מעניין

טכנולוגיית סוללות

טכנולוגיית סוללות

נעשה שימוש נרחב יותר בסוללות. ככל שגובר השימוש בציוד נייד ונייד, כך גובר השימוש בטכנולוגיית הסוללה.

הדרישות הגוברות המוצבות לסוללות גרמו לכך שהטכנולוגיה התפתחה באופן ניכר בשנים האחרונות, וניתן לצפות לפיתוח נוסף בעתיד.

עם הביקוש העצום לסוללות, קיים מגוון רחב של טכנולוגיות סוללות ותאים שונות. אלה נעים בין טכנולוגיות מבוססות שאינן נטענות כגון סוללות אבץ ופחמן וסוללות נטענות שעברו מ- NiCd דרך תאי NiMH לסוללות הנטענות ליתיום יון. עם צורך עצום בסוללות, ישנה התפתחות טכנולוגית סוללות גדולה מאוד וסוגים חדשים של תאים וסוללות יהיו ללא ספק זמינים ויבצעו רמות ביצועים גבוהות אף יותר.

תחום נוסף בטכנולוגיית הסוללות ההולך וחשוב יותר הוא ההיבטים הירוקים או הסביבתיים. חלק מטכנולוגיות הסוללה הישנות מכילות כימיקלים שיכולים להיחשב רעילים. כעת עיצובים חדשים מבקשים להשתמש בכימיקלים ידידותיים יותר לסביבה. תאי קדמיום מניקל נחשבים כיום כלא ידידותיים לסביבה ואינם בשימוש נרחב כפי שהיו בעבר. סוללות אחרות מכילות גם כימיקלים מזיקים וזה עשוי להשפיע משמעותית על כיוון ההתפתחויות העתידיות.

מושגי סוללה ותאים בסיסיים

אם מסתכלים על היסודות הטכנולוגיים של הסוללה, סוללה היא שילוב של שניים או יותר תאים אלקטרוכימיים. תאים אלקטרוכימיים אלה אוגרים אנרגיה בצורה של אנרגיה כימית, וזה הופך לאנרגיה חשמלית כאשר הם מחוברים למעגל חשמלי בו יכול לזרום זרם חשמלי.

תא מורכב משתי אלקטרודות וביניהן ממוקם אלקטרוליט. האלקטרודה השלילית מכונה הקתודה, ואילו האלקטרודה החיובית מכונה האנודה. האלקטרוליט ביניהם יכול להיות נוזלי או מוצק. כיום תאים רבים סגורים במיכל מיוחד, ויש אלמנט המכונה מפריד הממוקם בין האנודה לקתודה. זה נקבובי לאלקטרוליט ומונע מאלקטרודות הגרירה לבוא במגע זה עם זה.

ההבדל הפוטנציאלי בין מסופי הסוללה נקרא מתח המסוף. אם הסוללה אינה עוברת זרם כלשהו, ​​למשל כאשר הוא אינו מחובר לאף מעגל, אז מתח המסוף שנראה הוא מתח המעגל הפתוח וזה שווה ל- EMF או לכוח המניע החשמלי של הסוללה.

נמצא שלכל הסוללות יש רמת התנגדות פנימית מסוימת. כתוצאה מכך מתח המסוף נופל כאשר הוא מחובר לעומס חיצוני. ככל שהסוללה נגמרת נמצא כי ההתנגדות הפנימית עולה והמתח בעומס נופל.

תאים ראשוניים ומשניים

למרות שיש הרבה סוגים שונים של סוללות, ישנן שתי קטגוריות עיקריות של תא או סוללה שניתן להשתמש בהן בכדי לספק חשמל. לכל סוג יתרונות וחסרונות משלו ולכן כל סוג של סוללה משמש ביישומים שונים, אם כי לעתים קרובות ניתן להחליף אותם:

  • סוללות ראשיות: סוללות ראשוניות הן למעשה סוללות שלא ניתן להטעין. הם הופכים באופן בלתי הפיך אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית. כאשר הכימיקלים שבסוללה הגיבו לייצור אנרגיה חשמלית והם אזלו, לא ניתן לשחזר את הסוללה או התא באמצעים חשמליים.
  • סוללות משניות: סוללות משניות או תאים משניים שונים מאלה ראשוניים בכך שניתן לטעון אותם. התגובות הכימיות בתוך התא או הסוללה יכולות להיות הפוכות על ידי אספקת אנרגיה חשמלית לתא, ושיקום הרכבם המקורי.

