Аккумуляторы щелочные и кислотные различие

Чем щелочной аккумулятор отличается от кислотного?

Многим известно что в наших машинах используется два принципиально различных типа аккумуляторов, кислотный и щелочный. Но немногие знают в чем же реальное отличие этих двух видов. Ниже мы сможем с вами разобраться, какие основные преимущества и недостатки этих видов.

Устройство кислотного аккумулятора

Кислотный аккумулятор как правило состоит из нескольких(как правило двух) групп свинцовых пластин, помещенных в серную кислоту, сами пластины при этом делаются решётчатыми.

Кислотный аккумулятор

Устройство щелочного аккумулятора

В основном тут используются железные или никелевые пластины, помещенные в раствор едкого калия. Сами же пластины производятся из никелированного железа с большим количеством отверстий. Раствор щелочи в данном аккумуляторе используется как электролит.

Щелочной аккумулятор

Срок службы

Итак, основным и даже ключевым критериев при выборе аккумулятора для любого потребителя является высокий срок службы. Здесь как раз лучший вариант именно щелочный аккумулятор. Известно что при длительном простое свои свойства и характеристики щелочный аккумулятор сохраняет гораздо дольше.

При физическом воздействии сохранность пластин у них более стойкая, в свою очередь как у кислотных аккумуляторов пластины более хрупкие. Тут дело в том что у щелочных пластины из никелированного железа, а у кислотных пластины свинцовые идут с добавками сурьмы. Именно из за этого пластины подвержены ломкости, и кислотные аккумуляторы требуют более бережного к себе отношения.

Переносимость нагрузок

Весомым плюсом кислотных аккумуляторов состоит в том что, напряжение в них выдается 2 В., в свою очередь в щелочных всего 1,25В. Еще одной немаловажной особенностью у этих аккумуляторов является различный состав используемого электролита. Благодаря более качественному составу электролита в щелочных аккумуляторах, им с большей легкостью получается переносить небольшие перегрузки, а также короткие замыкания.

При больших отрицательных температурах свои свойства щелочные аккумуляторы сохраняют гораздо лучше. Однако все эти свойства сохраняются у аккумулятора при должном обслуживании, и качественной, постоянной подзарядкой. Устройство зарядки для таких аккумуляторов довольно дорогостоящее. Так называемая глубокая разрядка, и глубокая зарядка не подойдут щелочным аккумуляторам.

Из положительных моментов у кислотных аккумуляторов стоит выделить их низкую стоимость. А так же тот фактор, что они гораздо лучше переносят глубокую разрядку и дальнейшую зарядку с нуля. Для них не нужны какие то специальные, дорогостоящие зарядки, а подойдут самые обычные и дешевые.

Внешний вид

Внешне аккумуляторы можно отличить по корпусу. Как правило, у щелочных аккумуляторов он стальной, у кислотных пластиковый. Также они сильно отличаются по массе, щелочные гораздо легче кислотных.

Утилизация

Большим недостатком у кислотных аккумуляторов является повышенное содержания яда (сурьмы) ,что затрудняет его утилизацию.

Основные моменты по уходу за кислотными аккумуляторами

• Нельзя оставлять разряженный аккумулятор дольше чем на сутки. При хранении аккумулятора его следует немного разрядить, после слить старый электролит и желательно промыть пластины дистиллированной водой.
• Заряд аккумулятора не должен падать ниже 1,8 В .
• Заряжать аккумулятор стоит при открытых банках, и до того времени пока во всех не будет одинаково кипеть электролит.
• Если ваш заряженный аккумулятор некоторое время был в инертном состоянии, то через некоторое время его следует подзарядить.

Основные моменты по уходу за щелочными аккумуляторами

При зарядке пробки нужно обязательно снимать во избежания перегрева и разрушения АКБ. После успешной зарядки ( время около полусуток в зависимости от степени разряженности АКБ) пробки необходимо поставить на место. Заряд аккумулятора не должен падать ниже 1,1 В.

По истечении года электролит необходимо заливать заново, а в течении года необходимо подливать дистиллированную воду. Когда соберетесь сменить электролит, АКБ необходимо промыть водой и разрядить до 0,8 В.

Вывод

Какой же вывод из всего вышесказанного можно сделать? Если вы обслуживаете свой аккумулятор на регулярной основе то кислотной аккумулятор для вас предпочтителен. Если же сама техника работает не регулярно, без необходимого обслуживания, то есть смысл приобрести щелочной аккумулятор.

Какой аккумулятор лучше — кислотный или щелочной

Автомобильные аккумуляторы бывают кислотные и щелочные. И если у нас встает вопрос о замене этого агрегата, прежде чем купить, нужно понять и определиться — какой аккумулятор лучше — кислотный или щелочной приобрести именно для данной марки автомобиля. Плюсы и минусы этих вариантов описаны в статье.  

Красавцы — Varta — Какой аккумулятор лучше — кислотный или щелочной

Щелочной аккумулятор имеет целый ряд положительных по сравнению с кислотным аккумулятором отличий:

• он отличается высокой выносливостью;

• он имеет значительно меньший по сравнению с кислотным аккумулятором вес;

• он сохраняет работоспособность в течение длительного срока;

• он не восприимчив к физическому воздействию;

• он сохраняет работоспособность даже при очень длительных простоях при отрицательных температурах;

• он хорошо держит неожиданные нагрузки;

• он хорошо переносит короткие замыкания;

• он может очень большой промежуток времени храниться абсолютно разряженным.

В качестве недостатков можно назвать достаточно высокую стоимость и недостаточно высокий коэффициент полезного действия.

Кислотные аккумуляторы, в зависимости от материала, из которого выполнены пластины, бывают сурьмянистые, кальциево-сурьмянистые и кальций-кальциевые. В аккумуляторах используются пластины не из чистого свинца, потому, что они слишком хрупкие. От названия добавок и зависит название аккумуляторов.

В сурьмянистых аккумуляторах к свинцу прибавляют сурьму, которая является натуральным ядом, что является существенным недостатком этих батарей, так как затрудняет ее утилизацию. Вторым недостатком является раннее начало электролиза, а это влечет за собой повышенную опасность взрыва аккумулятора.

К плюсам этих аккумуляторов можно отнести низкую продажную стоимость и то, что они могут без вреда для себя переносить глубокие разряды.

Основными параметрами, характеризующими аккумулятор, являются следующие:

• какую электрическую (номинальную) емкость имеет аккумулятор;

• максимальный пусковой ток;

• габариты аккумулятора;

• вес аккумулятора.

Под электрической емкостью подразумевается величина того количества электричества, которое может отдать батарея при условии длительного разряда или возможность батареи выдать определенный ток на протяжении определенного отрезка времени. Определяется эта величина для каждого аккумулятора или при 20-ти часовом разряде. То есть величина номинальной емкости – емкость разряда в течение двадцати часов аккумулятора.

Есть еще такой показатель, который называется резервной емкостью – показатель показывающий интервал времени на протяжении, которого батарея в состоянии выдавать ток 25А, например, в том случае, когда вышел из строя генератор. То есть время в течение, которого машина может продолжать функционировать при вышедшем из стоя генераторе за счет емкости аккумулятора.

Пусковой мощностью называется величина мощности, которую аккумулятор выдает в течение 30-ти секунд. По этому показателю можно определить способность к запуску холодного двигателя. И, соответственно чем больше этот показатель, тем легче заведется машина.

Максимальный пусковой ток вновь приобретаемого аккумулятора не должен быть ниже пускового тока старого аккумулятора. Также не рекомендуется покупать батарею, у которой меньше электрическая емкость.

На российских аккумуляторах обязательно должна быть нанесена маркировка согласно ГОСТа, и расшифровывается она так:

• первая — цифра несущая информацию о количестве банок соединенных в аккумуляторе последовательным способом, от чего соответственно зависит номинальное напряжение;

• вторая — буква, которая характеризует назначение аккумулятор о функциональности, например СТ означает, что данный аккумулятор относится к стартерным;

• третья — цифра, которая указывает номинальную стоимость батареи;

• четвертая – или буква, или цифра несущая дополнительную информацию о том из каких материалах изготовлена батарея и какова ее конструкция.

Чем отличаются кислотные аккумуляторы от щелочных

Автомобильные аккумуляторы есть щелочные и кислотные. И когда у вас встает вопрос о покупке нового аккумулятора, первым делом необходимо понять какой аккумулятор лучше – щелочной или кислотный выбрать именно для вашей марки автомобиля.

