ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ ఎలా నిర్మించబడింది, దాని పని సూత్రం, రకాలు, ప్రయోజనం మరియు ప్రధాన లక్షణాలు?

ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీల అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి చాలా విస్తృతమైనది. విద్యుత్తు మూలంగా అవి ఉపయోగించబడతాయి పిల్లల బొమ్మలుబ్యాటరీలు పవర్ టూల్స్‌లో మరియు ఎలక్ట్రిక్ కార్లలో ట్రాక్షన్ మూలంగా ఉపయోగించబడతాయి. బ్యాటరీలను సమర్ధవంతంగా ఉపయోగించడానికి, వాటి లక్షణాలు, వాటి బలాలు మరియు బలహీనతలను తెలుసుకోవడం అవసరం.

ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి మరియు దానిని ఎలా నిర్మించారు?

విద్యుత్ బ్యాటరీ - పునరుత్పాదకమైనది విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలం. గాల్వానిక్ కణాలకు విరుద్ధంగా డిశ్చార్జ్ తర్వాత రీఛార్జ్ చేయవచ్చు. సూత్రప్రాయంగా అన్ని సంచితాలు ఒకే విధంగా నిర్మించబడ్డాయి మరియు ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంచబడిన కాథోడ్ మరియు యానోడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి.

ఎలక్ట్రోడ్ల పదార్థం మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కూర్పు మారుతూ ఉంటుంది మరియు ఇది బ్యాటరీల యొక్క వినియోగదారు లక్షణాలను మరియు వాటి అప్లికేషన్ యొక్క పరిధిని నిర్ణయిస్తుంది. పోరస్ డైలెక్ట్రిక్ సెపరేటర్, ఎలక్ట్రోలైట్-ఇంప్రెగ్నేటెడ్ సెపరేటర్, క్యాథోడ్ మరియు యానోడ్ మధ్య ఉంచవచ్చు. కానీ ఇది ఎక్కువగా అసెంబ్లీ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది మరియు సూత్రప్రాయంగా సెల్ యొక్క ఆపరేషన్ను ప్రభావితం చేయదు.

సాధారణంగా, బ్యాటరీ ఆపరేషన్ రెండు శక్తి మార్పిడులపై ఆధారపడి ఉంటుంది:

• విద్యుత్ నుండి రసాయన ఛార్జ్ మీద;
• డిశ్చార్జ్ వద్ద విద్యుత్ నుండి రసాయన.

రెండు రకాలైన మార్పిడి రివర్సిబుల్ రసాయన ప్రతిచర్యల ప్రవాహంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దీని కోర్సు బ్యాటరీలో ఉపయోగించే పదార్థాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. లెడ్-యాసిడ్ సెల్‌లో, ఉదాహరణకు, యానోడ్ యొక్క క్రియాశీల భాగం లెడ్ డయాక్సైడ్‌తో మరియు క్యాథోడ్ మెటాలిక్ సీసంతో తయారు చేయబడింది. ఎలక్ట్రోడ్లు సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంటాయి. యానోడ్ వద్ద ఉత్సర్గ సమయంలో సీసం సల్ఫేట్ మరియు నీరు ఏర్పడటంతో సీసం డయాక్సైడ్ తగ్గిపోతుంది మరియు కాథోడ్ వద్ద సీసం సీసం సల్ఫేట్‌గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఛార్జింగ్ సమయంలో రివర్స్ ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి. ఇతర బ్యాటరీ డిజైన్లలో, భాగాలు భిన్నంగా స్పందిస్తాయి, కానీ సూత్రం సమానంగా ఉంటుంది.

బ్యాటరీల రకాలు మరియు రకాలు

బ్యాటరీల యొక్క వినియోగదారు లక్షణాలు ప్రధానంగా దాని ఉత్పత్తి సాంకేతికత ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. గృహ మరియు పరిశ్రమలో, అనేక రకాల బ్యాటరీ కణాలు సర్వసాధారణం.

లెడ్-యాసిడ్.

ఈ రకమైన బ్యాటరీలు XIX శతాబ్దం మధ్యలో కనుగొనబడ్డాయి మరియు ఇప్పటికీ దాని అప్లికేషన్ యొక్క సముచితం ఉంది. దీని ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి:

• సాధారణ, చవకైన మరియు దశాబ్దాల ఉత్పత్తి సాంకేతికత ద్వారా నిరూపించబడింది;
• అధిక ప్రస్తుత ఉత్పత్తి;
• సుదీర్ఘ సేవా జీవితం (300 నుండి 1000 వరకు ఛార్జ్-డిచ్ఛార్జ్ సైకిల్స్);
• అత్యల్ప స్వీయ-ఉత్సర్గ కరెంట్;
• మెమరీ ప్రభావం లేదు.

ప్రతికూలతలు కూడా ఉన్నాయి. అన్నింటిలో మొదటిది, ఇది తక్కువ నిర్దిష్ట శక్తి సామర్థ్యం, ​​ఇది పరిమాణం మరియు బరువు పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పేలవమైన పనితీరును కూడా గుర్తించారు, ముఖ్యంగా మైనస్ 20 °C కంటే తక్కువ. పారవేయడంలో సమస్యలు కూడా ఉన్నాయి - సీసం సమ్మేళనాలు చాలా విషపూరితమైనవి. కానీ ఈ సమస్య ఇతర రకాల బ్యాటరీల కోసం కూడా పరిష్కరించాలి..

యాసిడ్-లీడ్ బ్యాటరీల పరికరం వాంఛనీయ స్థితికి తీసుకురాబడినప్పటికీ, ఇక్కడ కూడా మెరుగుదల కోసం ఎంపికలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, AGM సాంకేతికత ఉంది, దీని ప్రకారం ఎలక్ట్రోలైట్తో కలిపిన పోరస్ పదార్థం ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఉంచబడుతుంది.ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ ప్రక్రియలు ప్రభావితం కావు. ఇది ప్రధానంగా బ్యాటరీల యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరుస్తుంది (కంపనకు నిరోధకత, దాదాపు ఏ స్థితిలోనైనా పని చేసే సామర్థ్యం మొదలైనవి) మరియు కొంతవరకు ఆపరేషన్ భద్రతను పెంచుతుంది.

మైనస్ 30 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కెపాసిటీ మరియు కరెంట్ అవుట్‌పుట్‌ను కోల్పోకుండా మెరుగైన ఆపరేషన్ కూడా గమనించదగిన ప్రయోజనం. AGM-బ్యాటరీల తయారీదారులు కరెంట్ మరియు సేవా జీవితాన్ని పెంచినట్లు పేర్కొన్నారు.

యాసిడ్-లీడ్ బ్యాటరీల యొక్క మరొక మార్పు జెల్ బ్యాటరీలు. ఎలక్ట్రోలైట్ ఒక జెల్లీ స్థితికి చిక్కగా ఉంటుంది. ఇది ఆపరేషన్ సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్ లీకేజీని నిరోధిస్తుంది మరియు గ్యాస్ ఏర్పడే అవకాశాన్ని తొలగిస్తుంది. అయినప్పటికీ, ప్రస్తుత అవుట్‌పుట్ కొంతవరకు తగ్గింది, ఇది జెల్ బ్యాటరీలను స్టార్టర్ బ్యాటరీలుగా ఉపయోగించడాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. పెరిగిన సామర్థ్యం మరియు సేవా జీవితం పరంగా అటువంటి బ్యాటరీల యొక్క ప్రకటించబడిన అద్భుత లక్షణాలు విక్రయదారుల మనస్సాక్షిపై ఉన్నాయి.

లీడ్-అక్యుమ్యులేటర్ బ్యాటరీలు సాధారణంగా వోల్టేజ్ స్థిరీకరణ మోడ్‌లో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. ఇది బ్యాటరీ వోల్టేజీని పెంచుతుంది మరియు ఛార్జింగ్ కరెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది. ఛార్జింగ్ ప్రక్రియ ముగిసే ప్రమాణం సెట్ పరిమితికి ప్రస్తుత తగ్గుదల.

నికెల్-కాడ్మియం

వారు వారి వయస్సు ముగింపుకు వస్తున్నారు మరియు వారి దరఖాస్తు పరిధి క్రమంగా తగ్గుతోంది. వారి ప్రధాన ప్రతికూలత ఒక ఉచ్చారణ మెమరీ ప్రభావం. మీరు అసంపూర్తిగా విడుదలైన Ni-Cd బ్యాటరీని ఛార్జ్ చేయడం ప్రారంభించినట్లయితే, సెల్ ఈ స్థాయిని "గుర్తుంచుకుంటుంది" మరియు ఈ విలువ ద్వారా సామర్థ్యం మరింతగా నిర్ణయించబడుతుంది. మరొక సమస్య తక్కువ పర్యావరణ అనుకూలత. టాక్సిక్ కాడ్మియం సమ్మేళనాలు అటువంటి బ్యాటరీలను పారవేయడంలో సమస్యలను సృష్టిస్తాయి. ఇతర ప్రతికూలతలు:

• స్వీయ-ఉత్సర్గకు అధిక ధోరణి;
• సాపేక్షంగా తక్కువ శక్తి సామర్థ్యం.

కానీ ప్రయోజనాలు కూడా ఉన్నాయి:

• తక్కువ ధర;
• సుదీర్ఘ సేవా జీవితం (1000 వరకు ఛార్జ్-డిచ్ఛార్జ్ సైకిల్స్);
• అధిక కరెంట్ ఇవ్వగల సామర్థ్యం.

ఈ బ్యాటరీల మెరిట్‌లకు తక్కువ ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేసే సామర్థ్యం కూడా ఉంది.

Ni-Cd కణాలు స్థిరమైన కరెంట్ మోడ్‌లో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. ఛార్జింగ్ కరెంట్ యొక్క మృదువైన లేదా దశల వారీ తగ్గింపుతో రీఛార్జ్ చేయడం ద్వారా సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా ఉపయోగించుకోవచ్చు. ప్రక్రియ ముగింపు సెల్ వోల్టేజ్ తగ్గుదల ద్వారా పర్యవేక్షించబడుతుంది.

నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్

అవి నికెల్ కాడ్మియం బ్యాటరీలను భర్తీ చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి. అవి Ni-Cd బ్యాటరీల యొక్క అనేక లక్షణాలు మరియు పనితీరు లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయి. మేము మెమరీ ప్రభావాన్ని పాక్షికంగా వదిలించుకోగలిగాము, శక్తి సామర్థ్యాన్ని సుమారు ఒకటిన్నర రెట్లు పెంచాము మరియు స్వీయ-ఉత్సర్గ ధోరణిని తగ్గించాము. అదే సమయంలో, ప్రస్తుత ఉత్పత్తి ఎక్కువగా ఉంది మరియు ఖర్చు దాదాపు అదే స్థాయిలో ఉంది. పర్యావరణ సమస్య తగ్గించబడింది - టాక్సిక్ కాంపౌండ్స్ ఉపయోగించకుండా బ్యాటరీలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. కానీ దీనికి రెట్లు తక్కువ జీవితం (5 రెట్లు వరకు) మరియు ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పని చేసే సామర్థ్యంతో చెల్లించాల్సి ఉంటుంది - నికెల్ కాడ్మియం బ్యాటరీల కోసం -40 °Cకి వ్యతిరేకంగా -20 °C వరకు మాత్రమే.

అటువంటి కణాలు స్థిరమైన ప్రస్తుత మోడ్‌లో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. ప్రతి సెల్‌పై వోల్టేజీని 1.37 వోల్ట్‌లకు పెంచడం ద్వారా ప్రక్రియ ముగింపు పర్యవేక్షించబడుతుంది. ప్రతికూల ఉద్గారాలతో పల్సెడ్ కరెంట్ మోడ్ అత్యంత అనుకూలమైనది. ఇది మెమరీ ప్రభావం యొక్క ప్రభావాలను తొలగిస్తుంది.

లిథియం-అయాన్

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ప్రపంచాన్ని ఆక్రమించాయి. వారు ఇతర రకాల బ్యాటరీలను స్థానభ్రంశం చేయలేని ప్రదేశాల నుండి స్థానభ్రంశం చేస్తున్నారు. లి-అయాన్ కణాలకు దాదాపు మెమరీ ప్రభావం ఉండదు (ఇది ఉంది, కానీ సైద్ధాంతిక స్థాయిలో), 600 ఛార్జ్-డిచ్ఛార్జ్ సైకిల్స్ వరకు తట్టుకోగలవు, శక్తి సామర్థ్యం నికెల్ బరువుకు సామర్థ్యం యొక్క నిష్పత్తి కంటే 2-3 రెట్లు ఎక్కువ- మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీలు.

నిల్వ సమయంలో స్వీయ-ఉత్సర్గ ధోరణి కూడా తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ మీరు సాహిత్యపరమైన అర్థంలో వీటన్నింటికీ చెల్లించాలి - అటువంటి బ్యాటరీలు సాంప్రదాయ బ్యాటరీల కంటే చాలా ఖరీదైనవి.ఉత్పత్తి అభివృద్ధితో ధరలు తగ్గుతాయని మేము ఆశించవచ్చు, అవి సాధారణంగా చేసే విధంగానే, కానీ అటువంటి బ్యాటరీల యొక్క ఇతర స్వాభావిక లోపాలు - తగ్గిన కరెంట్ అవుట్‌పుట్, ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పనిచేయలేకపోవడం - ఇప్పటికే ఉన్న సాంకేతికతలను అధిగమించడానికి అవకాశం లేదు.

పెరిగిన అగ్ని ప్రమాదంతో పాటు, ఇది వినియోగాన్ని కొంతవరకు నిరోధిస్తుంది లి-అయాన్ బ్యాటరీలు. అటువంటి కణాలు క్షీణతకు లోబడి ఉన్నాయని కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. అవి ఛార్జ్ చేయబడకపోయినా మరియు డిశ్చార్జ్ చేయబడకపోయినా, 1.5 ... 2 సంవత్సరాల నిల్వలో వారి జీవితం సున్నాకి వెళుతుంది.

