Jetez un oeil à votre téléphone portable, PDA ou ordinateur portable: en raison de la rapidité des progrès technologiques sont largement périphériques disponibles, qui ont dix ou quinze ans peut être vu que dans les films de science-fiction. Et parmi cette couleur tumultueuse floraison de l'industrie high-tech est un anachronisme parfait batteries conventionnelles. Il suffit de penser, les principes qui sous-tendent toutes les batteries modernes ont été ouvertes, même au siècle dernier, mais beaucoup plus tôt. Et depuis qu'ils ont subie n'est pas un si grand changement, qui consistait principalement en de réduire la taille et l'utilisation de matériaux améliorés. Il semblerait que le monde GHz et de la nanotechnologie est la "vieille" devrait prendre un siège arrière. Mais avec l'avènement de nombreux appareils mobiles modernes (joueurs, PDA, appareils photo et caméscopes, ordinateurs portables, etc), nous assistons à la tendance inverse - les piles et les piles ne font pas partie moins importante que les processeurs. Tout dépend précisément de la capacité de la source d'alimentation. Et sans lui, même les gadgets les plus riches en fonctionnalités seront absolument inutile. En fait, un tel âge solide de la technologie - c'est une bonne chose. Au cours de cette période, les scientifiques et les chercheurs ont étudié le problème en détail. Moderne "duraselly" loin de la tension de la batterie il ya deux siècles. Et maintenant, les fabricants passent beaucoup d'argent pour améliorer les paramètres de leurs produits et réduire leur taille. Un moteur de ce processus est un effort constant vers la miniaturisation des fabricants de produits électroniques. Tous les derniers développements dans ce domaine tentent de répondre aux besoins de la technologie mobile moderne. Le fait que même qu'ils travaillent dans de nouveaux moyens, n'est pas le cas, de radio ou de lampes de poche. Tous ces appareils photo numériques, PDA, et les CD-MD-MMC-MP3-joueurs ont besoin de batteries qui peuvent résister subites qui surviennent pendant les écrans de puissance, le déroulement des disques, et sortir de leur hibernation. En revanche, les sociétés d'informatique, le droit chtyaschih sainte de Moore, les entreprises produisant des piles, avoir aucune illusion sur le plus proche (et même pas si) l'avenir. décennies précédentes (!) leur a enseigné de ne pas attendre l'apparition miraculeuse des nouvelles technologies qui permettront d'accroître la capacité de la batterie en deux. Au contraire, nous devons travailler dur, s'améliore progressivement disponibles. Qu'il suffise de dire que plus de dix ans de vie de la batterie lithium-polymère de cette technologie n'a pas été entièrement épuisé, et donc les meilleurs esprits de l'industrie continue sur le pourcentage d'un demi-point de pourcentage dans leur capacité spécifique. Les batteries ont parcouru un long chemin du développement, mais ils ne sont pas encore assez pour servir les gens. Ensuite, nous allons vous raconter l'histoire de batteries, ainsi que d'essayer de comprendre ce qui nous attend. Eh bien, pour commencer avec un regard sur la façon dont ils travaillent et ce qu'ils ont à l'intérieur. Batteries - sont des dispositifs qui emmagasinent l'énergie, qu'ils ont ensuite donner ce même appareil consommant de l'énergie. Toutefois, en vertu de cette définition comprend comme des volants, ou, disons, le ressort d'horloge. Malheureusement, à ce stade sur le marché les modèles d'horlogerie russe de téléphones cellulaires ou les PDA ne sont pas représentés du tout, donc nous laissons ce sujet intéressant à des temps meilleurs. Omettre aussi l'histoire de l'acide de batteries au plomb - en dépit du fait qu'ils ont une grande capacité, la mobilité (à ne pas confondre avec la voiture) laisse beaucoup à désirer. Que cela signifie généralement par le mot «batterie» peut être décrite comme suit: un système isolé dans lequel les processus chimiques se produisent, résultant de la puissance électrique générée. L'émergence des ordinateurs portables, ainsi que de nombreux autres mobiles "trucs", a donné un nouvel élan au développement de technologies d'alimentation autonome. Si vous regardez les ordinateurs classiques, ils sont alimentés par le réseau, et donc pratiquement ne pas utiliser de piles. Comme une exception peut être appelé un CMOS-batterie sur la carte mère, piles, alimentation sans coupure (UPS'ov), et, sur les petites choses, des «doigts» qui sont insérés dans différents souris sans fil, claviers, etc Comment les différents appareils mobiles: il n'est même pas discuter de quoi que ce soit, il est difficile de nommer un seul, qui n'aurait pas résisté une batterie (ou batterie). En outre, lorsque toute la variété de formes et de tailles, en général, ils utilisent tous pratiquement les mêmes batteries. C'est-à-dire, et un téléphone portable et un ordinateur portable équipé de la même Li-Ion-batteries, bien que la forme et la capacité de les comparer, c'est difficile.Dans le même temps, le concept de toutes les piles fabriquées à la consommation de masse est pratiquement le même. Deux électrodes - une cathode et l'anode - sont constitués de deux métaux différents (à proprement parler, ils devraient avoir différents degrés d'oxydation). L'espace entre eux complété par un troisième matériau appelé électrolyte. Un large choix de composants vous permet de créer un système unifié de nombreux types de batteries qui sont parfois diamétralement opposés des propriétés, différentes capacités spécifiques (ratio de la batterie au maximum de son volume) et la tension nominale.
