Kas yra maitinimo baterija? Kuo skiriasi maitinimo baterija ir įprasta baterija?
Baterijų technologija yra puikus išradimas, turintis nuostabią ir ilgą istoriją. Anglų"Baterija" Baterijos pirmą kartą pasirodė 1749 m. Pirmą kartą ją panaudojo amerikiečių išradėjas Benjaminas Franklinas, naudodamas kondensatorių seriją elektriniams eksperimentams atlikti. . Jis panaudojo praskiestą sieros rūgštį kaip elektrolitą, kad išspręstų akumuliatoriaus poliarizacijos problemą, ir pagamino pirmąją nepoliarizuotą cinko-vario bateriją, galinčią palaikyti subalansuotą srovę, dar vadinamą"Daniel baterija."
1860 m. Prancūzija's Plante išrado akumuliatorių su švinu kaip elektrodu, kuris taip pat buvo akumuliatoriaus pirmtakas; tuo pačiu metu Prancūzijos's Recrans išrado anglies-cinko akumuliatorių, kuris baterijų technologiją pristatė sausųjų baterijų srityje.
Komercinis akumuliatorių technologijos naudojimas prasidėjo nuo sausų baterijų. Jį išrado britas Hellersonas 1887 m., o masiškai pagamintas JAV 1896 m. Tuo pačiu metu Thomas Edisonas 1890 m. išrado įkraunamą geležies-nikelio bateriją, kuri taip pat buvo realizuota 1910 m. Komercinė masinė gamyba.
Nuo tada dėl komercializavimo baterijų technologija pradėjo sparčios pažangos erą. Thomas Edisonas išrado šarmines baterijas 1914 m., Schlechtas ir Akermannas išrado sukepintas plokštes nikelio-kadmio baterijoms 1934 m., o Neumannas sukūrė sandarų nikelį 1947 m. Kadmio baterijas, Lew Urry (Energizer) sukūrė mažas šarmines baterijas 1949 m. šarminės baterijos.
Įžengus į 1970-uosius, baterijų technologijas paveikė energetinė krizė ir palaipsniui ji vystėsi fizinės galios link. Be nuolatinės saulės elementų technologijos pažangos, kuri pasirodė 1954 m., pamažu buvo išrastos ir parduodamos ličio baterijos ir nikelio-metalo hidrido baterijos.
Kas yra maitinimo baterija? Skirtumas tarp jo ir įprastų baterijų
Naujų energetinių transporto priemonių energijos šaltinis dažniausiai daugiausia grindžiamas maitinimo elementais. Maitinimo baterija iš tikrųjų yra tam tikras energijos šaltinis, suteikiantis energijos šaltinį transportavimui. Pagrindiniai jo ir įprastų baterijų skirtumai yra šie:
1. Skirtingos prigimties
Maitinimo baterija reiškia akumuliatorių, kuris tiekia energiją transportavimui, paprastai palyginti su maža baterija, kuri tiekia energiją nešiojamai elektroninei įrangai; o įprasta baterija yra tam tikras ličio metalas arba ličio lydinys kaip neigiama elektrodo medžiaga, naudojant nevandeninį elektrolito tirpalą. Pirminė baterija skiriasi nuo įkraunamos ličio jonų baterijos ir ličio jonų polimero akumuliatoriaus.
Antra, akumuliatoriaus talpa skiriasi
Naujų baterijų atveju naudokite iškrovos matuoklį, kad patikrintumėte akumuliatoriaus talpą. Paprastai maitinimo baterijų talpa yra apie 1000–1500 mAh; o įprastų baterijų talpa viršija 2000 mAh, o kai kurių gali siekti 3400 mAh.
Trečia, iškrovos galia skiriasi
4200 mAh galios akumuliatorius gali iškrauti energiją vos per kelias minutes, o įprastos baterijos negali' to padaryti išvis, todėl įprastų baterijų iškrovimo talpa yra visiškai nepalyginama su maitinimo baterijomis. Didžiausias skirtumas tarp maitinimo akumuliatoriaus ir paprasto akumuliatoriaus yra jo didelė iškrovimo galia ir didelė specifinė energija. Kadangi maitinimo baterija daugiausia naudojama transporto priemonių energijai tiekti, jos iškrovimo galia yra didesnė nei įprastų baterijų.
