همه چیز درباره باتری ها قسمت هفتم : باتری قلیایی

دی ۵, ۱۴۰۲
ارسال توسط electronic girl

همه چیز درباره باتری ها- باتری قلیایی ;

سیسوگ در مقاله ششم همه چیز درباره باتری‌ها بر روی باتری‌های سربی-اسیدی، از جمله مزایا، معایب آنها، شیمی و غیره تمرکز کرد. در این مقاله، قصد دارد بر روی باتری‌های قلیایی، از جمله مزایا، معایب آنها و شیمی، تمرکز کند. با سیسوگ همراه باشید.

این مجموعه مقالات توسط Ivan Cowie مهندس ارشد شرکت باتری‌سازی MaxVision نوشته شده است.

اگر به یاد داشته باشید، چند هفته پیش Max Maxfield مرا به پروژه ربات‌های خود متصل کرد. که این منجر به نوشتن این سری از مقالات در مورد فن‌آوری‌های مختلف باتری‌های در دسترس شد. علاوه بر جزئیات تکنولوژی Nitty-Gritty، راهنمایی‌ها و ترفندهای لازم برای انتخاب مناسب‌ترین تکنولوژی باتری مورد نیاز شما را بیان کردم. در این مقاله باتری‌های قلیایی را بررسی می‌کنیم.

نکته 4 : انتخاب باتری

پس از محاسبه وات ساعت در بار،باید میزان تلفات باتری را پیدا کنیم تا بتوانیم زمان اجرا را بدست آوریم. درصد تلفات داخلی را می توان با استفاده از P_i = (I_L² x R_i)/(V_L x I_L) x 100 محاسبه نمود، به طوری که P_i نسبت توان تلف شده در باتری به توان تحویلی به بار است، I_L جریان متوسط بار ، R_i متوسط مقاومت داخلی باتری است، و V_L ولتاژ متوسط بار است. اگر بخواهیم بیشترین توان بار با ولتاژ پایینی حاصل شود، ترکیبی از باتری (R_i) و بار (R_L) را انتخاب می کنیم، به طوری که R_i تقریبا برابر با R_L باشد. اگر زمان اجرا (تلفات پایین) مهم باشد، باتری (R_i) را به گونه‌ای انتخاب می‌کنیم که بسیار کمتر از R_Lباشد. برای پیدا کردن زمان اجرای خاصی در منحنی دشارژ سازنده، من از روشی که به آن interpolation eyeball گفته می شود استفاده می کنم. به عنوان مثال، فرض کنید من می‌خواهم زمان اجرا را برای بار با جریان ثابت 7 میلی آمپر پیدا کنم، اما این در هیچ منحنی‌ای نیست. برای ایجاد منحنی خودم ، به صورت چشمی منحنی غیر خطی را بین مرز دو منحنی دیگر اضافه می‌کنم (منحنی سیاه که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید). سپس توجه کنید که در ولتاژ 0.8 که پایان عمر است محور افقی 480 ساعت سرویس را نشان می‌دهد. (در قسمت بعدی این بحث را ادامه خواهیم داد).

باتری قلیایی

باتری های غیر اسیدی توسط Waldemar Jungner در سال 1899 و توسط توماس ادیسون در سال 1901 اختراع شده اند. ثبت اختراع نسخه روی / منگنز در سال 1960 به اتحادیه کاربید Corp اعطا شد. این‌ها باتر‌ی‌های اولیه‌ هستند که پس از مونتاژ قابل استفاده می‌باشند. به عنوان یک باتری اولیه ارزان قیمت، نوع قلیایی دارای تاریخچه طولانی است. دارای قابلیت اطمینان بالا، انرژی خاص بالا و تراکم انرژی بالا است. با این حال، مقاومت داخلی آن اجازه دشارژ جریان بالا یا قدرت بالا را نمی‌دهد. عمر مفید بسیار خوبی دارد و عملکرد دمایی آن کافی است. برخی از سازندگان نسخه هایی را ارائه می‌دهند که ظرفیت و قابلیت اطمینان را فدای قابل شارژ بودن می کنند. من کمی درباره باتری‌های قابل شارژ صحبت می‌کنم. تغییرات زیادی در این زمینه وجود دارد، بنابراین شما باید به برگه اطلاعات نگاه کنید تا ببینید به چه صورت کار می‌کند.

انرژی خاص : 85-190 Wh/kg
تراکم انرژی : 250-434 Wh/L
قدرت خاص: 50 W/kg
راندمان دشارژ : 45-85% (نرخ پایین دشارژ)
انرژی/هزینه مصرف کننده : 0.5 Wh/dollar
نرخ خود تخلیه : 0.17%/month (جدیدترین انواع)
دوام چرخه: قابل اجرا نیست (باتری اولیه، نسخه های قابل شارژ سازنده را ببینید)
ولتاژ نامی سلول : 1.3-1.5 V
ولتاژ قطع: 0.8 V در هر سلول، بارگذاری شده است.

شیمی:

واکنش های جزئی:

[Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e- [e0 is -1.28V
[2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s) + 2OH-(aq) [e0 is +0.15V

1 2	[Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e- [e0 is -1.28V [2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s) + 2OH-(aq) [e0 is +0.15V

واکنش کامل:

[Zn(s) + 2MnO2(s) ←→ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e0 is 1.43V

1	[Zn(s) + 2MnO2(s) ←→ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e0 is 1.43V

تخلیه:

تصاویر زیر برای باتری کوآنتوم AA MV1500 Duracell است. شکل 1-3 مثال هایی از منحنی های دشارژ قلیایی را به صورت ولتاژ در بارها و درجه های مختلف نشان می دهد. شکل 4 باتری را با دو بار و اثر آن روی مقاومت داخلی، نشان می‌دهد.

شکل 1: ولتاژ در مقابل ساعت سرویس برای چندین جریان ثابت. منحنی سیاه را که من اضافه کردم مشاهده کنید.

شکل 2: ولتاژ در مقابل ساعت سرویس برای چند بار با توان ثابت.

شکل 3: ولتاژ در مقابل ساعت سرویس برای چند دما با جریان 100mA.

شکل 4: ولتاژ و مقاومت داخلی در برابر عمق تخلیه برای Duracell MV1500.

باتری قلیایی قابل شارژ:

باتری قلیایی قابل شارژ گاهی اوقات باتری های RAM نامیده می‌شوند. تکنولوژی اولیه توسط تکنولوژی باتری Inc توسعه یافته است و دارای مجوز Grandcell, Rayovac, Pure Energy, و EnviroCell است. شایع‌ترین اندازه‌های AAA، 9V، AA، C و D است. این باتری‌ها به طور کامل شارژ شده و ویژگی‌های نگهداری باتری بسیار مناسبتری نسبت به باتری‌های معمولی قابل شارژ مانند NiMH و NiCd دارند.

این نوع باتری قلیایی به طور خاص طراحی شده‌اند تا قابل شارژ باشد، با کیفیت بالایی تا 20 مرتبه قابل شارژ مجدد هستند. آنها برای تخلیه کم (low-drain)، استفاده دوره‌ی، که در آن عمق تخلیه آهسته و به طور متوسط بیش از 25٪ نباشد طراحی شده است. تخلیه عمیق باعث کاهش عمر چرخه می‌شود.

با توجه به ظرفیت، باتری قلیایی قابل شارژ تقریبا دو سوم همتای غیر قابل شارژ خود قدرت دارد. هم‌چنین، ولتاژ ترمینال پس از شارژ تا حدودی پایین‌تر است، به طور معمول با بهترین مارک ها به حدود 1.4 ولت می‌رسد. همچنین، شما باید این باتری‌ها را فقط با استفاده از شارژر خاص توصیه شده توسط سازنده شارژ کنید.

من شخصا سعی نکردم باتری قلیایی معمولی را شارژ کنم، اما معتقدم که از لحاظ فنی امکان پذیر است. گزارش‌هایی شنیده‌ام که تا زمانی که باتری بیش از حد عمیق نداشته باشد، با استفاده از نوع خاصی شارژر Battery Xtender می توان تا 90 درصد ظرفیت شارژ را بازیابی کرد.

در نهایت نکته پر اهمیت این‌که، برای دفع باتری‌های قلیایی باید برای دستورالعمل های خاص به تولید کنندگان مراجعه کنید.

در قسمت هشتم همه چیز درباره باتری‌ها، به نکات و ترفندهای بیشتری نگاه خواهیم کرد و ما یکی دیگر از تکنولوژی باتری را در نظر خواهیم گرفت. با سیسوگ همراه باشید.

منبع