Histoire
Il est considéré que les principes de base qui sont utilisées à ce jour, ont été découverts dans le physicien XVIII siècle et naturaliste italien, Alessandro Volta (1745-1827). Il travaillait alors à l'Université de Pavie, il s'intéresse à «l'électricité animale", ouverte quelques années plus tôt par son compatriote Luigi Galvani (dans ses batteries électrochimiques honneur sont souvent appelés galvanique). Volta a prouvé qu'il est le courant produit par le contact de deux métaux différents, entraînant un déclin dans le muscle dans les cuisses de grenouille. Il a donc rejeté l'idée Galvani que l'électricité est produite dans les muscles. Pour prouver son point, il a rempli deux tasses avec de la saumure et les a combinés avec des bords en métal. Une extrémité de ces arcs sont en cuivre et un zinc. Ils ont été établis de telle sorte que chaque bol est une électrode de chaque type. Cette construction et la première pile produit de l'électricité par réaction chimique entre deux métaux en solution. En 1800, il a parfait, la création de son célèbre "pile de Volta", la première source d'alimentation DC. Il a représenté les 20 paires de points, composé de deux métaux différents, pièces figurant en cuir ou en tissu humidifié avec une solution saline. En reconnaissance de savant italien, son nom a été nommée l'une de la tension - volts.
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D'autres expérimentateurs ont constaté les résultats. Ils ont amélioré la pile de Volta, la création de nouveaux types de batteries. Par exemple, en 1836, le chimiste anglais John Daniell mis électrodes en cuivre et de zinc dans un contenant de l'acide sulfurique. Cette batterie est appelé «élément planaire» ou «élément de Daniel." Trois ans plus tard, un autre Anglais, William R. Grove, oxydation ajouté pour empêcher l'accumulation d'hydrogène près de la cathode, ce qui réduit la tension à la sortie. Il ya eu d'autres tentatives pour améliorer la conception initiale, mais aucun de ces dispositifs primitifs ne sont pas utilisés de nos jours. La première percée importante a été faite le Français Gaston Plante. En 1859, il a passé une expérience intéressante, apparemment semblable à celle faite Volta. Dans ses cellules galvaniques ont été utilisés comme électrodes pour les plaques de plomb et l'électrolyte est l'acide sulfurique dilué. Plante relié à des éléments de la DC, et un peu de temps pour charger la batterie. L'instrument lui-même a été la production d'électricité, la production de presque toute l'énergie consacrée à des exercices. Et elle peut être rechargée plusieurs fois. C'est exactement ce qui a semblé la même batterie plomb-acide qui il sera toujours utilisé dans toutes les voitures produites. Un autre appareil est un long-foie a été développée et brevetée par un autre inventeur français, Georges Leklanshe en 1866. Nommé en l'honneur de son élément a été le prototype de la modernité "à sec" batteries, même si au départ il a été un tel nom ne correspondent pas. Le fait que dans la version proposée Leklanshe, l'électrolyte est un liquide. A les mêmes batteries maintenant fabriqués a été remplacé par de la gelée pour éviter les fuites du contenu et des dommages matériels qui alimente la batterie. Dans le reste, au cours de laquelle la technologie de temps a peu changé. Comme un demi-siècle auparavant, les éléments sont à sec tasse de zinc (anode), qui est insérée dans une tige de graphite (cathode) et l'espace intérieur est rempli d'un électrolyte. Grâce à cette technologie de produire l'alimentation et le moins cher massive, qui sont insérées dans une lampe de poche, les joueurs, jouets, etcToutefois, dans sa version originale "humide" des éléments de formulaire Leklanshe n'étaient ni compacte ni fiables. Par conséquent, de nombreux innovateurs ont essayé plusieurs fois d'améliorer ses qualités de consommation, telles que le placement dans des contenants hermétiques, ne permettant pas de fuite.
Types de batteries
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La plupart des batteries modernes: au nickel-cadmium, nickel-métal hydrure et lithium tous - ont été développés dès le 20e siècle dans les laboratoires de grandes entreprises ou des universités. systèmes chimiques nouvelles ne sont pas inventées par les fans individuelle, basée sur leur propre intuition. Les principes de base qui sous-tendent le fonctionnement des cellules, déjà bien étudié et décrit les formules exactes. Aujourd'hui, le principal problème de développeurs est la sélection des composants optimaux. Chimistes distinction entre les cellules galvaniques de deux sortes: la première et deuxième. La différence entre eux réside dans la façon de produire l'énergie qu'ils produisent. Les éléments de la première espèce - est piles jetables, qui produisent de l'électricité par des réactions chimiques qui aboutissent à l'anode, cathode et l'électrolyte subir des changements irréversibles. Cela rend la recharge des batteries est impossible ou très irrationnels (par exemple, de facturer certains types de piles à dépenser dix fois plus d'énergie qu'ils sauver, tandis que d'autres espèces peuvent accumuler une petite fraction seulement de sa charge initiale.) Après cela, la batterie ne faut jeter à la poubelle, où, espérons-le, il est dans le recyclage et les plus susceptibles d'enfouissement. Les éléments de la seconde espèce est plus souvent appelée batteries. Cela signifie qu'ils peuvent être accusés si les électrodes pour connecter la source de courant continu. Les réactions chimiques se produisent en eux, sont réversibles. Ainsi, les batteries de la seconde espèce ne produisent pas, mais seulement d'économiser l'énergie. Toutes choses étant égales par ailleurs, les batteries semblent être le meilleur choix par rapport aux piles jetables. Grâce à eux, nous ne faisons pas autant de mal à l'environnement, parce que, après la décharge, ils ne doivent pas être jetés. Une batterie peut être utilisé pendant environ un an, tandis que les batteries classiques pour la même période aurait besoin de 100 à 200 pièces, et chaque élément contient des substances toxiques. Mais ce n'est pas si simple. En fait, les batteries ont de graves lacunes, qui ne leur permet pas de déplacer toutes les autres batteries. En cas d'urgence, les piles jetables sont le meilleur choix. Ils sont bon marché et toujours prêt à aller. Mais pour les appareils mobiles qui sont utilisés régulièrement, les batteries restent l'option la plus rentable. Aucun de la batterie ne peut pas stocker de l'énergie pour toujours. Produits chimiques à l'intérieur de réagir les uns avec les autres et se décomposent graduellement. En conséquence, réduit la vie de la batterie. Dans cette relaxation progressive sont deux raisons principales. Certaines réactions chimiques affectent la capacité de stocker l'énergie. Après un certain temps la batterie perd sa charge l'ensemble. Cette fois, appelé la durée de vie est généralement indiquée sur son corps. Cela dépend du type et la conception des batteries, mais les conditions de stockage aussi affecter la durée de leur vie. piles au lithium moderne peut être stocké pendant plus de dix ans, dans le même temps, des éléments d'autres types peuvent être déchargées dans un couple de semaines (par exemple, une batterie zinc-air après le début de l'utilisation). Mais même les "longue durée" des échantillons peuvent être rendus inutilisables plus tôt si ils sont stockés dans des conditions défavorables. affecte particulièrement l'impact de la hausse des températures. S'ils le sont, en revanche, cool (et même certains types de gel), il est souvent utile de les garder dans la meilleure forme à une époque beaucoup plus longue que la date d'expiration spécifiée. réaction chimique réversible dans les batteries se produire même lorsqu'il n'est pas utilisé. Ce processus est appelé auto-décharge. Il est réversible, ainsi que la décharge d'habitude. Le taux d'effet d'auto-décharge, les mêmes facteurs que dans la période de stockage, il peut aussi être très différentes pour différents types de batteries: certains perdent jusqu'à 10% de frais par jour, tandis que d'autres seulement 1%. Un autre indicateur est important de connaître pour chaque type de batterie, il est la capacité spécifique.Il est défini comme le rapport de l'élément à sa masse ou de volume et est exprimée en watt-heures par unité de masse ou de volume. Le ratio est élevé, plus l'énergie peut être stockée par unité de poids, et plus il est intéressant pour une utilisation dans des appareils portables. Ce tableau indique les ratios de différents types de piles, a exprimé Vatt-chasah/kg.
| Type | Tension | Ud.emkost |
| Ni-Cad | 1,2 | 40 à 60 |
| NiMH | 1,2 | 60 à 80 |
| Li-Ion | 3,6 | 90 à 110 |
| Li-Polymer | 3,6 | 130 à 150 |
Un système chimique
Un des facteurs les plus importants dans le développement de piles (ainsi que tout dispositif qui les nourrit) est d'atteindre au maximum la capacité spécifique d'une donnée (minimum) de taille et de poids. Les réactions chimiques se produisant à l'intérieur de l'élément et déterminer sa capacité et sa taille physique. En principe, toute l'histoire du développement des batteries est réduite à trouver des systèmes chimiques nouvelles et les emballer dans un corps aussi petit que possible. Aujourd'hui est un grand nombre de différents types de piles, dont certains ont été développés dans le 19ème siècle, tandis que d'autres à peine relevé d'une décennie. Cette diversité s'explique par le fait que chaque technologie a ses points forts. Nous allons vous raconter le plus commun de ceux utilisés dans les appareils mobiles.