అత్యంత అనుకూలమైన ఛార్జింగ్ మోడ్ రెండు దశల్లో ఉంటుంది. మొదట స్థిరమైన కరెంట్‌తో (సజావుగా పెరుగుతున్న వోల్టేజ్‌తో), ఆపై స్థిరమైన వోల్టేజ్‌తో (సజావుగా తగ్గుతున్న కరెంట్‌తో). ఆచరణలో, రెండవ దశ దశలవారీగా తగ్గుతున్న ఛార్జింగ్ కరెంట్ రూపంలో గ్రహించబడుతుంది. మరింత తరచుగా ఈ దశ ఒకే దశను కలిగి ఉంటుంది - స్థిరీకరించిన కరెంట్‌ను తగ్గించడం.

బ్యాటరీల ప్రాథమిక లక్షణాలు

బ్యాటరీని ఎన్నుకునేటప్పుడు శ్రద్ధ వహించే మొదటి పరామితి నామమాత్రపు వోల్టేజ్. ఒక బ్యాటరీ సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ సెల్ లోపల జరిగే భౌతిక మరియు రసాయన ప్రక్రియల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు బ్యాటరీ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన ఒకటి డెలివరీ చేయగలదు:

• లీడ్-యాసిడ్ సెల్ - 2.1 వోల్ట్లు;
• నికెల్-కాడ్మియం - 1.25 వోల్ట్లు;
• నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్, 1.37 వోల్ట్లు;
• లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ: 3.7 వోల్ట్లు.

అధిక వోల్టేజ్ పొందడానికి, కణాలు బ్యాటరీలుగా సమావేశమవుతాయి. కాబట్టి, కారు బ్యాటరీ కోసం, మీరు 12 వోల్ట్‌లను (మరింత ఖచ్చితంగా, 12.6 వోల్ట్లు) పొందడానికి 6 లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయాలి మరియు 18-వోల్ట్ స్క్రూడ్రైవర్ కోసం - 3.7 వోల్ట్ల 5 లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు.

రెండవ ముఖ్యమైన పరామితి సామర్థ్యం. ఇది లోడ్‌లో ఉన్న బ్యాటరీ యొక్క ఆపరేటింగ్ సమయాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఇది ఆంపియర్ గంటలలో కొలుస్తారు (సమయంలో కరెంట్ యొక్క ఉత్పత్తి).ఉదాహరణకు, 3 A⋅h కెపాసిటీ ఉన్న బ్యాటరీ 1 amp కరెంట్‌తో డిశ్చార్జ్ అయితే 3 గంటల్లో మరియు 3 amps కరెంట్‌తో డిస్చార్జ్ అయితే 1 గంటలో డిశ్చార్జ్ అవుతుంది.

ముఖ్యమైనది! ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, బ్యాటరీ యొక్క సామర్థ్యం కరెంట్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది అందువల్ల ఒకే బ్యాటరీకి వేర్వేరు లోడ్ విలువలలో ప్రస్తుత మరియు డిశ్చార్జ్ సమయం యొక్క ఉత్పత్తి ఒకేలా ఉండదు.

మరియు మూడవ ముఖ్యమైన పరామితి ప్రస్తుత-వాహక సామర్థ్యం. బ్యాటరీ అందించగల గరిష్ట కరెంట్ ఇది. ఇది ముఖ్యం, ఉదాహరణకు, కోసం కారు బ్యాటరీ - చల్లని వాతావరణంలో ఇంజిన్ షాఫ్ట్‌ను క్రాంక్ చేసే సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. అలాగే, అధిక విద్యుత్తును అందించగల సామర్థ్యం, ​​అధిక టార్క్ను సృష్టించడం, ముఖ్యమైనది, ఉదాహరణకు, పవర్ టూల్స్ కోసం. కానీ మొబైల్ గాడ్జెట్‌ల కోసం, ఈ లక్షణం అంత ముఖ్యమైనది కాదు.

బ్యాటరీల యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలు మరియు వినియోగదారు లక్షణాలు వాటి రూపకల్పన మరియు ఉత్పత్తి సాంకేతికతపై ఆధారపడి ఉంటాయి. బ్యాటరీ యొక్క సరైన ఉపయోగం పునరుత్పాదక రసాయన శక్తి వనరుల ప్రయోజనాలను ఉపయోగించడం మరియు ప్రతికూలతలను సమం చేయడం సూచిస్తుంది.

సంబంధిత కథనాలు: