Kako so nastavljene baterije?

Nastavitev baterije je močno odvisna od njenega tipa (npr. Alkalne, litij-ione, svinčeve kisline) in predvidene uporabe. Vendar pa obstaja nekaj skupnih osnovnih načel:

Osnovne komponente:

Vse baterije, ne glede na vrsto, delijo temeljne sestavine:

* anoda (negativna elektroda): Tu se pojavi oksidacija; Izpuščeni so elektroni.

* katoda (pozitivna elektroda): Tu se zgodi zmanjšanje; Elektroni so sprejeti.

* Electrolit: To je ionski prevodnik (ponavadi tekočina, gel ali trdna), ki omogoča, da se ioni premikajo med anodo in katodo, dopolnjujejo vezje.

* Separator: (Pogosto prisotna) Porozna membrana, ki fizično ločuje anodo in katodo, kar preprečuje neposreden stik, hkrati pa še vedno omogoča ionski pretok. To preprečuje kratka vezja.

* Trenutni zbiralci: Običajno so kovinske strukture (na primer baker ali aluminij), ki zagotavljajo pot, da elektroni iztekajo iz anode in v katodo v zunanjem vezju.

Kako so urejeni:

Ureditev se močno razlikuje glede na vrsto baterije in želeno napetost in zmogljivost:

* Enojna celica: Najpreprostejša nastavitev je ena sama elektrokemijska celica, z eno anodo, eno katodo in elektrolitom. To zagotavlja specifično napetost (npr. Približno 1,5 V za alkalno celico).

* serija povezava: Za povečanje napetosti je več celic priključenih zaporedno. Pozitiven terminal ene celice je povezan z negativnim terminalom naslednjega. Skupna napetost je vsota posameznih celičnih napetosti (npr. 4 x 1,5 V celic =6V).

* vzporedna povezava: Za povečanje zmogljivosti (kako dolgo lahko baterija daje moč), je vzporedno povezano več celic. Pozitivni terminali vseh celic so povezani skupaj, negativni terminali pa so povezani skupaj. Napetost ostane enaka kot ena celica, vendar je skupna zmogljivost vsota posameznih celičnih zmogljivosti.

* Serija vzporedna povezava: Za večjo napetost in zmogljivost je mogoče uporabiti kombinacijo serij in vzporednih povezav. To je običajno v večjih baterijskih paketih, kot so tisti v električnih vozilih. Na primer, 12V baterija je lahko narejena iz 6 x 2V celic, povezanih v seriji, ali pa imata vzporedno povezana dva 6-celična paketa.

embalaža akumulatorja:

Posamezne celice ali moduli so običajno nameščene v zaščitnem ohišju. Ta ohišje zagotavlja mehansko zaščito, preprečuje puščanje elektrolitov in olajša povezave z zunanjimi vezji. Zasnova in materiali ohišja se močno razlikujejo glede na velikost, tip in uporabo baterije.

Specifični primeri:

* Alkalne baterije: To so običajno posamezne celice z cinkovo anodo in manganskim dioksidnim katodo.

* Litij-ionske baterije: Te so bolj zapletene, običajno sestavljene iz več celic, povezanih z zaporedno in/ali vzporedno, pakirano znotraj večjega baterijskega paketa s sistemom za upravljanje baterije (BMS) za spremljanje napetosti, toka, temperature in preprečevanja prekomernega polnjenja/praznjenja.

* Svinčene baterije: Te so pogosto sestavljene iz več celic (običajno šest za 12V baterijo), povezane z serijo, s svinčenimi ploščami, potopljenimi v elektrolit žveplove kisline.

Skratka, nastavitev baterije je skrbno zasnovana razporeditev elektrod, elektrolitov, ločevalcev in tokov, ki so pogosto kombinirani v seriji in/ali vzporedni, da dosežejo želeno napetost in zmogljivost, vse zaprte v zaščitno ohišje. Natančna konfiguracija je močno odvisna od kemične sestave in predvidene uporabe.