Les piles sèches
Les premières batteries fabriquées en série sont à peine secs. Héritiers de la Leklanshe invention, ils sont les plus répandus dans le monde. Un seul Energizer vend plus de 6 milliards de batteries de ce type chaque année. En général, dit la batterie, nous entendons -. Pile sèche " Et ce malgré le fait qu'ils ont la plus faible capacité spécifique de tous les "massive" types. Cette popularité est due, d'une part, leur bon marché, et d'autre part, que ce nom est appelé à la fois trois systèmes chimiques différentes: du chlore et de zinc, des piles alcalines zinc-manganèse (éléments Leklanshe). Leurs noms donnent une indication des systèmes chimiques, sur la base duquel ils ont été créés. Dans les piles sèches situé sur l'axe de la tige de carbone collecteurs de courant cathodique. Cathode lui-même est un système qui inclut le dioxyde de manganèse, électrode de carbone et de l'électrolyte. Zinc "cup" est l'anode et constitue un élément boîtier métallique. Électrolyte, à son tour, est un mélange, qui se compose de chlorure d'ammonium, le dioxyde de manganèse et de chlorure de zinc. Le manganèse-zinc et les éléments du chlore et de zinc diffèrent, en effet, l'électrolyte. Le premier contient un mélange de chlorure d'ammonium et le chlorure de zinc, dilué avec de l'eau. Dans l'électrolyte du chlore et de zinc de près de 100% est le chlorure de zinc. La différence dans la tension nominale à laquelle le minimum: 1,55 V et 1,6 V respectivement. Malgré le fait que l'industrie du chlore et de zinc a une plus grande capacité par rapport aux éléments Leklanshe, cet avantage disparaît à faible charge. Par conséquent, ils écrivent souvent des "poids lourds", c. à d. éléments à haute puissance. Quoi qu'il en soit, l'efficacité de toutes les piles sèches diminue fortement avec l'augmentation de la charge. C'est pourquoi dans les appareils photo modernes pour les mettre n'est pas la peine, ils ne sont tout simplement pas conçus à cet effet. Peu importe combien de courir lapins roses dans la publicité, les piles alcalines - c'est tout de même des minéraux de carbone-zinc est venu du 19ème siècle. La seule différence est un mélange spécialement sélectionnés de l'électrolyte, qui permet d'augmenter la capacité et la durée de vie de ces batteries. Quel est le secret? Ce mélange est alcaline un peu plus que les deux autres types.
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Si la composition chimique des piles alcalines est peu différent de l'élément Leklanshe celui-ci, les différences de conception sont importants. Nous pouvons dire que la cellule pile sèche alcaline est retourné. L'enveloppe extérieure d'entre eux est l'anode, c'est juste une coque de protection. Anode est un mélange gélatineux de poudre de zinc mélangé avec un électrolyte (qui, à son tour, est une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium). Cathodiques, un mélange de charbon et de dioxyde de manganèse, entoure l'anode et l'électrolyte.Il sépare une couche de tissu non tissé comme le polyester. Selon l'application, les piles alcalines peut durer 4-5 fois plus que le carbone-zinc classiques. Cette différence est particulièrement visible lorsque vous utilisez ce mode, lorsque pendant de courtes périodes de stress intense entrecoupées de longues périodes d'inactivité. Il est important de se rappeler que les piles alcalines ne sont pas rechargeables, car les processus chimiques dans lesquelles elles sont fondées, ne sont pas réversibles. Si elle est mise dans le chargeur, il ne se comportera pas comme une batterie, mais plutôt comme une résistance - va commencer à chauffer. Si elle ne tire pas dans le temps, alors qu'il se réchauffe suffisamment de force pour exploser.
Les piles au nickel-cadmium
Titre nous dit que les batteries de ce type ont une anode et une cathode de nickel cadmium. Les piles au nickel-cadmium (Ni-Cad désignés) sont populaires parmi les consommateurs du monde entier. Dernier point mais non le moindre est dû au fait qu'ils peuvent supporter un grand nombre de cycles de charge-décharge - 500 ou même 1000 - sans dégradation significative des performances. En outre, ils sont relativement légers et à forte intensité énergétique (bien que la capacité spécifique d'environ deux fois inférieure à celle des piles alcalines). D'autre part, ils contiennent du cadmium toxiques, de sorte qu'ils devraient être plus prudents, tant pendant l'utilisation et le moment de se débarrasser.
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La tension de sortie de la plupart des batteries diminue à mesure que la décharge, car le résultat de réactions chimiques augmenter leur résistance interne. Les piles au nickel-cadmium sont caractérisés par une résistance interne très faible, et peut donc s'appliquer à la sortie courant est assez fort qui, en outre, pratiquement inchangée, la détente. En conséquence, la tension de sortie reste aussi pratiquement inchangée tant que la charge est presque jamais à court. Ensuite, la tension de sortie chute à près de zéro. tension de sortie constante est un avantage lors de la conception de circuits électriques, mais il permet également la définition du niveau de charge actuel est pratiquement impossible. Grâce à cet équilibre particulier de puissance est calculée sur la base du temps de travail et la capacité connue d'un type particulier de la batterie, et est donc la valeur approximative. Loin lacune plus grave, c'est l '«effet mémoire». Si une batterie n'est pas complètement sortie et ensuite mettre la charge, leur capacité peut être réduite. Le fait que cette "mauvaise" charge à l'anode de cristaux de cadmium. Ils jouent le rôle de substances chimiques "mémoire" des piles, se souvenant que le niveau intermédiaire. Lorsque, au cours de la prochaine décharge de la batterie tombe à ce niveau, la tension de sortie va chuter comme si la batterie est complètement déchargée. cristaux Vindictive continuera d'être formé à l'anode, renforçant l'effet de cet effet désagréable. Pour s'en débarrasser, vous devez continuer à alléger après avoir atteint ce niveau intermédiaire. Le seul moyen «d'effacer» la mémoire et rétablir la capacité de la batterie pleine. Loin lacune plus grave, c'est l '«effet mémoire». Si une batterie n'est pas complètement sortie et ensuite mettre la charge, leur capacité peut être réduite. Le fait que cette "mauvaise" charge à l'anode de cristaux de cadmium. Ils jouent le rôle de substances chimiques "mémoire" des piles, se souvenant que le niveau intermédiaire. Lorsque, au cours de la prochaine décharge de la batterie tombe à ce niveau, la tension de sortie va chuter comme si la batterie est complètement déchargée. cristaux Vindictive continuera d'être formé à l'anode, renforçant l'effet de cet effet désagréable. Pour s'en débarrasser, vous devez continuer à alléger après avoir atteint ce niveau intermédiaire. Le seul moyen «d'effacer» la mémoire et rétablir la capacité de la batterie pleine. Cette technique est couramment appelé une décharge profonde. Mais ne veut pas dire profonde complète, à la hauteur. " Ce n'est que blessé et va raccourcir la durée de vie de l'élément. Si dans le processus d'utilisation de la tension de sortie est inférieure à la V 1 (à la tension nominale 1,2 V), il a conduit à des batteries défectueuses.Des équipements sophistiqués, tels que les PDA ou les ordinateurs portables sont configurés de sorte qu'ils soient éteints avant le niveau de la batterie tombe en dessous du seuil. Pour les batteries à décharge profonde nécessité d'utiliser des dispositifs spéciaux qui produisent de nombreuses sociétés bien connues. Certaines entreprises de fabrication a déclaré que les nouvelles batteries au nickel-cadmium ne sont pas sensibles à l'effet mémoire. Toutefois, en pratique, il n'a pas été prouvée. Peu importe ce que les producteurs ont promis d'atteindre le maximum d'impact chaque fois que les piles doivent être complètement chargée et ensuite attendre pour l'exercice normal qu'ils ne sont pas gâtés et ont servi toute la durée.
Prévenir d'électrolyse
À la suite de l'électrolyse dans les batteries nickel-cadmium peut s'accumuler potentiellement des gaz explosifs: hydrogène et d'oxygène. Pour éviter cela, les piles sont placées dans une enveloppe scellée. Il ya microvalves spécialement conçu pour l'évacuation automatique des gaz accumulés. Ils sont si petits qu'ils sont très difficiles à remarquer. Il est important que ces vannes ont été fermées, alors la vie de la batterie ne doit pas conclure, colle ou de ruban sinueux.
batteries nickel-métal hydrure
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Du point de vue de la chimie, un matériau idéal pour la cathode serait l'hydrogène. Mais dans des conditions normales d'utilisation pour ce qui est impossible. À la température ambiante et pression atmosphérique, il est un gaz, et il est plus facile à utiliser pour le remplissage des ballons, plutôt que comme matériau pour les batteries. Cependant, à la fin du 60e siècle, les 20 scientifiques ont découvert un certain nombre d'alliages capables de se lier l'hydrogène atomique dans un volume 1000 fois plus grande que la leur. Ils sont appelés hydrures, un composé chimique, ils sont généralement des métaux tels que le zinc, le lithium et le nickel. Avec une bonne utilisation, avec l'aide des hydrures peut stocker suffisamment d'hydrogène pour être utilisés dans des réactions réversibles intérieur d'une batterie. Les plus largement utilisés Nickel-métal-hydrure (NiMH), qui ont cathode et une anode en hydrure de nickel. L'utilisation d'hydrures a plusieurs avantages. La plus évidente est que la production ne pas utiliser le cadmium toxiques. L'absence de ce matériel signifie également que ces batteries doivent être libres d'effet de mémoire. En outre, grâce à l'utilisation de l'hydrogène comme cathode, a réussi à terminer augmentation de 50 pour cent de la capacité spécifique (par rapport aux batteries nickel-cadmium). Dans la pratique, cela signifie que les batteries nickel-métal hydrure, le joueur ou un dispositif similaire se déroulera sur 50% plus longtemps. Mais l'utilisation de l'hydrogène apporte non seulement positif mais aussi des résultats négatifs. Le principal inconvénient est que ces batteries sont beaucoup plus sujettes à l'auto-décharge. Certains d'entre eux perdent jusqu'à prélèvement de 5% par jour, bien que les derniers modèles, cette performance a été réduit. L'annexe de la décharge des batteries nickel-hydrure métallique sous charge est légèrement différente de celle au nickel-cadmium. La tension nominale, elles ne diffèrent pas (tout de même 1,2 V). Mais si la batterie est entièrement chargée, puis pendant un certain temps la tension de sortie de 1,4 V. Après cette courte période, il tombe à 1,2 V, et en outre-batterie NiMH se comportent de la même manière que les NiCd. Les deux types ont généralement des caractéristiques assez similaires. Batteries NiMH peuvent également produire le courant d'une grande force, ne peut résister à beaucoup de cycles de charge / décharge (habituellement environ 500), mais ils sont deux technologies différentes. Si, lors de la décharge de ces deux types se comportent presque à l'identique, alors la charge de la similitude n'est pas respectée. Plus précisément, les piles nickel-cadmium pendant le chargement ne changent presque pas sa température. Nickel-métal-hydrure ainsi générer de la chaleur, et en atteignant la pleine charge, ils peuvent chauffer énormément. De ce fait, pour les différentes batteries nécessitent des chargeurs différents. Et bien que le marché il existe des dispositifs universels, généralement une fois ils peuvent charger les batteries du même type.
Les piles au lithium-ion
Le lithium est le métal le plus réactif, et l'a utilisé dans les systèmes les plus compacts qui fournissent l'énergie à la fine pointe de technologie sans fil.cathodes lithium utilisé dans presque toutes les batteries de grande capacité. Mais grâce à l'activité de cette piles métalliques sont obtenues non seulement très réceptifs, ils ont aussi la plus haute tension nominale. Selon l'anode, les éléments contenant du lithium ont une tension de sortie de 1,5 V à 3,6 V!
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Le principal problème dans l'utilisation de lithium à nouveau, est sa forte activité. Il peut même éclater - pour ne rien dire, pas la caractéristique la plus agréable, quand il s'agit de batteries. En raison de ces problèmes, les éléments sur la base de lithium métallique, qui a commencé à apparaître dès les années 70e au 80e du 20e siècle, le «célèbre» pour sa faible fiabilité. Pour se débarrasser de ces difficultés, les fabricants ont cherché à utiliser des batteries au lithium sous forme d'ions. Ainsi, ils ont réussi à obtenir toutes les qualités électrochimique utiles, sans contact de la forme de métal lunatique. Dans la pile au lithium-ion, lithium ions sont des molécules apparentées d'autres matériaux. Typique de Li-Ion-batterie a une anode et une cathode de carbone de litiykobaltdioksida. L'électrolyte est essentiellement une solution de sels de lithium.
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Les piles au lithium ont une densité supérieure à hydrure métallique de nickel. Dis, dans les cahiers de telles batteries peuvent travailler dans une fois et demi de plus que nickel-métal hydrure. En outre, les cellules au lithium-ion épargné par les effets de la mémoire, qui a souffert au début batteries nickel-cadmium. D'autre part, la résistance interne d'une des piles au lithium moderne est plus élevé que celui du nickel-cadmium. En conséquence, ils ne peuvent fournir des courants forts. Si les cellules Ni-Cd sont capable de faire fondre la pièce, le lithium n'est pas en mesure de. Mais encore, la puissance de ces batteries serait suffisant pour un ordinateur portable, si elle n'est pas associée à des charges de saut (ce qui signifie que certains périphériques tels que disque dur ou un CD-ROM, ne devrait pas provoquer le saut en hauteur dans des conditions extrêmes - par exemple, au cours de la promotion initiale ou se réveille en mode veille). En outre, même en dépit du fait que les batteries lithium-ion se tiendra pour des centaines de cycles de charge, ils vivent moins longtemps que ceux qui utilisent un nickel. En raison du fait que les cellules au lithium-ion utilisant un électrolyte liquide (même s'ils sont séparés par une couche de tissu) dans la forme sous laquelle ils sont presque toujours le cylindre. Bien que cette forme n'est pas pire que d'autres formes d'éléments, avec l'avènement de polymérisé batteries lithium-ion électrolyte deviennent plus petits.
Les batteries lithium-polymère
La technologie la plus avancée aujourd'hui pour créer une batterie qui est une batterie lithium-polymère. Déjà parmi les fabricants que les batteries, et les ordinateurs a été une tendance pour une transition progressive vers ce type d'éléments. Le principal avantage de batteries lithium-polymère est l'absence d'électrolyte liquide. Non, cela ne signifie pas que les scientifiques ont trouvé un moyen de se passer entièrement d'électrolyte. L'anode est séparée de la cathode d'une barrière de polymère, les matériaux composites tels que polyacrylonitrile, qui contient un sel de lithium. En raison de l'absence de composants liquides, des éléments au lithium-polymère peut prendre presque n'importe quelle forme, contrairement à d'autres types de piles cylindriques. Des formes classiques de l'emballage pour eux sont des plaques planes ou des barres. En tant que tel, qu'ils puissent mieux remplir l'espace du compartiment à piles. En conséquence, à la même densité spécifique, batteries lithium-polymère forme optimale peut être stocké sur l'énergie 22% de plus que le lithium-ion comparables. Ce résultat est obtenu en remplissant le "mort" des volumes dans les coins du compartiment, qui sont restés inutilisés dans le cas des piles cylindriques. Outre ces avantages évidents, les éléments lithium-polymère sont respectueux de l'environnement et plus facile en raison de l'absence d'un boîtier métallique externe.
Batterie au lithium zhelezodisulfidnye
Contrairement aux autres batteries contenant du lithium, qui ont une tension de sortie supérieure à 3V, le lithium-il zhelezodisulfidnyh de moitié. En outre, ils ne peuvent pas être rechargées. Cette technologie représente un compromis auquel les développeurs sont allés pour assurer la compatibilité des sources d'énergie au lithium avec la technique, développée pour l'utilisation des piles alcalines. La composition chimique des piles a été spécialement modifié. Ils anode de lithium séparée de la couche d'électrolyte zhelezodisulfidnogo cathode. Ce sandwich est emballé dans une enveloppe scellée avec mikroklapanami pour la ventilation, ainsi que les batteries nickel-cadmium. Ce type d'élément a été conçu comme un concurrent des piles alcalines. Par rapport au lithium-zhelezodisulfidnye pèsent un tiers de moins, ont une capacité plus élevée, et, en outre, est également conservées au-delà. Même après dix ans de stockage, elles conservent la quasi-totalité de leur charge. Supériorité sur ses concurrents sont plus prononcées à charge élevée. Dans le cas des courants de charge élevés éléments zhelezodisulfidnye lithium peut fonctionner en 2,5 fois plus longtemps que les piles alcalines de la même taille. Si la sortie ne nécessite pas un courant élevé, cette différence est beaucoup moins perceptible. Par exemple, l'un des producteurs de piles, a déclaré les caractéristiques suivantes de deux types de leur taille de la batterie AA: une charge de 20 mA pile alcaline de travail de 122 heures contre 135 heures dans une batterie lithium-zhelezodisulfidnoy. Si l'augmentation de la charge jusqu'à 1A, la durée des travaux s'élève à 0,8 et 2,1 heures respectivement. Comme on dit, le résultat est évident. Ces batteries puissantes n'a pas de sens de mettre un dispositif qui consomment relativement peu d'énergie pendant une longue période. Ils ont été spécifiquement conçus pour les appareils photo, lampes de poche puissante, et un réveil ou la radio est préférable de mettre des piles alcalines.
Chargeurs
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Les appareils modernes pour la charge - un des dispositifs électroniques sophistiqués équipés de différents systèmes de protection - les vôtres et vos batteries. Dans la plupart des cas, chaque type d'élément à son propre chargeur. Lorsqu'il est utilisé correctement, peut ruiner pas uniquement des batteries, mais aussi le chargeur. Il existe deux modes de chargeurs - avec une tension constante et à courant constant. Les appareils qui fonctionnent uniquement avec une tension constante est très simple. Ils ont toujours servi la même tension, mais la force du courant dépend du niveau de charge des batteries (et d'autres facteurs). Avec l'accumulation de l'énergie, la tension augmente et, par conséquent, diminue le chargeur différence de potentiel et de la batterie. En conséquence, le courant dans le circuit diminue. Ils sont disposés n'est pas difficile, il vous suffit - un transformateur (pour réduire la tension au niveau désiré) et le redresseur (pour redresser le courant alternatif en courant continu). De tels dispositifs sont équipés de certains des batteries lithium-ion, mais ils sont généralement ajoutés au système de protection contre la surcharge de la batterie et ainsi de suite. Le deuxième type de chargeur fournit une résistance à courant constant et modifie la tension de fournir le courant souhaité. La charge s'arrête lorsque la tension de la batterie atteint une charge complète. Typiquement, ces dispositifs sont utilisés pour le nickel-cadmium et des éléments hydrure métallique de nickel. Afin de ne pas gâcher la batterie, vous avez besoin de temps pour arrêter la charge après avoir atteint le niveau souhaité. Selon le type de batterie et "trompé" le chargeur pour déterminer le temps nécessaire à la recharge en utilisant de multiples technologies. Dans le cas le plus simple est mesurée par la tension produite par la batterie. Le système surveille la tension de la batterie et se termine la chaîne à un moment où il atteint un certain seuil. Mais cette méthode ne convient pas à tous les éléments. Par exemple, il ne se rencontrent jamais dans les chargeurs de batteries au nickel-cadmium, qui courbe de décharge est presque droite la plupart du temps. Il est donc impossible de déterminer la tension de seuil. chargeurs plus sophistiqués sélectionné le mode de fonctionnement, basé sur la mesure de la température de l'élément. Lorsque la batterie commence à chauffer, ils vont réduire l'intensité.Habituellement ces batteries sont construites thermomètres, qui surveille la température de l'élément et de transmettre un chargeur signal correspondant. Les dispositifs les plus avancées utilisent ces deux méthodes à la fois. Ils commencent par un grand courant, puis le traitement des données du capteur de tension et de température, peut passer à peu. Si la batterie est chargée, puis ils vont en charge en mode maintenance. Dans ce cas, la batterie est rechargée à peine à compenser les processus d'auto-décharge. Courant de charge dans ce cas est seulement un vingtième, un trentième du nominal de décharge des batteries actuelles. Mais pour cette batterie devrait tenir un petit mode courant de charge (par exemple, les piles nickel-cadmium facturés si vous ne pouvez pas). La plupart des chargeurs pour ordinateurs portables et les téléphones cellulaires sont conçus de manière à ce que peut être connecté en permanence à des éléments.
Stockage
Si vous voulez que votre batterie a servi le plus longtemps possible, quelque chose à prendre soin de. Avec des éléments de la première espèce, c'est à dire avec des piles jetables, plus simplement, la seule chose importante est de stocker, et après eux en utilisant tous les mêmes jeter. Batteries, les éléments de la seconde espèce, nécessitent plus d'attention, parce qu'ils ont besoin d'être régulièrement rechargées. Toutes les batteries de surchauffe se gâter. Et peut même devenir charge destructive, si elle ne s'arrête pas dans le temps. Rien de grave, c'est que votre batterie se sentir au chaud quand il est connecté à un chargeur. Mais pour la température augmente de manière significative surcharge, la batterie devient chaude, et c'est un signe certain que plus de sa charge ne réussira pas. La batterie peut également être rendus inutilisables, si elle est complètement déchargée. Cela peut être causé par un court-circuit. Par ailleurs, un fait intéressant: certains de la batterie après le rejet en dessous du niveau recommandé peut changer la polarité! En général, si votre portable est pour vous avertir que la batterie est pratiquement déchargée, ne pas essayer de continuer le travail - d'autres suivront. La plupart des piles rechargeables sont plus stockées dans un état déchargé. Ceci s'applique particulièrement aux cellules Ni-Cd. Par conséquent, les batteries qui sont longues en stock, habituellement vendus sans inculpation.
Dispositifs
La plupart des dispositifs implique l'utilisation d'une batterie de taille standard, par exemple, AA, AAA, etc. Par conséquent, les acheteurs ont un choix, ce type d'articles à choisir. L'inscription "lourds" (charge élevée), qui peuvent être observés sur certaines piles au carbone-zinc n'est pas seulement un coup de publicité. Cela signifie qu'ils sont destinés à être utilisés dans des applications nécessitant un courant d'une grande force. Des exemples de tels dispositifs - feux, moteurs électriques et tous les appareils dans lesquels ils sont appliqués, tels que les jouets pour enfants. Là, ces piles durent beaucoup plus longtemps que d'habitude. Si l'appareil consomme peu d'énergie, alors cet avantage est presque presque imperceptible. Différentes batteries contenant du lithium sont très différents les uns des autres en ce qui concerne l'application. Li-zhelezodisulfidnye sont champions au travail c de lourdes charges. D'autres types, tels que les piles au lithium pour montres, utilisés dans des applications où la charge au contraire, ne sont pas grandes. Lithium-ion et lithium polymère sont quelque part entre les deux, et donc sont les plus polyvalents. Lorsque les batteries peuvent être utilisées et les piles jetables sont généralement préférable à la première. Mais dans certains cas, leurs prestations ne sont pas réclamés. Prenez, par exemple, la télécommande, qui consomme peu de puissance même, mais il est utilisé en permanence et depuis longtemps. Les piles conventionnelles peut-il durer pendant plusieurs années et les piles ne vivent pas tellement, en plus de ces longues périodes de temps se fait sentir beaucoup plus élevé le taux d'auto-décharge de ces éléments. À l'autre extrême sont des dispositifs qui sont rarement utilisés, mais doivent toujours être prêts à travailler en cas de besoin. Ils sont aussi mieux de mettre quelque chose de jetable, mais le "long-jeu». En général, le principe est clair - ne pas avoir la meilleure batterie ou pour chaque demande sera quelque chose de bon et quelque chose de mauvais. Eh bien, finalement, nous le répétons quelques règles importantes:
- Si un objet métallique court-circuiter les bornes de la batterie, puis commence à chauffer. Cela peut causer des dommages à votre propriété, et même le feu.
- La plupart des piles produit de l'hydrogène dans le procédé d'électrolyse causés par recharge. Étanchéité des bâtiments de batteries modernes réduit significativement le risque de fuite et d'incendie de gaz, mais aucune assurance complète ne peut pas donner parce que la construction des valves de publier périodiquement le surplus accumulé d'hydrogène.
- Beaucoup plus dangereuse est un gaz qui ne peuvent pas quitter le bâtiment. Si pour une raison quelconque les vannes automatiques ont été bloqués lorsque la température à l'intérieur la pression pourrait devenir alors que la batterie va exploser. Par conséquent, les piles de construction ne devrait jamais être scellé, scellés en plastique, etc.
- Presque toutes les piles contiennent des substances chimiques dangereuses: toxiques, toxiques, inflammables - dépend de la technologie. Il est donc important qu'ils soient éliminés de manière appropriée après usage. Naturellement, il est encore tout ce qui est sur le site d'enfouissement le plus proche, mais il est préférable de les laisser se situer quelque part au loin, que le mensonge sur la rue.
Sources, Matériaux:
