Ha az utóbbi időben megnézte a közüzemi fiókját, akkor észreveheti a különféle formákat, méreteket és típusú akkumulátorokat, amelyek táplálják az elektronikus eszközöket. Először is, vannak a kerek, nem felújítható gombsejtek az órákhoz és a kis tárgyakhoz. Van még a népszerű AA és AAA hengeres akkumulátorok a számológépekhez, órákhoz és távokhoz. Akkor van az újratölthető lítium-ion akkumulátorok a laptopokban és a telefonokban. És ne felejtsd el az autójában lévő ólom-sav akkumulátort.
Az első akkumulátorokat az 1800 -as években készítették, és meglehetősen egyszerűek voltak. Az egyik első demonstráció a sóoldatban átitatott fémlemezek sorozata volt, amelyet Alessandro Volta olasz tudós talált elektromos áramnak. Az első ólom-sav akkumulátort néhány ólomból készítették egy edényben kénsavban. A modern verziók nem különböznek egymástól. Csak könnyebben gyárthatók és különféle adalékanyagokat tartalmazhatnak a teljesítmény javítása érdekében.
Az akkumulátorok minden esetben ugyanolyan módon teljesítenek: a két eltérő elektród közötti feszültségkülönbség elektromos áramot eredményez, amelyet egy eszköz táplálására lehet kibocsátani. Az újratölthető akkumulátorok ezután megfordíthatják ezt az áramot, hogy visszatérjenek. Az akkumulátoron belül az elektromos áramot az ionok folyadékon, az elektroliton keresztül történő áramlása kíséri.
Az egyes elektronok áramlását az áramban egy ion elektroliton keresztül történő szállításával kíséri. Azok az elektródák, amelyek több ionot tudnak tárolni, olyan akkumulátorokhoz vezetnek, amelyek több töltést tudnak tartani, és így hosszabb ideig tartanak egyetlen töltéssel. A gyorsabb ion tárolására tervezett elektródok olyan akkumulátorokhoz vezetnek, amelyek gyorsabban ürülhetnek, nagy teljesítményű alkalmazásokhoz. Végül, ha sokszor képes tölteni és kibocsátani, a romlás nélkül, hosszú élettartamú akkumulátorokhoz vezet.
Ólom-sav akkumulátorok
Az ólom-sav akkumulátor volt az első újratölthető akkumulátor, amelyet Gaston Plante 1859-ben talált ki, aki savas oldatban kísérletezett az ólomlemezekkel, és megállapította, hogy az elektromos áram áramlása és tárolása megfordítható.
Az ólom-sav akkumulátornak elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy elegendő töltést biztosítson az autó elindításához. A hideg éghajlaton is használhatónak kell lennie, és sok évig tart. Mivel az elektrolit korrozív sav, a külső háznak nehéznek kell lennie, hogy megvédje az embereket és az autóalkatrészeket az esetleges károktól. Mindezt tudva, akkor van értelme, hogy a modern ólom-sav akkumulátorok blokkos és nehézek.
Lúgos akkumulátorok
Másrészt a háztartási eszközök, például a számológépek és a digitális mérlegek megengedhetik maguknak a kisebb akkumulátorok használatát, mivel ezek nem igényelnek sok töltést. Ezek elsősorban a nem felújítható lúgos akkumulátorok, amelyeket évtizedek óta használnak. A standardizált cellák mérete az AAAA, AAA, AA, C és D, valamint a gomb- és érme sejtek, valamint még sokan. A méretek ahhoz kapcsolódnak, hogy mekkora töltést tárolnak - minél nagyobb az akkumulátor, annál tartja az akkumulátort - és az általuk táplált eszközök méretét.
Időnként megtalálható a téglalap alakú lúgos akkumulátorok, mint például a közönséges 9- Volt akkumulátorok, de nyissa ki a külső burkolatot, és rájössz, hogy egyszerűen néhány hengeres cellák, amelyek összekapcsolódnak a benne. A hengeres akkumulátorok olyan régóta működtek, és olyan széles körben használják, hogy a vállalatoknak csak nincs értelme, hogy bármi mást gyárthassanak - ez beruházást igényelne a gyártási létesítmények megváltoztatásához, amit inkább nem tesznek.
Lítium-ion akkumulátorok
A nikkel-cadmium akkumulátorok voltak az első széles körben használt újratölthető akkumulátorok a háztartási elektronikához, és a 20. század végén népszerűek voltak. De voltak buktatóik. A kadmium nagyon mérgező, és az akkumulátorok "memóriahatásban" szenvedtek, amely csökkentette élettartamát.
Évtizedek óta a lítiumot az újratölthető akkumulátorok potenciális felhasználására tanulmányozták, mivel egyedi tulajdonságai könnyű fémként, amely sok energiát tárol. A Sony először 1991-ben forgalmazta a lítium-ion akkumulátort.
A társaság hengeres sejteket készített, mert ezek voltak a legkönnyebben gyárthatók. Az 1990-es években a Sony rengeteg videokamerát és szalagot készített, és így rengeteg felszereléssel rendelkezik a tekercseléshez. Természetes volt ezt a berendezést újratelepíteni az akkumulátor elektródák tekercs előállításához, amelyeket filmek réz vagy alumínium lapjaira öntöttek, majd egy "zselés tekercs" hengerbe dobják.
Ezeknek a hengeres sejteknek a vastag háza mechanikusan erős, és egy újabb biztonságréteg hozzáadásához nyomáscsökkentő szelepük van. Nagyon gyorsan ezek a korai lítium-ion sejtek átvették a hordozható elektronikai piacot, különösen a laptopok és a mobiltelefonok esetében, mivel több energiát tároltak, és hosszabb ideig tartottak, mint a nikkel-cadmium újratölthető akkumulátorok.
Az akkumulátorok formájában szereplő tényezők
Az akkumulátorok bizonyos méretben és formában készülnek költségek és gyárthatóság miatt, de más esetekben a régi gyártási folyamatok miatt. A piaci kereslet szintén szerepet játszik.
Például az elektromos járművek nem indultak el, amíg a Tesla el nem kezdte az autókat hengeres lítium-ion akkumulátorcellákkal, nem pedig a téglalap alakú tasak vagy a prizmatikus cellák felhasználásával, amelyeket más EV gyártók használtak. A tasak és a prizmatikus sejtek szorosan csomagolhatók, de mivel a hengeres sejteket már a hordozható elektronikához tömeggyártással készítették, a Tesla a 2010-es években képes volt alacsonyabb költségű EV-ket készíteni.
Az, hogy milyen formák és méretű akkumulátorok vesznek igénybe a jövőben, nem csak attól függ, hogy mekkora energiát tárolnak, hanem a piaci közgazdaságtantól is - mennyire könnyű elkészíteni az egyes cellák típusát, mennyibe kerül az előállításuk, és mire használják őket. És ezek a tényezők az innováció és a történelem keveréke.