ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ ఎలా పనిచేస్తుంది, దాని ఆపరేషన్ సూత్రం, రకాలు, ప్రయోజనం మరియు ప్రధాన లక్షణాలు

ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీల అప్లికేషన్ యొక్క పరిధి చాలా విస్తృతమైనది. వాటిని విద్యుత్ వనరులుగా ఉపయోగిస్తారు పిల్లల బొమ్మలు, మరియు పవర్ టూల్స్‌లో మరియు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలలో ట్రాక్షన్ మూలంగా. బ్యాటరీలను సరిగ్గా ఉపయోగించడానికి, మీరు వాటి లక్షణాలు, బలాలు మరియు బలహీనతలను తెలుసుకోవాలి.

ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి మరియు అది ఎలా పని చేస్తుంది

విద్యుత్ బ్యాటరీ - ఇది పునరుద్ధరించదగినది విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలం. గాల్వానిక్ కణాల వలె కాకుండా, డిశ్చార్జ్ అయిన తర్వాత, దానిని మళ్లీ ఛార్జ్ చేయవచ్చు. సూత్రప్రాయంగా, అన్ని బ్యాటరీలు ఒకే విధంగా అమర్చబడి, ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంచబడిన కాథోడ్ మరియు యానోడ్‌ను కలిగి ఉంటాయి.

ఎలక్ట్రోడ్ల పదార్థం మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క కూర్పు భిన్నంగా ఉండవచ్చు మరియు ఇది బ్యాటరీల యొక్క వినియోగదారు లక్షణాలను మరియు వాటి పరిధిని నిర్ణయిస్తుంది.కాథోడ్ మరియు యానోడ్ మధ్య, ఒక పోరస్ విద్యుద్వాహక విభజనను వేయవచ్చు - ఎలక్ట్రోలైట్తో కలిపిన సెపరేటర్. కానీ ఇది చాలా వరకు, అసెంబ్లీ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది మరియు మూలకం యొక్క ఆపరేషన్ను ప్రాథమికంగా ప్రభావితం చేయదు.

సాధారణంగా, బ్యాటరీ ఆపరేషన్ రెండు శక్తి పరివర్తనలపై ఆధారపడి ఉంటుంది:

• ఛార్జింగ్ చేసేటప్పుడు విద్యుత్ నుండి రసాయనానికి;
• ఉత్సర్గ సమయంలో విద్యుత్‌లోకి రసాయనం.

రెండు రకాల మార్పిడి రివర్సిబుల్ కెమికల్ రియాక్షన్‌ల సంభవంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దీని కోర్సు బ్యాటరీలో ఉపయోగించే పదార్థాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. కాబట్టి, లెడ్-యాసిడ్ సెల్‌లో, యానోడ్ యొక్క క్రియాశీల భాగం సీసం డయాక్సైడ్‌తో తయారు చేయబడింది మరియు కాథోడ్ మెటాలిక్ సీసంతో తయారు చేయబడింది. ఎలక్ట్రోడ్లు సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ ఎలక్ట్రోలైట్‌లో ఉంటాయి. యానోడ్ వద్ద డిశ్చార్జ్ అయినప్పుడు, లెడ్ సల్ఫేట్ మరియు నీరు ఏర్పడటానికి లెడ్ డయాక్సైడ్ తగ్గించబడుతుంది మరియు కాథోడ్ వద్ద లెడ్ ఆక్సీకరణం చెంది లెడ్ సల్ఫేట్‌గా మారుతుంది. ఛార్జింగ్ సమయంలో రివర్స్ ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి. ఇతర డిజైన్ల బ్యాటరీలలో, భాగాలు భిన్నంగా స్పందిస్తాయి, కానీ సూత్రం సమానంగా ఉంటుంది.

బ్యాటరీల రకాలు మరియు రకాలు

బ్యాటరీల యొక్క వినియోగదారు లక్షణాలు ప్రధానంగా దాని ఉత్పత్తి సాంకేతికత ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. రోజువారీ జీవితంలో మరియు పరిశ్రమలో, అనేక రకాల బ్యాటరీ సెల్‌లు సర్వసాధారణం.

