የኃይል ማከማቻ ባትሪዎች የስራ መርህ እና ቅንብር

የኃይል ማከማቻ ባትሪዎች የሥራ መርህ

አንየኃይል ማከማቻ ባትሪበኤሌትሪክ ሃይል እና በኬሚካል ሃይል መካከል ሃይልን የሚቀይር እና የሚያከማች መሳሪያ ነው። በሚለቀቅበት ጊዜ የኬሚካል ኃይል በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ይለወጣል; ኃይል በሚሞላበት ጊዜ የኤሌክትሪክ ኃይል ለማከማቸት ወደ ኬሚካል ኃይል ይመለሳል። በባትሪው ውስጥ ያሉት አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ከተለያዩ ቁሳቁሶች የተሠሩ ናቸው. በስእል 1-4 ላይ ባለው ABCD የተሰበረ መስመር እንደሚታየው ያው ኤሌክትሮላይት ሲገባ ሁለቱም ኤሌክትሮዶች የየራሳቸውን የኤሌክትሮዶች አቅም ይመሰርታሉ። በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል ያለው የተመጣጠነ ኤሌክትሮይድ አቅም ልዩነት የባትሪውን ኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል (EMF) ኢ.

ምስል 14 የኃይል ማከማቻ ባትሪ የሥራ መርህ ንድፍ ንድፍ

አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ከውጭ ጭነት ጋር ሲገናኙ ፣ አወንታዊው ኤሌክትሮዶች ኤሌክትሮኖችን ያገኛሉ እና የመቀነስ ምላሽን ያካሂዳሉ ፣ የካቶዲክ ፖላራይዜሽን ያመነጫሉ ፣ በዚህም አወንታዊ ኤሌክትሮዶችን አቅም ይቀንሳል ። አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ኤሌክትሮኖችን ያጣሉ እና የኦክስዲሽን ምላሽን ያካሂዳሉ, አኖዲክ ፖላራይዜሽን ይፈጥራል, ስለዚህም አሉታዊ ኤሌክትሮዶችን እምቅ ይጨምራል. ለውጫዊ ዑደት ኤሌክትሮኖች ከአሉታዊው ኤሌክትሮል ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮል ይፈስሳሉ, ስለዚህ የአሁኑ አቅጣጫ ከአዎንታዊ ኤሌክትሮል ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮል ነው. በኤሌክትሮላይት ውስጥ, የኃይል ማስተላለፊያው በ ion እንቅስቃሴ በኩል ይከሰታል, ስለዚህ በውስጣዊው ዑደት ውስጥ ያለው የአሁኑ አቅጣጫ ከአሉታዊ ኤሌክትሮል ወደ ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ ነው. በማፍሰሻ ሁኔታ፣ የባትሪ እምቅ ስርጭት በተሰበሩ መስመሮች A'B'C'D' በስእል 1{5}}4 ይታያል። አጠቃላይ ሂደቱ ሙሉ ለሙሉ የተዘጋ ዑደት ይፈጥራል, ይህም በኤሌክትሮዶች ላይ ያለው የኦክሳይድ እና የመቀነስ ምላሾች ያለማቋረጥ እንዲቀጥሉ ያስችላቸዋል, ስለዚህም በተዘጋው ዑደት ውስጥ ቀጣይነት ያለው የአሁኑን ፍሰት ያረጋግጣል. ባትሪው በሚሠራበት ጊዜ በኤሌክትሮዶች ውስጥ የኤሌክትሪክ ኃይል የሚያመነጩት ኤሌክትሮኬሚካላዊ ግብረመልሶች ፍሰት-አመጣጣኝ ምላሽ ይባላሉ, እና በእነዚህ ግብረመልሶች ውስጥ የሚሳተፉ ንጥረ ነገሮች ንቁ ቁሳቁሶች ይባላሉ.

