Batteri ( fr. batteri ) - to eller flere elektriske elementer forbundet parallelt eller i serie . Normalt refererer dette udtryk til forbindelsen af elektrokemiske kilder til elektricitet / elektrisk strøm ( galvaniske celler , batterier , brændselsceller ).
I elektroteknik er strømkilder (galvaniske celler, batterier), termoelementer eller fotoceller forbundet til et batteri for at få spændingen taget fra batteriet (når seriekoblet), strømstyrken eller kapaciteten (når parallelkoblet), den dannede kilde er større end ét element kan give.
Stamfaderen til et batteri af serieforbundne elektrokemiske celler kan betragtes som en voltaisk søjle , opfundet af Alessandro Volta i 1800, bestående af serieforbundne kobber-zink galvaniske celler.
Et batteri i hverdagen kaldes normalt ikke helt korrekt for single galvaniske celler (for eksempel type AA ), som er forbundet til et batteri i batterirummene på forskellige enheder for at opnå den nødvendige spænding.
Et batteri kaldes også et kredsløb, der kun indeholder passive elektriske elementer: modstande (for at øge dissiperet effekt eller ændre modstand), kondensatorer (for at øge kapacitansen eller øge driftsspændingen), kapacitansændringer. Sådanne enheder udstyret med omskifterelementer - kontakter, stikkontakter osv. kaldes ofte butikker ( modstandslager , kapacitanslager ).
| Internationale universelle koder for genanvendelse af batterier og akkumulatorer | |
Det genopladelige batteri udføres strukturelt som regel i et enkelt hus, hvori der er flere elektrisk forbundne battericeller. Normalt føres 2 kontakter ud til ydersiden af kabinettet for tilslutning til opladeren og/eller forbrugskredsløbet. Batteriet kan også have hjælpeanordninger, der sikrer effektiviteten og sikkerheden ved dets drift: termiske sensorer, elektroniske beskyttelsesanordninger for både battericellerne, der udgør batteriet og batteriet som helhed (f.eks. for et lithium-ion-batteri ) . Batteriet og batteriet i galvaniske celler bruges som jævnstrømskilde .
Grundlæggende betyder batterier en kemisk strømkilde, men der er celler og batterier baseret på andre fysiske principper. For eksempel atombatterier på beta-henfald (de såkaldte beta-voltaiske batterier) [1] [2] .
Oftest er de elektrokemiske celler i et batteri forbundet i serie . Spændingen af en individuel celle bestemmes af materialet af dens elektroder og sammensætningen af elektrolytten og kan ikke ændres. Ved at forbinde flere celler i serie øges batteriets udgangsspænding , og den samlede batterispænding i serieforbindelse er lig med summen af spændingerne for alle celler. Den maksimale udgangsstrøm for et seriebatteri overstiger ikke strømmen af selve lavstrømselementet.
Ulempen ved en seriel forbindelse er den ujævne afladning og opladning med heterogene elementer inkluderet i batteriet, med en elementær inklusion i opladnings-/afladningskredsløbet, mere rummelige celler er underafladede, og mindre rummelige er overafladede. For nogle typer batterier, såsom lithium, fører overafladning til, at de fejler. Derfor er lithiumcellebatterier typisk forsynet med indbygget eller ekstern afladningsoptimeringskontrolelektronik. Lignende problemer opstår ved opladning af et batteri af genopladelige celler. Da den elektriske ladning, der strømmer gennem hvert element i serieforbindelse, er ens, fører dette til overopladning af mindre rummelige elementer og underopladning af mere rummelige. Kapaciteten af selv den samme type celler varierer lidt på grund af den uundgåelige teknologiske variation og kan blive væsentligt anderledes efter flere opladnings-/afladningscyklusser. Derfor er moderne batteripakker normalt udstyret med ladeoptimeringselektroniske kredsløb.
Et eksempel på et serieforbundet batteri er ethvert bilbatteri , der indeholder 6 eller 12 celler.
8,4 volt Ni-MH batteri størrelse 7HR22 ("Krona") fra 7 serieforbundne miniature Ni-MH batterier på 1,2 V
9V alkalisk batteri, størrelse 6F100, 6 x 1,5V fladceller forbundet i serie
6-volt alkalisk batteri, størrelse 4LR44, bestående af 4 miniature LR44 1,5 V elektrokemiske celler forbundet i serie
12-volt alkalisk batteri, størrelse A23 , bestående af 8 miniature LR932 1,5 V elektrokemiske celler forbundet i serie
14,4 volt skruetrækker batteri af 12 cylindriske serieforbundne Ni-Cd batterier på 1,2 V
Enheden af et 12-volts bilbatteri fra 6 serieforbundne bly-syre-batterier på 2 V
Parallelforbindelse af elektrokemiske celler i et batteri øger batteriets samlede kapacitet , øger den maksimale udgangsstrøm og reducerer dets indre modstand . Parallelforbindelse har en række ulemper. Når EMF for parallelforbundne elementer ikke er ens, begynder udligningsstrømme at flyde mellem elementerne, mens elementer med større EMF giver strøm til elementer med lavere EMF. I genopladelige batterier er en sådan strøm af strømme ikke særlig signifikant, da celler med en højere EMF, når de aflades, genoplader celler med en lavere EMF. I ikke-batterier fører strømmen af cirkulerende strømme til et fald i batterikapaciteten. Når cellerne er forbundet parallelt, bliver opladningstilstanden for akkumulatorbatteriet desuden mere kompliceret, da det normalt kræver separat opladning af hver af cellerne og skift af cellerne under opladning, hvilket komplicerer den interne eller eksterne elektroniske ladekontrol kredsløb. Derfor anvendes parallelforbindelse af battericeller sjældent, fortrinsvis anvendes celler med større kapacitet.
Elektriske bus batterier
Datacenter backup batterier
De mest almindelige batteristørrelser [3] er:
| IEC JIS nomenklatur | sovjetisk | Formen | Dimensioner ( l × b ( ⌀ ) × t ), mm | Spænding, V | Hverdagen. titel |
|---|---|---|---|---|---|
| 6LR61/6F22 | krone | Parallelepiped | 48,5×26,5×17,5 | 9 | "krone" |
| 3R12 | 3336 | Parallelepiped | 67×62×22 | 4.5 | "flad" |
| A23 (8LR932) | — | Cylinder | 28,9×10,3 | 12 | |
| A27 (8LR732) | — | Cylinder | 28,2×8 | 12 | |
| 2R10 | — | Cylinder | 74,6×21,8 | 3 | |
| 2CR5 | — | Parallelepiped | 45×34×17 | 6 | |
| 4LR44 | — | Cylinder | 25×12 | 6 | |
| 4LR61 | — | Parallelepiped | 48,5×35,6×9,18 | 6 | |
| 4R25 | — | Parallelepiped | 115×68,2×68,2 | 6 | |
| 6F100 | — | Parallelepiped | 80×64,5×51 | 9 | |
| 15F20 | — | Parallelepiped | 51×26,2×16 | 22.5 |
6F22-batteriet består af 6 F22 1,5V flade batterier
6LR61-batteriet består af 6 1,5 V LR61- cylindriske batterier
15F20-batteriet består af 15 F20 1,5 V-batterier
15F20-batteriet har en ekstern og strukturel lighed med 6F22, men adskiller sig i størrelse, spænding og placeringen af kontakterne i modsatte ender
2CR5
4LR61-batteriet består af 4 LR61 1,5V cylindriske batterier
Batteri 4R25
| Type | Fordele | Fejl |
|---|---|---|
| Tør ("salt", kul-zink ) |
Billigst, masseproduceret. | Den mindste kapacitet; faldende udledningskurve; dårlig til at arbejde med kraftige belastninger (høj strøm); dårlig ved lave temperaturer. |
| Heavy Duty ("kraftigt" tørt element, zinkchlorid) |
Billigere end alkalisk. Bedre ved høj strøm og lave temperaturer. | Lav kapacitet. Faldende udledningskurve. |
| Alkalisk ("Alkalisk", alkali-mangan ) |
Gennemsnitlige omkostninger. Bedre end de foregående ved høj strøm og lave temperaturer. Ved afladning bevarer den en lav impedansværdi. Bredt produceret. | Faldende udledningskurve. |
| Merkur | Konstant spænding, høj energiintensitet og energitæthed. | Høj pris. På grund af kviksølvs skadelighed produceres de næsten ikke mere. |
| Sølv | Høj kapacitet. Flad udledningskurve. God ved høje og lave temperaturer. Fremragende holdbarhed. | Dyrt. |
| Lithium | Den højeste kapacitet pr. masseenhed. Flad udledningskurve. Fremragende ved lave og høje temperaturer. Ekstremt lang opbevaringstid. Højspænding pr. celle (3,5-4,2 V for genopladelige batterier; 1,5 eller 3,0 V for lithiumbatterier ). Lys. | Dyrt. |
| Type | Beskrivelse | Fordele | Fejl |
|---|---|---|---|
| Primær | Galvaniske elementer . De reaktioner, der finder sted i dem, er irreversible, så de kan ikke genoplades. Normalt kaldes de ordet "batteri". Forsøg på at oplade det primære batteri kan beskadige og lække luden eller andre stoffer indeholdt i det. Mest populære. | Højere kapacitet og/eller billigere. Mindre selvafladning. | Engangsbrug. |
| Sekundær | Batterier . I modsætning til de primære er reaktionerne i dem reversible, så de er i stand til at omdanne elektrisk energi til kemisk energi, akkumulere den ( ladning ) og udføre den omvendte transformation, hvilket giver elektrisk energi til forbrugeren ( udladning ). For almindelige batterier er antallet af opladnings-afladningscyklusser normalt omkring 1000 og afhænger markant af driftsforholdene. | Flergangsbrug, genopladelig. | Lavere kapacitet og/eller dyrere. Stærkere selvafladning. |
Salt- og alkalibatterier (zink-mangan-batterier) bruges bogstaveligt talt overalt i hverdagen - i fjernbetjeninger , i trådløse mus og tastaturer, i vækkeure osv. Deres bortskaffelse og videre forarbejdning er vigtig ikke kun ud fra et økologisynspunkt (hvis de ligger på en losseplads, kan de selv antænde, og det vil føre til frigivelse af giftige stoffer - dioxiner til atmosfæren), men også for opnå værdifulde råvarer ( mangan (som de for eksempel i Rusland ikke producerer i metallisk form) og zink ). Nu (2020'erne) akkumuleres omkring en milliard af sådanne batterier i Den Russiske Føderation , men ikke mere end 3% genanvendes [4] . I europæiske lande er der overalt i butikker (supermarkeder) beholdere til indsamling af potentielt giftigt affald (batterier, CFL-lamper osv.).
| Populære størrelser af elektrokemiske celler og batterier | ||
|---|---|---|