Аккумуляторы

Аккумуляторы

Презентация для 8 класса

Подготовила учитель физики МБОУ «Мальтинская СОШ»

Маклонова Е.В.

Аккумуляторы

• Созданы для накопления

электрического тока.

• Предназначены для многократного

использования и имеют достаточно

большой срок службы.

• Простейший аккумулятор –

это два электрода которые

сделаны из разных металлов

и поглощены в раствор

электролита (кислоты).

• Один из электродов называют катодом,

а другой анодом.

• В практике чаще всего применяют

свинцовые и литиевые аккумуляторы.

Алесса́ндро Джузе́ппе Анто́нио Анаста́сио Во́льта

итальянский физик , химик и физиолог , один из основоположников учения об электричестве ; граф (1801).

Виды аккумуляторов:

• Железно-воздушный аккумулятор
• Железно-никелевый аккумулятор
• Лантано-фторидный аккумулятор
• Литиево-железно-сульфидный аккумулятор
• Литиево-железно-фосфатный аккумулятор
• Литиево-ионный аккумулятор
• Литиево-полимерный аккумулятор
• Литиево-фторный аккумулятор
• Литиево-хлорный аккумулятор
• Литиево-серный аккумулятор
• Натриево-никелево-хлоридный аккумулятор
• Натриево-серный аккумулятор
• Никелево-кадмиевый аккумулятор
• Никелево-металло-гидридный аккумулятор
• Никелево-цинковый аккумулятор
• Свинцово-водородный аккумулятор
• Свинцово-кислотный аккумулятор
• Серебряно-кадмиевый аккумулятор
• Серебряно-цинковый аккумулятор
• Цинково-бромный аккумулятор
• Цинково-воздушный аккумулятор
• Цинково-хлорный аккумулятор
• Никель-водородный аккумулятор

Основные параметры аккумуляторов

• тип электрохимической системы,
• электрическое напряжение
• электрическая емкость
• внутреннее сопротивление
• ток саморазряда
• срок службы

Аккумуляторы для сотовых телефонов

NiCd

• NiCd аккумулятор - ветеран на рынке мобильных устройств связи. Отлаженная технология и надежная работа обеспечили ему широкое распространение для питания портативной техники и оборудования. Его основные достоинства : - превосходная работоспособность в широком диапазоне температур, в том числе возможность заряда при отрицательных температурах; - способность отдавать в нагрузку большой ток; длительный срок службы - свыше тысячи циклов заряда / разряда при  правильной эксплуатации и обслуживании; - слабая чувствительность к неправильной эксплуатации; - легкое восстановление при понижении емкости и после длительного хранения; - низкая цена. Среди недостатков - необходимость периодической полной разрядки аккумулятора для сохранения эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), высокий саморазряд (до 10 % в течение первых 24-х часов) и большие габариты по сравнению с аккумуляторами других типов. Кроме того, аккумулятор содержит кадмий и требует специальной утилизации. Из-за больших габаритов и проблем с утилизацией NiCd аккумулятор постепенно покидает рынок сотовых телефонов.

NiMH

• NiMH аккумулятор - пришел на смену NiCd. Но надо заметить, что его шумно разрекламированные преимущества на деле не оправдали ожиданий потребителей из-за сокращенного срока службы. Эта ситуация только-только сейчас начинает выправляться в связи с технологическим прогрессом в их производстве. Отличительные преимущества сегодняшних NiMH аккумуляторов:
• - примерно на 30 % большая емкость по сравнению со стандартными NiCd аккумуляторами при тех же габаритах;
• - меньшая склонность к эффекту памяти, чем у NiCd. Периодические циклы восстановления должны выполняться реже;
• - меньшая токсичность. NiMH технология считается экологически чистой. К сожалению, NiMH аккумуляторы имеют недостатки и по некоторым параметрам проигрывают NiCd. Это меньшее число циклов заряда / разряда (около 500), более высокий саморазряд (выше в 1.5 - 2 раза) и более высокая цена.

Li-ion

• Li-ion аккумулятор - все более широко начинает применяться в мобильной технике связи, что обусловлено:
• - высокой плотностью электрической энергии, по крайней мере, вдвое большей, чем у NiCd того же размера, а значит и вдвое меньшими габаритами при той же самой емкости;
• - низким саморазрядом (примерно 2-5% в месяц плюс около 3 % на питание встроенной электронной схемы защиты);
• - отсутствием, каких либо требований к обслуживанию, за исключением необходимости длительного хранения в заряженном состоянии. Но есть и отрицательные моменты: для аккумуляторов некоторых производителей работа только при положительных температурах, высокая цена и подверженность процессу старения, даже если аккумулятор не используется. Ухудшение емкости наблюдается примерно после одного года. После двух лет, аккумулятор часто становится неисправным. Поэтому не рекомендуется хранить Li-ion аккумуляторы в течение длительного времени. Максимально наслаждайтесь ими, пока они новые.

Li-Pol

• Li-Pol аккумулятор - только-только начинает появляться на рынке сотовых телефонов и портативных компьютеров. Имея примерно такую же плотность энергии, как и Li-ion аккумулятор, литий-полимерные допускают изготовление в пластичных разнообразных геометрических формах, нетрадиционных для обычных аккумуляторов, в том числе достаточно тонких по толщине, и способных заполнять любое свободное место.

Варианты маркировок аккумуляторов для сотовых телефонов

SEALED LEAD ASID BATTERY – (или сокращенно SLA) герметичный свинцово-кислотный аккумулятор - используется в переносных сотовых телефонах типа Attashe с выходной мощностью 3 Вт; NICKEL-CADMIUM BATTERY - (или сокращенно NiCd) никель-кадмиевый аккумулятор – используется в портативных сотовых телефонах; NICKEL METAL-HYDRIDE BATTERY - (или сокращенно NiMH) никель-металл гидридный аккумулятор – используется в портативных сотовых телефонах; LITHIUM ION BATTERY - (или сокращенно Li-ion) литий-ионный аккумулятор – используется в портативных сотовых телефонах. LITHIUM POLIMER BATTERY - (или сокращенно Li-Pol) литий-полимерный аккумулятор – используется в последних новинках на рынке сотовых телефонов.

Типы автомобильных аккумуляторных батарей

никель-кадмиевые,

никель-металлгидридные,

литий-ионные,

свинцово-кислотные аккумуляторы

В зависимости от добавок для материала электродов автомобильные аккумуляторы делят на:

• Традиционные («сурьмянистые»)
• Малосурьмянистые
• Кальциевые
• Гибридные
• Гелевые, AGM И дополнительно:
• Щелочные
• Литий-ионные

Схема автомобильной аккумуляторной батареи

• Корпус аккумуляторной батареи
• «+» выход АКБ
• «−» выход АКБ
• Анод — положительная

пластина

• Катод — отрицательная

пластина

• Пробки для обслуживания

АКБ (на необслуживаемых моделях

отсутствуют)

Традиционные аккумуляторы («сурьмянистые»)

Кальциевые аккумуляторы

Гибридные аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы

Щелочные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы

Гальванические элементы

Луиджи Гальвани

( итал.   Luigi Galvani , 9 сентября 1737 — 4 декабря 1798 ) — итальянский врач , анатом , физиолог и физик , один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, основоположник экспериментальной электрофизиологии. Первым исследовал электрические явления при мышечном сокращении («животное электричество»). Обнаружил возникновение разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита .

Химический источник электрического тока , основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите , приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

Гальванические элементы

В состав гальванического элемента входят электроды . Электроды бывают:

Обратимые электроды

• Электроды 1-го рода — электроды, состоящие из металла, погруженного в раствор его соли;
• Электроды 2-го рода — электрод, состоящий из металла, погруженного в раствор его нерастворимой соли, который содержит общий анион с нерастворимой солью ( хлорсеребряный электрод , каломельный электрод , металл-оксидные электроды);
• Электроды 3-го рода — электроды, состоящие из двух нерастворимых осадков электролитов, в менее растворимом есть катион, который образуется из металла электрода, а в более растворимом есть общий анион с первым осадком;
• Газовые электроды — электроды, состоящие из неактивного металла в растворе и газа (кислородный электрод, водородный электрод );
• Амальгамные электроды — электроды, состоящие из раствора металла в ртути;
• Окислительно-восстановительные электроды — электроды, состоящие из неактивного металла (ферри-ферро-электрод, хингидронный электрод ).

Ионоселективные мембранные электроды

• Электроды с ионообменной мембраной с фиксированными зарядами — стеклянный электрод ;
• Электроды, состоящие из жидких ассоциированных ионитов;
• Электроды с мембраной на основе мембраноактивных комплексонов;
• Электроды с моно- и поликристаллической мембранами.

Классификация гальванических элементов

• Гальванические первичные элементы  — это устройства для прямого преобразования химической энергии , заключенных в них реагентов ( окислителя и восстановителя ), в электрическую
• Широкое распространение получили марганцево-цинковые элементы , не содержащие раствора электролита (сухие элементы, батарейки). Так, в солевых элементах Лекланше цинковый электрод служит катодом, электрод из смеси диоксида марганца с графитом служит анодом, графит служит токоотводом. Электролитом является паста из раствора хлорида аммония с добавкой муки или крахмала в качестве загустителя.
• Щелочные марганцево-цинковые элементы , в которых в качестве электролита используется паста на основе гидроксида калия , обладают целым рядом преимуществ, в частности существенно большей ёмкостью, лучшей работой при низких температурах и при больших токах нагрузки.
• Солевые и щелочные элементы широко применяются для питания радиоаппаратуры и различных электронных устройств.
• Литий-ионный аккумулятор сотового телефона
• Вторичные источники тока ( аккумуляторы )  — это устройства, в которых электрическая энергия внешнего источника тока превращается в химическую энергию и накапливается, а химическая — снова превращается в электрическую.
• Электрохимические генераторы ( топливные элементы )  — это элементы, в которых происходит превращение химической энергии в электрическую. Окислитель и восстановитель хранятся вне элемента, в процессе работы непрерывно и раздельно подаются к электродам. В процессе работы топливного элемента электроды не расходуются. Восстановителем является водород (H 2 ), метанол (CH 3 OH), метан (CH 4 ) в жидком или газообразном состоянии. Окислителем обычно является кислород воздуха или чистый. В кислородно-водородном топливном элементе со щелочным электролитом происходит превращение химической энергии в электрическую. Энергоустановки применяются на космических кораблях, они обеспечивают энергией космический корабль и космонавтов.

Практическое применение

• Батарейки используются в системе сигнализации, фонарях, часах, калькуляторах, аудиосистемах, игрушках, радио, автооборудовании, пультах дистанционного управления.
• Аккумуляторы используются для запуска двигателей машин, возможно так же и применение в качестве временных источников электроэнергии в местах, удаленных от населенных пунктов.
• Топливные элементы применяются в производстве электрической энергии (на электрических станциях), аварийных источниках энергии, автономном электроснабжении, транспорте, бортовом питании, мобильных устройствах.

Батарейки

Топливные элементы