Если щелочной тюменский аккумулятор купить, то вы получите прибор, который обладает целым рядом положительных относительно кислотного аккумулятора отличий:

• высокая выносливость;
• значительно меньший вес;
• работоспособность в течение достаточно длительного периода;
• стойкость к физическому воздействию;
• работоспособность даже при длительных простоях при минусовых температурах;
• стойкость к коротким замыканиям.

В качестве минусов можно назвать довольно высокую стоимость, а также недостаточно высокий КПД.

Кислотные аккумуляторы, зависимо от материала, из которого сделаны пластины, существуют кальциево-сурьмянистые, сурьмянистые, кальций-кальциевые. В аккумуляторах применяются пластины не из чистого свинца, поскольку они очень хрупкие. От названия добавок зависит название аккумулятора. Например, в сурьмянистом аккумуляторе к свинцу добавляют сурьму, которая считается натуральным ядом, что собственно и является огромным недостатком таких батарей. Второй недостаток — раннее начало электролиза, что увеличивает вероятность взрыва аккумулятора. К преимуществам таких аккумуляторов можно отнести небольшую стоимость, а также стойкость к глубоким разрядам.

Ключевыми параметрами, которые характеризуют аккумулятор (кстати курский аккумулятор купить стоит именно сейчас, далее он будет дорожать) считаются следующие:

• какой электрической емкостью обладает аккумулятор;
• наибольший пусковой ток;
• размеры аккумулятора;
• вес аккумулятора.

Электрическая емкость — величина того количества электричества, которое способна отдать батарея при условии долгого разряда либо возможность батареи выдать конкретный ток в течении определенного временного отрезка.

Есть также такой показатель, который называют резервной емкостью – это показатель, который показывает интервал времени, в течение которого батарея может выдавать 25А, к примеру, когда сломался генератор. Другими словами, это время, в течение которого автомобиль будет продолжать функционировать при сломанном генераторе благодаря емкости аккумулятора.

Пусковая мощность — величина мощности, которую аккумулятор может выдать в течение 30 секунд. По данному показателю можно определить возможность запуска холодного двигателя.

Максимальный пусковой ток вновь приобретаемого аккумулятора не должен быть ниже пускового тока старого аккумулятора. Также не рекомендуется покупать батарею, у которой меньше электрическая емкость.

Компания «Хитком» — http://hit-com.ru — много лет занимается аккумуляторной энергетикой. Компания может предложить:

• Aккумулятopы и aккумулятopные бaтapeи (кислотные, щeлoчные аккумуляторы, стapтepные aккумулятopы).
• Пoгрузочную технику.
• Зapядные устройства.
• Инверторы.

Щелочные аккумуляторы: плюсы и минусы, как заряжать

Щелочные аккумуляторы – распространенный вид энергетического накопителя. В качестве электролита может быть использован водный раствор едкого натрия либо же едкого калия. Перед принятием решения об использовании таких акб необходимо изучить их особенности, плюсы.

Конструктивные особенности и принципиальные отличия щелочных АКБ

Плюсовой электрод, входящий в состав щелочных автомобильных аккумуляторных батарей, состоит из гидроокиси такого компонента, как никель, других элементов. Введение графита в состав оказывает положительное влияние на степень электрической проводимости. Посредством примесей поддерживается стабильность, нормальная работа.

Для подготовки отрицательного элемента применяется металлический сплав, представленный в виде порошка, никель или кадмий. В каждом случае щелочной аккумулятор имеет особенности.

Электролит включает такие компоненты, как моногидрат лития, способствующий продлению срока использования акб.

В состав аккумуляторной батареи введены и такие компоненты:

• Слой изоляции, состоящий из качественного сырья.
• Прокладка из пластика, дополненная предохранительным клапаном.
• Корпус, подготовленный из высокопрочного металла.
• Выводы.

Протекающие химические процессы

Принцип работы автомобильного щелочного аккумулятора относительно прост. При полной разрядке щелочной аккумуляторной батареи гидроокись никеля взаимодействует ионами щелочного раствора. В результате, образуется гидрат закиси никеля. На минусовом выводе протекает схожий процесс. При этом формируются определенные элементы.

Во время зарядки протекает обратная химическая реакция, при которой образуется гидроокись никеля, восстанавливается минусовой электрод.

Щелочные аккумуляторы пользуются популярностью. Ведь они отличаются от кислотных агрегатов тем, что полученные вещества никогда не растворяются, не реагируют со схожими компонентами. Иными словами, принцип действия таких источников питания основан на определенных канонах.

Таким образом, принцип действия щелочной акб относительно простой.

Такие источники питания необходимо заряжать полностью. Ведь неполный заряд способствует сокращению периода использования. Перезаряд устройства не допускается, поскольку это приводит к их стремительному нагреву, разрушению электродов.

Особенности замены электролита

Замену электролитического состава проводят с определенной периодичностью (100-150 циклов). Перед заменой щелочную аккумуляторную батарею разряжают при нормальном токе до 1 В.

Использованный электролит удаляется аккуратно. Дабы избавиться от осадка, грязи, АКБ аккуратно встряхивают. Устройство обязательно промывают, используя дистиллированную воду или раствор с определенным количеством щелочи.

Электролит заливается сразу же после очистки. Отстаиваться состав должен в течение 2-3 часов. Только после этого осуществляется контроль плотности залитого электролита.

Пластины и электроды не должны быть сухими. Ведь это может привести к появлению внутренней коррозии.

Преимущества, недостатки щелочных источников питания

Перед использованием щелочных аккумуляторов в домашних условиях необходимо изучить особенности их, плюсы и минусы.

Плюсы

• При своевременном техническом обслуживании, правильном использовании срок службы устройства увеличивается.
• Допускается глубокий разряд агрегата.
• Даже в сильные морозы работоспособность аккумуляторной батареи сохраняется.
• Величина саморазряда минимальна. Здесь очень важно выбрать зарядное устройство для щелочных аккумуляторов.
• Удельный вес устройства небольшой.

Понижение емкости при снижении температуры минимальное. По сравнению с кислотными моделями щелочные аккумуляторы практически не теряют емкость.

Отрицательные стороны

• Наличие эффекта памяти. Со временем это провоцирует стремительное снижение емкости. Поэтому очень важно не допускать регулярную недозарядку.
• Рабочее напряжение отдельных элементов имеет существенные различия. Поэтому зарядка щелочных аккумуляторов должна выполняться посредством эффективного агрегата.
• Щелочные модели отличаются малым КПД.
• Замену электролита, обслуживание должен выполнять специалист.

Отрасли использования щелочных аккумуляторных батарей

Щелочные надежные акб используются во многих сферах. Так, ими пользуются в качестве стартерных и тяговых источников питания. Ими комплектуются:

• Автоматизированные сигнализации, системы энергетического сбережения.
• Электрические агрегаты, устройства и технические средства.
• Пассажирские и другие вагоны.
• Электрический инструмент.
• Портативные технические средства.

В каждой сфере применяется определенная модель щелочной аккумуляторной батареи. К примеру, устройство электродами, имеющими рулонный вид, применяется в электроинструменте.

АКБ щелочного типа применяют в грузовых автотранспортных средствах, складской спецтехнике, погрузчиках в качестве стартерных устройств. Для оснащения легковых машин такие агрегаты практически не используются.

Правила эксплуатации щелочной батареи

Перед использованием источников питания, которые хранились разряженными, не эксплуатировались, нужно выполнить ряд действий:

1. Перед эксплуатацией необходимо повысить емкость до установленного значения. Для этого проводят растренировку.
2. Периодически корпус щелочного или кислотно-щелочного эффективного аккумулятора нужно очищать от соли, пыли, грязи. Для удаления коррозийных пятен с электродов, выводов применяется ветошь, обработанная керосином.
3. При последовательном или параллельном соединении двух батарей проверяется плотность соединения гаек.
4. Периодически должен проверяться уровень электролита. Он не должен превышать 4-12 мм.
5. При продолжительном простаивании щелочного аккумулятора для автомобиля рекомендуется зарядка в нормальном режиме. Требуемая сила тока поддерживается за счет внешнего источника.

Заряд и разряд щелочных источников питания

Заряд, разряд аккумуляторных батарей выполняется с учетом определенных правил, норм.

Особенности заряда

Чтобы зарядить щелочной аккумулятор, можно использовать источник постоянного тока. Нередко автомобилисты пользуются автоматическим зарядником.

К зарядке можно единовременно подводить последовательно соединенные источники питания. При определении числа щелочных аккумуляторов учитывается величина напряжения, количество Вольт в начале и в конце.

Решая, как заряжать аккумуляторную батарею, стоит учитывать допустимые режимы:

• Стандартный – 6–7 часов.
• Ускоренный – 3 часа.
• Усиленный – 11–12 часов.

Просмотрите видео про восстановление емкости в шелочном аккумуляторе. Усиленный режим допустим:

• При введении источника питания в эксплуатацию.
• При нерегулярном использовании.
• После замены старого электролита.
• После полного разряда источника питания.

Щелочные аккумуляторные батареи хуже заряжаются при чрезмерно слабом токе. При установлении минимального уровня тока увеличивается продолжительность заряда. Специалисты не рекомендуют уменьшать ток на 40-50%.

Полностью или частично заряженный источник питания не должен перегреваться. Критическая температура для электролита – 35 градусов, для электродов, других составных частей – 45 градусов. При достижении критической температурной точки источник питания отсоединяется от сети. Подавать напряжение можно после того, как температура оптимизируется.

Щелочной аккумулятор 12в не должен заряжаться на улице зимой. Если другого варианта нет, то источник питания необходимо дополнительно утеплять. Для этих целей подойдет войлок или же брезент.

При зарядке электролит не должен попадать на внешние элементы, на корпус. При подзарядке последовательно подключенных батарей их нужно располагать на некотором расстоянии. Это дает возможность предотвратить вздутие корпуса устройства. Для разделения источников питания могут быть использованы резиновые или винипластовые листы.

Особенности разряда

При работе со щелочными аккумуляторными батареями важно знать, как зарядить, как разрядить их. Процесс разрядки должен выполняться до определенного значения:

• Если время разряда составляет 5 часов, напряжение должно быть 1 В.
• При 3-часовом разряде – около 0,8 В.
• При 1-часовом – 0,5 В.

Для установки и отслеживания величины напряжения допускается использование агрегата для тестирования.

Контрольные испытания должны проводиться после замены электролита. При этом выполнять необходимо 2–3 прогоночных цикла. Только после этого зарядка осуществляется при зафиксированном в инструкции токе. По окончании зарядки напряжение должно составлять 1–1,1 В.

Контрольный цикл подразумевает проведение замеров напряжения при разряде. Фиксируются несколько показателей.

Какие факторы сокращают период эксплуатации аккумуляторных батарей?

Для того период использования щелочных аккумуляторов был более продолжительным, важно учитывать несколько моментов.

• Не допускается систематическая недозарядка источника питания.
• Запрещено снижение напряжения до критического значения.
• Электролит должен покрывать пластины.
• При повешении температуры плотность электролита меняется.

Маркировка

Маркировка включает цифры, буквы. Отрасль использования легко определить, обратив внимание на буквы:

• Тяговая модель – Т.
• Тепловозная модель – ТП.
• Вагонная модель – В.

В маркировку включают и другие буквы:

• НЖ – никелево-железный источник питания.
• К – наличие блока, включающего несколько электродов.
• Ш – возможность эксплуатации в рудниках.
• П – корпус из пластика.
• М – модернизированная модель.
• У – подходит для умеренного климата.
• Т- подходит для тропического климата.

Щелочные АКБ относятся к многофункциональным устройствам. Они поставляются в разнообразных сочетаниях. Пользоваться такими агрегатами можно в определенных сферах, отраслях. Наиболее распространенными моделями считаются акб в 12 В. Их эксплуатируют повсеместно. Ими нередко комплектуют тяговые агрегаты.

Особенности и правила хранения аккумуляторных батарей

Выпускаемые источники энергии популярного типа разделены на устройства длительного, временного использования, хранения. При эксплуатации новых устройств проверяется состояние пробок, плотность их прилегания к корпусу.

Значимым элементом считается вентильная резина. От ее состояния зависит работоспособность щелочного аккумулятора, уровень напряжения, другие характеристики. Включенные в состав гайки, пробки из никеля перед эксплуатацией смазывают, нанося небольшой слой.

Корпус источников питания производители обрабатывают битумно-эбонитовыми смесями. Для поддержания лакокрасочного слоя в нормальном состоянии необходимо периодически покрывать корпус смазкой. Перечень допустимых смазочных материалов перечислен в инструкции.

Перед отправкой эксплуатируемых источников энергии на хранение необходимо выполнить такие действия:

• Разрядка до 1В. Такие действия осуществляются посредством агрегатов, устройств.
• Электролит из аккумулятора полностью удаляется. Выполнение этого процесса требует определенной подготовки, использование инструмента.
• С корпуса удаляется остаток соли, грязь, пыль. Для этих целей используется ветошь или губка.
• Старый слой лакового покрытия периодически обновляется.

Находящийся в течение 1–10 месяцев в состоянии покоя аккумулятор нужно периодически проверять. Так, все пробки должны быть закрытыми.

Транспортировать аккумуляторную батарею можно, если она подготовлена к продолжительному хранению.

Располагать щелочную батарею нельзя вместе с другими источниками питания. Ведь электролиты отличаются.

Особенности подбора

Выбирая аккумуляторную щелочную батарею, сосредотачивать внимание необходимо на нескольких ключевых параметрах.

Производство

При подборе должна учитываться дата изготовления источника питания. Приобретать аккумуляторную батарею, выпущенную более полугода назад, не стоит. Ведь такие устройства постепенно разряжаются, появляется эффект памяти.

Приобретая агрегаты зимой, важно обращать внимание на температурный режим. Ведь чрезмерные перепады пагубно сказываются на состоянии, работоспособности.

Показатель емкости

Срок активного применения аккумуляторной батареи зависит от правильности определения емкости. Некоторые водители приобретают источники питания с повышенной емкостью. В результате, генератор в автотранспортном средстве не справляется с поставленной задачей. Устанавливать аккумулятор с меньшей емкостью не стоит. Ведь чрезмерное количество заряда способствует стремительному выходу из строя.

Определяя емкость, необходимо руководствоваться характеристиками, которые указаны в инструкции. Ведь в данном документе прописано, как правильно высчитывать емкость.

Аккумулятор с большей емкостью требуется, если автотранспорт оборудуется дополнительным электрическим оборудованием, агрегатами. Перед применением, установкой нужно учесть особенности генератора.

Полярность

Выпускаемые щелочные аккумуляторы отличаются типом полярности. Поэтому при подборе источника питания обязательно сосредотачиваться на расположении электродов, их полярность. Неправильный подбор может стать причиной утраты работоспособности автотранспорта.

Габариты

Неправильно определенные размеры – основная причина проблемной установки. Поэтому такие характеристики должны быть учтены.

Сосредотачиваться необходимо и на длине проводов, используемых при подключении аккумуляторных батарей для автотранспортных средств. Определить размер можно с помощью рулетки, других инструментов. Это позволит быстро и легко произвести установку.

Стоимость

Цена щелочных аккумуляторных батарей зависит от:

• Элементов, включенных в состав.
• Компании-изготовителя.
• Мощности.
• Емкости.
• Других характеристик.

Правильная утилизация щелочной батареи

Щелочные акб утилизируются обязательно. Старый источник питания можно передать в соответствующие организации, ремонтные мастерские. Такую возможность предоставляют не все учреждения.

Утилизацию выполняют на специально подготовленных линиях, установленных на производственных предприятиях, заводах. Правильно выполненная утилизация позволяет получить:

• Гранулы из пластика.
• Электролитический состав, состоящий из щелочи, дистиллированной воды.
• Сталь.
• Другие материалы.

Утилизация состоит из таких процессов:

1. Разрушение каркаса и слив электролитического состава. Для извлечения электролита источники питания помещают в специально подготовленные емкости, разрезаются. Для разделения корпуса применяют пилы, дробильные аппараты.
2. Дробление плотных материалов. Для этих целей используются агрегаты, промышленные устройства.
3. Извлечение посторонних веществ, из которых состоит источник питания. Для удаления используют фильтры.
4. Разделение на пластик, металлические компоненты. Пластик перерабатывается, получаются гранулы для последующей эксплуатации.
5. Очистка сырья. Осуществляется посредством химикатов, нейтрализаторов. Состав выбирают изготовители.

Щелочные аккумуляторные батареи – агрегаты, отличающиеся стойкостью, надежностью, прочностью. Ими выгодно комплектовать автотранспортные средства, тяговую технику. Достаточно правильно подобрать модель, определившись с характеристиками.

Видео про щелочные аккумуляторы

Лучше щелочные батареи, сделанные перезаряжаемыми, для питания электромобилей?

Щелочные батареи были основным источником энергии на протяжении десятилетий, но их потенциал был ограничен их химическими свойствами.

Примечательно, что щелочные батареи нельзя перезаряжать, что означает, что их применение часто ограничивается одноразовым использованием в небольших устройствах, таких как фонарики и пульты дистанционного управления.

Считалось практически невозможным найти щелочную батарею в электромобиле, в то время как литий-ионные батареи стали отраслевым стандартом.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: легенда об аккумуляторах Гуденаф еще не закончена: представлена ​​новая химия твердого тела

Однако начинающая компания заявляет, что она раскрыла секрет более безопасных и мощных щелочных батарей с твердотельным вариантом, который, по ее мнению, может произвести революцию в отрасли.

Запуск батареи Ionic заявляет, что разработала твердотельную щелочную батарею, которую можно перезаряжать сотни раз, согласно The New York Times , и которая не несет в себе рисков возгорания, присущих некоторым химическим составам литий-ионных батарей.

Опытный образец новой щелочной батареи был перезаряжен до 400 раз, сообщает Ionic, но компания считает, что при дальнейших усилиях сможет утроить эту цифру.

2014 Honda Accord Hybrid аккумуляторная батарея

Если технология и инженерия окажутся эффективными, вторая практическая химия аккумуляторов может оказать большое влияние на многие отрасли промышленности, включая автомобильную.

Современные литий-ионные батареи дороги, несмотря на то, что их стоимость со временем снижается, и в них используются различные металлы — никель и кобальт — два, которые могут быть дорогими и добыча которых зачастую не является чистой.

В настоящее время прототипы аккумуляторов Ionic весят больше, чем традиционные литий-ионные батареи той же энергоемкости, но они сделаны из цинка и марганца, которые дешевле и более распространены, чем, скажем, кобальт.

ПРОЧИТАЙТЕ: Развитие аккумуляторов электромобилей: постепенные улучшения, а не революционные скачки

За исключением уменьшения веса, батареи Ionic предлагают потенциальную экономию затрат и преимущество в использовании сырья.

Несмотря на то, что компания предоставила мало подробностей, компания также отметила, что алюминий является возможным сырьем для замены цинка в будущем, несмотря на его склонность к коррозии.

Техник закрепляет крышку на литий-ионной аккумуляторной батарее на заводе Nissan в Смирне, Теннесси

, однако, уменьшили бы вес щелочных батарей и обеспечили бы производительность, более сопоставимую с литий-ионными батареями.

В целом, технологические улучшения в технологии аккумуляторов происходят постепенно, а революционные достижения немногочисленны и редки.

ПРОВЕРКА: VW заявляет, что к 2025 году ему потребуется «40 гигабайт» для производства аккумуляторов для электромобилей

Volkswagen и Tesla относительно открыто заявляли о необходимости значительного увеличения производства аккумуляторов, чтобы гарантировать, что предложение аккумуляторов не будет ниже спроса по мере роста тяги электромобилей и увеличения объемов производства.

Еще неизвестно, смогут ли щелочные батареи когда-нибудь служить источником энергии для чего-то такого большого, как электромобиль, но Ionic, похоже, полна решимости расширить границы возможного.

_______________________________________

Следите за сообщениями GreenCarReports в Facebook и Twitter.

Аккумуляторная батарея онлайн | Мир щелочных батарей

Вишал Сапру, менеджер по исследованиям, Energy & Power Systems, Frost & Sullivan

Щелочные батареи — это одноразовые батареи с цинком и диоксидом марганца в качестве электродов.В качестве щелочного электролита используется гидроксид калия или натрия. Эти батареи имеют стабильное напряжение, обеспечивая лучшую плотность энергии и сопротивление утечкам, чем угольно-цинковые батареи. В основном это связано с тем, что материал анода из диоксида марганца более чистый и плотный, что уменьшает пространство, занимаемое внутренними компонентами. Большинство участников рынка переключили свое внимание на перезаряжаемые химические вещества, такие как никель-металлгидрид и литий-ионный аккумулятор. Это привело к консолидации рынка.

Североамериканский и европейский регионы вносят основной вклад в доходы рынка щелочных батарей. Однако регионы Азиатско-Тихоокеанского региона и Латинской Америки обладают сильным потенциалом роста на этом рынке. Основная причина этого заключается в том, что эти области находятся в переходной фазе перехода от углеродно-цинковых батарей. Более того, Ближний Восток и Африка занимают значительную долю на рынке щелочных батарей, и здесь наблюдается тенденция к увеличению использования этих батарей.

Щелочные батареи бывают разных размеров от AAA до AA, C, D, 9 В и других. AAA и AA подходят для приложений с низким уровнем потребления, тогда как AA используется для приложений с высоким уровнем потребления. C, D и 9 В также подходят для приложений с большим стоком. К другим относятся микрочастицы щелочных кнопочных элементов, плоских элементов питания, AAAA и т.п. AA — это наиболее широко используемый размер щелочных батарей, в то время как размер AAA — самый быстрорастущий. Типоразмеры C, D и 9 В используются для определенных приложений, которые имеют постоянный спрос.Однако другие размеры, такие как микрощелочные монетные элементы и кнопочные элементы, используются в небольшом количестве промышленных и медицинских приложений.

Ключевые проблемы
Некоторые из ключевых проблем, с которыми сталкиваются производители щелочных батарей, включают:
Конкуренция со стороны альтернативных химикатов: щелочные батареи сталкиваются с угрозой со стороны первичных литиевых батарей и аккумуляторных батарей в приложениях бытовой электроники. Первичные литиевые батареи обладают более высокой плотностью энергии, благодаря чему они обеспечивают лучшую производительность и служат дольше по сравнению с щелочными батареями.Во многих потребительских приложениях с высоким энергопотреблением никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторные батареи заменяют щелочные батареи, поскольку они обеспечивают лучшую производительность и служат намного дольше, чем одноразовые щелочные батареи. Воздействие этой проблемы, вероятно, будет средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе, но ожидается, что оно будет высоким в долгосрочной перспективе, поскольку мы увидим, что щелочные батареи будут заменены альтернативными химическими элементами.

Повышение стоимости сырья: Одноразовые батареи стали свидетелями давления на себестоимость производства из-за роста цен на сырье, такое как цинк и электролитический диоксид марганца (EMD).Стоимость ключевого материала EMD высока. EMD играет ключевую роль в работе щелочных батарей и требуется на стадии высокой чистоты, что увеличивает цену. Эта тенденция оказывает давление на производителей щелочных батарей, поскольку рост стоимости сырья влияет на их маржу прибыли. Это создает серьезную проблему для производителей щелочных батарей, поскольку ожидается, что рост цен на батареи заставит потребителей предпочесть альтернативные батареи. Воздействие этой проблемы, вероятно, будет средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе и низким в долгосрочной перспективе.

Наличие поддельных батарей : Щелочные батарейки, которые кажутся идентичными или до степени смешения похожими на фирменные батарейки, называются поддельными батареями. Эти батареи предназначены для намеренного введения потребителей в заблуждение, так как они выглядят очень похожими на фирменные батареи. Однако нельзя ожидать от этих подделок характеристик, эффективности и герметичности, предлагаемых фирменными батареями. Фирменные батареи имеют вентиляционное отверстие для сброса внутреннего давления внутри батареи, которое предотвращает взрыв батареи или утечку электролита.Следовательно, поддельные батареи создают проблемы с безопасностью, а также наносят ущерб репутации основных производителей аккумуляторов. Воздействие этой проблемы является средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе и низким в долгосрочной перспективе.

Ключевые факторы, влияющие на рост рынка
Одним из ключевых преимуществ химии щелочных батарей является их способность питать повседневные гаджеты, такие как будильники, электробритвы, пульты дистанционного управления и радиоприемники. Щелочные батареи стали одним из основных предметов жизни, что привело к растущему спросу / потребности в этих батареях.Спрос на щелочные батареи в настоящее время стабильный, но он, вероятно, изменится с увеличением использования этих батарей в переходных (от углеродно-цинковых) регионах мира.

Щелочные батареи — это первичные одноразовые батареи, которые необходимо заменять после того, как они полностью разрядятся. В среднем ожидается, что щелочная батарея будет обеспечивать питание устройства в течение двух-четырех месяцев (за исключением нескольких приложений с низким энергопотреблением), после чего ее необходимо заменить новой батареей.Это создает спрос на эти батареи. Широкая доступность в сочетании с широким выбором, предлагаемым производителями в зависимости от области применения (выпускаются различные серии щелочных батарей со средним, большим и низким энергопотреблением), создают спрос на щелочные батареи.

Щелочные батареи доступны в различных размерах в зависимости от области применения (например, AAA, AA, C, D, 9 В и другие). Все эти конфигурации, вероятно, будут использоваться на гаджетах сразу после покупки, что делает их пригодными для использования даже в экстренных ситуациях.Кроме того, длительный срок хранения этих батарей (от трех до четырех лет) делает их пригодными для хранения. Ожидается, что эта особенность химического состава щелочных батарей обеспечит конкурентное преимущество по сравнению с перезаряжаемыми батареями других химикатов.

экологически безопасны, предполагается, что они будут утилизированы как мусор и не требуют активного сбора и переработки. Более того, те, которые в настоящее время производятся почти всеми основными производителями, не содержат ртути и, следовательно, не представляют никакого загрязнения окружающей среды или опасности при утилизации.Это создает положительный спрос на эти батареи, поскольку другие аккумуляторные батареи необходимо надлежащим образом собирать и утилизировать. Кроме того, экологически чистая функция позволяет потребителю чувствовать себя хорошо при использовании этих батарей, поскольку они не загрязняют окружающую среду. Более того, они, вероятно, предпочтут простую утилизацию, которая, как ожидается, побудит их использовать щелочные батареи.

Рост рынка
Мировой рынок щелочных батарей принес в 2010 году от 6,5 до 7 миллиардов долларов.Ожидается, что он будет расти со среднегодовыми темпами роста от 3 до 4 процентов.

Широкое использование щелочных батарей в развитых регионах, таких как США и страны Западной Европы, способствует устойчивому спросу на эти батареи. Более того, развивающиеся страны, такие как Китай, Россия, Польша, Бразилия, Аргентина и Кения, среди прочих, обладают сильным потенциалом роста для этого рынка. Хотя существует угроза со стороны химического состава первичных литиевых батарей и химического состава аккумуляторных батарей, щелочные батареи обеспечивают удовлетворительную работу по доступной цене во всех развитых странах.Следовательно, эти батареи приносят почти 65 процентов доходов химического рынка первичных батарей.

Использование щелочных батарей для приложений с низким энергопотреблением обеспечивает похвальную производительность при очень низком уровне замены. Приложения с низким энергопотреблением включают фонарики, портативные радиоприемники, будильники, пульты дистанционного управления, игрушки и тому подобное. На рынке щелочных батарей доминируют маломощные батареи. Из-за низкой скорости замены батарей для приложений с низким энергопотреблением в этом сегменте наблюдается низкий совокупный годовой темп роста по сравнению с приложениями с высоким уровнем потребления и другими приложениями.Другие применения включают, среди прочего, медицину, промышленность, оборону и военное дело. В медицинских приложениях щелочные батареи используются в качестве источника питания в определенных типах инфузионных насосов, пульсоксиметрах, тонометрах, электронных термометрах и т. П. Промышленные применения щелочных батарей включают использование в дымовых пожарных извещателях, портативных передатчиках, сканерах, цифровых вольтметрах, дверных замках, пультах дистанционного управления и лазерных указателях. Военное и оборонное применение включает использование щелочных батарей в SINCGARS, переносных радиостанциях, а также в системах GPS.

Оценка технологии Сравнение щелочных и первичных литиевых батарей
Химический состав щелочных батарей является наиболее доминирующим химическим составом первичных батарей, составляя 65 процентов рынка первичных батарей. Щелочные батареи состоят из основных (щелочных) электролитов гидроксида калия. Более высокая чистота и активность диоксида марганца обеспечивают лучшую производительность по сравнению с угольно-цинковыми батареями. Эти элементы доступны с выходным напряжением 1,5 В, но с более высокой плотностью энергии 6.5 ватт-часов на кубический дюйм. Характеристики, которые делают эти щелочные батареи наиболее подходящими, включают лучшую удельную энергию по сравнению с угольно-цинковыми батареями, низкий уровень разряда со сроком хранения почти 10 лет, эффективность в приложениях с низким, средним и высоким потреблением энергии, а также лучшую производительность при широком потреблении энергии. температурные диапазоны и, следовательно, могут использоваться даже в холодных условиях.

Первичные литиевые батареи имеют в качестве анода металлический литий или соединения лития, в то время как катод, вероятно, состоит из любого другого материала в зависимости от использования и выходной мощности (например, тонилхлорид, йодид, диоксид марганца и т.п.).Эти батареи конкурируют с щелочными батареями, поскольку предполагается, что они будут обеспечивать выходное напряжение от 1,5 до 3,7 вольт. Более того, поскольку литий является легким материалом, он, вероятно, будет предлагать батареи меньшего веса. Преимущества этих батарей включают меньший вес, чем щелочные батареи (таким образом, они чаще используются в промышленных и медицинских приложениях), более высокая плотность энергии, обеспечивающая лучшую производительность по сравнению с щелочными батареями, и доступность в широком диапазоне разновидностей, которые, вероятно, наиболее подходят для конкретных Приложения.

Вторичные щелочные батареи
Перезаряжаемые щелочные батареи — это нишевый рынок, который почти вытесняется другими химическими перезаряжаемыми батареями. Хотя эти батареи, вероятно, будут поддерживать заряд в течение многих лет, они все еще находятся на начальной стадии. Эти батареи доступны в наиболее широко используемых размерах: AAA, AA, C и D. Использование этих батарей ограничено конкретными приложениями. Однако одним из основных преимуществ перезаряжаемых щелочных батарей является то, что они, вероятно, найдут применение во всех приложениях, где требуются первичные щелочные батареи.Эти батареи производятся за счет небольшого изменения химического состава щелочных батарей. Это делает эти батареи герметичными даже во время зарядки. Некоторые из основных характеристик перезаряжаемых щелочных батарей:
• Эти батареи могут быть заряжены почти на 500 зарядок. Однако его необходимо заряжать через определенные промежутки времени.
• Щелочные батареи предлагают недорогие перезаряжаемые батареи по сравнению с другими химическими элементами по сравнению с затратами на зарядку.
• Перезаряжаемые щелочные батареи также предлагают выходное напряжение 1,5 В, в то время как другие перезаряжаемые химические элементы предлагают выходное напряжение 1,2 В.
• Эти батареи безопасны для окружающей среды и, следовательно, могут быть легко утилизированы после полной разрядки. Однако для других химических перезаряжаемых аккумуляторов требуется соответствующая операция по переработке.
• Эти батареи готовы к использованию и должны обеспечивать питание устройства сразу после покупки.

Заключение
Щелочные батареи остаются наиболее часто потребляемым химическим составом батарей из-за широкой доступности, диапазона подходящих приложений и надежности во многих различных средах и климатах.Ожидается, что эта тенденция сохранится в краткосрочной и среднесрочной перспективе из-за ограниченных вариантов для батарей с одинаковыми характеристиками по аналогичной цене. В долгосрочной перспективе, когда литиевые батареи станут более доступными и более доступными, произойдет заметный переход от щелочных к литиевым батареям. Уровень производства щелочных батарей останется достаточно стабильным, поскольку он, вероятно, получит долю рынка, от которой сегмент тяжелых условий эксплуатации откажется. Щелочные батареи станут новым доступным стандартом, поскольку батареи для тяжелых условий эксплуатации становятся менее способными обеспечивать потребности все большего числа потребительских устройств.

Для получения дополнительной информации посетите Frost & Sullivan на сайте www.frost.com.

Питание щелочных батарей с гидроксидом калия

Щелочные батареи буквально стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они используются во всем: от слуховых аппаратов до пультов дистанционного управления, игрушек и видеоигр. Фактически, отрасль превратилась в многомиллиардную отрасль с момента ее создания в 1950-х годах. Ожидается, что к 2022 году рынок щелочных батарей вырастет до 8 миллиардов евро.

Однако так было не всегда. Одной из первых батарей, которые начали коммерческое использование, была свинцово-ацетатная батарея. Он был изобретен в 1859 году, но до сих пор остается основной технологией автомобильных аккумуляторов. Щелочная батарея в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, была впервые представлена ​​в 1959 году. Именно эта батарея с некоторыми усовершенствованиями в ее технологии со временем стала широко популярной благодаря своей стоимости и эффективности.

Как работают щелочные батареи

Щелочные батареи — это, по сути, химическая реакция.Каждая ячейка состоит из анода, катода и электролита, который облегчает перенос электронов. В стандартной щелочной батарее катод изготовлен из диоксида марганца, который образует слой внутри корпуса батареи. Анод состоит из порошка цинка, диспергированного в растворе электролита. Гидроксид калия — стандартный раствор электролита для щелочных батарей. Другие компоненты в батарее включают в себя сепаратор для электрического разделения анода и катода и токоприемник для захвата электронов.

Когда щелочная батарея подключена к цепи, происходит химическая реакция. На катоде происходит реакция восстановления с образованием гидроксильных ионов. В то же время цинковый анод окисляется, поглощая ионы гидроксила, при этом высвобождаются электроны. Именно эти электроны приводят в действие электрические устройства.

Щелочная батарея разряжается, когда заканчиваются ресурсы для завершения химической реакции. Первым химическим веществом, которое закончится, является диоксид магния, а это означает, что больше не могут образовываться гидроксильные ионы и больше не выделяются электроны.

Факторы, влияющие на производительность щелочных батарей

Важно отметить, что напряжение батареи будет снижаться с течением срока службы. Это приемлемо, потому что электрические устройства могут нормально работать в диапазоне от 0,9 до 1,5 вольт.

Производители батарей описывают работу щелочных батарей и факторы, влияющие на их работу, следующим образом:

• Чем ниже температура, тем менее эффективна щелочная батарея.Низкие температуры препятствуют движению ионов. Замедление химической активности снижает напряжение батареи, в то время как потребляемый ток остается постоянным.
• Еще одним фактором, влияющим на срок службы щелочной батареи, является величина потребляемого тока. Чем больше нагрузка на аккумулятор, тем быстрее истощатся химикаты и аккумулятор разрядится.

Преимущества щелочных батарей на основе гидроксида калия

До изобретения щелочных батарей наиболее распространенным типом используемых батарей была угольно-цинковая батарея.Но производительность щелочных батарей намного превосходит более ранние технологии. У них в два раза выше энергоемкость и в четыре-девять раз дольше. Щелочные батареи также имеют очень хороший срок хранения — до десяти лет без заметного ухудшения характеристик.

Перезаряжаемые батареи, такие как никель-металл-водородные батареи и литий-ионные батареи, стали популярными благодаря сокращению отходов при подзарядке. Литий-ионные батареи — это батареи с высокими эксплуатационными характеристиками, которые обладают значительно большей емкостью, чем щелочные батареи.Кроме того, они намного дороже, что делает их менее подходящими для повседневного использования щелочных батарей в электронике.

Отходы и переработка щелочных батарей

Щелочные батареи с гидроксидом калия не наносят вреда окружающей среде. Они не содержат токсичных химикатов, таких как ртуть, которые являются контролируемыми веществами. Таким образом, их можно утилизировать как неопасные отходы. Однако всегда лучше утилизировать материалы, чем отправлять их на свалки, где они будут медленно разлагаться.Каждая щелочная батарея содержит небольшое количество цинка, марганца и стали, каждая из которых может быть повторно использована в случае восстановления.

Связаться с Виновой

Vynova — ведущий европейский производитель гидроксида калия. У нас есть производственные площадки в Бельгии и Франции. В наших производственных процессах используются лучшие доступные технологии, обеспечивающие эффективную работу и экологическую ответственность. Свяжитесь с одним из наших торговых представителей по продаже калия здесь или посетите наш веб-сайт, чтобы узнать о нас больше.

17,5 Батареи и топливные элементы

Цели обучения

К концу этого модуля вы сможете:

• Батареи классифицируются как первичные или вторичные
• Список некоторых характеристик и ограничений батарей
• Дайте общее описание топливного элемента

Батарея — это электрохимический элемент или серия элементов, вырабатывающих электрический ток. В принципе, в качестве аккумулятора можно использовать любой гальванический элемент.Идеальная батарея никогда не разряжалась бы, не вырабатывала постоянного напряжения и была способна выдерживать экстремальные температуры и влажность окружающей среды. Настоящие аккумуляторы обеспечивают баланс между идеальными характеристиками и практическими ограничениями. Например, масса автомобильного аккумулятора составляет около 18 кг или около 1% от массы среднего автомобиля или малотоннажного грузовика. Этот тип батареи будет обеспечивать почти неограниченное количество энергии, если используется в смартфоне, но будет отклонен для этого приложения из-за своей массы. Таким образом, ни одна батарея не является «лучшей», и батареи выбираются для конкретного применения с учетом таких вещей, как масса батареи, ее стоимость, надежность и текущая емкость.Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Далее описаны несколько батарей каждого типа.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше об аккумуляторах.

Первичные батареи

Первичные батареи — это одноразовые батареи, поскольку они не подлежат перезарядке. Обычной первичной батареей является сухой элемент (рис. 1). Сухой элемент представляет собой угольно-цинковую батарею. Цинк может служить как контейнером, так и отрицательным электродом.{-} [/ латекс]

с общим потенциалом элемента, который изначально составляет около 1,5 В, но уменьшается по мере использования батареи. Важно помнить, что напряжение, подаваемое батареей, одинаково независимо от ее размера. По этой причине все батареи D, C, A, AA и AAA имеют одинаковое номинальное напряжение. Однако более крупные батареи могут доставить больше молей электронов. Поскольку цинковый контейнер окисляется, его содержимое в конечном итоге вытекает, поэтому этот тип батареи не следует оставлять в каком-либо электрическом устройстве на длительное время.

Рис. 1. На схеме показано поперечное сечение батареи фонарика — угольно-цинкового сухого элемента.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о угольно-цинковых батареях.

Щелочные батареи (рис. 2) были разработаны в 1950-х годах отчасти для решения некоторых проблем с производительностью сухих цинк-угольных элементов. Они производятся, чтобы быть точной заменой сухих угольно-цинковых элементов. Как следует из названия, в этих типах батарей используются щелочные электролиты, часто гидроксид калия.{\ circ} = \ text {+1,43 V} \ end {array} [/ latex]

Щелочная батарея может обеспечивать в три-пять раз больше энергии, чем угольно-цинковые сухие элементы аналогичного размера. Щелочные батареи склонны к утечке гидроксида калия, поэтому их также следует снимать с устройств для длительного хранения. Некоторые щелочные батареи можно перезаряжать, но большинство — нет. Попытки перезарядить щелочную батарею, которая не является перезаряжаемой, часто приводят к разрыву батареи и утечке электролита гидроксида калия.

Рис. 2. Щелочные батареи были разработаны как прямая замена угольно-цинковым (сухим) батареям.

Аккумуляторы вторичные

Вторичные батареи перезаряжаемые. Это типы батарей, которые используются в таких устройствах, как смартфоны, электронные планшеты и автомобили.

Никель-кадмиевые батареи или NiCd (рис. 3) состоят из никелированного катода, кадмиевого анода и электрода из гидроксида калия.{-} \ left (aq \ right) \\ \\ \ text {general:} & \ text {Cd} \ left (s \ right) + {\ text {NiO}} _ {2} \ left (s \ right) + {\ text {2H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ longrightarrow {\ text {Cd (OH)}} _ {2} \ left (s \ right) + {\ text {Ni (OH)}} _ {2} \ left (s \ right) \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет от 1,2 В до 1,25 В по мере разряда батареи. {-} + x {\ text {C}} _ ​​{6} \ rightleftharpoons x {\ text {LiC}} _ ​​{6} \\ \\ \ text {общий:} & {\ text {LiCoO}} _ {2} + x {\ text {C}} _ ​​{6} \ rightleftharpoons {\ text {Li}} _ {x-1} {\ text {CoO}} _ {2} + x {\ text {LiC}} _ ​​{6} \ end {array} [/ latex]

С коэффициентами, представляющими моль, x не больше примерно 0.5 моль. Напряжение батареи составляет около 3,7 В. Литиевые батареи популярны, потому что они могут обеспечивать большой ток, легче, чем сопоставимые батареи других типов, вырабатывают почти постоянное напряжение при разряде и медленно теряют заряд при хранении.

Рис. 4. В литий-ионной батарее заряд проходит между электродами, когда ионы лития перемещаются между анодом и катодом.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о литий-ионных батареях.{-} \ longrightarrow {\ text {PbSO}} _ {4} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \\ \\ \ text {total:} & \ text {Pb} \ left (s \ right) + {\ text {PbO}} _ {2} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ left (aq \ right) \ longrightarrow {\ text {2PbSO}} _ {4} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ end {array} [/ latex]

Каждая ячейка выдает 2 В, поэтому шесть ячеек соединены последовательно, чтобы получить 12-вольтовый автомобильный аккумулятор. Свинцово-кислотные батареи тяжелые и содержат едкий жидкий электролит, но часто по-прежнему являются предпочтительными батареями из-за их высокой плотности тока.Поскольку эти батареи содержат значительное количество свинца, их всегда следует утилизировать надлежащим образом.

Рис. 5. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея в вашем автомобиле состоит из шести последовательно соединенных ячеек, обеспечивающих напряжение 12 В. Их низкая стоимость и высокий выходной ток делают их отличными кандидатами для питания автомобильных стартеров.

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию о свинцово-кислотных аккумуляторах.

Топливные элементы

Топливный элемент — это устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую.Топливные элементы похожи на батареи, но требуют постоянного источника топлива, часто водорода. {2 -} \\ \\ \ text {total:} & 2 {\ text {H}} _ {2} + {\ text {O }} _ {2} \ longrightarrow 2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ end {array} [/ latex]

Напряжение около 0.9 В. КПД топливных элементов обычно составляет от 40% до 60%, что выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания (от 25% до 35%), и, в случае водородного топливного элемента, в качестве выхлопа выделяется только вода. В настоящее время топливные элементы довольно дороги и содержат функции, которые приводят к их выходу из строя через относительно короткое время.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о топливных элементах.

Ключевые концепции и краткое изложение

Батареи — это гальванические элементы или серия элементов, вырабатывающих электрический ток.Когда элементы объединяются в батареи, потенциал батареи является целым числом, кратным потенциалу отдельной ячейки. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Первичные батареи предназначены для одноразового использования и не подлежат перезарядке. Сухие элементы и (большинство) щелочные батареи являются примерами первичных батарей. Второй тип перезаряжаемый и называется вторичным аккумулятором. Примеры вторичных батарей включают никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные и литий-ионные батареи. Топливные элементы похожи на батареи в том, что они генерируют электрический ток, но требуют постоянного добавления топлива и окислителя.Водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для производства воды и обычно более эффективен, чем двигатели внутреннего сгорания.

Упражнения

1. Каковы желательные качества электрической батареи?
2. Перечислите некоторые моменты, которые обычно учитываются при выборе аккумулятора для нового приложения.
3. Рассмотрим батарею, состоящую из одного полуэлемента, состоящего из медного электрода в растворе 1 M CuSO ₄ и другого полуэлемента, состоящего из свинцового электрода в 1 M Pb (NO ₃ ) ₂ раствор. {\ circ} = — \ текст {0.{\ circ} = \ text {+0,53 V} \ end {array} [/ latex]
   Подойдет ли этот аккумулятор для смартфонов? Почему или почему нет?
4. Почему батареи выходят из строя, а топливные элементы — нет?
5. Объясните, что происходит с напряжением батареи при ее использовании, в терминах уравнения Нернста.
6. Используя информацию, полученную до сих пор в этой главе, объясните, почему электроника с батарейным питанием плохо работает при низких температурах.

2. Соображения включают: стоимость материалов, из которых изготовлена ​​батарея, токсичность различных компонентов (что составляет надлежащую утилизацию), если это первичная или вторичная батарея, требования к энергии («размер» батареи / продолжительность ее использования. это последнее), будет ли утечка конкретной батареи, когда новое устройство используется в соответствии с указаниями, и его масса (общая масса нового устройства).{-9} М [/ латекс]

6. Батареи автономны и имеют ограниченный запас реагентов, которые нужно расходовать до того, как они разрядятся. В качестве альтернативы, побочные продукты реакции аккумулятора накапливаются и мешают реакции. Поскольку топливный элемент постоянно пополняется реагентами, а продукты удаляются, он может продолжать работать до тех пор, пока поступают реагенты.

8. E _ячейка , как описано в уравнении Нернста, имеет член, прямо пропорциональный температуре.При низких температурах этот член уменьшается, что приводит к более низкому напряжению элемента, подаваемому батареей на устройство — тот же эффект, что и разряженная батарея.

Глоссарий

щелочная батарея: основная батарея , в которой используется щелочной (часто гидроксид калия) электролит; спроектирован так, чтобы быть точной заменой сухого элемента, но с большим накоплением энергии и меньшей утечкой электролита, чем типичный сухой элемент

батарея: гальванический элемент или серия элементов, вырабатывающих ток; по идее любой гальванический элемент

сухой элемент: первичная батарея , также называемая угольно-цинковой батареей; может использоваться в любой ориентации, поскольку в качестве электролита используется паста; имеет тенденцию к утечке электролита при хранении

топливный элемент: устройств, вырабатывающих электрический ток, пока топливо и окислитель добавляются непрерывно; эффективнее двигателей внутреннего сгорания

свинцово-кислотная батарея: аккумуляторная батарея, состоящая из нескольких элементов; свинцово-кислотный аккумулятор, используемый в автомобилях, имеет шесть ячеек и напряжение 12 В

литий-ионный аккумулятор : очень популярный аккумулятор ; использует ионы лития для проведения тока, он легкий, перезаряжаемый и создает почти постоянный потенциал при разряде

никель-кадмиевый аккумулятор : вторичный аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор), в котором используется кадмий, который является токсичным тяжелым металлом; тяжелее литий-ионных батарей, но с аналогичными характеристиками

первичная батарея: одноразовая неперезаряжаемая батарея

вторичная батарея: аккумулятор с возможностью подзарядки

Мировой рынок щелочных батарей 2020-2024 | Развивающиеся возможности с Duracell Inc.и FDK Corp.

ЛОНДОН — (БИЗНЕС-ПРОВОД) — 1 апреля 2020 г.-

Рынок щелочных батарей вырастет на 493,35 млн долларов США в течение 2020-2024 гг., при этом среднегодовой темп роста составит почти 1% в течение прогнозный период. Запросить бесплатные образцы страниц

Этот пресс-релиз содержит мультимедийные материалы. Посмотреть полный выпуск можно здесь: https://www.businesswire.com/news/home/20200401005430/en/

Компания Technavio объявила о своем последнем отчете об исследовании рынка под названием Global Alkaline Battery Market 2020-2024 (Рисунок: Business Wire)

Прочтите 120-страничный исследовательский отчет с оглавлением «Отчет об анализе рынка щелочных батарей по продуктам (первичная батарея и вторичная батарея), по географии (Азиатско-Тихоокеанский регион, Европа, MEA, Северная Америка и Южная Америка), а также по прогнозам сегментов, 2020 г.» -2024 ».

https://www.technavio.com/report/alkaline-battery-market-industry-analysis

Благоприятные характеристики щелочных батарей и разработка переработанных щелочных батарей приведет к росту рынка .

Щелочные батареи набирают популярность, поскольку они предлагают множество преимуществ, таких как более высокая плотность энергии, более длительный срок хранения, более низкая стоимость, легкая доступность и многое другое. Эти батареи доступны в различных размерах, таких как AAA, AA, C, D и 9 В.Это делает их идеальными для тяжелых и универсальных приложений. Щелочные батареи в основном не подлежат перезарядке. Однако спрос на них остается стабильным в течение года, так как эти батареи могут обеспечивать питание устройства примерно в течение 2–4 месяцев, после чего их необходимо заменить. Еще одно важное преимущество щелочных батарей заключается в том, что они безвредны для окружающей среды и исключают необходимость активного сбора и переработки для утилизации. Ожидается, что такие благоприятные характеристики щелочных батарей будут стимулировать рост рынка в течение прогнозируемого периода.

Купите 1 отчет Technavio и получите второй со скидкой 50%. Купите 2 отчета Technavio и получите третий бесплатно.

Просмотреть рыночный снимок перед покупкой

Пять основных компаний на рынке щелочных батарей:

Camelion Batterien GmbH

Camelion Batterien GmbH управляет бизнесом в различных сегментах, таких как первичные батареи, аккумуляторные батареи, зарядные устройства, Источники питания, мобильные фонари, аксессуары и рекламные аксессуары.Компания предлагает широкий ассортимент щелочных батарей, таких как литиевые батареи Camelion P7, щелочные батареи Digi, щелочные батареи Plus, литий-ионные аккумуляторные батареи Camelion и другие.

Duracell Inc.

Duracell Inc. со штаб-квартирой во Франции и предлагает продукцию через следующие бизнес-подразделения: аккумуляторы, щелочные батареи, аккумуляторы и зарядные устройства, специальные аккумуляторы, монетные / кнопочные батарейки и батарейки для слуховых аппаратов. Компания предлагает широкий ассортимент щелочных батарей, таких как сверхщелочные батареи AA и ультращелочные батареи AAA.

Energizer Holdings Inc.

Energizer Holdings Inc. со штаб-квартирой в США работает в различных бизнес-сегментах, а именно в Северной и Южной Америке и за рубежом. Компания предлагает широкий ассортимент щелочных батарей, таких как щелочные батареи Energizer MAX, с 10-летним сроком хранения и герметичной защитой.

FDK Corp.

FDK Corp. со штаб-квартирой в Индии предлагает продукцию в следующих бизнес-сегментах: Потребительский сектор и Промышленность.Компания предлагает широкий ассортимент щелочных батарей, таких как Universal Power, High Power и Premium с герметичной защитой.

Gold Peak Industries (Holdings) Ltd.

Gold Peak Industries (Holdings) Ltd. со штаб-квартирой в Индии предлагает продукцию в следующих бизнес-сегментах: электроника, аккумуляторы и прочие инвестиции. Компания предлагает широкий ассортимент щелочных батарей, таких как Universal Power, High Power и Premium с герметичной защитой.

Зарегистрируйтесь для получения бесплатной пробной версии сегодня и получите мгновенный доступ к более чем 17 000 отчетов об исследованиях рынка. Платформа ПОДПИСКИ Technavio

Прогноз продукта щелочных батарей (выручка, млн долларов США, 2020-2024 гг.)

• Основная батарея
• Вторичная батарея

Региональный прогноз щелочных батарей (выручка, млн долларов США, 2020-2024 гг.)

• APAC
• Европа
• MEA
• Северная Америка
• Южная Америка

Образцы отчетов Technavio предоставляются бесплатно и содержат несколько разделов отчета, таких как размер рынка и прогноз, драйверы, проблемы , тенденции и многое другое Запросить бесплатный образец отчета

Связанные отчеты по коммунальным предприятиям включают:

Рынок аккумуляторов для электромобилей — Глобальный рынок аккумуляторов для электромобилей по типу аккумуляторов ( литий-ионный аккумулятор, свинцово-кислотный аккумулятор и др.) и география (Америка, Азиатско-Тихоокеанский регион и Европа, Ближний Восток и Африка).

Рынок аккумуляторных батарей — Мировой рынок аккумуляторных батарей по технологиям (литиевые, натриевые и др.) И географическим регионам (Америка, Азиатско-Тихоокеанский регион, Европа и MEA).

О компании Technavio

Technavio — ведущая глобальная исследовательская и консультационная компания в области технологий. Их исследования и анализ сосредоточены на тенденциях развивающихся рынков и предоставляют практические идеи, которые помогают предприятиям определять рыночные возможности и разрабатывать эффективные стратегии для оптимизации своих рыночных позиций.

Библиотека отчетов Technavio, насчитывающая более 500 специализированных аналитиков, включает более 17 000 отчетов и подсчетов, охватывающих 800 технологий из 50 стран. Их клиентская база состоит из предприятий любого размера, в том числе более 100 компаний из списка Fortune 500. Эта растущая клиентская база опирается на всесторонний охват, обширные исследования и практическое понимание рынка Technavio для выявления возможностей на существующих и потенциальных рынках и оценки их конкурентных позиций в условиях меняющихся рыночных сценариев.

См. Исходную версию на businesswire.com: https://www.businesswire.com/news/home/20200401005430/en/

КОНТАКТ: Technavio Research

Джесси Майда

Руководитель по медиа и маркетингу

США: +1 844 364 1100

Великобритания: +44 203893 3200

Электронная почта: [email protected]

Веб-сайт: https: //www.technavio.com

КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО:

КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО ОТРАСЛИ: ДРУГИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УТИЛИТЫ АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГИЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ БЫТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ДРУГАЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ИСТОЧНИК: Technavio

Авторские права Business Wire 2020.

PUB: 01.04.2020 10:00 AM / DISC: 01.04.2020 10:00 AM

http://www.businesswire.com/news/home/20200401005430/en

Реакции батареи и химия | HowStuffWorks

Многое происходит внутри батареи, когда вы вставляете ее в фонарик, пульт дистанционного управления или другое беспроводное устройство. Хотя процессы, с помощью которых они производят электричество, немного отличаются от батареи к батарее, основная идея остается той же.

Когда нагрузка замыкает цепь между двумя выводами, батарея вырабатывает электричество посредством серии электромагнитных реакций между анодом, катодом и электролитом.Анод подвергается реакции окисления , в которой два или более ионов , (электрически заряженные атомы или молекулы) из электролита объединяются с анодом, образуя соединение и высвобождая один или несколько электронов. В то же время катод проходит через реакцию восстановления , в которой катодное вещество, ионы и свободные электроны также объединяются с образованием соединений. Хотя это действие может показаться сложным, на самом деле это очень просто: реакция на аноде создает электроны, а реакция на катоде их поглощает.Чистый продукт — электричество. Батарея будет продолжать вырабатывать электричество до тех пор, пока на одном или обоих электродах не закончится вещество, необходимое для протекания реакций.

В современных батареях для стимуляции реакций используются различные химические вещества. Обычный химический состав батарей включает:

• Цинк-угольные батареи : Цинк-углеродная химия характерна для многих недорогих батарей типа AAA, AA, C и D с сухими элементами. Анод — цинк, катод — диоксид марганца, а электролит — хлорид аммония или хлорид цинка.

• Щелочная батарея : Этот химический состав также характерен для сухих батарей AA, C и D. Катод состоит из смеси диоксида марганца, а анод — из цинкового порошка. Он получил свое название от электролита гидроксида калия, который является щелочным веществом.

• Литий-ионный аккумулятор (перезаряжаемый) : Литиевая химия часто используется в высокопроизводительных устройствах, таких как сотовые телефоны, цифровые камеры и даже электромобили.В литиевых батареях используются различные вещества, но наиболее распространенной комбинацией является катод из оксида лития-кобальта и угольный анод.

• Свинцово-кислотный аккумулятор (перезаряжаемый) : это химический состав, используемый в типичном автомобильном аккумуляторе. Электроды обычно изготавливаются из диоксида свинца и металлического свинца, а электролит — это раствор серной кислоты.

Лучший способ понять эти реакции — увидеть их собственными глазами. Перейдите на следующую страницу, чтобы узнать о некоторых практических экспериментах с аккумулятором.

Аккумулятор Эдисона — 1903 — MagLab

Батарея Edison никогда не оправдала ожиданий, но проложила путь современной щелочной батарее.

Поскольку количество ископаемых видов топлива ограничено, многие автомобильные эксперты предсказывают, что через несколько лет большинство автомобилей будут работать от батарей. Если это так, то это будет не первый раз, когда на дорогах будут править электромобили.

Когда в конце XIX века появился автомобиль, его версия с бензиновым двигателем была наименее популярной из-за своей ненадежности.Электромобили превосходят по продажам свои аналоги с двигателем внутреннего сгорания, поскольку автомобилисты считали, что эти автомобили представляют меньше проблем.

Тем не менее, у электромобилей был существенный недостаток: свинцово-кислотные батареи того времени были очень тяжелыми, а кислота разъедала салон автомобиля, резко ограничивая срок службы. Перед научным сообществом стояла задача разработать мощный, надежный, эффективный и долговечный автомобильный аккумулятор.

Томас Эдисон был одним из первых ученых, кто принял вызов.Известный изобретатель, любитель автомобилей, знал, что необходимы значительные улучшения обычных свинцово-кислотных аккумуляторов. Из всех сотен изобретений, от лампы накаливания до фонографа, проект по разработке батареи оказался самым сложным делом.

Эдисон решил, что новая батарея должна весить меньше, быть более надежной и быть в три раза мощнее любой существующей батареи. Как обычно, Эдисон и его сотрудники провели тысячи тестов на самых разных металлах и других веществах, пытаясь найти правильную комбинацию для эффективной батареи.Четыре года спустя, в 1903 году, он объявил о своей работе. Готовый продукт содержал гидроксид калия в качестве электролита, а также железные и никелевые электроды, что, по утверждению Эдисона, делало его надежным, а также перезаряжаемым, что является важным фактором для автомобильного аккумулятора.

С большой помпой Эдисон анонсировал новую батарею и дерзко заявлял о ее возможностях. Производители и владельцы электромобилей начали закупать их массово. Однако у аккумуляторов оказались знакомые недостатки.Утечки были обычным явлением, и никель-графитовые проводники не работали должным образом. Кроме того, у аккумуляторов были проблемы с сохранением заряда. Испытания инженеров показали, что, хотя они легче старых свинцово-кислотных аккумуляторов, они не представляют собой никаких улучшений.

Эдисон закрыл завод и в течение следующих трех лет полностью модернизировал батарею, используя более дорогие материалы. Более высокое качество окупилось, поскольку новый продукт имел более высокую производительность и большую мощность.К 1910 году батарея начала массовое производство на заводе в Нью-Джерси, но быстро стала жертвой перемен.