Επιλογή ενός τύπου μπαταριών

February 17, 2023

Υπάρχουν τόσα πολλά πράγματα που εξετάζουν κατά την επιλογή ενός συστήματος μπαταριών. Πώς καταναλώνει την ενέργεια; Απαιτεί γρήγορα; Ποια είναι η περιβαλλοντική θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της χρέωσης και της εκφόρτισης; Η επιθυμητή συνολική μακροζωία; Τιμή; Όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι σημαντικοί.

Μερικές μπαταρίες χρησιμοποιούνται όπως συνοδευτικές για τα κρίσιμα συστήματα όπως τη εντατική θεραπεία, ενώ άλλα κρατούν απλά ένα φως επάνω πιό μακροχρόνιο. Εντούτοις, αξίζει πάντα το πεδίο, το μέγεθος, και τις απαιτήσεις συντήρησης – προκειμένου να γίνει η σωστή επένδυση.

Πρώτα από, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι μια μπαταρία είναι ένας ενεργειακός μετατροπέας που αποθηκεύει τη χημική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται στην ηλεκτρική ενέργεια όταν ολοκληρώνει το κύκλωμα μέσω ενός εξωτερικών κυκλώματος, ενός φορτίου, κ.λπ., ή παίρνει αντιθέτως την ηλεκτρική ενέργεια από έναν φορτιστή και το αποθηκεύει ως χημική ενέργεια.

Ένας πυκνωτής μπορεί επίσης να επαναφορτιστεί με την ηλεκτρική ενέργεια και να εκπέμψει την ενέργεια, αλλά σε αυτήν την περίπτωση είναι πραγματικά μια ηλεκτρική δαπάνη που αποθηκεύεται επάνω. Δείτε κατωτέρω για τους πυκνωτές και τις μπαταρίες.

Lead-acid μπαταρίες

Οι μικρού και μεσαίου μεγέθους σφραγισμένες όξινες (VRLA, AGM/ΠΉΚΤΩΜΑ) μπαταρίες μολύβδου, καλούνται μερικές φορές, λίγο λανθασμένα, «συντήρηση-ελεύθερες» μπαταρίες. Κατορθώνουν να παραδώσουν τα μεγάλα ρεύματα για μια σύντομη περίοδο, αλλά για να βγεί τη συνολική ικανότητα της μπαταρίας, η κατανάλωση ισχύος πρέπει να είναι σχετικά μικρή. Η ονομαστική ικανότητα ισχύει κανονικά με 20 ώρες της απαλλαγής, με τα υψηλότερα ρεύματα (λιγότερος χρόνος) η συνολική ικανότητα γίνεται χαμηλότερη. Η ενεργειακή πυκνότητα γύρω από 30-50Wh/το λίτρο ή 20-30Wh/το κλ, ονομαστική τάση κυττάρων είναι 2V.

Οι όξινες μπαταρίες μολύβδου παρέχουν μια οικονομικώς αποδοτική λύση και είναι σχετικά εύκολο να φορτωθούν και να φροντίσουν. Δεν έχουν καμία αποκαλούμενη επίδραση μνήμης, μπορούν να επαναφορτιστούν ακόμα και όταν δεν είναι εξ ολοκλήρου κενοί, αλλά δεν πρέπει ποτέ να αφεθούν απαλλαγμένοι, ή μπορούν να καταστραφούν σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Λίθιο-ιονικός

Οι λίθιο-ιονικές μπαταρίες έχουν μια πολύ υψηλή ικανότητα σχετικά με τον όγκο/το βάρος, 320-380Wh/το λίτρο eller150-200 Wh/το κλ και μπορούν να είναι η σωστή επιλογή όταν παίζει το βάρος έναν κύριο ρόλο. Είναι ακριβότερος από άλλοι, αλλά οι τιμές πέφτουν βαθμιαία δεδομένου ότι όλο και περισσότερη έναρξη χρησιμοποιώντας αυτό το σύστημα. Αυτή τη στιγμή η αυτοκινητοβιομηχανία είναι ο ισχυρότερος υπερασπιστής της έρευνας για τις μπαταρίες βασισμένες στη χημεία λίθιου.

Η τάση κυττάρων βρίσκεται σε 3.7V χρησιμοποιεί συχνά ένα μονό κύτταρο παραδείγματος χάριν στα κινητά τηλέφωνα. Το λι-ιόν έχει πάντα ένα μικρό πρόσθετο ηλεκτρονικό κύκλωμα (ενότητα κυκλωμάτων προστασίας PCM) που προβλέπει την ασφάλεια, αποτρέπει την υπερτίμηση/την κάτω από-απαλλαγή κ.λπ. Η τεχνική φόρτισης είναι ενθυμίζουσα της μπαταρίας μολύβδου, αλλά η μπαταρία μπορεί να επαναφορτιστεί στο λιγότερο χρόνο, κάτω από σε 2-3 ώρες. Κατά τη διάρκεια της χρέωσης ελέγχεται συχνά την ισορροπία (επίπεδο τάσης) μεταξύ των μεμονωμένων κυττάρων με ένα ειδικό ηλεκτρονικό κύκλωμα (VBB) που μπορεί να είναι χωριστός πίνακας κυκλωμάτων αλλά που συχνά συνδυάζεται με το κύκλωμα προστασίας. Η εξισορρόπηση μπορεί να είναι ενεργητική ή ενεργός όπου το τελευταίο παρέχει ένα γρηγορότερο και ακριβέστερο αποτέλεσμα.

Τα κύτταρα είναι χτισμένα και κυλινδρικά και prismatic (ορθογώνιος). Οι λι-ιονικές μπαταρίες γίνονται όλο και περισσότερο κοινές στις εφαρμογές με τη μικρή έως μέσης ησχύος κατανάλωση.

Το λίθιο-ιονικό διοξείδιο μαγγάνιου είναι μια παραλλαγή που σχεδιάζεται για τα υψηλά ρεύματα απαλλαγής. Το λίθιο-ιόν δεν έχει καμία επίδραση μνήμης, και δεν απαιτεί καμία επισκευή, το self-discharge ποσοστό είναι χαμηλό. Πρέπει εντούτοις να ληφθείτε υπόψη ότι η ηλεκτρονική προστασία, κ.λπ., έχει μια ορισμένη κατανάλωση.

Πολυμερές σώμα λίθιο-πολυμερών λίθιο-ιόντων

Λίθιο-πολυμερείς (λι-POL) μπαταρίες λίθιο-πολυμερών οι λίθιο-ιονικές πολυμερών σωμάτων έχουν μια παρόμοια χημική σύνθεση ως κανονικά λι-ιονικά κύτταρα. Η κατασκευή είναι τέτοια που το ένα, μπορεί κατ 'αρχήν να διαμορφώσει το κύτταρο με τον επιθυμητό τρόπο, ένα όνειρο για το σχεδιαστή. Δεν υπάρχει καμία ανάγκη βασικά για μια «σκληρή» κατοικία, φύλλο αλουμινίου ένα μόνο πλαστικό ή αλουμινίου και μπορεί «να συμπιεστεί» με έναν βέλτιστο τρόπο παραδείγματος χάριν στον υπολογιστή ή το περίβλημα τηλεφωνικών μπαταριών. Η εργασία όπως λι-ιονικό, καλύτερα με τις χαμηλές ή μέσες ροές, απαιτεί τον κάπως πιό μακροχρόνιο χρόνο επαναφορτίσεων. Μπορέστε να οφείλεται συμφέρων στην απλούστερη κατασκευή από λι-ιονική, και είναι το πιό κοινό λι-κύτταρο στις φορητές συσκευές σήμερα.

Λίθιο-ιονικό φωσφορικό άλας σιδήρου

Επίσης αποκαλούμενα κύτταρα φωσφορικού άλατος ή ζωής σιδήρου λίθιου. Ανήκει στην ίδια οικογένεια αλλά έχει μια διαφορετική χημική δομή και μια ελαφρώς χαμηλότερη τάση κυττάρων, ονομαστικά 3,2V, αλλά συνήθως με την υψηλής τάσης ικανότητα και το αγαθό της ανακύκλωσης - δυνατότητα, μέχρι 2000 τύποι κύκλων για ορισμένα, μπορούν ακόμη και να φορτώσουν γρηγορότερα από άλλα λίθιο-ιονικά κύτταρα. Ενεργειακή πυκνότητα για 180Wh/λίτρο ή 90Wh/κλ. Είναι σταθερότερος και λιγότερο επιρρεπής σε θερμικός δραπέτης έναντι του συνηθισμένων λίθιο-ιόντος/του λίθιο-πολυμερούς σώματος και απαιτούν σε ορισμένες περιπτώσεις τα κάπως απλούστερα κυκλώματα ελέγχου, όπως την ενσωματωμένη εξισορρόπηση της τάσης κυττάρων μεταξύ των κυττάρων που συνδέονται σωρηδόν.

Διάφορες λι-ιονικές βασισμένες χημείες LiCoO2 λίθιο-Koboltdioxid, LiMn2O4, διοξείδιο λίθιο-μαγγάνιου, οξείδιο μπαταριών λίθιο-νικελίου LiNiO2 είναι μερικές από τις πολλές χημείες μπαταριών με την ενεργειακή πυκνότητα μεταξύ 200-300 Wh/λίτρο ή 100-130Wh/το κλ, διάφορες νέες χημικές διατυπώσεις μπορεί να αναμένεται στο μέλλον, συνήθως οδηγημένος από τη αυτοκινητοβιομηχανία σε συνεργασία με τους κατασκευαστές μπαταριών.

Λίθιο (αρχικά κύτταρα)

Υπάρχουν ποικίλες τεχνολογίες λίθιου, όλες που χαρακτηρίζονται από την πολύ υψηλής ενέργειας πυκνότητα στη σχέση στο βάρος και τον όγκο και τη μακριά ζωή του προϊόντος στο ράφι, μέχρι 10-15 έτη. Η τάση 3.0-3.6V κυττάρων και κατασκευασμένος στα μεγέθη και τις μορφές ως συνηθισμένα καταναλωτικά κύτταρα, καθώς επίσης και για το μοντάρισμα PCB και τη βιομηχανική χρήση, για τους εφεδρικούς κ.λπ. κοινούς τύπους μνήμης είναι thionyl λίθιου χλωρίδιο (3,6 Β) για τα μικρού και μεσαίου μεγέθους ρεύματα και το διοξείδιο λίθιο-θείου και το διοξείδιο λίθιο-μαγγάνιου (3.0V) για τα μεγάλα ρεύματα, τα τελευταία είναι κοινά παραδείγματος χάριν σε μερικούς κάμερες και φακούς. Σήμερα, υπάρχουν ακόμη και διάφοροι κατασκευαστές των κυττάρων λίθιου με την τάση 1.5V (δισουλφίδιο σιδήρου λίθιου, LiFeS2) που αντικαθιστούν άμεσα τα συμβατικά αλκαλικά καταναλωτικά κύτταρα στο Αντιαεροπορικό Πυροβολικό και το AA-μέγεθος και στις μπαταρίες 9V. Αυτοί έχουν πολλές καλές ιδιότητες όπως την καλή κρύα αντίσταση, πολύ μακριά ζωή του προϊόντος στο ράφι, καλές υψηλής τάσης ιδιότητες και ούτω καθεξής. Η τιμή είναι υψηλότερη από αυτή των αλκαλικών κυττάρων αλλά μπορεί να ξεπεραστεί σε βάρος μέχρι το μακροπρόθεσμο χρόνο, ένα κλασικό παράδειγμα είναι η μπαταρία 9V για τους συναγερμούς καπνού που μπορούν να λειτουργήσουν μέχρι 8-10 έτη προτού να πρέπει να γίνει η αντικατάσταση.

Έξυπνες μπαταρίες, λεωφορείο SM, BMS, SBS, κ.λπ.

Οι αποκαλούμενες έξυπνες μπαταρίες είναι κάτι που μπορεί να δει με την αυξανόμενη συχνότητα, αποκαλούμενη επίσης τις μπαταρίες πληροφοριών (σχετικά με τις κάμερες, παραδείγματος χάριν) ή ευφυείς μπαταρίες. Δεν είναι πραγματικά δεμένος σε οποιοδήποτε ιδιαίτερο χημικό σύστημα έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό παραδείγματος χάριν σε ορισμένες lap-top και τηλεοπτικές μπαταρίες και σε διάφορα άλλα πλαίσια. Το αποκαλούμενο έξυπνο κύκλωμα λειτουργεί ως χρονικός μετρητής/μετρητής δύναμης στην μπαταρία.

Ένας πίνακας κυκλωμάτων με το μικροελεγκτή, κ.λπ. (σύστημα διαχείρισης μπαταριών BMS, SBS, το έξυπνο σύστημα μπαταριών) χτίζεται στην μπαταρία και μετρά ακριβώς μέσα και απάλλαξε την ενέργεια, θερμοκρασία, αριθμός κύκλων και άλλοι παράμετροι.

Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται στη συνημμένο επίδειξη ή το όργανο ελέγχου εξοπλισμού, και μπορείτε πάντα να δείτε παραδείγματος χάριν να παραμείνετε ικανότητα σε ποσοστό ή ο λειτουργών χρόνος στις ώρες/τα πρακτικά, σε σύγκριση με τον προηγούμενο απλό μετρητή μπαταριών υπό μορφή μερικού LEDs, φραγμοί σε ένα μικρό LCD επιδεικνύει ή όμοιοι, οι οποίοι αρκετά κατά προσέγγιση παρουσίασαν θέση της μπαταρίας. Οι πληροφορίες μεταξύ της μπαταρίας και του εξωτερικού εξοπλισμού μπορούν να λάβουν τις διαφορετικές μορφές ενός φυσικού λεωφορείου στοιχείων, κανονικό τυποποιημένο SM-λεωφορείο, λεωφορείο I2C, ΜΠΟΡΟΎΝ να μεταφέρουν και ούτω καθεξής.

