):

Nikkel-kadmiumbatterier er genopladelige batterier, kendt af den korte form Ni-Cd (kemiske symboler for nikkel og kadmium). Disse batterier bruger nikkeloxidhydroxid som katode, metallisk cadmium som anode og alkalisk opløsning som kaliumhydroxid som elektrolyt. Den nominelle cellespænding for Ni-Cd-batterier er 1,2 V, og den maksimale spænding er 1,3 V.

Den største ulempe ved Ni-Cd-batterier er den næsten konstante spænding, selv under afladningstiden. Så det bliver svært at identificere, hvornår batteriet er ved at blive lavt. En anden udfordring med batteriet er brugen af Cadium, et giftigt metal, der kan være farligt for miljøet. På grund af disse grunde giver Ni-Cd-batterier langsomt plads til nikkel-metalhydridbatterier.

9. Nikkelmetalhydridbatterier (NiMH eller Ni-MH):

Nikkelmetalhydridbatterier er genopladelige batterier, der anvender avanceret teknologi. De fungerer på samme måde som Ni-Cd-batterier, bortset fra at en hydrogenabsorberende legering erstattede Cadium som anoden. Ni-MH-batterier er meget bedre end Ni-Cd-batterier med hensyn til høj energitæthed med samme størrelse. Selv omkostningsmæssigt er de dyre for Ni-Cd’er, selvom de er meget bedre for miljøet.

Ni-MH batterier har en nominel spænding på 1,2 V og har en høj holdbarhed. De er ret robuste og tåler overopladning og overladning af batterier. Selvom de er bedre end Ni-Cd-batterier, har de kun 60% effektivitet af lithium-ion-batterier. Ni-MH batterier bruges i elektriske køretøjer, elektriske varer som kameraer, mobiltelefoner, UPS, strømnet osv.

10. Lithium-ion-polymer (Li-ion-polymer):

Lithium-ion-polymer er et genopladeligt batteri, som er meget udbredt i elektroniske forbrugsvarer som mobiltelefoner. Hovedforskellen mellem litium-ion-polymer og Li-ion-batterier er brugen af en polymerelektrolyt i stedet for en flydende. Denne polymer kan have en hvilken som helst af de tre former-en halvfast gel, en porøs kemisk forbindelse eller et tørt fast stof.

Li-ion-polymerbatterier er lette og relativt sikrere end Li-ion-batterier på grund af den lavere risiko for lækager. Den nominelle spænding ligger mellem 3,6-3,8 V. På trods af deres høje pris er energitætheden og holdbarheden af Li-ion-polymerbatterier ringere end Li-ion’s.

Sådan vælges det rigtige batteri til din brug?

På nuværende tidspunkt må du have forstået, at batterier ikke kommer som en enhed, der passer til alle! Her er nogle vigtige aspekter, du skal vide, før du køber det rigtige batteri til din applikation:

Nøglepunkter at købe:

Først og fremmest skal du beslutte, om dit apparat kræver et engangs- eller flerbrugsbatteri. For eksempel, hvis du er på udkig efter et batteri til pacemakere eller lejlighedsvis brugte enheder, bør engangsbrug være en idé. Til mobile enheder, bærbare computere, e-ure osv. Er genopladelige batterier bedst til at spare penge. Baseret på dette kan du vælge en primær (ikke-genopladelig) eller en sekundær genopladelig) batteritype.
Størrelse er et andet vigtigt punkt at overveje. Du skal vælge den rigtige størrelse batteri, der følger med dit apparat. Størrelsesvarianterne spænder fra AA, AAA, 4,5 V, 9V, møntceller, type C -batterier, type B -celler, type D -celler osv. Vælg en størrelse, der er i overensstemmelse med virksomhedens specifikationer i manualen.
Batteriets driftsspænding er et andet afgørende element. Sørg for, at batteriets nominelle spænding er nok til at køre udstyret. Nogle gange skal du måske kombinere mere end ét batteri for at opfylde enhedens energibehov.
Har en god forståelse af batteriets temperatur og kapacitet. Nogle batterier svigter ved temperaturer under 0 grader Celsius, mens andre bliver overophedede i varmere vejr. Sammen med denne parameter skal du huske på kapaciteten, som er mængden af strøm, den kan levere til en enhed.
Husk også faktorer som omkostninger, holdbarhed og miljøpåvirkning af batteriet, før du køber det.

Det er nogle af de populære typer batterier, der findes på markedet i dag. Vi har forsøgt at dække nogle grundlæggende oplysninger for at hjælpe dig med at forstå de vigtigste forskelle mellem hver. Tror du, at denne artikel tog dig tilbage til dine naturvidenskabelige klasser i skolen? Så hvilke af disse batterityper bruger du i øjeblikket nu?

Ansvarsfraskrivelse:

Oplysningerne i denne artikel er udelukkende til informations- og uddannelsesmæssige formål og udgør ikke juridisk eller anden professionel rådgivning om emnet.