Ang mga baterya ay ang pinakakaraniwang mapagkukunan ng kuryente para sa mga pangunahing aparato ng handheld sa malalaking aplikasyon sa industriya. Ang baterya ay maaaring tukuyin dahil ito ay isang kumbinasyon ng isa o higit pang mga electrochemical cell na may kakayahang pag-convert ng nakaimbak na kemikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya.
Paggawa ng Baterya:
Ang baterya ay isang aparato, na binubuo ng iba't ibang mga voltaic cell. Ang bawat voltaic cell ay binubuo ng dalawang kalahating mga cell na konektado sa serye ng isang conductive electrolyte na humahawak ng mga anion at cat ions. Ang isang kalahating cell ay may kasamang electrolyte at electrode kung saan lilipat ang mga anion, ibig sabihin, ang anode o negatibong electrode ang kabilang kalahating cell ay may kasamang electrolyte at electrode kung saan lilipat ang mga ion ng cat, ibig sabihin ang cathode o positibong electrode.
Sa reaksyon ng redox na nagpapagana sa baterya, ang pagbawas ay nangyayari sa mga kation sa katod, habang ang oksihenasyon ay nangyayari sa mga anion sa anode. Ang mga electrodes ay hindi nagalaw sa isa't isa ngunit nakakonekta sa electrolyte ng electrolyte. Karamihan sa kalahating mga cell ay may iba't ibang mga electrolytes. Ang lahat ng mga bagay na isinasaalang-alang bawat kalahating-cell ay nakapaloob sa isang lalagyan at isang separator na puno ng butas sa mga ions ngunit hindi ang karamihan ng mga electrolytes na pumipigil sa paghahalo.
Paggawa ng Baterya
Ang bawat kalahating cell ay mayroong electromotive force (Emf), na tinutukoy ng kakayahan nitong magmaneho ng kasalukuyang kuryente mula sa loob hanggang sa labas ng cell. Ang net emf ng cell ay ang pagkakaiba sa pagitan ng emf ng mga half-cells nito. Sa ganitong paraan, kung ang mga electrode ay mayroong emf at sa madaling salita, ang net emf ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal na pagbawas ng mga kalahating reaksyon.
Paano mapanatili ang baterya?
Upang mapanatili ang baterya sa mabuting kondisyon, kinakailangan ang pagpapantay ng baterya. Dahil sa pagtanda, ang lahat ng mga cell ay hindi naniningil ng katulad at ang ilang mga cell ay tumatanggap ng singil nang napakabilis habang ang iba ay unti-unting naniningil. Ang pagkakapantay-pantay ay maaaring gawin sa pamamagitan ng margol sa paglipas ng pagsingil ng baterya upang pahintulutan din ang mga mas mahihinang cell na maningil nang kumpleto. Ang boltahe ng terminal ng isang ganap na sisingilin na baterya ay12V, ang baterya ng sasakyan ay nagpapakita ng 13.8V sa mga terminal nito habang ang isang 12 bolta na tubular na baterya ay magpapakita ng 14.8V. Ang baterya ng sasakyan ay dapat na mahigpit na naayos sa sasakyan upang maiwasan ang pag-iling. Ang baterya ng inverter ay dapat ilagay sa isang sahig na gawa sa kahoy kung maaari.
2 Mga Uri ng Baterya
1) Pangunahing Baterya:
Tulad ng ipinapahiwatig ng pangalan na ang mga baterya na ito ay inilaan para sa solong paggamit. Kapag ginamit ang mga baterya na ito hindi na ito maaaring muling ma-recharge dahil ang mga aparato ay hindi madaling baligtarin at ang mga aktibong materyales ay maaaring hindi bumalik sa kanilang orihinal na form. Inirerekumenda ng mga tagagawa ng baterya laban sa muling pagsingil ng pangunahing mga cell.
Ang ilan sa mga halimbawa para sa mga disposable na baterya ay ang normal na mga baterya ng AAA, AAA na ginagamit namin sa mga orasan sa dingding, remote ng telebisyon atbp. Ang iba pang pangalan para sa mga baterya na ito ay mga baterya na hindi kinakailangan.
Mga Uri ng Baterya
2) Pangalawang Baterya:
Ang mga pangalawang baterya ay tinatawag ding mga rechargeable na baterya. Ang mga baterya na ito ay maaaring magamit at muling magkarga muli. Karaniwan silang binuo ng mga aktibong materyales na may aktibo sa pinalabas na estado. Ang mga rechargeable na baterya ay na-recharge sa pamamagitan ng paglalapat ng kasalukuyang kuryente, na binabaligtad ang mga reaksyong kemikal na nangyayari habang naglalabas. Ang mga charger ay mga aparato na nagbibigay ng kinakailangang kasalukuyang.
Ang ilang mga halimbawa para sa mga rechargeable na baterya na ito ay ang mga baterya na ginagamit sa mga mobile phone, MP3 player atbp. Ang mga aparato tulad ng mga pantulong at pandinig na gumagamit ng mga maliit na cell at sa mga lugar tulad ng palitan ng telepono o sentro ng data ng computer, ginagamit ang mas malalaking baterya.
Mga Pangalawang Baterya
Mga uri ng Pangalawang (muling magkarga) na Mga Baterya:
SMF, Lead Acid, Li at Nicd
Baterya ng SMF:
Ang SMF ay isang selyadong libreng baterya sa pagpapanatili, na idinisenyo upang mag-alok ng maaasahan, pare-pareho at mababang lakas ng pagpapanatili para sa mga aplikasyon ng UPS. Ang mga baterya na ito ay maaaring napapailalim sa mga aplikasyon ng malalim na ikot at pinakamaliit na pagpapanatili sa mga lugar ng kakulangan sa kanayunan at kapangyarihan. Ang mga baterya na ito ay magagamit mula sa 12V.
Sa may kaalamang mundo ngayon, hindi maaaring pansinin ang kinakailangan para sa mga system ng baterya na idinisenyo upang mabawi ang mahahalagang kwalipikadong data at impormasyon at magpatakbo ng pangunahing mga instrumento para sa nais na tagal. Kinakailangan ang mga baterya upang makapaghatid ng instant na lakas. Ang hindi maaasahan at mahihinang baterya ay maaaring magresulta sa pagkawala ng data at pag-shutdown ng kagamitan na maaaring magastos sa mga kumpanya ng malalaking pagkalugi sa pananalapi. Kasunod, ang mga segment ng UPS ay tumatawag para sa paggamit ng isang maaasahan at napatunayan na sistema ng baterya.
Baterya ng SMF
Baterya ng Lithium (Li):
Ginagamit namin lahat ito sa mga portable na aparato tulad ng cell phone, isang laptop computer o isang tool sa kuryente. Ang baterya ng lithium ay naging isa sa mga pinakadakilang nakamit sa portable power sa huling dekada sa paggamit ng mga baterya ng lithium nagawa naming ilipat mula sa itim at puting mobile sa mga kulay ng mobile na may mga karagdagang tampok tulad ng GPS, mga alerto sa email atbp. Ito ang mataas mga potensyal na aparato ng density ng enerhiya para sa mas mataas na mga kapasidad. At medyo mababa ang mga baterya na naglalabas ng sarili. Gayundin ang mga Espesyal na cell ay maaaring magbigay ng napakataas na kasalukuyang sa mga application tulad ng mga tool sa kuryente.
Li baterya
Nickel Cadmium (Nicd) Baterya:
Ang mga baterya ng Nickel Cadmium ay may kalamangan na ma-recharge nang maraming beses at magtaglay ng isang pare-pareho na potensyal sa panahon ng paglabas at magkaroon ng higit na kuryente at pisikal na may kakayahang umabot. Ang baterya na ito ay gumagamit ng nickel oxide para sa cathode, isang cadmium compound para sa anode at potassium hydroxide solution bilang electrolyte nito.
Kapag sisingilin ang baterya, ang komposisyon ng kemikal ng cathode ay nabago at ang nickel hydroxide ay nagbago sa NIOOH. Sa anode, ang pagbuo ng mga Cadmium ions ay nagaganap mula sa Cadmium Hydroxide. Kapag natapos ang baterya, ang cadmium ay tumutugon sa NiOOH upang makabuo ng pabalik na nickel hydroxide at Cadmium Hydroxide.
Cd + 2H2O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2
Lead Acid Battery:
Ang mga baterya ng Lead Acid ay malawakang ginagamit sa mga sasakyan, inverter, backup na system ng kuryente atbp Hindi tulad ng mga baterya na walang pantubo at pagpapanatili, ang mga baterya ng Lead Acid ay nangangailangan ng wastong pangangalaga at pagpapanatili upang mapahaba ang buhay nito. Ang baterya ng Lead Acid ay binubuo ng isang serye ng mga plato na pinananatiling isawsaw sa solusyon ng sulpuriko acid. Ang mga plato ay may mga grid kung saan nakakabit ang aktibong materyal. Ang mga plato ay nahahati sa positibo at negatibong mga plato. Ang positibong mga plato ay nagtataglay ng purong tingga bilang aktibong materyal habang ang lead oxide ay nakakabit sa mga negatibong plate.
Lead Acid Battery
Ang isang ganap na sisingilin na baterya ay maaaring maalis ang kasalukuyang nito kapag nakakonekta sa isang karga. Sa panahon ng proseso ng paglabas, ang sulpate acid ay pinagsasama sa mga aktibong materyales sa positibo at negatibong mga plato na nagreresulta sa pagbuo ng Lead sulphate. Ang tubig ay ang nag-iisang pinakamahalagang hakbang sa pagpapanatili ng isang baterya ng Lead Acid. Ang dalas ng tubig ay nakasalalay sa paggamit, paraan ng pagsingil at temperatura ng pagpapatakbo. Sa panahon ng proseso, ang mga hydrogen atoms mula sa sulfuric acid ay tumutugon sa oxygen upang mabuo ang tubig.
Nagreresulta ito sa pagpapalabas ng mga electron mula sa mga positibong plate na tatanggapin ng mga negatibong plate. Ito ay humahantong sa pagbuo ng isang potensyal na de-kuryente sa baterya. Ang electrolyte sa Lead Acid na baterya ay isang halo ng Sulphuric acid at tubig na may isang tiyak na grabidad. Ang tiyak na grabidad ay ang bigat ng pinaghalong acid-water kumpara sa pantay na dami ng tubig. Ang tiyak na grabidad ng purong mga ions na walang bayad na tubig ay 1.
Ang mga baterya ng lead-acid ay nagbibigay ng pinakamahusay na halaga para sa lakas at enerhiya bawat kilowatt-hour ay may pinakamahabang siklo ng buhay at isang malaking kalamangan sa kapaligiran na ang mga ito ay na-recycle sa isang labis na mataas na rate. Walang ibang kimika ang maaaring hawakan ang imprastrakturang mayroon para sa pagkolekta, pagdadala at pag-recycle ng mga baterya ng lead-acid.
Kasama ng artikulong ito, ang baterya ng Lithium ion ay tinalakay kasama ang mga pakinabang at kawalan.
Paggawa ng Lithium - Ion Battery
Ang mga baterya ng lithium –Ion ay popular ngayon sa karamihan ng mga elektronikong portable na aparato tulad ng Mobile phone, Laptop, Digital Camera, atbp dahil sa kanilang pangmatagalang kahusayan sa kuryente. Ito ang pinakatanyag na mga rechargeable na baterya na may mga kalamangan tulad ng pinakamahusay na density ng enerhiya, napapabayaang pagkawala ng singil at walang epekto sa memorya. Ang baterya ng Li-Ion ay gumagamit ng mga ion ng Lithium bilang mga tagadala ng bayad na lumilipat mula sa negatibong elektrod patungo sa positibong elektrod habang naglalabas at bumalik kapag nagcha-charge. Sa panahon ng pagsingil, ang panlabas na kasalukuyang mula sa charger ay naglalapat ng isang higit sa boltahe kaysa sa sa baterya. Pinipilit nito ang kasalukuyang dumaan sa pabalik na direksyon mula sa positibo hanggang sa negatibong elektrod kung saan ang mga lithium ion ay naka-embed sa napakaliliit na materyal na elektrod sa pamamagitan ng proseso na tinatawag na Intercalation. Ang mga Li-ion ay dumadaan sa hindi may tubig na electrolyte at isang separator diaphragm. Ang materyal na elektrod ay pinagsama ang tambalan ng lithium.
