ઇલેક્ટ્રિક બેટરી કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે, તેના કાર્ય સિદ્ધાંત, પ્રકારો, હેતુ અને મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ?

ઇલેક્ટ્રિક બેટરીના ઉપયોગનો અવકાશ અત્યંત વિશાળ છે. વીજળીના સ્ત્રોત તરીકે તેઓનો ઉપયોગ થાય છે બાળકોના રમકડાંબેટરીનો ઉપયોગ પાવર ટૂલ્સ અને ઇલેક્ટ્રિક કારમાં ટ્રેક્શનના સ્ત્રોત તરીકે થાય છે. બેટરીનો નિપુણતાથી ઉપયોગ કરવા માટે, તેમની મિલકતો, તેમની શક્તિઓ અને નબળાઈઓ જાણવી જરૂરી છે.

ઇલેક્ટ્રિક બેટરી શું છે અને તે કેવી રીતે બને છે?

ઇલેક્ટ્રિક બેટરી - એક નવીનીકરણીય છે વિદ્યુત ઉર્જાનો સ્ત્રોત. ગેલ્વેનિક કોષોથી વિપરીત, તે સ્રાવ પછી રિચાર્જ થઈ શકે છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે બધા સંચયકો સમાન રીતે બાંધવામાં આવે છે અને તેમાં કેથોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મૂકવામાં આવેલ એનોડનો સમાવેશ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સની સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના બદલાય છે, અને આ તે છે જે બેટરીના ઉપભોક્તા ગુણધર્મો અને તેમના ઉપયોગના અવકાશને નિર્ધારિત કરે છે. છિદ્રાળુ ડાઇલેક્ટ્રિક વિભાજક, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ-ઇમ્પ્રેગ્નેટેડ વિભાજક, કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે મૂકી શકાય છે. પરંતુ તે મોટે ભાગે એસેમ્બલીના યાંત્રિક ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે અને સૈદ્ધાંતિક રીતે કોષની કામગીરીને અસર કરતું નથી.

સામાન્ય રીતે, બેટરી ઓપરેશન બે ઉર્જા રૂપાંતરણ પર આધારિત છે:

• ચાર્જ પર વિદ્યુતથી રાસાયણિક;
• ડિસ્ચાર્જ વખતે રાસાયણિકથી ઇલેક્ટ્રિકલ.

બંને પ્રકારના રૂપાંતરણ ઉલટાવી શકાય તેવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના પ્રવાહ પર આધારિત છે, જેનો કોર્સ બેટરીમાં વપરાતા પદાર્થો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. લીડ-એસિડ કોષમાં, ઉદાહરણ તરીકે, એનોડનો સક્રિય ભાગ લીડ ડાયોક્સાઇડથી બનેલો છે અને કેથોડ મેટાલિક લીડથી બનેલો છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં હોય છે. એનોડ પર ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન લીડ ડાયોક્સાઇડ લીડ સલ્ફેટ અને પાણીની રચના સાથે ઘટે છે, અને કેથોડ પર લીડ સલ્ફેટમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. ચાર્જિંગ દરમિયાન વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. અન્ય બેટરી ડિઝાઇનમાં, ઘટકો અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ સિદ્ધાંત સમાન છે.

બેટરીના પ્રકારો અને પ્રકારો

બેટરીના ગ્રાહક ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેની ઉત્પાદન તકનીક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ઘરગથ્થુ અને ઉદ્યોગમાં, વિવિધ પ્રકારના બેટરી કોષો સૌથી સામાન્ય છે.

કાંસા નું તેજાબ .

આ પ્રકારની બેટરીની શોધ XIX સદીના મધ્યમાં કરવામાં આવી હતી, અને હજુ પણ તેની એપ્લિકેશનનું વિશિષ્ટ સ્થાન છે. તેના ફાયદાઓમાં શામેલ છે:

• સરળ, સસ્તું અને દાયકાઓની ઉત્પાદન તકનીક દ્વારા સાબિત;
• ઉચ્ચ વર્તમાન આઉટપુટ;
• લાંબી સેવા જીવન (300 થી 1000 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી);
• સૌથી નીચો સ્વ-ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન;
• કોઈ મેમરી અસર નથી.

ગેરફાયદા પણ છે. સૌ પ્રથમ, તે ઓછી ચોક્કસ પાવર ક્ષમતા છે, જે કદ અને વજનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. નકારાત્મક તાપમાને, ખાસ કરીને માઈનસ 20 °C નીચે નબળા પ્રદર્શનની પણ નોંધ લીધી. નિકાલ સાથે પણ સમસ્યાઓ છે - લીડ સંયોજનો તદ્દન ઝેરી છે. પરંતુ આ સમસ્યા અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ માટે પણ હલ કરવી પડશે..

એસિડ-લીડ બેટરીના ઉપકરણને શ્રેષ્ઠમાં લાવવામાં આવ્યું હોવા છતાં, અહીં પણ સુધારણા માટેના વિકલ્પો છે. ઉદાહરણ તરીકે, એજીએમ તકનીક છે, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે ગર્ભિત છિદ્રાળુ સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે.ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાઓને અસર થતી નથી. તે મુખ્યત્વે બેટરીની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ (કંપનનો પ્રતિકાર, લગભગ કોઈપણ સ્થિતિમાં કામ કરવાની ક્ષમતા, વગેરે) ને સુધારે છે અને કંઈક અંશે કામગીરીની સલામતીમાં વધારો કરે છે.

તેમજ નોંધપાત્ર ફાયદો એ છે કે ક્ષમતા ગુમાવ્યા વિના સુધારેલ કામગીરી અને માઈનસ 30 ° સે તાપમાને વર્તમાન આઉટપુટ. AGM-બેટરીના ઉત્પાદકો દાવો કરે છે કે વર્તમાન અને સર્વિસ લાઈફમાં વધારો થયો છે.

એસિડ-લીડ બેટરીનો બીજો ફેરફાર જેલ બેટરી છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટને જેલી સ્થિતિમાં ઘટ્ટ કરવામાં આવે છે. આ ઓપરેશન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ લિકેજને અટકાવે છે અને ગેસ નિર્માણની શક્યતાને દૂર કરે છે. જો કે, વર્તમાન આઉટપુટ કંઈક અંશે ઘટ્યું છે, જે સ્ટાર્ટર બેટરી તરીકે જેલ બેટરીના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. વધેલી ક્ષમતા અને સર્વિસ લાઇફના સંદર્ભમાં આવી બેટરીના ઘોષિત ચમત્કારિક ગુણધર્મો માર્કેટર્સના અંતરાત્મા પર છે.

લીડ-એક્યુમ્યુલેટર બેટરી સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઈઝેશન મોડમાં ચાર્જ થાય છે. આ બેટરી વોલ્ટેજ વધારે છે અને ચાર્જિંગ કરંટ ઘટાડે છે. ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાના અંત માટેનો માપદંડ એ નિર્ધારિત મર્યાદામાં વર્તમાન ઘટાડો છે.

નિકલ-કેડમિયમ

તેઓ તેમની ઉંમરના અંતમાં આવી રહ્યા છે, અને તેમની અરજીની શ્રેણી ધીમે ધીમે ઘટી રહી છે. તેમનો મુખ્ય ગેરલાભ એ ઉચ્ચારણ મેમરી અસર છે. જો તમે અપૂર્ણ રીતે ડિસ્ચાર્જ થયેલ Ni-Cd બેટરીને ચાર્જ કરવાનું શરૂ કરો છો, તો સેલ આ સ્તરને "યાદ રાખે છે", અને ક્ષમતા આ મૂલ્ય દ્વારા વધુ નક્કી કરવામાં આવે છે. બીજી સમસ્યા ઓછી પર્યાવરણીય મિત્રતા છે. ઝેરી કેડમિયમ સંયોજનો આવી બેટરીઓના નિકાલમાં સમસ્યા ઊભી કરે છે. અન્ય ગેરફાયદામાં શામેલ છે:

• સ્વ-ડિસ્ચાર્જ માટે ઉચ્ચ વલણ;
• પ્રમાણમાં ઓછી પાવર ક્ષમતા.

પરંતુ ત્યાં પણ ફાયદા છે:

• ઓછી કિંમત;
• લાંબી સેવા જીવન (1000 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી);
• ઉચ્ચ પ્રવાહ આપવાની ક્ષમતા.

આ બેટરીના ગુણોમાં ઓછા નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવાની ક્ષમતાનો પણ સમાવેશ થાય છે.

Ni-Cd કોષો સતત વર્તમાન મોડમાં ચાર્જ થાય છે. ક્ષમતાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ ચાર્જિંગ વર્તમાનના સરળ અથવા પગલા-દર-પગલાં ઘટાડા સાથે રિચાર્જ કરીને કરી શકાય છે. સેલ વોલ્ટેજમાં ઘટાડો દ્વારા પ્રક્રિયાના અંતનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.

નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ

તેઓ નિકલ કેડમિયમ બેટરીને બદલવા માટે રચાયેલ છે. તેમની પાસે Ni-Cd બેટરીની ઘણી લાક્ષણિકતાઓ અને કામગીરીની વિશેષતાઓ છે. અમે મેમરી ઇફેક્ટથી આંશિક રીતે છુટકારો મેળવવામાં, પાવર ક્ષમતામાં લગભગ દોઢ ગણો વધારો કરવામાં અને સ્વ-ડિસ્ચાર્જની વૃત્તિ ઘટાડવામાં સફળ થયા. તે જ સમયે, વર્તમાન ઉત્પાદન ઊંચું રહ્યું અને કિંમત લગભગ સમાન સ્તરે રહી. પર્યાવરણીય સમસ્યા હળવી કરવામાં આવી છે - બેટરીઓ ઝેરી સંયોજનોના ઉપયોગ વિના ઉત્પન્ન થાય છે. પરંતુ આ માટે ઘણી ઓછી આયુષ્ય (5 ગણા સુધી) અને નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવાની ક્ષમતા સાથે ચૂકવણી કરવી પડી હતી - નિકલ કેડમિયમ બેટરી માટે -40 °C સામે માત્ર -20 °C સુધી.

આવા કોષો સતત વર્તમાન મોડમાં ચાર્જ થાય છે. દરેક કોષ પરના વોલ્ટેજને 1.37 વોલ્ટ સુધી વધારીને પ્રક્રિયાના અંતનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. નકારાત્મક ઉત્સર્જન સાથે સ્પંદિત વર્તમાન મોડ સૌથી અનુકૂળ છે. તેનાથી મેમરી ઈફેક્ટની અસર દૂર થાય છે.

લિથિયમ-આયન

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ વિશ્વને કબજે કરી રહી છે. તેઓ એવા વિસ્તારોમાંથી અન્ય પ્રકારની બેટરીઓને વિસ્થાપિત કરી રહ્યા છે જ્યાં સ્થિતિ અચળ લાગતી હતી. લિ-આયન કોષોમાં લગભગ કોઈ મેમરી અસર હોતી નથી (તે હાજર છે, પરંતુ સૈદ્ધાંતિક સ્તરે), 600 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી ટકી શકે છે, ઊર્જા ક્ષમતા નિકલના વજન અને ક્ષમતાના ગુણોત્તર કરતા 2-3 ગણી વધારે છે. મેટલ હાઇડ્રાઇડ બેટરી.

સ્ટોરેજ દરમિયાન સ્વ-ડિસ્ચાર્જ કરવાની વૃત્તિ પણ ન્યૂનતમ છે, પરંતુ તમારે શાબ્દિક અર્થમાં આ બધા માટે ચૂકવણી કરવી પડશે - આવી બેટરીઓ પરંપરાગત બેટરી કરતા ઘણી મોંઘી હોય છે.અમે ઉત્પાદનના વિકાસ સાથે ભાવમાં ઘટાડો થવાની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ, જેમ કે તેઓ સામાન્ય રીતે કરે છે, પરંતુ આવી બેટરીની અન્ય આંતરિક ખામીઓ - વર્તમાન આઉટપુટમાં ઘટાડો, નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવાની અસમર્થતા - હાલની તકનીકો દ્વારા દૂર થવાની શક્યતા નથી.

આગના વધતા જોખમની સાથે, આના ઉપયોગને કંઈક અંશે પ્રતિબંધિત કરે છે લિ-આયન બેટરી. તે પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે આવા કોષો અધોગતિને પાત્ર છે. જો તેઓ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ન થાય તો પણ, તેમનું જીવન 1.5 ... 2 વર્ષના સંગ્રહમાં શૂન્ય થઈ જાય છે.

સૌથી અનુકૂળ ચાર્જિંગ મોડ બે પગલામાં છે. પ્રથમ સ્થિર પ્રવાહ સાથે (સરળતાથી વધતા વોલ્ટેજ સાથે), પછી સ્થિર વોલ્ટેજ સાથે (સરળતાથી ઘટતા પ્રવાહ સાથે). વ્યવહારમાં, બીજો તબક્કો સ્ટેપવાઈઝ ઘટતા ચાર્જિંગ પ્રવાહના સ્વરૂપમાં સાકાર થાય છે. હજુ પણ વધુ વખત આ તબક્કામાં એક પગલું હોય છે - માત્ર સ્થિર પ્રવાહમાં ઘટાડો.

બેટરીની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ

પ્રથમ પરિમાણ કે જે બેટરી પસંદ કરતી વખતે ધ્યાન આપે છે તે છે નજીવા વોલ્ટેજ. એક બેટરી સેલનું વોલ્ટેજ કોષની અંદર થતી ભૌતિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે બેટરીના પ્રકાર પર આધારિત છે. એક સંપૂર્ણ ચાર્જ વિતરિત કરી શકે છે:

• લીડ-એસિડ સેલ - 2.1 વોલ્ટ;
• નિકલ-કેડમિયમ - 1.25 વોલ્ટ;
• નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ, 1.37 વોલ્ટ;
• લિથિયમ-આયન બેટરી: 3.7 વોલ્ટ.

ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે, કોષોને બેટરીમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે. તેથી, કારની બેટરી માટે, તમારે 12 વોલ્ટ (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, 12.6 વોલ્ટ) મેળવવા માટે શ્રેણીમાં 6 લીડ-એસિડ બેટરીને જોડવી પડશે, અને 18-વોલ્ટ સ્ક્રુડ્રાઈવર માટે - 3.7 વોલ્ટની 5 લિથિયમ-આયન બેટરી.

બીજું મહત્વનું પરિમાણ છે ક્ષમતા. આ લોડ હેઠળ બેટરીનો ઓપરેટિંગ સમય નક્કી કરે છે. તે એમ્પીયર કલાકમાં માપવામાં આવે છે (સમય પર વર્તમાનનું ઉત્પાદન).ઉદાહરણ તરીકે, 3 A⋅h ની ક્ષમતાવાળી બેટરી જો 1 amp ના કરંટ સાથે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે તો 3 કલાકમાં અને 3 amps ના કરંટ સાથે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે તો 1 કલાકમાં ડિસ્ચાર્જ થશે.

મહત્વપૂર્ણ! કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, બેટરીની ક્ષમતા વર્તમાન પર આધાર રાખે છે તેથી સમાન બેટરી માટે વિવિધ લોડ મૂલ્યો પર વર્તમાન અને ડિસ્ચાર્જના સમયનું ઉત્પાદન સમાન રહેશે નહીં.

અને ત્રીજો મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ વર્તમાન વહન ક્ષમતા. આ બેટરી વિતરિત કરી શકે તેટલો મહત્તમ પ્રવાહ છે. આ મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, માટે કારની બેટરી - ઠંડા હવામાનમાં એન્જિન શાફ્ટને ક્રેન્ક કરવાની ક્ષમતા નક્કી કરે છે. ઉપરાંત, ઉચ્ચ પ્રવાહ પહોંચાડવાની ક્ષમતા, ઉચ્ચ ટોર્ક બનાવવા, મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાવર ટૂલ્સ માટે. પરંતુ મોબાઇલ ગેજેટ્સ માટે, આ લાક્ષણિકતા એટલી મહત્વપૂર્ણ નથી.

બેટરીના વિદ્યુત ગુણધર્મો અને ગ્રાહક ગુણો તેમની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન તકનીક પર આધારિત છે. બેટરીનો યોગ્ય ઉપયોગ એ નવીનીકરણીય રાસાયણિક ઉર્જા સ્ત્રોતોના ફાયદાઓનો ઉપયોગ અને ગેરફાયદાને સ્તરીકરણ સૂચવે છે.

સંબંધિત લેખો: