เราอธิบายว่าแบตเตอรี่คืออะไรและอุปกรณ์นี้ทำงานอย่างไร อีกทั้งชนิดของแบตเตอรี่ที่มีอยู่และแบตเตอรี่คืออะไร
แบตเตอรี่คืออะไร?
แบตเตอรี่ไฟฟ้า เรียกอีกอย่างว่าแบตเตอรี่ไฟฟ้าหรือตัวสะสม เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่สามารถแปลง พลังงานเคมี ข้างใน พลังงานไฟฟ้า. ดังนั้นแบตเตอรี่จึงสร้างกระแสตรงและด้วยวิธีนี้จะทำหน้าที่จ่ายไฟให้กับวงจรไฟฟ้าต่างๆ ขึ้นอยู่กับขนาดและกำลังของแบตเตอรี่
มีการใช้แบตเตอรี่ในชีวิตประจำวันของเราอย่างเต็มที่ตั้งแต่มีการประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 19 และมีการจำหน่ายเป็นจำนวนมากในวันที่ 20 การพัฒนาแบตเตอรี่ควบคู่ไปกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รีโมทคอนโทรล, นาฬิกา, คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์ร่วมสมัยกลุ่มใหญ่ทุกชนิดใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า ดังนั้นจึงผลิตขึ้นด้วยพลังงานที่หลากหลาย
แบตเตอรี่มีความจุประจุซึ่งกำหนดโดยธรรมชาติขององค์ประกอบและวัดเป็นหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่สามารถจ่ายกระแสไฟได้ 1 แอมแปร์ในชั่วโมงที่ต่อเนื่องกัน ยิ่งความจุในการชาร์จสูงเท่าไร ก็ยิ่งเก็บกระแสไฟไว้ภายในได้มากเท่านั้น
สุดท้ายนี้ วงจรชีวิตสั้นของแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ได้ก่อให้เกิดมลพิษอันทรงพลังของ น่านน้ำ Y ดินเนื่องจากเมื่อวงจรชีวิตสิ้นสุดลง จะไม่สามารถชาร์จซ้ำหรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และทิ้งไป หลังจากเกิดสนิมที่ฝาครอบโลหะแล้ว แบตเตอรี่จะคายประจุไปที่ สิ่งแวดล้อม ปริมาณสารเคมีและเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและ pH.
แบตเตอรี่ทำงานอย่างไร?
หลักการพื้นฐานของแบตเตอรี่ประกอบด้วยปฏิกิริยาการลดออกซิเดชัน (รีดอกซ์) ของบางอย่าง สารเคมีซึ่งหนึ่งในนั้นแพ้ อิเล็กตรอน (ออกซิไดซ์) ในขณะที่อีกตัวได้รับอิเล็กตรอน (ลดลง) สามารถกลับสู่การกำหนดค่าเริ่มต้นตามเงื่อนไขที่จำเป็น: การประยุกต์ใช้ ไฟฟ้า (ชาร์จ) หรือปิดวงจร (ดิสชาร์จ)
แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์เคมีที่มีขั้วบวก (แอโนด) และขั้วลบ (แคโทด) รวมทั้งอิเล็กโทรไลต์ที่ให้กระแสไฟฟ้าไหลออกสู่ภายนอก เซลล์เหล่านี้แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านกระบวนการย้อนกลับหรือเปลี่ยนกลับไม่ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของแบตเตอรี่ ซึ่งเมื่อเสร็จแล้วจะทำให้ความจุของแบตเตอรี่หมดลง พลังงาน. ในนี้เซลล์สองประเภทมีความโดดเด่น:
- หลัก. ซึ่งเมื่อเกิดปฏิกิริยาแล้วจะไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ ซึ่งจะทำให้ความสามารถในการจัดเก็บหมดลง กระแสไฟฟ้า. พวกเขาจะเรียกว่าแบตเตอรี่ที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้
- โรงเรียนมัธยม. พลังงานที่ได้รับการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อฟื้นฟูองค์ประกอบทางเคมีเดิม และสามารถใช้ได้หลายครั้งก่อนที่จะหมดพลังงาน พวกเขาจะเรียกว่าแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
ประเภทแบตเตอรี่
แบตเตอรี่มีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่ใช้ในการผลิต เช่น
- แบตเตอรี่อัลคาไลน์. ใช้แล้วทิ้งทั่วไป พวกเขาใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เป็นอิเล็กโทรไลต์ ดิ ปฏิกิริยาเคมี ที่ผลิตพลังงานเกิดขึ้นระหว่างสังกะสี (Zn, แอโนด) และแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO2, แคโทด) เป็นแบตเตอรี่ที่มีความเสถียรสูง แต่มีอายุการใช้งานสั้น
- แบตเตอรี่กรดตะกั่ว ทั่วไปในรถยนต์และรถจักรยานยนต์ เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งเมื่อชาร์จแล้วจะมีอิเล็กโทรดสองตัวของ ตะกั่ว: ลีดไดออกไซด์แคโทด (PbO2) และแอโนดตะกั่วเป็นรูพรุน (Pb) อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้คือ กรดซัลฟูริก (H2SO4) ในสารละลายที่เป็นน้ำ ในทางกลับกัน เมื่อแบตเตอรี่หมด ตะกั่วจะอยู่ในรูปของตะกั่ว (II) ซัลเฟต (PbSO4) ที่เกาะอยู่บนตะกั่วโลหะ (Pb) จากนั้น ในระหว่างการประจุเริ่มต้น PbSO4 จะลดลงเป็น Pb บนเพลตลบ และ PbO2 จะเกิดขึ้นบนประจุบวก ในกระบวนการนี้ ตะกั่วจะถูกออกซิไดซ์และลดลงพร้อมกัน ในทางกลับกัน ระหว่างการคายประจุ PbO2 จะลดลงเหลือ PbSO4 และ Pb จะถูกออกซิไดซ์เพื่อผลิต PbSO4 ด้วย กระบวนการทั้งสองนี้สามารถทำซ้ำได้เป็นวงกลมจนกว่าผลึก PbSO4 จะมีขนาดใหญ่เกินไปที่จะสูญเสียปฏิกิริยาเคมี กรณีนี้เป็นกรณีที่มีการกล่าวขานกันว่าแบตเตอรี่ถูกทำให้เป็นซัลเฟตและต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่
- แบตเตอรี่ นิกเกิล. ต้นทุนต่ำมากแต่ประสิทธิภาพแย่มาก พวกเขาเป็นรุ่นแรกที่ผลิตขึ้นในประวัติศาสตร์ ในทางกลับกัน พวกเขาทำให้เกิดแบตเตอรี่ใหม่ เช่น:
- เหล็กนิกเกิล (Ni-Fe) ประกอบด้วยท่อบาง ๆ ที่พันด้วยแผ่นเหล็กชุบนิกเกิล บนเพลตบวกมีนิกเกิล (III) ไฮดรอกไซด์ (Ni (OH) 3) และเหล็กแผ่นลบ (Fe) อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้คือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) แม้ว่าช่วงชีวิตของพวกเขาจะยาวนานมาก แต่ก็ถูกยกเลิกเนื่องจากประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนสูง
- นิกเกิลแคดเมียม (Ni-Cd) ประกอบด้วยแคโทดแคดเมียม (Cd) และแคโทดนิกเกิล (III) ไฮดรอกไซด์ (Ni (OH) 3) และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เป็นอิเล็กโทรไลต์ ตัวสะสมเหล่านี้สามารถชาร์จใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ (เกือบ 50Wh / kg) นอกจากนี้ มีการใช้น้อยลงเรื่อย ๆ เนื่องจากเอฟเฟกต์หน่วยความจำสูง (ความจุของแบตเตอรี่ลดลงเมื่อเราดำเนินการชาร์จที่ไม่สมบูรณ์) และเนื่องจากแคดเมียมมีมลพิษมาก
- นิกเกิล-ไฮไดรด์ (Ni-MH) พวกเขาใช้นิกเกิลออกซีไฮดรอกไซด์ (NiOOH) สำหรับขั้วบวกและ a โลหะผสม เมทัลไฮไดรด์เป็นแคโทด มีความจุโหลดสูงและเอฟเฟกต์หน่วยความจำน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ Ni-Cd และไม่ส่งผลกระทบต่อ สิ่งแวดล้อม เนื่องจากไม่มีซีดี (มลพิษและอันตรายมาก) พวกเขาเป็นผู้บุกเบิกในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากสามารถชาร์จใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ
- แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ION) พวกเขาใช้เกลือลิเธียมเป็นอิเล็กโทรไลต์ เป็นแบตเตอรี่ที่ใช้มากที่สุดใน อิเล็กทรอนิกส์ ขนาดเล็ก เช่น โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์พกพาอื่นๆ พวกเขาโดดเด่นด้วยความหนาแน่นของพลังงานมหาศาล เสริมด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ามันเบามาก มีขนาดเล็กและประสิทธิภาพที่ดี แต่มีอายุการใช้งานสูงสุดสามปี ข้อดีอีกประการที่พวกเขามีคือเอฟเฟกต์หน่วยความจำต่ำ นอกจากนี้ เมื่อถูกความร้อนสูงเกินไป พวกมันสามารถระเบิดได้ เนื่องจากองค์ประกอบนั้นติดไฟได้ ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงสูงเนื่องจากต้องรวมองค์ประกอบด้านความปลอดภัยเข้าด้วยกัน
- แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (LiPo) เป็นรูปแบบของแบตเตอรี่ธรรมดาของ ลิเธียมมีความหนาแน่นของพลังงานที่ดีกว่าและอัตราการคายประจุที่ดีกว่า แต่มีข้อเสียคือใช้งานไม่ได้หากประจุไฟฟ้าหมดต่ำกว่า 30% ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่ปล่อยให้ประจุหมด นอกจากนี้ยังสามารถทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและระเบิดได้ ดังนั้นไม่ควรรอนานเกินไปเพื่อดูแบตเตอรี่ หรือเก็บไว้ในที่ปลอดภัยห่างจากสารไวไฟ
แบตเตอรี่และแบตเตอรี่
ในหลายประเทศที่พูดภาษาสเปนจะใช้คำว่า . เท่านั้นแบตเตอรี่.
เงื่อนไข แบตเตอรี่ Y แบตเตอรี่ ในบริบทนี้มีความหมายเหมือนกัน และมาจากยุคแรกๆ ของการควบคุมไฟฟ้าของมนุษย์ ตัวสะสมชุดแรกประกอบด้วยกลุ่มของเซลล์หรือแผ่นโลหะเพื่อเพิ่มกระแสที่ให้มาในขั้นต้น และสามารถจัดเรียงได้สองวิธี: แบตเตอรี่หรือติดกันในรูปของ แบตเตอรี่.
อย่างไรก็ตาม ควรชี้แจงว่าในหลายประเทศที่พูดภาษาสเปนจะใช้คำว่า . เท่านั้น แบตเตอรี่และเป็นที่ต้องการ ตัวสะสม สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆ เช่น คาปาซิเตอร์ เป็นต้น