Как настраиваются батареи?

Установка аккумулятора в значительной степени зависит от его типа (например, щелочная, литий-ион, свинцовая кислота) и его предполагаемое применение. Однако есть некоторые общие основные принципы:

Основные компоненты:

Все батареи, независимо от типа, обмениваться фундаментальными компонентами:

* anode (отрицательный электрод): Вот где происходит окисление; Электроны высвобождаются.

* катод (положительный электрод): Вот где происходит восстановление; электроны приняты.

* Электролит: Это ионный проводник (обычно жидкость, гель или твердое вещество), который позволяет ионам перемещаться между анодом и катодом, завершая цепь.

* Разделитель: (Часто присутствует) Пористая мембрана, которая физически отделяет анод и катод, предотвращая прямой контакт, в то же время позволяя поток ионов. Это предотвращает короткие цирки.

* Текущие коллекционеры: Обычно это металлические структуры (например, медь или алюминий), которые обеспечивают путь для электронов, чтобы вытекать из анода в катод во внешней цепи.

Как они расположены:

Расположение значительно варьируется в зависимости от типа батареи и желаемого напряжения и емкости:

* одиночная ячейка: Самая простая установка - это единственная электрохимическая ячейка с одним анодом, одним катодом и электролитом. Это обеспечивает определенное напряжение (например, около 1,5 В для щелочной клетки).

* Серия подключения: Чтобы увеличить напряжение, несколько ячеек подключены последовательно. Положительный терминал одной ячейки связан с отрицательным терминалом следующего. Общее напряжение - это сумма отдельных напряжений ячейки (например, 4 x 1,5 В ячейки =6 В).

* Параллельное соединение: Чтобы увеличить емкость (как долго батарея может обеспечить мощность), несколько ячеек подключены параллельно. Положительные терминалы всех клеток соединены вместе, а отрицательные терминалы соединены вместе. Напряжение остается таким же, как у одной ячейки, но общая емкость - это сумма отдельных клеточных возможностей.

* СЕРИЯ ПАРАЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ: Для более высокого напряжения и емкости можно использовать комбинацию серий и параллельных соединений. Это распространено в более крупных аккумуляторах, таких как в электромобилях. Например, батарея 12 В может быть изготовлен из ячеек 6 x 2 В, подключенных последовательно, или в ней могут быть два 6-клеточных пакета, подключенные параллельно.

Упаковка батареи:

Отдельные клетки или модули обычно содержатся в защитном корпусе. Этот корпус обеспечивает механическую защиту, предотвращает утечку электролитов и облегчает соединения с внешними цепями. Конструкция и материалы корпуса значительно различаются в зависимости от размера батареи, типа и нанесения.

Конкретные примеры:

* щелочные батареи: Обычно это отдельные ячейки с цинковым анодом и диоксидом марганца.

* литий-ионные батареи: Они более сложны, обычно состоящие из нескольких ячеек, соединенных последовательно и/или параллельными, упакованными в более крупный аккумулятор с системой управления аккумулятором (BMS) для мониторинга напряжения, тока, температуры и предотвращения перегрузки/разгрузки.

* Актуальные батареи: Они часто состоят из нескольких клеток (обычно шесть для батареи 12 В), соединенных последовательно, с свинцовыми пластинами, погруженными в электролит серной кислоты.

Короче говоря, настройка батареи представляет собой тщательно разработанное расположение электродов, электролитов, сепараторов и тока, часто объединенных последовательно и/или параллельно для достижения желаемого напряжения и емкости, все они заключены в защитный корпус. Точная конфигурация в значительной степени зависит от химического состава и предполагаемого применения.