Ang negatibong elektrod ng baterya ng Li-Ion ay binubuo ng carbon at ang positibong elektrod ay isang metal oxide. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na materyal sa negatibong elektrod ay ang Graphite habang ang sa positibong elektrod ay maaaring Lithium cobalt oxide, Lithium ion pospeyt o Lithium manganese oxide. Ang Lithium salt sa isang organic solvent ay ginagamit bilang electrolyte. Ang electrolyte ay karaniwang isang timpla ng mga organikong carbonates tulad ng Ethylene carbonate o Diethyl carbonate na naglalaman ng mga lithium ions. Ang electrolyte ay gumagamit ng mga anion asing-gamot tulad ng Lithium hexa fluoro phosphate, Lithium hexa fluoro arsenate monohidate, Lithium per chlorate, Lithium hexa fluoro borate at iba pa Depende sa ginamit na asin, ang boltahe, kapasidad at buhay ng baterya ay magkakaiba. Ang purong lithium ay tumutugon sa tubig na masigla upang mabuo ang lithium hydroxide at hydrogen ions. Kaya't ang ginamit na electrolyte ay hindi may tubig na organikong pantunaw. Ang electrochemical role ng mga electrodes na singilin sa pagitan ng anode at cathode ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang daloy.
Reaksyon ng Baterya ng Li Ion
Sa baterya ng Li-Ion, ang parehong mga electrode ay maaaring tanggapin at palabasin ang mga ion ng lithium. Sa panahon ng proseso ng Intercalation, ang mga lithium ions ay lumipat sa elektrod. Sa panahon ng pabalik na proseso na tinawag na de intercalation, ang mga lithium ion ay lumilipat pabalik. Sa panahon ng paglabas, ang mga positibong lithium ions ay aalisin mula sa mga negatibong electrode at ipinasok sa positibong elektrod. Sa panahon ng proseso ng pagsingil, nagaganap ang pabalik na paggalaw ng mga lithium ions.
Mga kalamangan ng Lithium - Ion Battery:
Ang mga baterya ng Lithium Ion ay lumalampas sa mga baterya ng NiCd at iba pang pangalawang baterya. Ang ilan sa mga pakinabang ay
- Magaan ang timbang kumpara sa iba pang mga baterya na may katulad na laki
- Magagamit sa iba't ibang mga hugis kabilang ang Flat na hugis
- Mataas na boltahe ng bukas na circuit na nagdaragdag ng paglipat ng kuryente sa mababang kasalukuyang
- Kakulangan ng memorya ng epekto.
- Napakababang rate ng paglabas ng sarili na 5-10% bawat buwan. Ang paglabas ng sarili ay halos 30% sa mga baterya ng NiCd at NiMh.
- Eco-friendly na baterya nang walang anumang libreng lithium metal
Ngunit kasama ang mga pakinabang, tulad ng iba pang mga baterya, ang baterya ng Li-Ion ay naghihirap din mula sa ilang mga kawalan.
Mga disadvantages ng Li-Ion Battery:
- Ang mga deposito sa loob ng electrolyte sa paglipas ng panahon ay pipigil sa daloy ng singil. Dagdagan nito ang panloob na paglaban ng baterya at ang kapasidad ng cell upang maihatid ang kasalukuyang unti-unting bumababa.
- Ang mataas na pagsingil at mataas na temperatura ay maaaring humantong sa pagkawala ng kapasidad
- Kapag nag-init ng sobra, ang baterya ng Li-Ion ay maaaring magdusa ng thermal run away at cell rupture.
- Ang malalim na paglabas ay maaaring makaikot sa baterya ng Li-Ion. Kaya upang maiwasan ito, ang ilang mga gumagawa ay may panloob na shut down circuitry na nagpapasara sa baterya kapag ang boltahe nito ay nasa itaas ng ligtas na antas ng 3 hanggang 4.2 volts. Sa kasong ito, kapag ang baterya ay hindi gumagamit ng mahabang panahon, ang panloob na circuitry ay kukonsumo ng lakas at maubos ang baterya sa ibaba ng shut down voltage nito. Kaya upang singilin ang mga naturang baterya ang mga normal na charger ay hindi kapaki-pakinabang.
