Bateri adalah sumber kuasa yang paling biasa untuk peranti genggam asas hingga aplikasi industri berskala besar. Bateri boleh didefinisikan kerana ia adalah gabungan satu atau lebih sel elektrokimia yang mampu menukar tenaga kimia yang tersimpan menjadi tenaga elektrik.
Bekerja Bateri:
Bateri adalah peranti, yang terdiri daripada pelbagai sel voltan. Setiap sel voltan terdiri daripada dua sel separuh yang dihubungkan secara bersiri oleh elektrolit konduktif yang menahan anion dan ion kucing. Satu sel separuh merangkumi elektrolit dan elektrod ke mana anion bergerak, iaitu anod atau elektrod negatif sel separuh lain merangkumi elektrolit dan elektrod ke mana ion kucing bergerak, iaitu katod atau elektrod positif.
Dalam tindak balas redoks yang memberi kuasa kepada bateri, pengurangan berlaku pada kation di katod, sementara pengoksidaan berlaku pada anion di anod. Elektrod tidak bersentuhan antara satu sama lain tetapi disambungkan secara elektrik oleh elektrolit. Sebahagian besar sel separuh mempunyai elektrolit yang berbeza. Semua perkara yang dipertimbangkan setiap sel separuh tertutup dalam bekas dan pemisah yang berpori dengan ion tetapi bukan sebahagian besar elektrolit menghalang pencampuran.
Bekerja Bateri
Setiap sel separuh mempunyai daya elektromotif (Emf), ditentukan oleh keupayaannya untuk menggerakkan arus elektrik dari bahagian dalam ke bahagian luar sel. Emf bersih sel adalah perbezaan antara emf separuh selnya. Dengan cara ini, jika elektrod mempunyai emf dan dengan kata lain, emf bersih adalah perbezaan antara potensi penurunan tindak balas separuh.
Bagaimana cara mengekalkan Bateri?
Untuk mengekalkan bateri dalam keadaan baik, penyamaan bateri perlu dilakukan. Kerana penuaan, semua sel tidak mengecas sama dan beberapa sel menerima cas dengan cepat sementara yang lain mengecas secara beransur-ansur. Penyamaan dapat dilakukan dengan sedikit pengisian bateri untuk membolehkan sel yang lemah juga dapat dicas sepenuhnya. Voltan terminal bateri yang dicas sepenuhnya ialah 12V, bateri kenderaan menunjukkan 13.8V di terminalnya sementara bateri tiub 12 volt akan menunjukkan 14.8V. Bateri kenderaan harus dipasang dengan kuat di dalam kenderaan untuk mengelakkan goyangan. Bateri penyongsang hendaklah diletakkan di atas papan kayu jika boleh.
2 Jenis Bateri
1) Bateri Utama:
Seperti namanya bateri ini dimaksudkan untuk penggunaan tunggal. Setelah bateri ini digunakan, ia tidak dapat diisi semula kerana peranti tidak mudah dipusingkan dan bahan aktif mungkin tidak kembali ke bentuk semula. Pengilang bateri mengesyorkan agar tidak mengisi semula sel primer.
Beberapa contoh bateri boleh guna adalah bateri AA, AAA biasa yang kami gunakan di jam dinding, alat kawalan jauh televisyen dll. Nama lain untuk bateri ini ialah bateri pakai buang.
Jenis Bateri
2) Bateri Sekunder:
Bateri sekunder juga disebut sebagai bateri yang boleh dicas semula. Bateri ini boleh digunakan dan diisi semula secara serentak. Mereka biasanya dipasang dengan bahan aktif dengan aktif dalam keadaan habis. Bateri boleh dicas semula diisi semula dengan menggunakan arus elektrik, yang membalikkan reaksi kimia yang berlaku semasa pembuangan. Pengecas adalah peranti yang membekalkan arus yang diperlukan.
Beberapa contoh untuk bateri yang boleh dicas semula adalah bateri yang digunakan dalam telefon bimbit, pemain MP3 dan lain-lain. Peranti seperti alat bantu dengar dan jam tangan menggunakan sel miniatur dan di tempat seperti pertukaran telefon atau pusat data komputer, bateri yang lebih besar digunakan.
Bateri Sekunder
Jenis Bateri Sekunder (boleh dicas semula):
SMF, Asid plumbum, Li dan Nicd
Bateri SMF:
SMF ialah bateri bebas penyelenggaraan tertutup, direka untuk menawarkan daya penyelenggaraan yang boleh dipercayai, konsisten dan rendah untuk aplikasi UPS. Bateri ini boleh dikenakan aplikasi kitaran dalam dan penyelenggaraan minimum di kawasan luar bandar dan defisit kuasa. Bateri ini boleh didapati dari 12V.
