Što je baterija za napajanje? Koja je razlika između strujne baterije i obične baterije?
Tehnologija baterija izvrstan je izum s prekrasnom i dugom poviješću. Engleski"Battery" baterije prvi put se pojavio 1749. Prvi ga je upotrijebio američki izumitelj Benjamin Franklin kada je upotrijebio niz kondenzatora za provođenje električnih pokusa. . Koristio je razrijeđenu sumpornu kiselinu kao elektrolit za rješavanje problema polarizacije baterije i proizveo prvu nepolariziranu cink-bakrenu bateriju koja može održavati uravnoteženu struju, također poznatu kao"Daniel baterija."
Godine 1860., francuski's Plante izumio je bateriju s olovom kao elektrodom, koja je također bila prethodnica akumulatorske baterije; u isto vrijeme, Recrans iz Francuske's izumio je ugljično-cink bateriju, dovodeći tehnologiju baterija na područje suhih baterija.
Komercijalna upotreba tehnologije baterija započela je sa suhim baterijama. Izumio ju je Britanac Hellerson 1887., a masovno proizvodio u Sjedinjenim Državama 1896. Istodobno, Thomas Edison je 1890. izumio punjivu željezo-nikl bateriju, koja je također realizirana 1910. Komercijalizirana masovna proizvodnja.
Od tada, zahvaljujući komercijalizaciji, tehnologija baterija uvela je eru brzog napretka. Thomas Edison izumio je alkalne baterije 1914., Schlecht i Akermann izumili su sinterirane ploče za nikal-kadmijeve baterije 1934., a Neumann je 1947. razvio zatvorene nikalne baterije. alkalne baterije.
Nakon ulaska u 1970-e, tehnologija baterija je zahvaćena energetskom krizom i postupno se razvijala u smjeru fizičke snage. Uz kontinuirani napredak tehnologije solarnih ćelija koji se pojavio 1954. godine, postupno su izumljene i komercijalizirane litijeve baterije i nikl-metal hidridne baterije.
Što je baterija za napajanje? Razlika između njega i običnih baterija
Izvor energije novih energetskih vozila uglavnom se uglavnom temelji na električnim baterijama. Baterija za napajanje je zapravo vrsta izvora energije koji osigurava izvor energije za transport. Glavne razlike između njega i običnih baterija su:
1. Različiti u prirodi
Baterija za napajanje odnosi se na bateriju koja osigurava napajanje za transport, općenito u odnosu na malu bateriju koja osigurava energiju za prijenosnu elektroničku opremu; dok je obična baterija vrsta metala litija ili litijeve legure kao materijala negativne elektrode, koristeći nevodenu otopinu elektrolita. Primarna baterija se razlikuje od punjive litij-ionske baterije i litij-ionske polimerne baterije.
Drugo, kapacitet baterije je drugačiji
U slučaju novih baterija, koristite mjerač pražnjenja za testiranje kapaciteta baterije. Općenito, kapacitet baterija je oko 1000-1500 mAh; dok je kapacitet običnih baterija iznad 2000mAh, a neke mogu doseći i 3400mAh.
Treće, snaga pražnjenja je drugačija
Baterija od 4200 mAh može isprazniti struju u samo nekoliko minuta, ali obične baterije to uopće ne mogu učiniti, tako da je kapacitet pražnjenja običnih baterija potpuno neusporediv s energetskim baterijama. Najveća razlika između električne baterije i obične baterije je njezina velika snaga pražnjenja i visoka specifična energija. Budući da se akumulator uglavnom koristi za napajanje vozila, ima veću snagu pražnjenja od običnih baterija.
