أنواع البطاريات. جهد الخلية ، V. ما هو الفرق بين بطاريات الكالسيوم

البطاريات الأكثر استخدامًا: أيونات الليثيوم مثل الهواتف المحمولة

هم مشابهون لتلك المستخدمة الهواتف المحمولة، لذلك فهي تقنية راسخة ومعروفة جيدًا. على عكس الأنواع القديمة من البطاريات ، فإنها توفر كثافة أعلى ، أي تخزين المزيد من الطاقة لكل كيلوغرام من الوزن. بالإضافة إلى ذلك ، فهي تعمل بأبعاد أصغر ، مما يسهل استخدامها في السيارات. فهي بالكاد تتطلب صيانة ولا تعاني من تأثير الذاكرة المعروف جيدًا - ما يحدث عند شحن البطارية وتلف سعة ذاكرتها.

بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت تكاليف إنتاجها أقل من أي وقت مضى. هذا يجعلها واحدة من أكثر الخيارات شيوعًا لتجهيز السيارات الكهربائية. ومع ذلك ، فإن لها أيضًا عيوبًا: فهي هشة تمامًا ويجب تخزينها بعناية شديدة لأنها يمكن أن تنفجر إذا تم التعامل معها بشكل غير صحيح. بالإضافة إلى ذلك ، ليس لديهم عمر طويل.

بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم

في الواقع ، يقولون إنهم سيزيدون سعة التخزين لديهم بنسبة 50٪. هم نوع من أيونات الليثيوم. إنها أكثر أمانًا واستقرارًا ، مع توفير عمر افتراضي أطول بكثير ، مع فاعلية أكبر. ومع ذلك ، فإن كثافتها أقل ، مما يقلل من كمية الطاقة التي يمكن تخزينها لكل كيلوغرام من الوزن. في المقابل ، تكون تكلفة إنتاجها أقل بكثير ، مما يجعلها مثالية للسيارات الكهربائية.

هذا خيار آخر مثير للاهتمام يتميز بكونه منخفض التلوث ، بالإضافة إلى أنه يتحمل المزيد من الإجهاد وينقل الحرارة بشكل أفضل. هل تريد أن تعرف ما هي عيوبها؟ كثافة طاقتها ، مما يعني سعة تخزين منخفضة لكل كيلوغرام من الوزن.

بطاريات الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنغنيز

هم مزيج مما ورد أعلاه. هذا نوع من البطاريات يتمتع بتوازن ممتاز بين الأداء والتكلفة ، مما يجعله جذابًا للصناعة. تتميز بكثافات الطاقة الأفضل ، وتتكيف مع الفولتية العالية وتضمن عمر خدمة طويل. كل هذه الخصائص تجعل هذه الفئة من البطاريات من أكثر الخيارات استخدامًا اليوم في صناعة الآلات الكهربائية.

البوليمر هو نوع من البلاستيك يعطي استخدامه للبطارية مظهرًا ناعمًا يميزها بوضوح عن البقية ، بالإضافة إلى كونها خفيفة جدًا. هذه البطاريات هي نوع مختلف من بطاريات الليثيوم أيون ، ولكن مع كثافة طاقة أعلى وطاقة أعلى ، بالإضافة إلى أنها لا تملك تأثير الذاكرة. ومع ذلك ، فإن تكلفة إنتاجها عالية جدًا ، لذا فإن استخدامها لا يكاد يذكر.

بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر كثافة طاقتها نسبة طاقة إلى وزن مريحة للغاية. ومع ذلك ، فإن إدخال التيتانيوم في عملية الإنتاج يؤدي إلى ارتفاع الأسعار ، لذلك فإن استخدامه في الإنتاج الفعلي محدود للغاية. ضع في اعتبارك أن بطاريات الليثيوم أيون ومتغيراتها ليست البطاريات الوحيدة المتاحة. في تاريخ التكنولوجيا ، نجد أنواعًا عديدة ، بعضها قيد الاستخدام لأكثر من قرن. لا يزال البعض الآخر قيد البحث ولا يمثلون سوى حلول واعدة في المستقبل.