Στη μεγαλύτερη μπαταρία τα συστήματα, όπως παραδείγματος χάριν τα ηλεκτρικά οχήματα ή παρόμοιο έχουν συχνά πολλές μέρη και ενότητες, τα όργανα, τις επιδείξεις, τον έλεγχο μηχανών, τα κυκλώματα φόρτισης κ.λπ., κ.λπ., οι οποίοι μοιράζονται τα στοιχεία από το κοινό λεωφορείο επικοινωνίας της μπαταρίας. Τα συστατικά των μπαταριών και των κυττάρων μπορούν να χωριστούν μεταξύ του κυρίου και οι ενότητες σκλάβων, διαφορετικοί κατασκευαστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα λίγο διαφορετικά ονόματα για τα μέρη, BMS, BMU και ούτω καθεξής.

Κύτταρα καυσίμου

Ένα σύστημα που άμεσα και συνεχώς μετατρέπει τη χημική ενέργεια στην ηλεκτρική ενέργεια. Μπορέστε να παρομοιαστείτε με μια μπαταρία που μπορεί συνεχώς να γεμίσουν με καύσιμα. Τα πιό κοινά καύσιμα είναι αέριο υδρογόνο που αποσυνθέτει έπειτα electrochemically και γενικά χρησιμοποιεί έναν αποκαλούμενο μεταρρυθμιστή που μετατρέπει βασισμένα στον υδρογονάνθρακα καύσιμα όπως η μεθανόλη στο υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα.

Η αρχή πίσω από τα τεντώματα κυττάρων καυσίμου πίσω στο πρόωρο 1800s, αλλά όχι πριν από τη δεκαετία του '50 ήταν πρακτικότερα κύτταρα καυσίμου που παρήχθησαν με την υψηλή επίδραση. Η NASA και το διαστημικό πρόγραμμα ήταν ένας οδηγώντας παράγοντας και σήμερα μπορείτε να αγοράσετε τα πρακτικά, χρησιμοποιήσιμα συστήματα. Η αποδοτικότητα μπορεί θεωρητικά να φθάσει περισσότερο από 80% αλλά στην πράξη συνήθως περίπου 50-60%. Οι εκπομπές από ένα συνεχούς λειτουρίας κύτταρο καυσίμου είναι «καθαρό», συχνά σαφές νερό εάν το κύτταρο παραδείγματος χάριν παρέχεται το υδρογόνο.

Η μακροζωία και η οικονομία των μπαταριών και των συστημάτων μπαταριών

Η διάρκεια ζωής των διάφορων τύπων μπαταριών εξαρτάται από ποικίλους παράγοντες, περιβαλλοντική θερμοκρασία, βάθος της απαλλαγής κ.λπ. Μια μπαταρία Νι-Cd μπορεί να διαρκέσει 500-1000 κύκλους ή περισσότερων στους ευνοϊκούς όρους, ειδικά για τα μεγάλα βιομηχανικά συστήματα, το Νι-MH και τις λίθιο-ιονικές μπαταρίες στο τέλος συνήθως ελαφρώς λιγότεροι. Πολλές νεώτερες λι-τεχνολογίες, όπως το φωσφορικό άλας σιδήρου λίθιου μπορούν να βελτιστοποιηθούν για να διαρκέσουν μέσω πολλών κύκλων, οι ιδιαίτεροι πόροι εφαρμόζονται και η έρευνα γίνεται σε αυτήν την περιοχή, ειδικά σε σχέση με τα ηλεκτρικά οχήματα.

Ακόμη και οι lead-acid μπαταρίες μπορούν να βελτιστοποιηθούν για είτε την κυκλική είτε εφεδρική λειτουργία, και μπορούν στην τελευταία περίπτωση να λειτουργήσουν για τουλάχιστον 10-15 έτη.

Ένας παράγοντας που είναι σημαντικός, παραδείγματος χάριν, τεχνολογία λίθιου και μολύβδου, είναι το βάθος της απαλλαγής (DOD), το οποίο είναι έπειτα καθορισμένο για τη γενική υπολογιζόμενη διάρκεια ζωής. Εάν χρησιμοποιείτε παραδείγματος χάριν μόνο 80% της ονομαστικής ικανότητας μπαταριών, παίρνετε σημαντικά περισσότερους κύκλους στο σύνολο και μια μακρύτερη ζωή, χαμηλότερος κίνδυνος των αποτυχιών μπαταριών και ούτω καθεξής.

Οι γρήγορες εξελίξεις το καθιστούν δύσκολο να δώσουν τα πάρα πολύ λεπτομερή στοιχεία και οι ειδικές διατυπώσεις υπάρχουν μέσα στα διαφορετικά χημικά συστήματα.