የባትሪ መሙላት ሂደት በመሠረቱ የመሙላቱ ሂደት ተቃራኒ ነው። በሚሞሉበት ጊዜ ኦክሳይድ በአዎንታዊ ኤሌክትሮድ ላይ ይከሰታል ፣ ቅነሳው ደግሞ በአሉታዊ ኤሌክትሮድ ላይ ይከሰታል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ በኤሌክትሮላይት ውስጥ ያለው የአይኦንስ የፍልሰት አቅጣጫ በሚለቀቅበት ጊዜ ካለው ተቃራኒ ነው፣ እና ይህን ኬሚካላዊ የመቀየር ሂደት ለማንቀሳቀስ ከባትሪው ክፍት የሆነ የውጪ ሃይል ምንጭ{1}የወረዳ ቮልቴጅ ያስፈልጋል፣በተበላሹ መስመሮች A"B"C"D"ምስል 1-4 ላይ እንደሚታየው።

የኬሚካል ኃይልን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል በቀጥታ ለመለወጥ ለማመቻቸት በሃይል ማከማቻ ባትሪ ውስጥ የሚፈጠረው የመልሶ ማቋቋም ሂደት ከመደበኛው የድጋሚ ምላሾች በመሠረቱ ይለያል። በባትሪ ውስጥ ኤሌክትሮኖችን (ኦክሳይድ) የማጣት እና ኤሌክትሮኖችን (ቅነሳን) የማጣት ሂደቶች ወደ ተለያዩ ክልሎች መለየት አለባቸው። በተጨማሪም ፣ ንቁ አካላት በምላሹ ውስጥ በሚሳተፉበት ጊዜ ኤሌክትሮኖች በውጫዊ ዑደት ውስጥ መፍሰስ አለባቸው። እነዚህ ሁለት ቁልፍ ንጥረ ነገሮች በባትሪ ውስጥ ያለውን የመልሶ ማቋቋም ዘዴ ከተራ ኬሚካላዊ ሪዶክሶች እና በኤሌክትሮኬሚካል ዝገት ክስተቶች ውስጥ ካሉት ማይክሮ{3}የሕዋስ ምላሾች ይለያሉ።

የኃይል ማጠራቀሚያ ባትሪዎች ቅንብር

የመሠረታዊ የኃይል ማከማቻ ባትሪ አራት መሠረታዊ ክፍሎችን መያዝ አለበት-ኤሌክትሮዶች ፣ ኤሌክትሮላይት ፣ መለያየት እና የባትሪ መያዣ።

ኤሌክትሮድ

ኤሌክትሮዶች, እንደ የባትሪው ቁልፍ ክፍሎች, በአዎንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች ይከፈላሉ, በዋናነት ንቁ በሆኑ ቁሳቁሶች እና በኮንዳክሽን ማዕቀፍ የተዋቀሩ ናቸው. ከነሱ መካከል ገባሪ ቁሳቁሶች ባትሪ በሚወጣበት ጊዜ በኬሚካላዊ ምላሾች አማካኝነት የኤሌክትሪክ ኃይልን ያመነጫሉ, እና የባትሪውን አፈፃፀም የሚወስኑት ዋና ነገሮች ናቸው. ንቁ ቁሳቁሶች በአብዛኛው ጠንካራ ናቸው, ነገር ግን እንደ ፈሳሽ ወይም ጋዞች ሊኖሩ ይችላሉ.

ገባሪ ቁሳቁሶች በባትሪው አጠቃላይ አፈጻጸም ላይ ወሳኝ ተጽእኖ ስላላቸው በአጠቃላይ የሚከተሉት የአፈፃፀም መስፈርቶች አሏቸው፡- ① ① አወንታዊው የኤሌክትሮድ ቁሳቁስ ከፍተኛ አቅም ሊኖረው ይገባል፣ አሉታዊ ኤሌክትሮ ቁስ ደግሞ ዝቅተኛ አቅም እንዲኖረው ያስፈልጋል፣ ይህም ባትሪው ትልቅ ኤሌክትሮሞቲቭ ሃይል ማመንጨት የሚችል መሆኑን ለማረጋገጥ ነው። ② ንቁ ቁሳቁሶች ጥሩ ኤሌክትሮኬሚካላዊ ምላሽ ሊኖራቸው ይገባል, ማለትም, በቀላሉ በእንደገና ሂደቶች ውስጥ መሳተፍ አለባቸው; ③ ንቁ አካላት በክብደት እና በድምጽ ልዩ ልዩ አቅም ሊኖራቸው ይገባል; ④ ንቁ ቁሳቁሶች በኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ውስጥ በጣም ጥሩ የኬሚካል መረጋጋት ሊኖራቸው ይገባል፣ እና የራስ{0}የመሟሟት ፍጥነት በተቻለ መጠን ዝቅተኛ መሆን አለበት። ⑤ ንቁ ቁሳቁሶች ከፍተኛ የኤሌክትሮኒካዊ ንክኪነት ሊኖራቸው ይገባል; ⑥ ከኢኮኖሚክስ እና ከዘላቂ ልማት አንፃር፣ ሃሳባዊ ንቁ ቁሶች በምድር ላይ ብዙ እና ርካሽ የሆኑ ሀብቶች መሆን አለባቸው። ⑦ ንቁ ቁሳቁሶች በሰው ጤና እና በተፈጥሮ አካባቢ ላይ ምንም ጉዳት የሌላቸው መሆን አለባቸው.

ለአንድ የተወሰነ ንቁ ቁሳቁስ ከላይ ያሉትን ሁሉንም መመዘኛዎች ማሟላት በጣም ፈታኝ ነው; ስለዚህ አንድ ንቁ ቁሳቁስ በሚመርጡበት ጊዜ አጠቃላይ ግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ ነው. በአሁኑ ጊዜ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውሉት የካቶድ ቁሳቁሶች እንደ እርሳስ ዳይኦክሳይድ፣ ማንጋኒዝ ዳይኦክሳይድ እና ኒኬል ኦክሳይድ እንዲሁም ከአየር የሚገኘው ኦክስጅን የብረት ኦክሳይድ ናቸው። ለአኖድ ቁሳቁሶች እንደ ዚንክ፣ እርሳስ፣ ካድሚየም፣ ብረት፣ ሊቲየም እና ሶዲየም የመሳሰሉ ኬሚካላዊ ምላሽ ሰጪ ብረቶች ይመረጣል።

የመተላለፊያው ማዕቀፍ ተግባር ገባሪ ቁሳቁሶችን ከውጭ ዑደት ጋር ማገናኘት እና የተመጣጠነ የአሁኑን ስርጭት ማረጋገጥ ነው. እንዲሁም ንቁውን ቁሳቁስ ይደግፋል. ጥሩ የመተላለፊያ ማዕቀፍ እጅግ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ጥንካሬ፣ ከፍተኛ የኬሚካል መረጋጋት፣ ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ እና ጥሩ ሂደት ሊኖረው ይገባል።

ኤሌክትሮላይቶች

የኤሌክትሮላይት ዋና ተግባር በአዎንታዊ እና በአሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል ውጤታማ የ ion conduction ማረጋገጥ ነው ፣ ይህም የ ion ትራንስፖርት ተግባርን ማከናወን ነው። በአንዳንድ ሁኔታዎች, በኤሌክትሮኬሚካዊ ግብረመልሶች ውስጥም ሊሳተፍ ይችላል. በባትሪ ውስጥ ለሚጠቀመው ኤሌክትሮላይት፣ አፈፃፀሙ የሚከተሉትን መስፈርቶች ማሟላት አለበት፡- ① በማከማቻ ጊዜ በኤሌክትሮላይት እና በንቁ ቁስ መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ጉልህ የሆነ የኤሌክትሮኬሚካላዊ ምላሾችን ለመከላከል ጥሩ ኬሚካላዊ መረጋጋት ሊኖረው ይገባል፣ በዚህም የባትሪን በራስ መመንጨትን ይቀንሳል። ② ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ንክኪነት ሊኖረው ይገባል። የኤሌክትሮላይት ውህደቱ በተለያዩ የባትሪ ዓይነቶች ይለያያል፣ እና በተለምዶ፣ የውሃ ፈሳሽ አሲድ፣ አልካላይስ ወይም የጨው መፍትሄዎች እንደ ኤሌክትሮላይት ተመርጠዋል። ይሁን እንጂ አንዳንድ አዳዲስ የኃይል ቴክኖሎጂዎች እንደ ኦርጋኒክ ሟሟ ኤሌክትሮላይቶች፣ ቀልጠው የጨው ኤሌክትሮላይቶች ወይም ጠንካራ ኤሌክትሮላይቶች ያሉ አዳዲስ ቁሳቁሶችን ሊጠቀሙ ይችላሉ።

