Что такое аккумуляторная батарея?

Что такое аккумуляторная батарея?

Аккумуляторная батарея — это механическое устройство, которое хранит электроэнергию в виде химической энергии. Батареи включают первичные батареи, которые можно только разряжать и не перезаряжать, и вторичные батареи, которые можно многократно заряжать и разряжать. Аккумуляторная батарея относится к вторичной батарее.

Потребность в аккумуляторных батареях привлекала внимание не только как в качестве резервного источника питания, но и для их использования в хранении возобновляемой энергии. Они также являются экономичными и энергосберегающими устройствами, например, для усреднения потребления энергии в течение дня.

Применение аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи используются в широком спектре приложений: от бытового до промышленного использования.

Для домашнего использования их можно использовать в сочетании с солнечной энергетикой для экономии электроэнергии. Например, солнечную энергию можно использовать в дневное время и продавать, если есть излишки. Даже если электроэнергия не продается, ее можно хранить в батареях в течение дня, вместе с ночной электроэнергией, получаемой по сниженной ставке. Эту сохраненную энергию затем можно использовать ночью, после захода солнца, эффективно экономя электроэнергию. Кроме того, даже если из-за катастрофы произойдет отключение электроэнергии, можно использовать электричество в аккумуляторных батареях.

Для промышленного использования аккумуляторные батареи также используются в качестве резервных источников питания для высокомощных приложений и источников бесперебойного питания для приборов. Основное различие между промышленным использованием и бытовым использованием заключается в электрической емкости.

Принципы и типы аккумуляторных батарей

Принцип работы аккумуляторных батарей немного отличается от типа к типу, но механизм извлечения электроэнергии посредством химической реакции остается тем же. Аккумуляторные батареи состоят из положительного электрода, отрицательного электрода и электролита, который способствует химической реакции между положительным и отрицательным электродами.

1. Свинцовые аккумуляторные батареи

Свинцовые аккумуляторные батареи являются старейшими из всех аккумуляторных батарей и в основном используются в автомобильных аккумуляторах и аварийных резервных источниках питания. Они используют диоксид свинца для положительного электрода, свинец для отрицательного электрода и разбавленную серную кислоту для электролита. Они недороги, обладают высокой устойчивостью к перезарядке и имеют очень долгий срок службы, приблизительно 17 лет. Их низкая энергоэффективность при зарядке и разрядке является недостатком.

2. Никель-металлогидридные батареи

Эти батареи используют оксигидроксид никеля для положительного электрода, сплав для хранения водорода для отрицательного электрода и щелочной раствор, такой как гидроксид калия, для электролита. До литий-ионных батарей они использовались в качестве батарей для мобильных устройств и до сих пор используются в гибридных автомобилях и наземных железнодорожных хранилищах. Они характеризуются своей устойчивостью к чрезмерному разряду и перезаряду и способностью быстро заряжаться и разряжаться, но их недостатками являются большая скорость саморазряда и короткий срок службы около 5-7 лет.

3. Литий-ионные батареи

Эти батареи используют литийсодержащий оксид металла для положительного электрода, углеродный материал для отрицательного электрода и органический электролит для электролита. Они широко используются в качестве батарей для электронных устройств, используемых в повседневной жизни, таких как ноутбуки и смартфоны, а в последние годы они также были приняты в качестве батарей для электромобилей. Они характеризуются высокой плотностью энергии и способностью быстро заряжаться и разряжаться. Они также имеют относительно длительный срок службы от 6 до 10 лет, но их стоимость выше, чем у других батарей.

4. Батареи на основе серы натрия (NaS)

Также называемые NaS-батареями, эти батареи используют серу для положительного электрода, натрий для отрицательного электрода и β-оксид алюминия для электролита и используются в качестве резервных источников питания для крупных объектов, таких как заводы. Они также известны как батареи NAS и используются в качестве резервных источников питания для крупных объектов, таких как заводы. Они практически не имеют саморазряда, обладают превосходной эффективностью заряда-разряда и плотностью энергии. Они обеспечивают длительный срок службы около 15 лет и привлекают значительное внимание как промышленные батареи. Кроме того, можно ожидать снижения затрат из-за обильных ресурсов электродных материалов. Однако рабочая температура составляет 300 °C, поэтому высокую температуру необходимо поддерживать с помощью нагревателя, а материал электрода является опасным материалом, поэтому безопасность является основным вопросом.

Также появляются другие новые батареи, такие как окислительно-восстановительные проточные батареи, в которых резервуар для электролита и стек ячеек могут быть установлены отдельно.