Химические принципы работы аккумуляторов
Введение
Аккумулятор - вторичный химический источник тока многоразового действия, который может быть вновь заряжен после разряда. Для заряда аккумулятора электрический ток про¬пус¬ка¬ется в на¬прав¬ле¬нии, об¬рат¬ном на¬прав¬ле¬нию то¬ка при раз¬ря¬де.
Используется для циклического накопления энергии (заряд-разряд) и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве, транспорте и в других сферах.
В основе работы аккумуляторов лежат окислительно-восстановительные процессы. Используется произвольно протекающая химическая реакция и элемент, называемый электролизером, в котором энергия электрического тока запускает и поддерживает необходимую реакцию. В процессе зарядки электрический ток пропускается в направлении, обратном направлению тока при разрядке.
Наиболее типичные виды аккумуляторов – те, которые широко распространены и встречаются в повседневной жизни, например: в мобильных телефонах, ноутбуках, беспроводных наушниках; нельзя не упомянуть автомобильные аккумуляторы (они же свинцово-кислотные) о них речь пойдет в первую очередь.
Оглавление
Введение 3
1. Свинцово-кислотный аккумулятор 4
2. Литий-ионный аккумулятор 7
3. Щелочной аккумулятор 9
Заключение 12
Список литературы 13
Список литературы
Christian Glaize, Sylvie Genies – Lead and Nickel Electrochemical Batteries, 2012;
Pistoia G. (ed.). Lithium-Ion Batteries: Advances and Applications. – Rome, Italy, 2014 г. – 634 p.
Аккумуляторы для автономных и резервных систем. http://www.solbat.su/dopobr/batteries
ГОСТ Р МЭК 61960-2007 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевые для портативного применения»
Гумелёв, В. Ю. Характер разрушения положительных электродов свинцовых аккумуляторов : [арх. 24 октября 2015] / В. Ю. Гумелёв, А. А. Кочуров // Исследования в области естественных наук : журн. — 2013. — № 3.
Свинцово кислотные аккумуляторы. Эксплуатация. Правда и вымыслы. : [арх. 1 сентября 2016] // Издательский дом "Софт-Пресс" (Украина). — 2016. — 1 сентября.
После определенного, достаточно большого количества циклов происходит изменение плотности активной массы положительного электрода. Возникает, так называемое, набухание оксидно-никелевого электрода. Кроме того, уменьшается его прочность. В результате снижается качество контакта активной массы с основой электрода. Как следствие, падает электрическая проводимость электрода (растет внутреннее сопротивление) и уменьшается ёмкость аккумулятора. Уменьшение прочности катода вызывается в основном из-за регулярного перезаряда. Изменения анода. На аноде основным процессом, вызывающим его деградацию, является миграция активной массы. У отработавшего длительное время Ni-Cd аккумулятора активную массу отрицательного электрода можно найти как в сепараторе, так и на положительном электроде. В результате наблюдается потеря активной массы, а также блокировка поверхностного слоя отрицательного электрода. Это ухудшает доступ щелочного электролита вглубь электрода. В результате растет внутреннее сопротивление аккумулятора. Миграция активной массы сквозь сепаратор до положительного электрода вызывает короткие замыкания и нарастание саморазряда. В частности, из-за высокого окислительного потенциала положительного электрода окисляются органические примеси (специальные стабилизирующие и активирующие добавки). Металлокерамическая основа электрода при своем окислении потребляет воду и выделяет гидроксид никеля. Увеличение давления в никель-кадмиевом аккумуляторе также оказывает негативное влияние на состояние аккумулятора. Когда снижается ёмкость кадмиевого электрода, то меняется баланс ёмкостей положительных и отрицательных пластин. В результате создаются условия для выделения водорода. При малой скорости рекомбинации водород начинает скапливаться, и возникает угроза резкого увеличения давления.