ነጠላ

በባትሪ አወንታዊ እና አሉታዊ ኤሌክትሮዶች መካከል መለያ ወይም ሽፋን በመባልም ይታወቃል። ዋናው ተግባር በኤሌክትሮዶች መካከል ቀጥተኛ ግንኙነትን መከላከል ነው, ይህም ወደ አጭር ዙር ሊያመራ ይችላል. ለመለያዎች መሰረታዊ የአፈፃፀም መስፈርቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ: ① የውስጥ አጫጭር ዑደትን ለመከላከል ጥሩ የኤሌክትሮኒክስ መከላከያ መሆን; ② በኤሌክትሮላይት ውስጥ ለ ion ፍልሰት ዝቅተኛ የመቋቋም ችሎታ ያለው፣ በዚህም የአጠቃላይ መሳሪያውን ውስጣዊ የመቋቋም አቅም በመቀነስ እና በከፍተኛ{2}በአሁኑ የመልቀቂያ ሁኔታዎች ውስጥ የኃይል ብክነትን በእጅጉ ይቀንሳል። ③ ጥሩ ኬሚካላዊ መረጋጋት ያለው፣ የኤሌክትሮላይት ዝገትን መቋቋም እና የኤሌክትሮል አክቲቭ ቁሶች ምላሽ ሰጪ ምላሽ; ④ በቂ የሜካኒካል ጥንካሬ ያለው እና የመታጠፍ አቅም ያለው የዴንዳይት እድገትን በብቃት ለመግታት እና ጥቃቅን ንቁ ቅንጣቶች ወደ ሽፋን ውስጥ እንዳይገቡ ለመከላከል፤ ⑤ ኢኮኖሚያዊ ሁኔታዎችን ከግምት ውስጥ በማስገባት በቀላሉ የሚገኝ እና ርካሽ መሆን አለበት።

የተለመዱ የመለያያ ቁሳቁሶች የጥጥ ወረቀት፣ የፐልፕ ወረቀት፣ ማይክሮፖረስ ፕላስቲኮች፣ የማይክሮፖረስ ላስቲክ፣ እርጥበት ያለው ሴሉሎስ፣ ናይሎን ጨርቅ፣ እና የመስታወት ፋይበር ወዘተ ያካትታሉ።

የባትሪ መያዣ

የባትሪ መያዣው፣ እንዲሁም የባትሪው መያዣ በመባልም ይታወቃል፣ በነባር የኃይል ማከማቻ ባትሪዎች ውስጥ ያለው ብቸኛው የባትሪ ዓይነት ዚንክ ኤሌክትሮድ እንደ መያዣ ሆኖ ያገለግላል። በአንፃሩ፣ ሌሎች የባትሪ ዓይነቶች ከነቃ ቁስ አካል ይልቅ ለውጫዊ ሽፋን ልዩ ቁሳቁሶችን ይጠቀማሉ። በጣም ጥሩ የሆነ የባትሪ መያዣ በጣም ጥሩ የሜካኒካል ባህሪያት ሊኖረው ይገባል፣ ንዝረትን እና ድንጋጤን መቋቋም፣ በከፍተኛ የሙቀት ሁኔታዎች ውስጥ የተረጋጋ እና ከኤሌክትሮላይት የሚመጣውን ዝገት መቋቋም አለበት። በተግባር እንደ ብረታ ብረት፣ ፕላስቲኮች እና ደረቅ ላስቲክ ያሉ ቁሳቁሶች በየራሳቸው ጥቅማጥቅሞች ምክንያት እንደ ባትሪ ማስቀመጫ በሰፊው ያገለግላሉ።