లీడ్ యాసిడ్

ఈ రకమైన బ్యాటరీ 19వ శతాబ్దం మధ్యలో కనుగొనబడింది మరియు ఇప్పటికీ దాని స్వంత అప్లికేషన్ ఉంది. దీని ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి:

• సాధారణ, చవకైన మరియు దశాబ్దాల నాటి ఉత్పత్తి సాంకేతికత;
• 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 తీవ్రత, ఇది కొలతలు మరియు బరువు పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ముఖ్యంగా మైనస్ 20 °C కంటే తక్కువ పనితీరు కూడా ఉంది. పారవేయడంలో సమస్యలు కూడా ఉన్నాయి - సీసం సమ్మేళనాలు చాలా విషపూరితమైనవి. కానీ ఈ పని ఇతర రకాల బ్యాటరీల కోసం తప్పక పరిష్కరించాలి.

లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు వాటి వాంఛనీయ స్థాయికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడినప్పటికీ, ఇక్కడ కూడా అభివృద్ధి కోసం స్థలం ఉంది. ఉదాహరణకు, AGM సాంకేతికత ఉంది, దీని ప్రకారం ఎలక్ట్రోలైట్తో కలిపిన పోరస్ పదార్థం ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఉంచబడుతుంది. ఇది ఛార్జ్ మరియు డిచ్ఛార్జ్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ప్రక్రియలను ప్రభావితం చేయదు. ప్రాథమికంగా, ఇది 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 కెపాసిటెన్స్ మరియు కరెంట్ అవుట్‌పుట్ కోల్పోకుండా మెరుగైన ఆపరేషన్ చేయడం కూడా చెప్పుకోదగ్గ ప్రయోజనం. AGM బ్యాటరీల తయారీదారులు ప్రారంభ కరెంట్ మరియు వనరుల పెరుగుదలను పేర్కొన్నారు.

జెల్ బ్యాటరీలు లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల యొక్క మరొక మార్పు. ఎలక్ట్రోలైట్ ఒక జెల్లీ స్థితికి చిక్కగా ఉంటుంది. ఇది ఆపరేషన్ సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క లీకేజీని మినహాయిస్తుంది మరియు వాయువులు ఏర్పడే అవకాశాన్ని తొలగిస్తుంది. కానీ ప్రస్తుత అవుట్‌పుట్ కొంతవరకు తగ్గింది మరియు ఇది జెల్ బ్యాటరీలను స్టార్టర్ బ్యాటరీలుగా ఉపయోగించే అవకాశాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. పెరిగిన సామర్థ్యం మరియు పెరిగిన వనరుల పరంగా అటువంటి బ్యాటరీల యొక్క అద్భుతమైన లక్షణాలు విక్రయదారుల మనస్సాక్షిపై ఉన్నాయి.

లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు సాధారణంగా వోల్టేజ్ స్టెబిలైజేషన్ మోడ్‌లో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. అదే సమయంలో, బ్యాటరీపై వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది మరియు ఛార్జింగ్ కరెంట్ తగ్గుతుంది. ఛార్జింగ్ ప్రక్రియ ముగిసే ప్రమాణం సెట్ పరిమితికి ప్రస్తుత తగ్గుదల.

నికెల్-కాడ్మియం

వారి శతాబ్ది ముగింపు దశకు చేరుకుంది, మరియు పరిధి క్రమంగా తగ్గిపోతోంది. వారి ప్రధాన లోపము ఒక ఉచ్చారణ మెమరీ ప్రభావం. మీరు అసంపూర్తిగా డిస్చార్జ్ చేయబడిన Ni-Cd బ్యాటరీని రీఛార్జ్ చేయడం ప్రారంభిస్తే, మూలకం ఈ స్థాయిని "గుర్తుంచుకుంటుంది" మరియు ఈ విలువ నుండి సామర్థ్యం మరింతగా నిర్ణయించబడుతుంది. మరొక సమస్య తక్కువ పర్యావరణ అనుకూలత. టాక్సిక్ కాడ్మియం సమ్మేళనాలు అటువంటి బ్యాటరీలను పారవేయడంలో సమస్యలను సృష్టిస్తాయి. ఇతర ప్రతికూలతలు:

• స్వీయ-ఉత్సర్గకు అధిక ధోరణి;
• సాపేక్షంగా తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం.

