 |
VI . Особенности некоторых видов гальванических элементов и их краткие характеристики
|
|
|
|
Висмутисто - магниевый элемент
Анодом служит магний, катодом — оксид висмута, а электролитом — водный раствор бромида магния. Обладает очень высокой энергоемкостью, и повышенным напряжением (1,97—2,1 Вольт).
Параметры
Теоретическая энергоемкость:
Удельная энергоемкость: около 103—160 Вт·ч/кг.
Удельная энергоплотность: около 205—248 Вт·ч/дм3.
ЭДС: 2,1 Вольта.
Рабочая температура: -20 +55 С°.
Диоксисульфатно - ртутный элемент
Диоксисульфатно-ртутный элемент - это первичный химический источник тока, в котором анодом является цинк, анодом - смесь окиси ртути и сульфата ртути с графитом (5%), а электролитом - водный раствор сульфата цинка. Отличается высокой мощностью и энергоплотностью.
Характеристики
Теоретическая энергоемкость:
Удельная энергоемкость:110-140 Вт/час/кг.
Удельная энергоплотность: 623-645 Вт/час/дм3.
ЭДС:1,358Вольта.
Рабочая температура: -14 + 60°С.
Утилизация
Этот элемент утилизируется согласно общим правилам утилизации оборудования, препаратов, сплавов и соединений содержащих ртуть.
Литий ионный аккумулятор (Li-ion)
Тип электрического аккумулятора, широко распространённый в современной бытовой электронной технике. В настоящее время это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты.
Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора называется литий-полимерным аккумулятором.
Первый литий-ионный аккумулятор разработала корпорация Sony в 1991 году.
Характеристики
Энергетическая плотность: 110... 160 Вт*ч/кг
Внутреннее сопротивление: 150... 250 мОм (для батареи 7,2 В)
Число циклов заряд/разряд до потери ёмкости на 80%: 500-1000
|
|
|
Время быстрого заряда: 2-4 часа
Допустимый перезаряд: очень низкий
Саморазряд при комнатной температуре: 10% в месяц
Напряжение в элементе: 3,6 В
Ток нагрузки относительно ёмкости:
- пиковый: больше 2С
- наиболее приемлемый: до 1С
Диапазон рабочих температур: -20 - +60 °С
Устройство
В начале в качестве отрицательных пластин применялся кокс (продукт переработки угля), в дальнейшем применяется графит. В качестве положительных пластин применяют сплавы лития с кобальтом или марганцем. Литий-кобальтовые пластины служат дольше, а литий-марганцевые значительно безопасней и обычно имеют встроенные термопредохранитель и термодатчик.
При заряде литий-ионных аккумуляторов протекают следующие реакции:
на положительных пластинах: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
на отрицательных пластинах: С + xLi+ + xe- → CLix
При разряде протекают обратные реакции.
Преимущество
Высокая энергетическая плотность.
Низкий саморазряд.
Отсутствует эффект памяти.
Простота обслуживания.
Недостатки
Li-ion аккумуляторы могут быть опасны при разрушении корпуса аккумулятора, и при неаккуратном обращении могут иметь более короткий жизненный цикл в сравнении с другими типами аккумуляторов. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Попытки заряда таких аккумуляторов могут повлечь за собой взрыв. Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 70%-ом заряде от ёмкости аккумулятора. Кроме того, Li-ion аккумулятор подвержен старению, даже если он не используется: уже через два года аккумулятор теряет большую часть своей ёмкости.
Литий полимерный аккумулятор (Li-pol или Li-polymer)
Это более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике.
Обычные, бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток в 10 и даже 20 раз превышающий численное значение емкости (10-20С). Они широко применяются в портативном электроинструменте, в радиоуправляемых моделях
|
|
|
Преимущества: низкая цена за единицу емкости; большая плотность энергии на единицу объема и массы; низкий саморазряд; толщина элементов до 1 мм; возможность получать очень гибкие формы; экологически безопасные; незначительный перепад напряжения по мере разряда.
Недостаток: диапазон рабочих температур ограничен: элементы плохо работают на холоде и могут взрываться при перегреве выше 70 градусов Цельсия. Требуют специальных алгоритмов зарядки (зарядных устройств), представляют повышенную пожароопасность при неправильном обращении.
Магний-м-ДНБ элемент
Это первичный химический источник тока, в котором анодом является магний, катодом - мета-Динитробензол, а электролитом - водный раствор перхлората магния.
Параметры
Теоретическая энергоемкость:1915Вт/час/кг.
Удельная энергоемкость:121Вт/час/кг.
Удельная энергоплотность:137-154Вт/час/дм3.
ЭДС:2Вольта.
Производители
Лидером в производстве данного элемента и усовершенствовании его конструкции является фирма Marathon.
Магний перхлоратный элемент
Это первичный резервный химический источник тока, в котором анодом служит магний, катодом - двуокись марганца в смеси с графитом (до 12%), а электролитом - водный раствор перхлората магния.
Параметры
Теоретическая энергоемкость:242Вт/час/кг.
Удельная энергоемкость:118Вт/час/кг.
Удельная энергоплотность:130-150Вт/час/дм3.
ЭДС:2Вольта.
Марганцево-цинковый элемент
Это первичный химический источник тока, в котором анодом является цинк Zn, электролитом — водный раствор гидроксида калия КОН, катодом — оксид марганца MnO2 (пиролюзит) в смеси графитом (около 9,5 %).
Параметры
Теоретическая энергоемкость:
Удельная энергоемкость: 67-99 Вт/час/кг
Удельная энергоплотность: 122—263 Вт/час/дм³.
ЭДС: 1,51Вольта.
Рабочая температура: −40 +55 °C.
|
|
|
