عدد البطاريات المباعة يوميًا في العالم بالملايين. يقع نصيب الأسد من هذا الرقم على البطاريات القلوية - البطاريات التي يعمل فيها محلول قلوي (هيدروكسيد البوتاسيوم) كإلكتروليت. تشمل مزاياها التكلفة المنخفضة والقدرة على العمل لفترة طويلة في وضع التحميل المستمر وتخزين الرسوم لمدة 3-5 سنوات.

بطارية قلوية AAA

في الأجهزة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة ، على سبيل المثال ، في أجهزة التحكم عن بعد للتلفزيون وأجهزة الفيديو ، غالبًا ما يتم استخدام بطاريات AAA القلوية ، والتي تسمى أيضًا "الإصبع الصغير" أو "الإصبع الصغير". وفقًا لمعايير لجنة الكهرباء الدولية ، تم تمييزها بـ LR6. سعة هذه العناصر كافية للحفاظ على جهاز التحكم عن بعد لمدة 1-2 سنوات.

بطاريات قلوية مقاس AA

بطاريات AA ، التي يشار إليها عمومًا باسم ، هي "العمود الفقري" العالمي وتُستخدم في ألعاب الأطفال الموسيقية وأجهزة الاستقبال والمشغلات المحمولة والمصابيح الكهربائية والهواتف والمعدات المكتبية والعديد من الأجهزة الأخرى. للعمل طويل المدى في معدات التصوير الفوتوغرافي ، والذي يتطلب أقصى قدر من الكفاءة في استخدام الطاقة ، تم تطوير عناصر صور خاصة ، والتي يمكن التعرف عليها من خلال البادئة "photo" في العنوان. تتراوح قدرة الخلايا العادية ذات الإلكتروليت القلوي من 1500 إلى 3000 مللي أمبير / ساعة ، والجهد الذي تنتجه عند مستوى 1.5 فولت.

البطاريات القلوية نوع د

غالبًا ما تُستخدم البطاريات من النوع D ، المعروفة باسم "البرميل" أو "البرميل" ، في أجهزة استقبال الراديو وأجهزة الإرسال اللاسلكية ، وعدادات جيجر وأجهزة الاتصال اللاسلكي ، أي عند الحاجة سعة كبيرة. وفقًا لمعيار اللجنة الكهربائية الدولية ، تم تمييزها بـ LR20. طاقة كهربائية شغالة 1.5 فولت ، ويمكن أن تصل السعة إلى مستوى 16000 مللي أمبير.

البطاريات القلوية والقلوية - الاختلافات

في كثير من الأحيان ، يعمل بائعو المعدات باستخدام مصطلح البطاريات "القلوية". على الرغم من أن هذا الاسم يبدو مثيرًا للإعجاب بدرجة كافية ، إلا أنه يأتي من كلمة انجليزية"قلوية" ، للدلالة على نفس القلوية وتستخدم في وسم البطاريات القلوية الأجنبية الصنع. وبالتالي ، لا تختلف البطاريات القلوية والقلوية عن بعضها البعض ، وهذان الاسمان مترادفان عامية.

الفرق بين البطاريات القلوية والمالحة

على الرغم من أن البطاريات المالحة والقلوية تعد من أكثر البطاريات مبيعًا ، إلا أنها تتمتع بأهمية كبيرة اختلافات :

ملح:

• يتم تفريغها بالكامل في حوالي 2-3 سنوات من التخزين ؛
• هم أكثر عرضة لتقلبات درجات الحرارة ، مما يقلل بشكل كبير من العمر الافتراضي ؛
• تحت تأثير العمليات الكيميائية الداخلية في نهاية التفريغ ، غالبًا ما "يتسرب" ، مما يؤدي إلى إغراق جهات اتصال الجهاز وتسخين كل شيء حوله ، وبالتالي لا ينبغي تركها في الأجهزة غير المستخدمة ؛
• لديها قدرة منخفضة نسبيًا ووقت تشغيل ؛
• لا تتحمل الأحمال العالية وهي مناسبة للاستخدام فقط في الأجهزة ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة: الساعات ، موازين المطبخ ، أجهزة التحكم عن بعد ؛
• تنتمي إلى فئة السعر المنخفض.

تعرف على المزيد حول البطاريات القلوية

يتم تسمية البطاريات القلوية على اسم الإلكتروليت الذي تحتوي عليه. في معظم الحالات ، يكون هذا محلول مائي من KOH (البوتاس الكاوية) أو هيدروكسيد الصوديوم (الصوديوم الكاوية). يتمتع هذا النوع من البطاريات بعدد من المزايا مقارنة بالنوع الحمضي للبطاريات ، ولكنه لا يخلو من عيوبه. في بعض مجالات الاقتصاد الوطني ، يكون استخدام البطاريات القلوية أكثر تبريرًا. لذلك ، سننظر اليوم في خصائص وتصميم البطاريات القلوية ، وكذلك نطاقها.

أكثر أنواع البطاريات القلوية شيوعًا هي النيكل والكادميوم وهيدريد النيكل المعدني (وتسمى أيضًا النيكل والحديد). في كلا النوعين من البطاريات المشحونة ، تتكون الكتلة النشطة للإلكترود الموجب من NiOOH (هيدروكسيد النيكل) مع إضافة أكسيد الباريوم والجرافيت. تم تصميم الجرافيت لزيادة التوصيل الكهربائي للكتلة النشطة. تزيد إضافة أكسيد الباريوم من عمر البطارية القلوية.

الكتلة النشطة للقطب السالب في حالة بطارية هيدريد معدن النيكل هي مسحوق الحديد (Fe) وأكاسيده. يحتوي على إضافات كبريتيد الحديد وكبريتات النيكل. في حالة بطاريات النيكل والكادميوم ، تكون الكتلة النشطة للقطب السالب عبارة عن خليط من مسحوق الكادميوم والحديد. يستخدم محلول مائي من البوتاسيوم الكاوية (20٪) كمحلول إلكتروليت للبطاريات القلوية. يضاف الليثيوم أحادي الهيدرات إلى المنحل بالكهرباء بكمية 20-30 جرام لكل لتر. هذه المادة المضافة تطيل عمر البطارية.

دعونا نلقي نظرة على تصميم وبناء بطارية قلوية باستخدام نماذج البطاريات المستخدمة في قاطرات الديزل وسيارات الركاب كمثال. يتم استخدام كل من هيدريد معدن النيكل (Ni-MH) و (Ni-Cd) هناك. تنتج الشركات بطاريات النيكل والحديد والنيكل والكادميوم ، حيث تصنع الأقطاب الكهربائية على شكل إطارات مصنوعة من الفولاذ المطلي بالنيكل. يتم ضغط الرقائق في أخاديد هذه الإطارات.

Lamel عبارة عن عبوة مليئة بالكتلة النشطة. الشرائح مصنوعة من صفائح مطلية بالنيكل مع عدد كبير من الثقوب. يتم ذلك حتى يتدفق المنحل بالكهرباء إلى الكتلة النشطة.

في بطاريات النيكل والكادميوم (يوجد NC في وضع العلامات) ، تكون اللوحة السالبة بين 2 موجبتين. النيكل والحديد (في علامة نيوجيرسي) أو توفير وجود لوحة موجبة واحدة بين اثنين من السالب. لتجنب حدوث ماس كهربائي ، يتم وضع فواصل بين الألواح. وهي مصنوعة على شكل شبكة PVC أو قضيب إيبونيت.

توضح الصورة أدناه جهاز بطارية قلوية Ni-MH. يمكنك أن ترى في الرسم التخطيطي نصف كتل الأقطاب الكهربائية ومجموعة البطارية.

وفي الصورة التالية يمكنكم رؤية جهاز بطارية Ni-Cd القلوية.

في مثل هذه الأصناف البطارياتتستخدم كل من PUFAs و PUFAs صفائح موجبة مدرعة. توضع هذه اللوحات في حالات خاصة أو قذائف. الأقطاب الكهربائية في غلاف مطلي بالنيكل. يحتوي الجسم على غطاء ملحوم به فتحات للمسامير. يوجد أيضًا فتحة لملء المنحل بالكهرباء والغازات المنبعثة. لإعطاء الجسم قوة ميكانيكية ، تكون الجدران مموجة. يتم إغلاق الجزء العلوي من العلبة بغطاء مطاطي ، مما يوفر عزل العناصر من الصندوق حيث يتم تثبيت البطارية. الآن قليلا عن ما يضمن تشغيل البطارية القلوية.

مبدأ تشغيل البطاريات القلوية

عندما يتم تفريغ البطارية ، يتفاعل هيدروكسيد النيكل (NiOOH) مع أيونات إلكتروليت البطارية القلوية عند القطب الموجب. نتيجة لذلك ، يتم تكوين هيدرات أكسيد النيكل Ni (OH) 2. في القطب السالب ، يتم تحويل الكادميوم والحديد إلى هيدرات أكسيد الكادميوم (Cd (OH) 2) والحديد (Fe (OH) 2). يوفر تدفق التيار عبر الشبكات الخارجية والداخلية فرقًا في الجهد (حوالي 1.45 فولت) للبطارية القلوية. وبالتالي ، يتم ضمان تشغيل البطارية القلوية.
عندما يتم شحن بطارية قلوية ، تتأكسد الكتلة النشطة للألواح الموجبة تحت تأثير التيار. يتم تحويل هيدرات أكسيد النيكل Ni (OH) 2 إلى هيدروكسيد النيكل (NiOOH). في الكتلة النشطة للأقطاب السالبة ، عند الشحن ، يحدث انخفاض مع تكوين الكادميوم والحديد.

فيما يلي التفاعلات التي تحدث أثناء عملية شحن التفريغ ، ممثلة بالمعادلات التالية:

بطارية قلوية Ni─MH:

2Ni (OOH) + 2 KOH + Fe ⇒ 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Fe (OH) 2

بطارية قلوية Ni─Cd:

2Ni (OOH) + 2KOH + Cd 2Ni (OH) 2 + 2KOH + Cd (OH) 2

تشغيل البطارية القلوية هكذا قيمة رمزيةتيار التفريغ 0.2 * درجة مئوية. تشير القيمة "C" إلى السعة الاسمية للبطارية. الحد الأقصى لتيار التفريغ ، على سبيل المثال ، عند بدء تشغيل محرك ديزل ، يصل إلى 4 * درجة مئوية. تيار الشحن القياسي للبطاريات القلوية هو 0.25 * درجة مئوية.

وتجدر الإشارة إلى أن المواد التي تتشكل أثناء تشغيل البطارية القلوية وحدوث تفاعلات كهروكيميائية تكاد لا تذوب في المنحل بالكهرباء ولا تتفاعل مع بعضها البعض. نظرًا لحقيقة أن المنحل بالكهرباء لبطارية قلوية لا يتفاعل معها ، فلا يوجد استهلاك ولا تتغير الكثافة. نتيجة لذلك ، يتطلب حجم أقل من البطارية الحمضية.

لكي يعمل القطب السالب (المكون من الحديد الإسفنجي) لبطارية من النيكل والحديد بشكل صحيح ، يجب أن يكون وزنه أكبر من الموجب. هذا بسبب زيادة عدد اللوحات السلبية في هذا النوع من البطاريات. تحتوي كتلة التجميع في هذا النوع من البطاريات القلوية على صفائح سالبة حول الحواف. هذه اللوحات لها الربط الكهربائيمع بدن. في بطاريات Ni─Cd ، العكس هو الصحيح. هناك ، يجب أن يكون للكتلة النشطة للإلكترود الموجب حجم أكبر من الكتلة السالبة. كتلهم لها صفائح موجبة على طول الحواف ، وهي متصلة بالجسم.

يبلغ جهد البطارية القلوية عند الشحن الكامل 1.45 فولت تقريبًا. نظرًا للمقاومة الداخلية الكبيرة لهذا النوع من البطاريات ، يكون جهد البطارية القلوية أقل بكثير من القيمة الاسمية عند التفريغ وأعلى بكثير عند الشحن.

عندما يتم توصيل الحمل بأطراف البطارية ويبدأ التفريغ ، ينخفض ​​الجهد بسرعة إلى 1.3 فولت ، ثم ينخفض ​​ببطء إلى فولت واحد. عند الوصول إلى هذه العلامة ، يجب إيقاف التفريغ. متوسط ​​قيمة الجهد المحسوب أثناء التفريغ هو 1.25 فولت. أقل من جهد 1 فولت ، لا ينصح بتفريغ خلية قلوية. هذا يمكن أن يؤدي إلى فقدان السعة وتقليل عمر الخدمة.

عندما يكون الشحن قيد التقدم ، يرتفع جهد البطارية القلوية بسرعة كبيرة من 1.55 إلى 1.75 فولت ، ثم يرتفع ببطء شديد إلى 1.8 فولت. يتم شحن بطارية قلوية مختومة حتى وقت معين آه العددوفقًا لخصائص جواز السفر الخاص به. تم ضبط تيار الشحن لبطارية قلوية محكمة الغلق على 0.25 * درجة مئوية (السعة الاسمية). أثناء عملية الشحن ، يتم نقل 150 بالمائة من السعة إلى البطارية. لمزيد من المعلومات ، اقرأ مقالات عن بطاريات Ni─Cd.

تتشابه البطاريات الحمضية والقلوية في أن كلا النوعين من البطاريات يطلقان الغاز عند الشحن. ومع ذلك ، في حالة البطاريات القلوية المختومة ، لا يعد استخدام الغاز علامة على انتهاء الشحن. ولكن يوصى هنا أيضًا بتقليل التيار إذا كان إطلاق الغاز عنيفًا للغاية.

يمكننا القول أنه من الأفضل إعادة شحن البطاريات القلوية المختومة بدلاً من شحنها. الشحن غير المكتمل بالنسبة لهم يقلل من الحياة. في الوقت نفسه ، لا يُسمح أيضًا بالشحن الزائد. في عملية الشحن ، ترتفع درجة حرارتها. عند قيم أعلى من 45 درجة مئوية ، تبدأ الكتلة النشطة للأقطاب الكهربائية في الانهيار. لمزيد من المعلومات ، اقرأ عن.

ميزات تشغيل وعمر خدمة البطاريات القلوية

من حيث المبدأ ، فإن صيانة البطاريات القلوية هي نفسها الصيانة للبطاريات الحمضية. من الضروري مراقبة مستوى المنحل بالكهرباء بشكل دوري ، وكذلك شحن البطارية. يجب إعادة شحن البطاريات القلوية المختومة بانتظام والحفاظ عليها نظيفة.

يمكن تخزين البطاريات القلوية المختومة في حالة شبه مشحونة أو فارغة لفترة طويلة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن البطاريات القلوية أقل حساسية لدرجات الحرارة السلبية. بالإضافة إلى ذلك ، البطاريات القلوية محكمة الغلق قادرة على العمل عند تفريغها. التيارات العالية(سعة تحميل زائدة عالية).

نظرًا لحقيقة أن البطارية القلوية المختومة تتمتع بمقاومة داخلية كبيرة ، فإن التفريغ القوي والدوائر القصيرة قصيرة المدى لا تضر بهذه البطاريات. البطاريات القلوية مقاومة للاهتزازات والصدمات والصدمات بسبب قوتها العالية. بالمقارنة مع الحمضية ، لديهم طاقة نوعية أعلى ، وعمر خدمة أطول ويمكن تخزينها لفترة أطول.

يبلغ التفريغ الذاتي للبطاريات القلوية المختومة في دائرة مفتوحة 20 بالمائة من السعة في 9 أشهر. هذا ليس كثيرًا عند مقارنته بالبطاريات الحمضية. في الأخير ، لوحظ هذا المستوى من التفريغ الذاتي في غضون شهر. من المهم ملاحظة أنه أثناء تشغيل البطاريات القلوية المختومة لا توجد انبعاثات غازات ضارة وهي موثوقة تمامًا.

لكن البطاريات القلوية لها بعض العيوب والإزعاج أثناء التشغيل. جهد التفريغ لديهم حوالي 40 بالمائة أقل من الجهد الحمضي. نتيجة لذلك ، لإنتاج نفس جهد البطارية ، تحتاج إلى تجنيد عدد مختلف من الخلايا. وفي حالة وجود بطارية قلوية محكمة الغلق ، سيكون عدد هذه العناصر أكبر بكثير. نظرًا للمقاومة الداخلية العالية لبطاريات الإلكتروليت القلوية ، ينخفض ​​الجهد بشكل أسرع أثناء التفريغ المكثف مقارنة بالبطاريات الحمضية.

أنواع البطاريات القلوية ومجالات تطبيقها

تُستخدم البطاريات القلوية الصفائحية ، التي تمت مناقشة تصميمها أعلاه ، على نطاق واسع كبطاريات قلوية للجر. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامها أيضًا كمبتدئين. فيما يلي مجالات تطبيق هذه البطاريات:

• القاطرات وسيارات الركاب.
• أجهزة الإنذار وأنظمة الإمداد بالطاقة في حالات الطوارئ ؛
• قاطرات التعدين الكهربائية
• جميع أنواع المعدات الكهربائية الخارجية (رافعات شوكية مختلفة في المستودعات والمصانع. على سبيل المثال ، بطارية قلوية TNZh) ؛
• لبدء محركات الاحتراق الداخلي.

توجد البطاريات القلوية في الهواتف والكاميرات وعربات الترام وحافلات الترولي وما إلى ذلك. تم استلام البطاريات القلوية استخدام واسعفي مختلف المعدات المحمولة والأدوات الكهربائية. يستخدمون بطاريات أسطوانية ذات أقطاب كهربائية من النوع الملفوف. يملكون الفولطية 1.2-1.3 فولت. يتم جمع هذه العناصر في بطارية واستخدامها ، على سبيل المثال ، في مفكات البراغي. اقرأ المزيد عن استخدامها في المقال "".

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن العثور على البطاريات القلوية كبطاريات بداية في السيارات. صحيح ، يتم إنتاجها بشكل أساسي فقط لبعض الشاحنات ، وكذلك للمعدات العسكرية. هم نادرون في السيارات. ولكن ، من حيث المبدأ ، لا شيء يمنع بعض مالكي السيارات من تركيب بطارية قلوية بجهد 12 فولت على "خيولهم الحديدية". والمراجعات حول استخدامها إيجابية.