Dalam dunia informatif hari ini, seseorang tidak boleh mengabaikan keperluan untuk sistem bateri yang dirancang untuk memulihkan data dan maklumat yang sangat penting dan menjalankan instrumen asas untuk jangka masa yang diinginkan. Bateri diperlukan untuk memberikan tenaga segera. Bateri yang tidak boleh dipercayai dan rendah diri boleh mengakibatkan kehilangan data dan peralatan yang boleh mengakibatkan kerugian besar kepada syarikat. Selepas itu, segmen UPS memerlukan penggunaan sistem bateri yang boleh dipercayai dan terbukti.
Bateri SMF
Bateri Lithium (Li):
Kita semua menggunakannya dalam peranti mudah alih seperti telefon bimbit, komputer riba atau alat kuasa. Bateri litium telah menjadi salah satu pencapaian terbesar dalam kuasa mudah alih dalam dekad yang lalu dengan penggunaan bateri lithium, kami dapat beralih dari telefon bimbit hitam dan putih ke telefon bimbit berwarna dengan ciri tambahan seperti GPS, amaran e-mel dan lain-lain. peranti berpotensi ketumpatan tenaga untuk kapasiti yang lebih tinggi. Dan bateri pelepasan diri yang agak rendah. Sel khas juga dapat memberikan arus yang sangat tinggi untuk aplikasi seperti alat kuasa.
Bateri Li
Bateri Nikel Kadmium (Nicd):
Bateri Nikel Cadmium mempunyai kelebihan untuk diisi semula berkali-kali dan mempunyai potensi yang relatif tetap semasa pembuangan dan mempunyai kapasiti tahan elektrik dan fizikal yang lebih banyak. Bateri ini menggunakan nikel oksida untuk katod, sebatian kadmium untuk anoda dan larutan kalium hidroksida sebagai elektrolitnya.
Apabila bateri diisi, komposisi kimia katod berubah dan nikel hidroksida berubah menjadi NIOOH. Di anod, pembentukan ion Kadmium berlaku dari Cadmium Hydroxide. Semasa bateri habis, kadmium bertindak balas dengan NiOOH untuk membentuk kembali nikel hidroksida dan Kadmium Hidroksida.
Cd + 2H2O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2
Bateri asid plumbum:
Bateri asid plumbum digunakan secara meluas dalam kenderaan, penyongsang, sistem kuasa sandaran dan lain-lain. Tidak seperti bateri bebas tiub dan penyelenggaraan, bateri asid asid memerlukan penjagaan dan penyelenggaraan yang betul untuk memanjangkan hayatnya. Bateri Asid Plumbum terdiri daripada serangkaian plat yang direndam dalam larutan asid sulfurik. Plat mempunyai grid di mana bahan aktif dilekatkan. Plat dibahagikan kepada plat positif dan negatif. Plat positif memegang plumbum tulen sebagai bahan aktif sementara plumbum oksida dilekatkan pada plat negatif.
Bateri Asid plumbum
Bateri yang dicas sepenuhnya dapat melepaskan arus semasa disambungkan ke beban. Semasa proses pembuangan, asid sulfurik bergabung dengan bahan aktif pada plat positif dan negatif yang mengakibatkan pembentukan timbal sulfat. Air adalah satu-satunya langkah terpenting dalam mengekalkan bateri Asid Plumbum. Kekerapan air bergantung pada penggunaan, kaedah pengisian dan suhu operasi. Semasa proses, atom hidrogen dari asid sulfurik bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk air.
Ini menghasilkan pelepasan elektron dari plat positif yang akan diterima oleh plat negatif. Ini membawa kepada pembentukan potensi elektrik di seluruh bateri. Elektrolit dalam bateri Asid Lead adalah campuran asid sulfurik dan air yang mempunyai graviti tertentu. Berat jenis adalah berat campuran asid-air berbanding dengan isipadu air yang sama. Berat tentu air bebas ion tulen adalah 1.
Bateri asid plumbum memberikan nilai terbaik untuk tenaga dan tenaga per kilowatt-jam mempunyai kitaran hidup terpanjang dan kelebihan persekitaran yang besar kerana ia dikitar semula pada kadar yang sangat tinggi. Tiada kimia lain yang dapat menyentuh infrastruktur yang ada untuk mengumpulkan, mengangkut dan mengitar semula bateri asid plumbum.
Bersama dengan artikel ini, bateri ion Lithium dibincangkan dengan kelebihan dan kekurangannya.
