Sekiranya anda melihat laci utiliti anda sejak kebelakangan ini, anda mungkin dapat melihat pelbagai bentuk, saiz dan jenis bateri yang menguasai peranti elektronik anda. Pertama, terdapat sel-sel butang yang tidak boleh dicas semula untuk jam tangan dan barangan kecil anda. Terdapat juga bateri silinder AA dan AAA yang popular untuk kalkulator, jam dan alat kawalan jauh. Kemudian anda mempunyai bateri lithium-ion yang boleh dicas semula dalam komputer riba dan telefon anda. Dan jangan lupa tentang bateri asid plumbum di dalam kereta anda.
Bateri pertama dibuat pada tahun 1800 -an, dan mereka agak mudah. Salah satu demonstrasi pertama adalah satu siri cakera logam yang direndam dalam air garam, yang saintis Itali Alessandro Volta mendapati arus elektrik. Bateri asid plumbum pertama diperbuat daripada beberapa keping plumbum dalam balang asid sulfurik. Versi moden tidak begitu berbeza. Mereka lebih mudah untuk mengeluarkan dan mengandungi pelbagai bahan tambahan untuk meningkatkan prestasi.
Dalam semua kes, bateri dilakukan dengan cara yang sama: perbezaan voltan antara dua elektrod yang berbeza menghasilkan arus elektrik, yang boleh dilepaskan untuk menguasai peranti. Bateri boleh dicas semula kemudian boleh membalikkan arus ini untuk mengecas semula. Di dalam bateri, arus elektrik disertai dengan aliran ion melalui cecair, elektrolit.
Laluan setiap elektron dalam arus disertai dengan pengangkutan satu ion melalui elektrolit. Elektrod yang boleh menyimpan lebih banyak ion membawa kepada bateri yang boleh memegang lebih banyak caj dan oleh itu bertahan lebih lama pada satu caj. Elektrod yang direkayasa untuk penyimpanan ion yang lebih cepat membawa kepada bateri yang boleh dilepaskan lebih cepat, untuk aplikasi kuasa tinggi. Akhir sekali, dapat mengenakan bayaran dan menunaikan berkali -kali tanpa merendahkan membawa kepada bateri dengan jangka hayat yang panjang.
Bateri asid plumbum
Bateri asid plumbum adalah bateri yang boleh dicas semula pertama yang dicipta pada tahun 1859 oleh Gaston Plante, yang bereksperimen dengan plat plumbum dalam larutan berasid dan mendapati bahawa aliran dan penyimpanan arus elektrik dapat diterbalikkan.
Bateri asid plumbum harus cukup besar untuk memberikan caj yang cukup untuk memulakan kereta. Ia juga boleh digunakan dalam iklim sejuk dan bertahun -tahun. Oleh kerana elektrolit adalah asid yang menghakis, selongsong luaran harus menjadi sukar untuk melindungi orang dan bahagian kereta dari apa -apa kemudaratan yang mungkin. Mengetahui semua ini, masuk akal bahawa bateri asid plumbum moden adalah tersekat dan berat.
Bateri alkali
Sebaliknya, peranti isi rumah seperti kalkulator dan skala digital mampu menggunakan bateri yang lebih kecil kerana mereka tidak memerlukan banyak caj. Ini terutamanya bateri alkali yang tidak boleh dicas semula yang telah digunakan selama beberapa dekad. Saiz sel piawai ialah AAAA, AAA, AA, C dan D, serta butang dan sel duit syiling dan banyak lagi. Saiznya berkaitan dengan berapa banyak caj yang mereka simpan - semakin besar bateri, semakin banyak yang dipegangnya - dan saiz peranti yang mereka kuasa.
Kadang -kadang, anda mungkin mendapati bateri alkali yang dijual dalam bentuk segi empat tepat, seperti bateri voltan 9- biasa, tetapi buka selongsong luar dan anda akan mendapati bahawa mereka hanya beberapa sel silinder yang dihubungkan bersama di dalam. Bateri silinder telah lama dan digunakan secara meluas sehingga tidak masuk akal bagi syarikat -syarikat untuk mengeluarkan apa -apa yang berbeza - ia memerlukan pelaburan untuk mengubah kemudahan pembuatan mereka, sesuatu yang mereka lebih suka tidak lakukan.
Bateri lithium-ion
Bateri nikel-kadmium adalah bateri yang boleh dicas semula secara meluas untuk elektronik isi rumah dan popular menjelang akhir abad ke-20. Tetapi mereka mempunyai perangkap mereka. Kadmium sangat toksik, dan bateri mengalami "kesan memori," yang menurunkan seumur hidup mereka.
Selama beberapa dekad, litium telah dikaji untuk kegunaan berpotensi dalam bateri yang boleh dicas semula kerana sifat uniknya sebagai logam ringan yang menyimpan banyak tenaga. Sony pertama kali mengkomersialkan bateri lithium-ion pada tahun 1991.
Syarikat itu membuat sel -sel silinder kerana ini adalah yang paling mudah untuk dihasilkan. Pada tahun 1990-an, Sony membuat banyak kamkoder dan pita, dan dengan itu mempunyai banyak peralatan untuk pembuatan roll-to-roll. Adalah semulajadi untuk menghidupkan semula peralatan ini untuk menghasilkan gulungan elektrod bateri, yang dibuat oleh filem pemutus pada lembaran tembaga atau aluminium dan kemudian melancarkannya ke dalam silinder "roll jelly".
Selongsong tebal sel -sel silinder ini secara mekanikal kuat, dan untuk menambah satu lagi lapisan keselamatan mereka mempunyai injap pelega tekanan. Sangat cepat, sel-sel lithium-ion awal mengambil alih pasaran elektronik mudah alih, terutamanya untuk komputer riba dan telefon bimbit, kerana mereka menyimpan lebih banyak tenaga dan bertahan lebih lama daripada bateri yang boleh dicas semula nikel-kadmium.
Faktor yang membentuk bateri
Bateri dibuat dalam saiz dan bentuk tertentu untuk alasan kos dan pembuatan, tetapi dalam kes lain kerana proses pembuatan warisan. Permintaan pasaran juga memainkan peranan.
Sebagai contoh, kenderaan elektrik tidak dimulakan sehingga Tesla mula membuat kereta menggunakan sel-sel bateri lithium-ion silinder dan bukannya kantung segi empat tepat atau sel prisma yang telah digunakan oleh pembuat EV. Sel kantung dan prisma boleh dibungkus rapat, tetapi kerana sel-sel silinder telah dihasilkan secara besar-besaran untuk elektronik mudah alih, Tesla dapat membuat EV kos rendah pada tahun 2010.
Apa bentuk dan saiz bateri yang akan diambil pada masa akan datang bukan sahaja bergantung kepada berapa banyak tenaga yang mereka simpan, tetapi juga pada ekonomi pasaran - betapa mudahnya membuat setiap jenis sel, berapa banyak kos untuk menjadikannya dan apa yang mereka gunakan. Dan faktor -faktor tersebut adalah campuran inovasi dan sejarah.