Якщо ви останнім часом заглянули у підрозділ утиліти, можливо, ви помітили різні форми, розміри та типи акумуляторів, які живлять ваші електронні пристрої. По-перше, є круглі, нережнемілі кнопки для годинників та невеликих предметів. Також є популярні циліндричні батареї AA та AAA для калькуляторів, годинників та дистанцій. Тоді у вас є акумуляторні літій-іонні батареї у ваших ноутбуках та телефонах. І не забувайте про свинцеву кислоту акумулятор у вашому автомобілі.
Перші батареї були зроблені в 1800 -х роках, і вони були досить простими. Однією з перших демонстрацій була серія металевих дисків, просочених розсолом, яку знайшов італійський вчений Алессандро Волта, створюючи електричний струм. Перший свинцевий акумулятор був виготовлений з декількох шматочків свинцю в банці сірчаної кислоти. Сучасні версії не такі різні. Їх просто простіше виготовити та містять різні добавки для підвищення продуктивності.
У всіх випадках акумулятори працюють однаково: різниця напруги між двома різними електродами виробляє електричний струм, який можна звільнити для живлення пристрою. Потім акумуляторні батареї можуть повернути цей струм, щоб зарядити резервну копію. Всередині акумулятора електричний струм супроводжується потоком іонів через рідину, електроліт.
Прохід кожного електрона в струмі супроводжується транспортом одного іона через електроліт. Електроди, які можуть зберігати більше іонів, призводять до акумуляторів, які можуть мати більший заряд, і тому тривають довше за одним зарядом. Електроди, розроблені для більш швидкого зберігання іонів, призводять до акумуляторів, які можуть швидше розрядитись, для застосувань з високою потужністю. Нарешті, можливість заряджати та розрядити багато разів без приниження призводить до батарей з тривалими термінами життя.
Свинцеві батареї
Акумулятор свинцю-кислоти був першим акумуляторним акумулятором, винайденим ще в 1859 році Гастоном Планте, який експериментував з свинцевими пластинами в кислому розчині і виявив, що потік та зберігання електричного струму можна повернути.
Акумулятор свинцю-кислоти повинен бути достатньо великим, щоб забезпечити достатній заряд, щоб запустити автомобіль. Він також повинен бути корисним у холодному кліматі та останніх багатьох років. Оскільки електроліт є корозійною кислотою, зовнішній кожух повинен бути важким, щоб захистити людей та частини автомобілів від будь -якої можливої шкоди. Знаючи все це, має сенс, що сучасні свинцеві батареї блокітні та важкі.
Лужні батареї
З іншого боку, домашні пристрої, такі як калькулятори та цифрові ваги, можуть дозволити собі використовувати менші акумулятори, оскільки вони не потребують великої плати. Це насамперед безперервні лужні батареї, які використовувались десятиліттями. Стандартизовані розміри клітин - це AAAA, AAA, AA, C і D, а також кнопки та клітини монети та багато інших. Розміри пов'язані з тим, скільки заряду вони зберігають - чим більший акумулятор, тим більше він тримає - і розміри пристроїв, які вони живлять.
Іноді ви можете знайти лужні батареї, що продаються в прямокутних формах, як звичайні батареї 9- вольт, але відкрийте зовнішній кожух, і ви виявите, що вони просто кілька циліндричних клітин, з'єднаних між собою всередині. Циліндричні батареї існували так довго і використовувались настільки широко, що для компаній просто не має сенсу виготовляти щось інше - це вимагатиме інвестицій, щоб змінити свої виробничі потужності, що вони скоріше не роблять.
Літій-іонні батареї
Акумулятори нікеле-кадмію були першими широко використовуваними акумуляторними акумуляторами для побутової електроніки та були популярними до кінця 20 століття. Але у них були підводні камені. Кадмій дуже токсичний, а батареї страждали від "ефекту пам'яті", що зменшило їх життя.
Протягом багатьох десятиліть літій вивчав на потенційне використання в акумуляторних акумуляторах через його унікальні властивості як легкий метал, який зберігає багато енергії. Sony вперше комерціалізувала літій-іонну батарею в 1991 році.
Компанія зробила циліндричні клітини, оскільки це було найпростішим у виготовленні. У 90-х роках Sony робила багато відеокамер та стрічок, і, таким чином, мала багато обладнання для виробництва рулонних роли. Це було природно переробити це обладнання для виготовлення рулонів акумуляторних електродів, які виготовляються за допомогою лиття плівок на аркушах міді або алюмінію, а потім розгортають їх у циліндр "желе -рулон".
Товстий кожух цих циліндричних клітин механічно міцний, а для додавання іншого шару безпеки вони мають клапан зняття тиску. Дуже швидко ці ранні літій-іонні клітини перейняли ринок портативної електроніки, особливо для ноутбуків та мобільних телефонів, оскільки вони зберігали більше енергії і тривали довше, ніж акумулятори, що підтримують нікель-кадмію.
Фактори, що формують акумулятори
Акумулятори виготовляються в певних розмірах та формах з міркувань витрат та виробництва, але в інших випадках через застарілі виробничі процеси. Попит на ринок також відіграє певну роль.
Наприклад, електромобілі не знімалися, поки Tesla не почала робити автомобілі, використовуючи циліндричні літій-іонні батареї, а не прямокутні сумки або призматичні клітини, які використовували інші виробники EV. Сумки та призматичні клітини можуть бути упаковані разом, але оскільки циліндричні клітини вже були масовими для портативної електроніки, Tesla змогла зробити EVS з нижчими витратами у 2010-х.
Які форми та розміри батареї будуть приймати в майбутньому, залежить не лише від того, скільки енергії вони зберігають, а й від економіки ринку - наскільки легко зробити кожен тип комірки, скільки коштує їх зробити і для чого вони використовуються. І ці фактори - це поєднання інновацій та історії.