Ketvirta, skirtingos programos
Akumuliatoriai, suteikiantys elektra varomų transporto priemonių, vadinami maitinimo baterijomis, įskaitant tradicines švino rūgšties baterijas, nikelio-metalo hidrido baterijas ir atsirandančią ličio jonų akumuliatorių, kurie skirstomi į maitinimo tipo maitinimo baterijas (hibridines transporto priemones) ir Energijos tipo maitinimo baterijos (Grynai elektrinės transporto priemonės); Ličio baterijos, naudojamos plataus vartojimo elektronikos gaminiuose, tokiuose kaip mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai, bendrai vadinamos ličio baterijomis, siekiant atskirti jas nuo elektrinėse transporto priemonėse naudojamų maitinimo elementų.
Dabartinės pagrindinės maitinimo baterijų rūšys
Švino-rūgštinių baterijų technologija, nikelio-vandenilio akumuliatorių technologija, kuro elementų technologija ir ličio baterijų technologija vis dar yra pagrindinės technologijos rinkoje.
Švino rūgšties akumuliatoriai
Švino rūgšties akumuliatorius turi ilgiausią naudojimo istoriją ir brandžiausią technologiją. Tai yra mažiausią kainą ir kainą turintis akumuliatorius, kuris pasiekė masinę gamybą. Tarp jų vožtuvu reguliuojama sandari švino rūgšties baterija (VRLA) kadaise tapo svarbia transporto priemonės maitinimo baterija, kuri buvo naudojama EV ir HEV, kuriuos sukūrė daugelis Europos ir Amerikos automobilių kompanijų, tokių kaip Saturn ir EVI, kuriuos sukūrė GM atitinkamai 1980 ir 1990 m. Elektromobiliai ir kt.
Tačiau švino rūgšties baterijos turi mažą specifinę energiją, trumpą baterijos veikimo laiką, didelį savaiminio išsikrovimo greitį ir trumpą veikimo laiką; Pagrindinė jų žaliava yra švinas, o gamybos ir perdirbimo metu gali atsirasti aplinkos tarša sunkiaisiais metalais. Todėl šiuo metu švino-rūgštiniai akumuliatoriai dažniausiai naudojami uždegimo įtaisams užvedant automobilius ir smulkiai įrangai, pavyzdžiui, elektriniams dviračiams.
NiMH baterijos
Ni/MH baterijos turi gerą atsparumą perkrovimui ir iškrovimui. Nėra sunkiųjų metalų taršos problemos, o darbo proceso metu nepadidės ar nesumažės elektrolitų kiekis, todėl galima pasiekti sandarų dizainą ir nereikalaujant priežiūros. Palyginti su švino rūgšties baterijomis ir nikelio-kadmio baterijomis, nikelio-vandenilio baterijos turi didesnę specifinę energiją, specifinę galią ir ilgesnę ciklo trukmę.
Trūkumas yra tas, kad akumuliatorius turi prastą atminties efektą, o vykstant įkrovimo ir iškrovimo ciklui, vandenilio saugojimo lydinys palaipsniui praranda savo katalizinį gebėjimą, o vidinis akumuliatoriaus slėgis palaipsniui didės, o tai turi įtakos akumuliatoriaus naudojimui. baterija. Be to, brangi nikelio metalo kaina taip pat lemia didesnes išlaidas.
Kalbant apie pagrindines medžiagas, nikelio-metalo hidrido baterijas daugiausia sudaro teigiamas elektrodas, neigiamas elektrodas, separatorius ir elektrolitas. Teigiamas elektrodas yra nikelio elektrodas (Ni(OH)2); neigiamas elektrodas paprastai naudoja metalo hidridą (MH); elektrolitas daugiausia yra skystas, o pagrindinis komponentas yra vandenilis. Kalio oksidas (KOH). Šiuo metu nikelio-vandenilio akumuliatoriaus moksliniai tyrimai daugiausia skirti teigiamoms ir neigiamoms elektrodų medžiagoms, o jos technologijų tyrimai ir plėtra yra gana brandūs.
Ni-MH akumuliatoriai transporto priemonėms buvo gaminami ir naudojami masiškai, o tai yra plačiausiai naudojamas transporto priemonių akumuliatorių tipas kuriant hibridines transporto priemones. Tipiškiausias atstovas yra Toyota Prius, kuris šiuo metu yra didžiausias masinės gamybos hibridinis automobilis. PEVE, bendra Toyota ir Panasonic įmonė, šiuo metu yra didžiausia pasaulyje' nikelio-vandenilio akumuliatorių gamintoja.
Dabar, kai nikelio-metalo hidrido akumuliatoriai pasitraukė iš pagrindinių maitinimo elementų gretų, kodėl Toyota laikosi nikelio-metalo hidrido akumuliatorių stovyklos?
Reikia pasakyti, kad didžiausias Ni-MH baterijų privalumas: super ilgaamžiškumas!
Kartą garsioji Amerikos automobilių žiniasklaida atliko dešimt metų naudoto pirmosios kartos Prius lyginamąjį bandymą. Bandymų rezultatai rodo, kad 10 metų nuvažiavus 330 000 kilometrų pirmos kartos „Prius“ modeliui su nikelio-metalo hidrido akumuliatoriais, lyginant su naujojo automobilio duomenimis, tiek degalų sąnaudos, tiek galios rodikliai išlieka tame pačiame lygyje. Hibridinė sistema ir Ni-MH akumuliatorius vis dar veikia normaliai.
Be to, net nuvažiavęs 330 000 kilometrų per dešimt naudojimo metų, šis pirmosios kartos Prius niekada neturėjo problemų dėl nikelio-metalo hidrido akumuliatoriaus paketo. Prieš dešimt metų žmonės suabejojo situacija, kad akumuliatoriaus talpos pablogėjimas labai paveiktų degalų sąnaudas ir galią. Jis taip pat nepasirodė'. Šiuo požiūriu japonai, kurie visada buvo griežti ir konservatyvūs, turi savo unikalių priežasčių, kodėl jie mėgsta nikelio-vandenilio baterijas.
Kuro elementas
Kuro elementas yra energijos gamybos įrenginys, kuris tiesiogiai paverčia kuro ir oksidatoriaus cheminę energiją į elektros energiją. Kuras ir oras į kuro elementą tiekiami atskirai, gaminama elektra. Iš išorės jis turi teigiamus ir neigiamus elektrodus, elektrolitus ir pan., kaip ir akumuliatorius, bet iš tikrųjų jis negali"saugykla" bet"elektrinė".
Palyginti su įprastomis cheminėmis baterijomis, kuro elementai gali papildyti kurą, dažniausiai vandenilį. Kai kurie kuro elementai gali naudoti metaną ir benziną kaip kurą, tačiau paprastai jie naudojami tik pramonėje, pavyzdžiui, elektrinėse ir šakiniuose krautuvuose. Pagrindinis vandenilio kuro elemento principas yra atvirkštinė vandens elektrolizės reakcija. Vandenilis ir deguonis atitinkamai tiekiami į anodą ir katodą. Po to, kai vandenilis pasklinda per anodą ir reaguoja su elektrolitu, elektronai išleidžiami į katodą per išorinę apkrovą.
Vandenilio kuro elemento veikimo principas yra toks: vandenilio dujų siuntimas į kuro elemento anodo plokštę (neigiamą elektrodą). Po katalizatoriaus (platinos) veikimo vandenilio atome atsiskiria elektronas, o per protoną praeina elektroną praradęs vandenilio jonas (protonas). Mainų membrana pasiekia kuro elemento katodo plokštę (teigiamą elektrodą), o elektronai negali praeiti pro protonų mainų membraną. Šis elektronas gali praeiti tik per išorinę grandinę, kad pasiektų kuro elemento katodo plokštę, taip generuodamas srovę išorinėje grandinėje.
Kai elektronai pasiekia katodo plokštę, jie rekombinuojasi su deguonies atomais ir vandenilio jonais, sudarydami vandenį. Kadangi į katodo plokštę tiekiamas deguonis gali būti gaunamas iš oro, tol, kol į anodo plokštę nuolat tiekiamas vandenilis, į katodo plokštę tiekiamas oras ir laiku pašalinami vandens garai, elektros energija gali būti nuolat tiekiama. tiekiamas.
Kuro elemento pagaminta elektra per inverterius, valdiklius ir kitus įrenginius tiekiama į elektros variklį, o vėliau ratai varomi suktis per perdavimo sistemą, varomą ašį ir pan., kad transporto priemonė galėtų važiuoti keliu. Palyginti su tradicinėmis transporto priemonėmis, kuro elementų transporto priemonių energijos konversijos efektyvumas siekia 60–80%, o tai yra 2–3 kartus didesnis nei vidaus degimo variklių.
Kuro elemento kuras yra vandenilis ir deguonis, o produktas – švarus vanduo. Jis negamina anglies monoksido ir anglies dioksido, taip pat neišskiria sieros ir kietųjų dalelių. Todėl vandenilio kuro elementais varomos transporto priemonės yra tikrai nulinės emisijos ir neteršiančios transporto priemonės, o vandenilio kuras yra puikus transporto priemonių energijos šaltinis!
