Energiýa saklaýan batareýalaryň iş prinsipi
Anenergiýa saklaýjy batareýaelektrik energiýasy bilen himiki energiýanyň arasynda energiýany öwürýän we saklaýan enjamdyr. Zyňyndy wagtynda himiki energiýa gönüden-göni elektrik energiýasyna öwrülýär; zarýad berlende, elektrik energiýasy saklamak üçin gaýtadan himiki energiýa öwrülýär. Batareýadaky polo positiveitel we otrisatel elektrodlar dürli materiallardan ýasalýar. Şol bir elektrolit goýlanda, iki elektrod hem 1-4-nji suratda ABCD döwülen çyzygynyň görkezişi ýaly öz elektrod potensialyny döreder (çyzylan çyzyk bilen elektrodlaryň arasyndaky boşluk emele gelen elektrik goşa gatlagyny görkezýär). Pozitiw we otrisatel elektrodlaryň arasyndaky deňagramly elektrod potensialynyň tapawudy batareýanyň elektromotiw güýjüni (EMF) E. emele getirýär.
14-nji surat Energiýa saklaýan batareýanyň iş prinsipiniň shemasy
Pozitiw we otrisatel elektrodlar daşarky ýük bilen birikdirilende, polo positiveitel elektrod materialy elektron alýar we peselme reaksiýasyny başdan geçirýär, katod polýarizasiýasyny döredýär we şeýlelik bilen polo positiveitel elektrod potensialyny peseldýär; otrisatel elektrod materialy elektronlary ýitirýär we okislenme reaksiýasyny başdan geçirýär, anodiki polýarizasiýa döredýär we şeýlelik bilen negatiw elektrod potensialyny ýokarlandyrýar. Daşarky zynjyr üçin elektronlar otrisatel elektroddan polo positiveitel elektroda akýar, şonuň üçin häzirki ugur polo positiveitel elektroddan otrisatel elektroda geçýär. Elektrolitde zarýadyň geçirilmegi ion hereketi arkaly ýüze çykýar, şeýlelik bilen içerki zynjyryň häzirki ugry otrisatel elektroddan polo positiveitel elektroda geçýär. Zarýad beriş ýagdaýynda, batareýanyň potensial paýlanyşy 1 - 4-nji suratda A'B'C'D 'döwülen çyzyklar bilen görkezilýär. Processhli proses doly ýapyk aýlaw emele getirýär, bu elektrodlarda okislenme we peselme reaksiýalarynyň üznüksiz dowam etmegine mümkinçilik döredýär we şeýlelik bilen ýapyk aýlawyň içinde üznüksiz tok akymyny üpjün edýär. Batareýa işleýän wagty, elektrodlarda elektrik energiýasyny döredýän elektrokimiki reaksiýalara akym döredýän reaksiýalar we bu reaksiýalara gatnaşýan maddalara işjeň materiallar diýilýär.
Batareýanyň zarýad beriş prosesi, esasan, zarýad beriş prosesiniň tersidir. Zarýad berlende polo positiveitel elektrodda, okislenme bolsa negatiw elektrodda ýüze çykýar; şol bir wagtyň özünde, elektrolitdäki ionlaryň göçüş ugry zarýad wagtynda tersine we batareýanyň açyk - zynjyr naprýa .eniýesinden ýokary daşarky güýç çeşmesi, bu himiki öwrüliş prosesini herekete getirmek üçin 1-4-nji suratda görkezilen "B" C "D" çyzyklaryň görkezişi ýaly zerurdyr.
Himiki energiýanyň elektrik energiýasyna gönüden-göni öwrülmegini aňsatlaşdyrmak üçin, energiýa saklaýan batareýanyň içinde bolup geçýän redoks prosesi adaty redoks reaksiýalaryndan düýpgöter tapawutlanýar. Batareýada elektronlary ýitirmek (okislenme) we elektron almak (azaltmak) prosesleri dürli sebitlere bölünmelidir. Mundan başga-da, işjeň komponentler reaksiýa gatnaşanda elektronlar daşarky zynjyrdan geçmeli. Bu iki esasy element, batareýanyň içindäki redoks mehanizmini adaty himiki redoks reaksiýalaryndan we elektrokimiki poslama hadysalarynda mikro - öýjük reaksiýalaryndan tapawutlandyrýar.
Energiýa saklaýjy batareýalaryň düzümi
Energiýany saklaýan esasy batareýa dört esasy komponenti öz içine almalydyr: elektrodlar, elektrolitler, bölüji we batareýa örtükleri.
elektrod
Elektrodlar, batareýanyň esasy bölekleri hökmünde polo positiveitel we otrisatel elektrodlara bölünýär, esasan işjeň materiallardan we geçiriji çarçuwadan durýar. Olaryň arasynda işjeň materiallar batareýanyň zarýady wagtynda himiki reaksiýalar arkaly elektrik energiýasyny döredýär we batareýanyň işleýşini kesgitleýän esasy faktor bolup durýar. Işjeň materiallar esasan gaty, ýöne suwuklyk ýa-da gaz hökmünde hem bolup biler.
Işjeň materiallar batareýanyň umumy işleýşine aýgytly täsir edýär we şonuň üçin adatça aşakdaky öndürijilik talaplaryna eýedir: positive Pozitiw elektrod materialy ýokary potensiala eýe bolmaly, negatiw elektrod materialy bolsa batareýanyň uly elektromotiki güýç döredip biljekdigini üpjün etmek üçin pes potensialy saklamalydyr; Ive Işjeň materiallar gowy elektrohimiki reaktiwlige eýe bolmalydyr, ýagny redoks proseslerine aňsatlyk bilen gatnaşmalydyr; Active Işjeň komponentler agramy we göwrümi boýunça ýokary aýratyn kuwwata eýe bolmalydyr; ④ Işjeň materiallar elektrolit erginlerinde ajaýyp himiki durnuklylyga eýe bolmalydyr we {{0} olution eriş tizligi mümkin boldugyça pes bolmalydyr; Ive Işjeň materiallaryň ýokary elektron geçirijiligi bolmaly; Econom Ykdysadyýet we durnukly ösüş nukdaýnazaryndan ideal işjeň materiallar Earther ýüzünde bol we arzan çeşmeler bolmaly; Active Işjeň materiallar adamyň saglygyna we tebigy gurşawa zyýanly bolmaly däldir.
Belli bir işjeň material üçin ýokardaky ähli standartlary berjaý etmek gaty kyn; şonuň üçin işjeň material saýlanylanda hemmetaraplaýyn gözden geçirmek zerurdyr. Häzirki wagtda iň köp ulanylýan katod materiallary gurşun dioksidi, marganes dioksidi we nikel oksidi, şeýle hem howadaky kislorod ýaly metal oksidlerdir. Anod materiallary üçin sink, gurşun, kadmium, demir, litiý we natriý ýaly himiki reaktiw metallaryň bir topary saýlanýar.
Geçiriji çarçuwanyň wezipesi, işjeň materialy daşarky zynjyr bilen birleşdirmek we deňagramly tok paýlanyşyny üpjün etmek. Şeýle hem işjeň materialy goldaýar. Iň oňat geçiriji gurluş ajaýyp mehaniki güýje, ýokary himiki durnuklylyga, pes garşylyga we oňat işleýişe eýe bolmalydyr.
elektrolitler
Elektrolitiň esasy wezipesi, ion daşamak meselesini ýerine ýetirip, polo positiveitel we otrisatel elektrodlaryň arasynda täsirli ion geçirijiligini üpjün etmekdir. Käbir ýagdaýlarda elektrokimiki reaksiýalara hem gatnaşyp biler. Batareýada ulanylýan elektrolit üçin onuň öndürijiligi aşakdaky talaplara laýyk gelmelidir: storage Saklanylanda elektrolit bilen işjeň materialyň interfeýsinde ep-esli elektrokimiki reaksiýalaryň öňüni almak üçin gowy himiki durnuklylyga eýe bolmalydyr we şeýlelik bilen batareýanyň öz-özüni - akymyny azaldar; High highokary elektrik geçirijiligi bolmaly. Elektrolit düzümi dürli batareýalaryň arasynda üýtgeýär we adatça ajaýyp geçirijiligi bolan kislotalaryň, aşgarlaryň ýa-da duzlaryň suwly erginleri elektrolit hökmünde saýlanýar. Şeýle-de bolsa, käbir täze güýç tehnologiýalary organiki çözüji elektrolitler, eredilen duz elektrolitleri ýa-da gaty elektrolitler ýaly täze materiallary ulanyp biler.
izolýasiýa
Batareýanyň polo positiveitel we otrisatel elektrodlarynyň arasynda membrana ýa-da bölek hökmünde hem tanalýan bölüji ýerleşdirilýär. Esasy wezipesi, gysga utgaşma sebäp bolup biljek elektrodlaryň arasynda göni aragatnaşyk saklamagyň öňüni almakdyr. Aýyryjylar üçin esasy öndürijilik talaplary şulary öz içine alýar: internal içerki gysga utgaşmalaryň öňüni almak üçin gowy elektron izolýator bolmak; Electro elektrolitde ion göçmegine pes garşylykly bolmak, şeýlelik bilen enjamyň içerki garşylygyny peseltmek we ýokary - häzirki çykaryş şertlerinde energiýa ýitgisini ep-esli azaltmak; Good gowy himiki durnuklylyga eýe bolmak, elektrolit poslama we elektrod işjeň materiallarynyň redoks reaksiýalaryna garşy durmak; End dendritiň ösüşini netijeli blokirlemek we kiçijik işjeň bölejikleriň membrana girmeginiň öňüni almak üçin ýeterlik mehaniki güýje we egilme garşylyga eýe bolmak; economic Ykdysady faktorlary göz öňünde tutup, elýeterli we arzan bolmaly.
Adaty bölüji materiallara pagta kagyzy, pulpa kagyzy, mikrop plastmassa, mikrop rezin, gidratlanan sellýuloza, neýlon mata we aýna süýüm we ş.m. girýär.
Batareýa korpusy
Batareýa gapagy diýlip hem atlandyrylýan batareýa korpusy, sink elektrodynyň hem örtük bolup hyzmat edýän energiýa saklaýan batareýalarynda ýeke-täk batareýa görnüşidir. Munuň tersine, batareýanyň beýleki görnüşleri işjeň materialyň özi däl-de, daşarky encapsulation üçin ýörite materiallary ulanýarlar. Iň oňat batareýa korpusy ajaýyp mehaniki häsiýetlere eýe bolmaly, titremä we zarba garşy durmaly, aşa temperatura şertlerinde durnukly bolmaly we elektrolitleriň poslamagyna garşy durmalydyr. Iş ýüzünde metallar, plastmassalar we gaty rezin ýaly materiallar degişli artykmaçlyklary sebäpli batareýa gabyklary hökmünde giňden ulanylýar.