إنها واحدة من أقدم أشكال تخزين الكهرباء المعروفة. لا تزال فعالة في المركبات الصغيرة ومفيدة جدًا لتشغيل ، على سبيل المثال ، النظام الكهربائي الأساسي للسيارة أو إضاءة السيارة ، على الرغم من وجود العديد من العيوب. الأهم من ذلك ، وزنه الثقيل: كيلوغرامات كثيرة لقوة قليلة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تستغرق وقتًا طويلاً للشحن. علاوة على ذلك ، يعتبر الرصاص ملوثًا للغاية ، مما يعني تكلفة إضافية عند التعامل مع النفايات.

اليوم هم في حالة انسحاب بسبب كفاءتهم المنخفضة: وزن كبير لمثل هذه الطاقة المخزنة الصغيرة. تقوم Nickel أيضًا بتصنيع أنواع أخرى من البطاريات. على سبيل المثال ، هيدريد النيكل والكادميوم وهيدريد فلز النيكل. الأول يتميز بدرجة حرارة منخفضة. لقد تم استخدامها على نطاق واسع في صناعة السيارات ، ولكن حيث تكيفت بشكل أفضل هو في مجال الطيران ، مثل بطاريات طائرات الهليكوبتر أو الطائرات. هذا لأن مكوناته باهظة الثمن بحيث لا يمكن أن تكون مربحة في إنتاج السيارات.

كما أن لها عيبًا مهمًا: فهذه البطاريات لها تأثير على الذاكرة ، لذا يجب إجراء عمليات إعادة الشحن بعناية فائقة حتى لا تؤثر على سعتها. تم تصحيح تأثير الذاكرة هذا في النوع الثاني: جيلدي بمعدن النيكل. ومع ذلك ، فهي ليست مثالية أيضًا ، لأنها تعاني بشكل كبير من درجات الحرارة المرتفعة وحساسة للغاية للأحمال الزائدة والارتفاعات المفاجئة.

لديهم نهج كيميائي يبرر الندرة. يستخدمون الملح المصهور في درجات حرارة عالية ، مما يجعلها معقدة للغاية وحساسة. في المقابل ، فإن أدائها مرتفع للغاية ودورة حياتها هي الأطول على الإطلاق. لكن حجمه و طاقة منخفضة، بالإضافة إلى تعقيد عمله ، اجعله صغيرًا جدًا.

لا يزال قيد التحقيق. هذا نوع آخر من البطاريات ، نادر جدًا وقليل الاستخدام للغاية ، يوفر طاقة أكبر بعشر مرات من أيون الليثيوم نظرًا لكثافته العالية للطاقة. كطرف مقابل ، تجدر الإشارة إلى أنه ينتهي بوجه مهاجم: من الضروري تغيير الأقطاب الكهربائية البالية بشكل دوري ، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة الصيانة.

هذا نوع مختلف من البطاريات قيد البحث ، ويحتاج إلى أكسجين في الغلاف الجوي. إنها معقدة ، لكن قدرتها تزيد إلى قيم أيون الليثيوم في نفس الحجم. لتتصدره ، تكلفته منخفضة جدًا. كل هذه المزايا تجعل هذا النوع من البطاريات من أكثر البطاريات مستقبلًا في صناعة السيارات.

نحو سيارة كهربائية رخيصة وفعالة

تعتبر أبحاث البطارية العمود الفقري للتطور المستقبلي للسيارات الكهربائية. تنفيذه يكمن في خفض سعره وهذا يعتمد بشكل أساسي على البطاريات. المفتاح هو تطوير نماذج يمكنها تخزين المزيد من الطاقة في مساحة أقل وبوزن أقل. ويستثمر كبار المصنعين مبالغ كبيرة من المال في هذه التطورات.

ويعتقد أنه حسب الوتيرة عمل بحثيالنتائج ستأتي قريبا. ومع ذلك ، فإن تنفيذه يعني استثمارًا كبيرًا في محطات الشحن حيث يمكن للسيارات الكهربائية ملء بطارياتها. لا تزال هذه الشبكة محدودة للغاية والتوسع أمر بالغ الأهمية. يجب أن تكون المحطات قادرة على ضمان إعادة الشحن في وقت قصير ، بحيث لا يسبب استخدام هذه المركبات مشاكل لأصحابها. و الشبكة الكهربائيةيجب أيضًا تعديل البلدان للتعامل مع الحاجة المتزايدة للكهرباء للسيارات.

لهذا السبب ، كما الإنتاجيةيجب تخطيط جداول الشبكة وإعادة الشحن بشكل صحيح حتى يتمكن النظام من تحمل دفعات عالية من الطلب. حتى أنك تحتاج إلى التخطيط لكيفية سداد هذه العبوات. إنهم يخططون للقيام بذلك من خلال أنظمة الدفع عبر الإنترنت ، بالإضافة إلى استخدام البطاقات المدفوعة مسبقًا ، مثل تلك المستخدمة في الهواتف المحمولة.

تعد البطارية أحد المكونات الرئيسية لكل سيارة كهربائية. معناه أن استقلالية السيارة وسعرها يعتمدان على نوعها وحجمها. يخزن مجمع الطاقة هذا الكهرباء من خلال الخلايا الكهروكيميائية ، وهي عملية بأقل خسائر ، والتي تتيح لك الحصول على عائد يصل إلى 100٪. تحافظ البطاريات الجاهزة لتوصيل هذه الطاقة في أي وقت على عدد محدود من دورات الشحن والتفريغ الكاملة تسمى دورة الحياة.

شرح كيميائي للعمل أنواع مختلفةالمركبات الكهربائية هي أنها تستخدم الطاقة الناتجة عن تفاعلات الأكسدة والاختزال لتوليد تيار كهربائي. ستكون هذه في الأساس عملية التفريغ ، حيث يتم عكسها باستخدام كهرباءلإنتاج تغيير كيميائي ، عملية الشحن.

تفاعل الأكسدة والاختزال ، المعروف باسم "الأكسدة والاختزال" ، هو عملية يفقد فيها أحد مكونات البطارية الإلكترونات ويكتسبها الآخر ، ويتأكسد أحدهما ويتم تقليل الآخر وفقًا لذلك. تتكون البطارية من قطبين كهربائيين ، يسمى القطب الموجب والكاثود ، مغموران في إلكتروليت. أولهما سيتأكسد ، والثاني سوف يتلقى الإلكترونات ، ويتناقص. يحدث هذا أثناء عملية التفريغ ، ولأن الكهرباء لها إشارة معاكسة لتدفق الإلكترونات ، فإن سبب انتقالها من القطب الموجب إلى السالب.

أثناء عملية التحميل ، يتم عكس القطب الموجب والكاثود بحيث يستعيد الأول الإلكترونات المفقودة أثناء الحركة. المعلمات الرئيسية التي يجب مراعاتها في بطارية السيارة الكهربائية هي: هذه هي الطاقة التي يمكن أن توفرها بطارية لكل كيلوغرام. زيادة استقلالية السيارة سيكون لها وزن السيارة أو تخفضه.

هذه هي القدرة على توفير الطاقة أثناء عملية التمهيد. كلما زادت القوة ، كانت السيارة الكهربائية أفضل. الكفاءة: هذا هو أداء البطارية الذي يستفيد منه حقًا. التكلفة: هذا هو التأثير الأكبر على التكلفة الإجمالية للسيارة.

دورة الحياة: دورة الشحن والتفريغ الكاملة التي تحتفظ بها البطارية قبل الاستبدال. كلما زاد عدد الدورات كان ذلك أفضل لأنه سيكون أكثر دواما. تكلفتها المنخفضة تجعلها مثالية لبدء التشغيل أو الإضاءة أو وظائف الدعم الكهربائي المستخدمة كبطاريات في المركبات الصغيرة. عيوبه هي الوزن الزائد وسمية الرصاص وبطء إعادة الشحن ، لذا فهي ليست بطاريات مثالية لسيارة كهربائية.

عند استخدامها في صناعة السيارات ، فإن التكلفة العالية للحصول على مكوناتها لا تجعلها الحلول التي اختارها المصنعون أكثر توجهاً نحو الطائرات أو المروحيات أو المركبات العسكرية ، نظرًا لأدائها الممتاز في درجات الحرارة المنخفضة. لديهم تأثير على الذاكرة ، لذلك تقل سعتها مع كل إعادة شحن.