Mielenkiintoista

Akkutekniikka

Akkutekniikka

Paristoja käytetään yhä enemmän. Kun kannettavien ja siirrettävien laitteiden käyttö lisääntyy, lisääntyy myös akkutekniikan käyttö.

Paristoille asetettavat lisääntyvät vaatimukset ovat tarkoittaneet, että tekniikka on kehittynyt huomattavasti viime vuosina, ja tulevaisuudessa on odotettavissa lisää kehitystä.

Paristojen valtavan kysynnän ansiosta saatavilla on laaja valikoima erilaisia ​​akku- ja kennotekniikoita. Nämä vaihtelevat vakiintuneista ladattavista tekniikoista, kuten sinkki-hiili- ja alkaliparistot, ladattaviin paristoihin, jotka ovat siirtyneet NiCd: stä NiMH-kennojen kautta uusimpiin litiumioniakkuihin. Koska paristojen tarve on valtava, paristotekniikkaa kehitetään paljon, ja epäilemättä tulee saataville uudentyyppisiä kennoja ja paristoja, jotka tarjoavat entistä parempaa suorituskykyä.

Toinen akkuteknologian alue, josta on tulossa yhä tärkeämpää, ovat vihreät tai ympäristönäkökohdat. Jotkut vanhoista akkutekniikoista sisältävät kemikaaleja, joita voidaan pitää myrkyllisinä. Nyt uudet mallit pyrkivät käyttämään ympäristöystävällisempiä kemikaaleja. Nikkelikadmiumsolujen katsotaan nyt olevan ympäristöystävällisiä, eikä niitä käytetä yhtä laajalti kuin aiemmin. Muut paristot sisältävät myös haitallisia kemikaaleja, ja tällä on todennäköisesti merkittävä vaikutus tulevan kehityksen suuntaan.

Akun ja kennon peruskäsitteet

Akkuteknologian perusteista katsottuna akku on kahden tai useamman sähkökemiallisen kennon yhdistelmä. Nämä sähkökemialliset kennot varastoivat energiaa kemiallisen energian muodossa, ja tämä muuttuu sähköenergiaksi, kun ne kytketään sähköpiiriin, jossa sähkövirta voi virrata.

Kenno koostuu kahdesta elektrodista, joiden väliin on asetettu elektrolyytti. Negatiivinen elektrodi tunnetaan katodina, kun taas positiivinen elektrodi tunnetaan anodina. Niiden välinen elektrolyytti voi olla joko neste tai kiinteä aine. Nykyään monet kennot on suljettu erityiseen astiaan, ja anodin ja katodin väliin on sijoitettu erottimena tunnettu elementti. Tämä on huokoinen elektrolyytille ja estää hinauselektrodeja joutumasta kosketuksiin toistensa kanssa.

Potentiaalieroa akun napojen välillä kutsutaan napajännitteeksi. Jos akku ei kuluta virtaa, esim. kun sitä ei ole kytketty mihinkään piiriin, nähty liitinjännite on avoimen piirin jännite ja tämä on sama kuin akun EMF tai sähkömoottori.

Kaikilla paristoilla on tietty sisäisen vastuksen taso. Tämän seurauksena liittimen jännite laskee, kun se on kytketty ulkoiseen kuormitukseen. Akun loppuessa havaitaan, että sisäinen vastus nousee ja kuormitettu jännite laskee.

Ensisijaiset ja toissijaiset solut

Vaikka paristoja on monenlaisia, kennoja tai paristoja on kaksi pääryhmää, joita voidaan käyttää sähkövirran tuottamiseen. Jokaisella tyypillä on omat etunsa ja haittansa, ja siksi kutakin paristotyyppiä käytetään erilaisissa sovelluksissa, vaikka ne voidaan usein vaihtaa keskenään:

  • Ensisijaiset paristot: Ensisijaiset paristot ovat pääasiassa paristoja, joita ei voi ladata. Ne muuttavat peruuttamattomasti kemiallisen energian sähköenergiaksi. Kun kaikki akun sisällä olevat kemikaalit ovat reagoineet tuottamaan sähköenergiaa ja ne ovat loppuneet, akkua tai kennoa ei voida helposti palauttaa sähköisesti.
  • Toissijaiset paristot: Toissijaiset paristot tai toissijaiset kennot eroavat ensisijaisista, koska ne voidaan ladata. Solun tai pariston kemialliset reaktiot voidaan kääntää toimittamalla kennoon sähköenergiaa palauttamalla niiden alkuperäinen koostumus.