కానీ ప్లస్లు కూడా ఉన్నాయి:

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

అలాగే, అటువంటి బ్యాటరీల ప్రయోజనాలు తక్కువ ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పని చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

Ni-Cd కణాల ఛార్జింగ్ డైరెక్ట్ కరెంట్ మోడ్‌లో నిర్వహించబడుతుంది. ఛార్జింగ్ కరెంట్‌లో స్మూత్ లేదా స్టెప్‌వైస్ తగ్గింపుతో రీఛార్జ్ చేయడం ద్వారా మీరు సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా ఉపయోగించవచ్చు. ప్రక్రియ ముగింపు సెల్ వోల్టేజీని తగ్గించడం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది.

నికెల్ మెటల్ హైడ్రైడ్

నికెల్-కాడ్మియం బ్యాటరీలను భర్తీ చేయడానికి రూపొందించబడింది. అనేక లక్షణాలు మరియు వినియోగదారు లక్షణాలు Ni-Cd కంటే ఎక్కువగా ఉన్నాయి. మెమరీ ప్రభావాన్ని పాక్షికంగా వదిలించుకోవడం, శక్తి తీవ్రతను ఒకటిన్నర రెట్లు పెంచడం మరియు స్వీయ-ఉత్సర్గ ధోరణిని తగ్గించడం సాధ్యమైంది. అదే సమయంలో, అధిక కరెంట్ సామర్థ్యం భద్రపరచబడింది మరియు ఖర్చు దాదాపు అదే స్థాయిలో ఉంది. పర్యావరణ సమస్య తగ్గించబడుతుంది - టాక్సిక్ కాంపౌండ్స్ ఉపయోగించకుండా బ్యాటరీలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. కానీ మేము దీని కోసం గణనీయంగా తగ్గిన వనరు (5 రెట్లు వరకు) మరియు ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పని చేసే సామర్థ్యంతో చెల్లించాల్సి వచ్చింది - నికెల్-కాడ్మియం వాటి కోసం -20 ° C మరియు -40 ° C వరకు మాత్రమే.

ఇటువంటి కణాలు డైరెక్ట్ కరెంట్ మోడ్‌లో ఛార్జ్ చేయబడతాయి. ప్రక్రియ ముగింపు 1.37 వోల్ట్ల వరకు ప్రతి మూలకంపై వోల్టేజ్ని పెంచడం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ప్రతికూల సర్జ్‌లతో పల్సెడ్ కరెంట్ మోడ్ అత్యంత అనుకూలమైనది. ఇది మెమరీ ప్రభావం యొక్క ప్రభావాలను తొలగిస్తుంది.

లి-అయాన్

లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ప్రపంచాన్ని ఆక్రమించాయి. పరిస్థితి అస్థిరంగా అనిపించిన ప్రాంతాల నుండి వారు ఇతర రకాల బ్యాటరీలను స్థానభ్రంశం చేస్తారు. లి-అయాన్ కణాలకు ఆచరణాత్మకంగా మెమరీ ప్రభావం ఉండదు (ఇది ఉంది, కానీ సైద్ధాంతిక స్థాయిలో), 600 ఛార్జ్-డిచ్ఛార్జ్ సైకిల్స్ వరకు తట్టుకోగలవు, శక్తి తీవ్రత నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ యొక్క సామర్థ్యం మరియు బరువు నిష్పత్తి కంటే 2-3 రెట్లు ఎక్కువ. బ్యాటరీలు.

నిల్వ సమయంలో స్వీయ-ఉత్సర్గ ధోరణి కూడా తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ మీరు వాచ్యంగా వీటన్నింటికీ చెల్లించాలి - అటువంటి బ్యాటరీలు సాంప్రదాయ వాటి కంటే చాలా ఖరీదైనవి. ఉత్పత్తి అభివృద్ధితో ధర తగ్గింపులను ఆశించవచ్చు, అయితే అటువంటి బ్యాటరీల యొక్క ఇతర స్వాభావిక ప్రతికూలతలు - తగ్గిన కరెంట్ సామర్థ్యం, ​​ప్రతికూల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పని చేయలేకపోవడం - ఇప్పటికే ఉన్న సాంకేతికతల చట్రంలో అధిగమించడానికి అవకాశం లేదు.