Bekerja Lithium - Bateri Ion
Bateri Lithium –Ion kini popular di kebanyakan peranti mudah alih elektronik seperti Telefon bimbit, Komputer riba, Kamera Digital, dan lain-lain kerana kecekapan daya tahan lama. Ini adalah bateri boleh dicas semula yang paling popular dengan kelebihan seperti ketumpatan tenaga terbaik, kehilangan cas yang tidak dapat dielakkan dan tanpa kesan memori. Bateri Li-Ion menggunakan ion Lithium sebagai pembawa cas yang bergerak dari elektrod negatif ke elektrod positif semasa pelepasan dan kembali semasa mengecas. Semasa mengecas, arus luaran dari pengecas menggunakan voltan lebihan daripada bateri. Ini memaksa arus mengalir ke arah terbalik dari elektrod positif ke negatif di mana ion litium tertanam dalam bahan elektrod berpori melalui proses yang disebut Interkalasi. Ion Li melalui elektrolit bukan berair dan diafragma pemisah. Bahan elektrod adalah sebatian litium interkalasi.
Elektrod negatif bateri Li-Ion terdiri daripada karbon dan elektrod positif adalah oksida logam. Bahan yang paling biasa digunakan dalam elektrod negatif adalah Grafit sementara bahan elektrod positif mungkin Lithium kobalt oksida, Lithium ion fosfat atau Lithium manganese oxide. Garam litium dalam pelarut organik digunakan sebagai elektrolit. Elektrolit biasanya merupakan campuran karbonat organik seperti Etilena karbonat atau Dietil karbonat yang mengandungi ion litium. Elektrolit menggunakan garam anion seperti Lithium hexa fluoro fosfat, Lithium hexa fluoro arsenate monohydrate, Lithium per chlorate, Lithium hexa fluoro borate dll. Bergantung pada garam yang digunakan, voltan, kapasiti dan jangka hayat bateri berbeza-beza. Litium murni bertindak balas dengan air dengan kuat untuk membentuk ion hidroksida dan hidrogen litium. Jadi elektrolit yang digunakan adalah pelarut organik bukan berair. Peranan elektrokimia cas elektrod antara anod dan katod bergantung pada arah aliran arus.
Tindak Balas Bateri Li Ion
Dalam bateri Li-Ion, kedua-dua elektrod dapat menerima dan melepaskan ion litium. Semasa proses Interkalasi, ion litium bergerak ke elektrod. Semasa proses terbalik yang disebut de interkalasi, ion litium bergerak ke belakang. Semasa pembuangan, ion litium positif akan diekstrak dari elektrod negatif dan dimasukkan ke dalam elektrod positif. Semasa proses pengisian, pergerakan ion litium terbalik berlaku.
Kelebihan Lithium - Bateri Ion:
Bateri Lithium Ion mengatasi bateri NiCd dan bateri sekunder yang lain. Sebilangan kelebihannya adalah
- Berat ringan berbanding bateri lain dengan ukuran yang serupa
- Terdapat dalam pelbagai bentuk termasuk bentuk rata
- Voltan litar terbuka tinggi yang meningkatkan pemindahan kuasa pada arus rendah
- Kekurangan kesan ingatan.
- Kadar pelepasan diri yang sangat rendah 5-10% sebulan. Pelepasan diri adalah sekitar 30% pada bateri NiCd dan NiMh.
- Bateri mesra alam tanpa logam litium percuma
Tetapi bersama dengan kelebihannya, seperti bateri lain, bateri Li-Ion juga mengalami beberapa kekurangan.
Kekurangan Bateri Li-Ion:
- Deposit di dalam elektrolit dari masa ke masa akan menghalang aliran cas. Ini meningkatkan daya tahan dalaman bateri dan keupayaan sel untuk menyampaikan arus secara beransur-ansur berkurang.
- Pengecasan dan suhu tinggi boleh menyebabkan kehilangan kapasiti
- Apabila terlalu panas, bateri Li-Ion mungkin mengalami kehausan termal dan pecah sel.
- Pelepasan dalam mungkin melekatkan bateri Li-Ion. Oleh itu, untuk mengelakkan ini, beberapa alat membuat litar tutup dalaman yang mematikan bateri apabila voltannya melebihi tahap selamat 3 hingga 4.2 volt. Dalam kes ini, apabila bateri tidak lama digunakan, litar dalaman akan menghabiskan kuasa dan menghabiskan bateri di bawah voltan mati. Jadi untuk mengecas bateri seperti itu, pengecas biasa tidak berguna.