Vakiokennot ja paristot

On tärkeää, että paristot ja erityisesti paristot voidaan vaihtaa, kun niiden käyttöikä on ohi. Tämän seurauksena paristot ovat yleensä vakiokokoisia, jotta voidaan käyttää eri valmistajien paristoja. Seurauksena on useita vakiokokoisia paristoja, joita käytetään.

Alla on yhteenveto yleisemmistä vakiokokoista:


Vakiokokoiset kennot
SolutyyppiHalkaisija
mm
Korkeus
mm
AAA10.544.5
AA14.550.5
C26.250.0
D34.261.5

Solutyypit

Saatavilla on monia erilaisia ​​kenno- tai akkutekniikoita. Jokaisella erityyppisellä akkutekniikalla on omat etunsa ja haittansa. Vastaavasti eri tyyppisiä kenno- tai akkutekniikoita voidaan käyttää eri sovelluksissa. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto joistakin nykyään yleisemmässä käytössä olevista tyyppeistä.


Akkutyypit ja niiden ominaisuudet
SolutyyppiNimellisjännite
V
Ominaisuudet
Ensisijaiset kennot ja paristot
Alkalinen mangaanidioksidi1.5Laajasti saatavilla, tarjoaa suuren kapasiteetin. Kestoaika on yleensä noin viisi vuotta. Pystyy tuottamaan kohtalaista virtaa.
Litium tionyylikloridi3.6Hyvä matalille ja keskisuurille virroille. Suuri energiatiheys ja pitkä säilyvyys.
Litium-mangaanidioksidi3.0Pitkä säilyvyysaika yhdistettynä korkeaan energiatiheyteen ja kohtuulliseen virtakapasiteettiin.
Elohopeaoksidi1.35Käytetään nappiparistoihin, mutta ne poistetaan käytännössä käytöstä niiden sisältämän elohopean takia.
Silve oksidi1.5Hyvä energiatiheys. Käytetään pääasiassa nappisoluihin.
Sinkkihiili1.5Laajalti käytetty kuluttajasovelluksiin. Alhaiset kustannukset, kohtalainen kapasiteetti. Toimi parhaiten ajoittaisissa käyttöolosuhteissa.
Sinkki ilmaa1.4Käytetään enimmäkseen nappisoluihin. Niillä on rajoitettu käyttöikä avaamisen jälkeen ja heikko virtakapasiteetti, mutta suuri energiatiheys.
Toissijaiset kennot ja paristot
Nikkelikadmium
NiCd
1.2Olimme hyvin yleisessä käytössä, mutta nyt ne antoivat tilaa NiMH-kennoille ja paristoille ympäristövaikutusten vuoksi. Pieni sisäinen vastus ja voi syöttää suuria virtoja. Pitkä käyttöikä, jos sitä käytetään varoen.
Nikkelimetallihydridi
NiMH
1.2Suurempi kapasiteetti, mutta kalliimpi kuin NiCads. Latausta on valvottava huolellisesti. Käytetään monissa sovelluksissa, joissa aiemmin käytettiin NiCad-laitteita.
Litiumioni
Leijona
Suurin kapasiteetti ja niitä käytetään nyt laajalti monissa kannettavissa tietokoneissa, matkapuhelimissa, kameroissa. jne. Latausta on valvottava huolellisesti, ja sen käyttöikä on usein rajallinen - tyypillisesti 300 latauspurkausjaksoa.
Lyijyhappo2.0Käytetään laajalti autoteollisuudessa. Suhteellisen halpa, mutta elinajanodote on usein lyhyt.

Akkutekniikan suorituskyky on parantunut huomattavasti viime vuosina. Koska paristoja koskevat vaatimukset ovat kasvaneet, kun pienemmissä tiloissa tarvitaan enemmän kapasiteettia ja luotettavuus on lisääntynyt, uusien vaatimusten täyttämiseksi on investoitu huomattavaa määrää tutkimusta.

Tutkimus on johtanut paljon pidempiin aikoihin latauksen, korkeamman kapasiteetin ja suuremman luotettavuuden välillä. Tulevaisuudessa paristoille asetetut vaatimukset vain kasvavat, ja epäilemättä tekniikka paranee kaikin tavoin.


Katso video: WORX WG268E - Suomi - (Marraskuu 2021).