పెరిగిన అగ్ని ప్రమాదంతో పాటు, ఇది వినియోగాన్ని కొంతవరకు అడ్డుకుంటుంది లి-అయాన్ బ్యాటరీలు. అటువంటి అంశాలు అధోకరణానికి గురవుతాయని కూడా గుర్తుంచుకోవాలి. అవి ఛార్జ్ చేయబడకపోయినా మరియు డిశ్చార్జ్ చేయబడకపోయినా, వాటి వనరు 1.5 ... 2 సంవత్సరాల నిల్వలో సున్నాకి వెళుతుంది.

అత్యంత అనుకూలమైన ఛార్జింగ్ మోడ్ రెండు దశల్లో ఉంటుంది. మొదట, స్థిరమైన కరెంట్ (సజావుగా పెరుగుతున్న వోల్టేజ్‌తో), ఆపై స్థిరమైన వోల్టేజ్ (సజావుగా తగ్గుతున్న కరెంట్‌తో). ఆచరణలో, రెండవ దశ దశలవారీగా తగ్గిన ఛార్జింగ్ కరెంట్ రూపంలో అమలు చేయబడుతుంది. మరింత తరచుగా, ఈ దశ ఒక దశను కలిగి ఉంటుంది - స్థిరీకరించిన కరెంట్ కేవలం తగ్గుతుంది.

బ్యాటరీల యొక్క ప్రధాన లక్షణాలు

బ్యాటరీని ఎన్నుకునేటప్పుడు శ్రద్ధ వహించే మొదటి పరామితి దానిది రేట్ చేయబడిన వోల్టేజ్. ఒక బ్యాటరీ సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ సెల్ లోపల సంభవించే భౌతిక రసాయన ప్రక్రియల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు బ్యాటరీ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన ఒక బ్యాంక్ అందిస్తుంది:

• లీడ్-యాసిడ్ మూలకం - 2.1 వోల్ట్లు;
• నికెల్-కాడ్మియం - 1.25 వోల్ట్లు;
• నికెల్ మెటల్ హైడ్రైడ్ - 1.37 వోల్ట్లు;
• లిథియం-అయాన్ - 3.7 వోల్ట్లు.

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

రెండవ ముఖ్యమైన పరామితి సామర్థ్యం. లోడ్‌లో ఉన్న బ్యాటరీ జీవితాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఇది ఆంపియర్-గంటలలో కొలుస్తారు (ప్రస్తుతం మరియు సమయం యొక్క ఉత్పత్తి). కాబట్టి, 1 ఆంపియర్ కరెంట్‌తో డిశ్చార్జ్ అయినప్పుడు 3 A⋅h సామర్థ్యం కలిగిన బ్యాటరీ 3 గంటల్లో మరియు 3 ఆంపియర్ల కరెంట్‌తో - 1 గంటలో డిస్చార్జ్ చేయబడుతుంది.

ముఖ్యమైనది! ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, బ్యాటరీ సామర్థ్యం కరెంట్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది ఉత్సర్గ, కాబట్టి ఒక బ్యాటరీకి వేర్వేరు లోడ్ విలువలతో ప్రస్తుత మరియు ఉత్సర్గ సమయం యొక్క ఉత్పత్తి ఒకేలా ఉండదు.

మరియు మూడవ ముఖ్యమైన పరామితి - కరెంట్ సరఫరా. బ్యాటరీ బట్వాడా చేయగల గరిష్ట కరెంట్ ఇది. ఇది ముఖ్యం, ఉదాహరణకు, కోసం ఆటోమోటివ్ బ్యాటరీ - చల్లని సీజన్లో మోటార్ షాఫ్ట్ తిరిగే అవకాశాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. అలాగే, అధిక విద్యుత్తును అందించగల సామర్థ్యం, ​​అధిక టార్క్ను సృష్టించడం, ముఖ్యమైనది, ఉదాహరణకు, పవర్ టూల్స్ కోసం. మరియు మొబైల్ గాడ్జెట్‌ల కోసం, ఈ లక్షణం అంత ముఖ్యమైనది కాదు.

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

ఇలాంటి కథనాలు: