Как работает аккумуляторная батарея. Аккумулятор как работает


Устройство аккумулятора - как работает аккумулятор?

 

Что такое аккумулятор, известно (хотя, только, в общем), наверное, всем. Это устройство весьма плотно вошло в нашу жизнь и теперь, наверное, невозможно представить себе нашу жизнь без аккумуляторов. Назначением этих устройств является питание всевозможных потребителей так, чтобы они не зависели от электросети. Хотя аккумуляторы выпускаются, в основном, в не разборном варианте (не подлежащем ремонту), знать их устройство никогда не будет лишним.

Устройство обычного аккумулятора

Имеется корпус, в котором находятся токосъемники, имеющие внешние выводы. Токосъемники могут выглядеть, как сетка, либо тоненькая перфолента. На их поверхность нанесена активная масса. Такой токосъемник именуется электродом. Электроды разделяются при помощи сепаратора (дырчатого, либо микропористого), обеспечивающего промежуток-изолятор между ними. Все остальное пространство в корпусе прибора заполняется электролитом. Ввиду большой химической активности электролита, в переносной технике используются аккумуляторы, имеющие герметичный корпус.

В аккумуляторах используются самые различные типы электролитов. Зависит это от того, какова электрохимическая схема устройства.

Наибольшее распространение получили аккумуляторы щелочного типа (в которых в качестве электролита применяется щелочь, а электроды имеют никель-кадмиевую основу). Связано это с тем, что такие аккумуляторы относительно недороги. Кроме того, распространение имеют аккумуляторы, имеющие электроды серебряно-цинкового типа и щелочной электролит (хотя и меньшее, нежели устройства НК-типа). Помимо этих систем встречаются и другие типы (хотя и реже).

Аккумуляторы свинцово-кислотного типа

В настоящее время этот тип АКБ успешно применяется в автомобилях. Впервые же такой аккумулятор был создан физиком из Франции Гастоном Плантом в 1859ом году. Этот аккумулятор имел площадь 10 квадратных метров. Теперешние же аккумуляторы являются копиями плантовских (уменьшенными во много раз).

Корпус устройства выполняется из материалов, стойких к воздействию химически активных веществ, температурным перепадам и вибрации. В большей части случаев этим материалом становится полипропилен. В состав корпуса входит две части: основная глубокая емкость и крышка. В зависимости от того, какова разновидность АКБ, крышка может иметь горловины с пробками или только систему дренажа (необходимую для выравнивания давления внутри корпуса и отведения образующегося там газа).

В каждой из ячеек батареи находится пакет из нескольких пластин чередующейся полярности. Пластины изготавливаются из свинца и имеют вид сетки с прямоугольными сотами. Эта конструкция пластин дает возможность нанесения на них рабочего реагента (активной массы). Вида того, что масса наносится методом намазывания, то такие АКБ именуют аккумуляторами с пластинами намазного типа.

Есть еще пара типов батарей:

  • С пластинами, имеющими увеличенную площадь;
  • С пластинами из панцирной сетки.

Но для батарей, используемых в автомобилях, применяются только намазные пластины. Ввиду того, что полярность пластин чередуется, требуется предотвращать их замыкание. Для этого между парами пластин вставляются сепараторы, выполненные из пластика пористого типа, который не препятствует циркуляции электролита. Поскольку положительные пластины расположены между отрицательными (для предотвращения коробления), положительных пластин в банке всегда меньше на одну. Пакет фиксируется от смещения и деформации при помощи особого бандажа. Токовые выводы пластин положительной и отрицательной полярности объединяются попарно, после чего токосборники собирают их энергию к выводным борнам аккумулятора. К этим борнам, как раз, и подключаются клеммы электропроводки автомобиля.

Как работает свинцово-кислотный аккумулятор?

В качестве активных элементов в нем применены свинец губчатого типа (отрицательный электрод) и электрод из двуокиси свинца на положительной стороне. В качестве электролита используется водный раствор серной кислоты плотностью 1.28 г/см3. Реакция начинается, когда к клеммам подключают нагрузку. Процесс этот сопровождается отложением на минусовых пластинах сульфата свинца и воды из электролита.

Ну вот, в принципе, и все. Я постарался ответить на ваш вопрос: какое устройство аккумулятора. Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Как работает аккумуляторная батарея | АКБ

В полностью заряженной кислотно-свинцовой аккумуляторной батарее положительный электрод, выполненный из диоксида (пероксида) свинца, и отрицательный электрод, выполненный из чистого (губчатого) свинца, погружены в раствор серной кислоты (электролит). В каждой ячейке аккумуляторной батареи разность потенциалов (напряжение) между электродом из пероксида свинца и электродом из чистого свинца, погруженными в электролит, составляет приблизительно 2,1 В.

На этой фотографии вскрытой аккумуляторной батареи видно соединение ячеек аккумуляторной батареи друг с другом через перегородку

Рис. На этой фотографии вскрытой аккумуляторной батареи видно соединение ячеек аккумуляторной батареи друг с другом через перегородку

В процессе разряда

Диоксид свинца (PbO2), из которого состоит положительный электрод, вступает в реакцию с ионами SO4 из электролита. Высвободившийся в результате этой реакции кислород О2 соединяется с водородом электролита, образуя Н2О. Вещество, из которого состоит отрицательный электрод, также вступает в реакцию с ионами S04 из электролита, в результате чего образуется сульфат свинца (PbSO1).

Химическая реакция, происходящая в полностью заряженной аккумуляторной батарее в процессе разряда

Рис. Химическая реакция, происходящая в полностью заряженной аккумуляторной батарее в процессе разряда

В полностью разряженном состоянии

В полностью разряженной аккумуляторной батарее оба электрода — и отрицательный, и положительный — превратились полностью в PbSO4 (сульфата свинца), а электролит превратился в воду (Н2O). Обычно невозможно полностью, на 100%, разрядить аккумуляторную батарею, но если она полностью разряжается, то пластины и электролит становятся полностью неработоспособными.

ВНИМАНИЕ

Когда аккумуляторная батарея разряжена, возникает опасность ее замерзания, поскольку в этом состоянии электролит представляет собой практически воду.

В процессе заряда

В процессе заряда аккумуляторной батареи происходит восстановление исходных материалов электродов из сульфата свинца. Положительный электрод восстанавливается, превращаясь в пероксид свинца (РbО ), а отрицательный — в чистый свинец (Рb). Выделяющиеся в процессе восстановления ионы SO, возвращаются в электролит, восстанавливая его в раствор серной кислоты исходной концентрации.

Химическая реакция, происходящая в полностью разряженной аккумуляторной батарее в процессе зарядки

Рис. Химическая реакция, происходящая в полностью разряженной аккумуляторной батарее в процессе зарядки

ustroistvo-avtomobilya.ru

Как работает аккумулятор | Двигатель прогресса

May 21, 2015

АккумуляторАккумулятор – устройство для электрохимического хранения энергии, состоящее из одного или более электрохимических элементов. Электрохимические реакции аккумулятора электрически обратимы. В зависимости от сферы применения, аккумуляторы бывают различной формы и размера: миниатюрные для электроники и до мегаваттных систем, подключаемых к системе стабилизации сети распределения электроэнергии.

Перезаряжаемая батарея состоит из отдельных батарей или ячеек соединенных между собой для обеспечения электропроводности. Аккумуляторные батареи часто оснащены датчиком температуры, который используется зарядным устройством для определения конца зарядки.

Все батареи, в том числе и аккумуляторные или перезаряжаемые, работают по одному принципу. Любая батарея это емкость с химическими веществами, которые вырабатывают электричество. Химические реакции в емкости основаны на электрохимии. В своем простейшем виде электрохимическая реакция в батарее это окисление металла электролитом (например, кислота).

При окислении металл электрода испускает электроны. Эти электроны передаются на второй электрод, находящийся в том же растворе электролита, в результате движения заряженных частиц и получается электричество. Оба электрода подключаются к различным полюсам напряжения и непосредственно не связаны друг с другом. Поток электронов происходит от отрицательно заряженного электрода к положительному.

АккумуляторАккумуляторные батареи работают по тому же принципу, что и обычные батареи питания, создавая поток заряженных частиц, электронов, между двумя электродами. В обычной батарее заряд может направляться только в одну сторону, с отрицательного электрода на положительный. Если заряд такой батареи иссякает, ее выбрасывают. В аккумуляторной батарее заряженные частицы от внешнего источника направляются от положительного электрода на отрицательный, по существу наполняя ее электроэнергией, что позволяет ее использовать снова.

Первый и самый большой аккумулятор – свинцово-кислотная батарея была создана в 1859 году. В этом устройстве использовались свинец и окись свинца в качестве электродов и кислотный электролит в качестве среды. Эта конструкция была громоздкой и небезопасной для постоянного личного пользования, но стала основой, будущим аккумуляторам.

Изначально, в простых батарейках использовался жидкий электролит – йод или соляной раствор. Современные аккумуляторы изготавливаются с сухими или пастообразными электролитными соединениями. Один из старейших и самых известных типов аккумуляторных батарей являются свинцово-кислотные аккумуляторы, широко применяемые в автомобилях. На протяжении многих лет компоненты аккумуляторных батарей становились меньше и менее опасными, что позволило использовать их в различных устройствах, в особенности электронных устройствах небольшого размера, таких как мобильные телефоны или портативные компьютеры. Наиболее распространенный вид современных аккумуляторов это высокоэффективные литий-ионные батареи и их варианты, которые могут использоваться в течение нескольких лет, прежде чем их необходимо будет заменить.

Зарядка аккумулятора осуществляется путем подачи нового потока электронов в направлении обратном разрядке. Чтобы сделать это используется источник энергии и адаптер. Адаптер – устройство преобразующее ток источника. Необходимость адаптера объясняется тем, что ток, подаваемый к батарее, должен быть таким же какой вырабатывает батарея.

 

1971bНикель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы

Эти аккумуляторы стали продуктом развития свинцово-кислотных батарей. Они стали меньше и более безопасными. В этих аккумуляторах используется оксид никеля в качестве катода и металлический кадмий в качестве анода. В качестве электролита применяется гидроксид калия. При правильной эксплуатации эти батареи должны полностью израсходовать свой заряд, прежде чем приступать к их зарядке. Никель-кадмиевые аккумуляторы очень надежные, до сих пор используются в суровых условиях, где в работе других батарей может произойти сбой. Из основных недостатков можно выделить то, что кадмиевые компоненты достаточно опасны и дорогостоящие, а также зарядка только после полной разрядки, несоблюдение этого правила приводит к потере энергии.

Из-за проблем с кадмием были созданы более эффективные никель-металлгидридные (NiMH) батареи. В таких аккумуляторах в качестве анода используется водород. Эти батареи имеют множество применений, заменить свинцово-кислотные аккумуляторы в автомобилях или бытовое применение.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы являются самой последней формой аккумуляторных батарей. Благодаря своей долговечности, эффективности и компактности они стали оптимальным выбором для долгосрочного использования аккумуляторных батарей особенно в мобильных телефонах, компьютерах и других электронных устройствах. В качестве электродов в этих устройствах применяются литий и углерод. Литий может содержать большое количество энергии и терять лишь небольшую часть в течение долгого времени. Подзарядка такого аккумулятора может производиться в любое время.

https://youtu.be/oAIFNtOtQRs

lab-37.com

Как работают батарейки и аккумуляторы?

Как работают батарейки и аккумуляторы?

Где бы вы ни были и куда бы ни пошли, вы, так или иначе, столкнетесь с батарейками или аккумуляторами. Попробуйте представить мир, в котором бы все электроприборы питались от розеток – никаких телефонов, фонариков, ноутбуков, автомобилей и прочих уже привычных благ цивилизации. Аккумуляторы повсюду: от мобильных телефонов до космических кораблей. О том, как работают эти портативные источники энергии, из чего они сделаны, и какие мифы о них правдивы, а какие – нет, мы попытаемся разобраться в этой статье.

Первые батарейки

Багдадская батарейкаСчитается, что примитивными батарейками пользовались еще арабы во времена до нашей эры. В результате раскопок под Багдадом археологи нашли глиняные кувшины, в которых находились железные стержни в медной оболочке. Протестировав находки в лаборатории, ученые пришли к выводу, что кувшины были наполнены кислотной жидкостью, скорее всего, вином или уксусом. Для каких целей использовались подобные устройства не совсем понятно, т.к. представление об электричестве возникло спустя практически два тысячелетия, но факт остается фактом: батарейками пользовались еще до Рождества Христова.

Первый в истории стабильный химический источник питания. Автор: dpantalony

Первый в истории стабильный химический источник питания. Автор: dpantalony

Однако первые современные батарейки появились в 1800 году благодаря итальянскому ученому Алессандро Вольте, который получил непрерывный электрический ток, поместив цинковые и медные пластины в кислоту. Это изобретение получило название Вольтов столб, а единица измерения напряжения получила название в честь его создателя. С тех пор появились новые виды батареек с усовершенствованной конструкцией и улучшенным коэффициентом полезного действия, но принцип их работы существенно не изменился: при подключении батарейки к устройству в ней происходит электрохимическая реакция и вырабатывается электричество.

По типу электрохимической реакции различают два типа химических источников питания:1. Гальванические элементы (батарейки). Они отличаются необратимой реакцией при выработке электроэнергии, поэтому их нельзя перезарядить. Попытка перезарядить батарейку может привести к утечке щелочи или другого вещества, в зависимости от батарейки.2. Аккумуляторы. Они отличаются обратимостью реакций при выработке электричества, поэтому их можно перезарядить. Аккумуляторы могут не только, как батарейки, преобразовывать химическую энергию в электрическую, но и наоборот.

Как работают батарейки

Оригинал: Microsoft Encarta

Оригинал: Microsoft Encarta

Главными компонентами батарейки, из которых она состоит на 90 %, являются электролит и два электрода: анод, подключенный к отрицательному полюсу (-) и катод, подключенный к положительному полюсу (+). Если подключить батарейку к электрической цепи, в ней начнут происходить окислительно-восстановительные процессы. Взаимодействуя с электролитом, материал анода начнет окисляться и выделять отрицательно заряженные частицы – электроны, – которые и образуют электрический ток. Во время работы батарейки в аноде (-) вырабатывается избыточное количество электронов, и единственным выходом для них является перемещение к положительному полюсу. Взаимодействуя с материалом катода, электроны нейтрализуются в результате реакции восстановления. Именно избыток электронов в отрицательном полюсе и их нехватка в положительном полюсе приводит к постоянному перераспределению электронов между полюсами и создает электрическое напряжение. Окислительно-восстановительные процессы протекают в батарейке постоянно, пока она подключена к электрической цепи, изменяя изначальный состав материалов анода и катода: образуются второстепенные элементы, которые препятствуют движению электронов. Это приводит батарейку в негодность.

Аккумуляторы

Аккумуляторы отличаются от батареек обратимостью химических процессов, проще говоря, возможностью перезарядки. В электрической цепи аккумулятор работает так же, как и батарейка: в аноде образуются электроны, которые перемещаются в катод, образуя электрическое напряжение. Когда материал анода истощается, электроны прекращают вырабатываться и аккумулятор садится. Вот здесь и кроется главное преимущество аккумуляторы: в отличие от батарейки, анод можно восстановить, пропустив через аккумулятор электрический ток. Естественно, это не значит, что аккумуляторы будут работать вечно, ведь материал анода в любом случае будет постепенно истощаться, но на сотню перезарядок обычного аккумулятора зачастую хватает.

В зависимости от материалов, используемых в качестве анода и катода, выделяют разные типы батареек. Каждый тип отличается производительностью, сроком эксплуатации, ценой и вредностью. К сожалению, не существует идеальных батареек, которые бы удовлетворяли пользователей всеми параметрами. О типах батареек и аккумуляторов, их преимуществах и недостатках читайте далее.

qriosity.ru

Что такое аккумулятор?

что такое аккумулятор

Кто-то задается вопросом, что такое аккумулятор. В основном это интересует мужчин, начинающих автомобилистов. Аккумулятор является важным компонентом электрооборудования автомобиля. С его помощью двигатель запускается и работает. Помимо этого аккумулятор позволяет электроэнергии поступать в бортовую сеть машины.

Как работает аккумулятор?

АКБ аккумулятор представляет собой шесть 2-вольтовых элементов. В аккумуляторе имеются отрицательные электроды, изготовленные из губчатого свинца, также есть и положительные электроды, состоящие из двуокиси свинца. Когда к аккумулятору подключается нагрузка, происходит взаимодействие активного вещества с электролитом. Происходит образование сульфат свинца на обоих электродах. На отрицательном электроде окисляется свинец, на положительном – восстанавливается.

В цепи происходит поступление электрического тока. Нужно знать о том, что аккумулятор не является производителем электроэнергии, напротив, он выступает изначально в качестве ее накопителя. После того, как в аккумуляторе образуется достаточное накопление электроэнергии, он ее отдает.

Главным принципом работы аккумулятора является химическая реакция. То есть, АКБ просто преобразует химическую энергию в электрическую, которая нужна для питания авто. С ее помощью многие электрические узлы автомобиля и стартер снабжаются напряжением. Также еще одной важной функцией аккумулятора является его обеспечение постоянства силы тока – происходит стабилизация напряжения, что позволяет двигателю работать.

Какая кислота применяется в аккумуляторе?

В аккумуляторах применяют аккумуляторную серную кислоту – сильная концентрированная двухосновная кислота, использующаяся после разбавления дистиллированной водой.

Интересная информация! Для того чтобы выбрать аккумулятор нужно обращать внимание на четыре параметра: размер, полярность и размер клемм, емкость и ток холодного пуска.

kak-bog.ru

как работает батарейка - Поклонник деепричастий

? LiveJournal
  • Main
  • Ratings
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)
    • English (en)
    • Русский (ru)
    • Українська (uk)
    • Français (fr)
    • Português (pt)
    • español (es)
    • Deutsch (de)
    • Italiano (it)
    • Беларуская (be)

avva.livejournal.com