גדלי תאים וסוללות סטנדרטיים

חיוני כי ניתן להחליף סוללות, ובפרט סוללות ראשוניות לאחר תום חיי השימוש שלהן. כתוצאה מכך הסוללות בדרך כלל מגיעות בגדלי סוללות סטנדרטיים, כך שניתן להשתמש בסוללות של יצרנים שונים. כתוצאה מכך ישנם מספר גדלי סוללה סטנדרטיים המשמשים.

סיכום של גדלי הסוללה הרגילים הנפוצים יותר מופיע להלן:


גדלים סטנדרטיים של סוללות וסוללות
סוג תאקוֹטֶר
מ"מ
גוֹבַה
מ"מ
AAA10.544.5
א.א.14.550.5
ג26.250.0
ד34.261.5

סוגי תאים

ישנם סוגים רבים ושונים של טכנולוגיית תא או סוללה הזמינים. לכל סוג אחר של טכנולוגיית סוללות יתרונות וחסרונות משלו. בהתאם לכך ניתן להשתמש בסוגים שונים של טכנולוגיית תא או סוללה ביישומים שונים. הטבלה שלהלן נותנת סיכום של כמה מהסוגים השונים שנמצאים בשימוש נפוץ יותר כיום.


סוגי סוללות ומאפייניהם
סוג תאמתח נומינלי
ו
מאפיינים
תאים וסוללות ראשוניות
מנגן דו חמצני אלקליין1.5זמין באופן נרחב ומספק קיבולת גבוהה. חיי מדף בדרך כלל עד כחמש שנים. מסוגל לספק זרם בינוני.
ליתיום תיוניל כלורי3.6טוב לזרמים נמוכים עד בינוניים. צפיפות אנרגיה גבוהה וחיי מדף ארוכים.
ליתיום מנגן דו חמצני3.0חיי מדף ארוכים בשילוב עם צפיפות אנרגיה גבוהה ויכולת זרם מתונה.
תחמוצת כספית1.35משמש לתאי כפתורים אך כמעט מוחלפים כעת בגלל הכספית שהם מכילים.
תחמוצת סילב1.5צפיפות אנרגיה טובה. משמש בעיקר לתאי כפתורים.
פחמן אבץ1.5בשימוש נרחב ליישומי צרכנים. עלות נמוכה, קיבולת בינונית. פעל בצורה הטובה ביותר בתנאי שימוש לסירוגין.
אוויר אבץ1.4משמש בעיקר לתאי כפתורים. בעלי חיים מוגבלים לאחר שנפתח ויכולת זרם נמוכה אך עם צפיפות אנרגיה גבוהה.
תאים וסוללות משניות
קדמיום ניקל
NiCd
1.2היו בשימוש נפוץ מאוד, אך כעת מפנים את מקומם לתאי NiMH ולסוללות לאור ההשפעות הסביבתיות. עמידות פנימית נמוכה ויכולה לספק זרמים גדולים. חיים ארוכים אם משתמשים בהם בזהירות.
ניקל מתכת הידריד
NiMH
1.2קיבולת גבוהה יותר אך יקרה יותר מ- NiCads. יש לשלוט בקפידה על הטעינה. בשימוש ביישומים רבים בהם שימשו בעבר NiCads.
יון ליתיום
אַריֵה
קיבולת גבוהה ביותר והם נמצאים כיום בשימוש נרחב במחשבים ניידים רבים, טלפונים ניידים, מצלמות. וכו 'יש לשלוט בקפידה על הטעינה ולעתים קרובות יש להם זמן מוגבל ~ בדרך כלל 300 מחזורי פריקה לטעינה.
חומצת עופרת2.0בשימוש נרחב ליישומי רכב. זול יחסית, אך תוחלת החיים לרוב קצרה.

הביצועים של טכנולוגיית הסוללה השתפרו במידה ניכרת בשנים האחרונות. מכיוון שהדרישות הנדרשות לסוללות גדלו ככל שנדרשת קיבולת רבה יותר בחללים קטנים יותר ורמות אמינות גדולות יותר, כך הושקעו כמויות ניכרות של מחקר בניסיון לעמוד בדרישות החדשות.

המחקר הביא לזמנים ארוכים הרבה יותר בין טעינה, רמות קיבולת גבוהות יותר ודרגות אמינות גבוהות יותר. לעתיד, הדרישות המוצבות על סוללות רק יגדלו, וללא ספק הטכנולוגיה תשתפר מעבר לכל מידה.


צפו בסרטון: Galaxy Buds Live. נוחות תמורת חדשנות (דֵצֶמבֶּר 2021).