Četiri, različite aplikacije
Baterije koje osiguravaju pogonsku snagu za električna vozila nazivaju se energetskim baterijama, uključujući tradicionalne olovno-kiselinske baterije, nikl-metal hidridne baterije i nove litij-ionske baterije koje se dijele na energetske baterije (hibridna vozila) i energetske baterije (čista električna vozila); Litijeve baterije koje se koriste u potrošačkim elektroničkim proizvodima kao što su mobilni telefoni i prijenosna računala općenito se zajednički nazivaju litijevim baterijama kako bi se razlikovale od energetskih baterija koje se koriste u električnim vozilima.
Trenutne glavne vrste baterija
Tehnologija olovnih baterija, tehnologija nikal-vodikovih baterija, tehnologija gorivnih ćelija i tehnologija litijevih baterija i dalje su glavne tehnologije na tržištu.
Olovne baterije
Olovna baterija ima najdužu povijest primjene i najzreliju tehnologiju. To je baterija s najnižom cijenom i cijenom, a postigla je masovnu proizvodnju. Među njima, zatvorena olovno-kiselinska baterija regulirana ventilom (VRLA) je nekoć postala važna baterija za napajanje vozila, koja se koristila u EV i HEV-u koje su razvile mnoge europske i američke automobilske tvrtke, kao što su Saturn i EVI koje je razvio GM u 1980-ih i 1990-ih godina. Električni automobili itd.
Međutim, olovno-kiselinske baterije imaju nisku specifičnu energiju, kratko trajanje baterije, visoku stopu samopražnjenja i kratak vijek trajanja; njihova glavna sirovina olovo je teška, a tijekom proizvodnje i recikliranja može doći do onečišćenja okoliša teškim metalima. Stoga se olovno-kiselinske baterije trenutno uglavnom koriste za uređaje za paljenje pri pokretanju automobila i malu opremu kao što su električni bicikli.
NiMH baterije
Ni/MH baterije imaju dobru otpornost na prepunjavanje i prekomjerno pražnjenje. Ne postoji problem onečišćenja teškim metalima i neće doći do povećanja ili smanjenja elektrolita tijekom radnog procesa, što može postići zatvoren dizajn i bez održavanja. U usporedbi s olovno-kiselinskim baterijama i nikl-kadmijevim baterijama, nikal-vodikove baterije imaju veću specifičnu energiju, specifičnu snagu i vijek trajanja.
Nedostatak je što baterija ima loš efekt memorije, a s napretkom ciklusa punjenja i pražnjenja, legura za pohranu vodika postupno gubi svoju katalitičku sposobnost, a unutarnji tlak baterije će se postupno povećavati, što utječe na korištenje baterije. baterija. Osim toga, skupa cijena metala nikla također dovodi do većih troškova.
Što se tiče ključnih materijala, nikal-metal hidridne baterije uglavnom se sastoje od pozitivne elektrode, negativne elektrode, separatora i elektrolita. Pozitivna elektroda je niklova elektroda (Ni(OH)2); negativna elektroda općenito koristi metalni hidrid (MH); elektrolit je uglavnom tekući, a glavna komponenta je vodik. Kalijev oksid (KOH). Trenutno je fokus istraživanja nikal-vodikovih baterija uglavnom na materijalima pozitivnih i negativnih elektroda, a njihovo tehnološko istraživanje i razvoj je relativno zrelo.
Ni-MH baterije za vozila masovno su proizvedene i korištene, te su najrašireniji tip akumulatora za vozila u razvoju hibridnih vozila. Najtipičniji predstavnik je Toyota Prius, koja je trenutno najveće masovno proizvedeno hibridno vozilo. PEVE, zajedničko ulaganje Toyote i Panasonica, trenutno je najveći svjetski proizvođač nikal-vodikovih baterija.
Sada kada su se nikl-metal hidridne baterije povukle iz redova mainstream energetskih baterija, zašto se Toyota drži tabora nikl-metal hidridnih baterija?
Ovo mora reći da je najveća prednost Ni-MH baterija: super izdržljivost!
Svojedobno su poznati američki automobilski mediji proveli usporedni test prve generacije Priusa koji se koristio deset godina. Rezultati testa pokazuju da nakon 10 godina vožnje od 330.000 kilometara za model Prius prve generacije s nikl-metal hidridnim baterijama, uspoređujući ga s podacima novog automobila, performanse potrošnje goriva i snage ostaju na istoj razini. Hibridni sustav i Ni-MH baterija i dalje rade normalno.
Osim toga, čak i nakon prijeđenih 330.000 kilometara u deset godina korištenja, ova prva generacija Priusa nikada nije imala problema s nikl-metal hidridnom baterijom. Prije deset godina ljudi su dovodili u pitanje situaciju da bi degradacija kapaciteta baterije uvelike utjecala na potrošnju goriva i performanse snage. Ni' nije se pojavio. S ove točke gledišta, Japanci koji su oduvijek bili rigorozni i konzervativni imaju svoje jedinstvene razloge za svoju ljubav prema nikal-vodikovim baterijama.
Gorivna ćelija
Gorivna ćelija je uređaj za proizvodnju energije koji izravno pretvara kemijsku energiju iz goriva i oksidansa u električnu energiju. Gorivo i zrak odvojeno se dovode u gorivu ćeliju, a proizvodi se električna energija. Izvana ima pozitivne i negativne elektrode i elektrolite itd., kao baterija, ali zapravo ne može"skladištenje" ali"elektrana".
U usporedbi s običnim kemijskim baterijama, gorive ćelije mogu nadopuniti gorivo, obično vodik. Neke gorive ćelije mogu koristiti metan i benzin kao gorivo, ali su obično ograničene na industrijske primjene kao što su elektrane i viličari. Osnovno načelo vodikove gorivne ćelije je obrnuta reakcija elektrolize vode. Vodik i kisik se dovode do anode i katode. Nakon što vodik difundira kroz anodu i reagira s elektrolitom, elektroni se oslobađaju na katodu kroz vanjsko opterećenje.
Princip rada vodikove gorivne ćelije je: slanje plinovitog vodika na anodnu ploču (negativnu elektrodu) gorive ćelije. Nakon djelovanja katalizatora (platine) odvaja se elektron u atomu vodika, a vodikov ion (proton) koji je izgubio elektron prolazi kroz proton. Izmjenjivačka membrana dolazi do katodne ploče (pozitivne elektrode) gorivne ćelije, a elektroni ne mogu proći kroz membranu za izmjenu protona. Ovaj elektron može proći samo kroz vanjski krug kako bi stigao do katodne ploče gorivne ćelije, stvarajući tako struju u vanjskom krugu.
Nakon što elektroni stignu do katodne ploče, rekombiniraju se s atomima kisika i vodikovim ionima i tvore vodu. Budući da se kisik koji se dovodi na katodnu ploču može dobiti iz zraka, sve dok se anodna ploča kontinuirano opskrbljuje vodikom, katodna ploča se opskrbljuje zrakom, a vodena para se vremenom oduzima, električna energija se može kontinuirano isporučena.
Električna energija koju proizvodi gorivna ćelija se preko invertera, kontrolera i drugih uređaja dovodi do elektromotora, a zatim se kotači pokreću na rotaciju kroz prijenosni sustav, pogonsku osovinu itd., kako bi vozilo moglo voziti cestom. U usporedbi s tradicionalnim vozilima, učinkovitost pretvorbe energije kod vozila na gorive ćelije iznosi čak 60 do 80%, što je 2 do 3 puta više nego kod motora s unutarnjim izgaranjem.
Gorivo gorivne ćelije su vodik i kisik, a proizvod je čista voda. Ne proizvodi ugljični monoksid i ugljični dioksid, niti ispušta sumpor i čestice. Stoga su vozila na vodikove gorivne ćelije uistinu vozila s nultom emisijom i nultim zagađenjem, a vodikovo gorivo je savršen izvor energije za vozila!
