تحليل خصائص العديد من تقنيات البطاريات الشائعة
NiCd وبطاريات هيدريد المعادن
أكسيد النيكل أو هيدروكسيد النيكل هو القطب الموجب ، وهيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم هو المنحل بالكهرباء ، والكادميوم أو هيدريد المعادن هو القطب السلبي. تم تطوير بطاريات هيدريد المعادن في أواخر 1980s من الانعكاس الكهروكيميائي للسبائك الممتصة للهيدروجين وتفاعلات إطلاق الهيدروجين. إنه المنتج الرائد للبطاريات الثانوية الصغيرة.
بطارية ليثيوم أيون
يسمى معدن الليثيوم أو مركب الليثيوم كمادة نشطة للبطارية بطارية ليثيوم أيون ، والتي تنقسم إلى بطارية ليثيوم أيون أولية وبطارية ليثيوم أيون ثانوية.
يمكن للبطاريات التي تمكن من تداخل الليثيوم أيون وإزالة التداخل بين بيانات الكربون أن تحل محل الليثيوم النقي كقطب سالب ، ومركبات الليثيوم كقطب كهربائي موجب ، والإلكتروليتات المختلطة كإلكتروليت.
تتكون بيانات القطب الموجب لبطارية الليثيوم أيون بشكل عام من المركب النشط لليثيوم ، في حين أن القطب السالب هو الكربون ذو البنية الجزيئية الخاصة. أحد المكونات المهمة الشائعة للبيانات الإيجابية هو LiCoO2. عند الشحن ، فإن الجهد في القطبين الشمالي والجنوبي للبطارية يجبر المركبات الموجودة في القطب الموجب على إطلاق أيونات الليثيوم ، وتتداخل جزيئات القطب السالب في الكربون في بنية طبقات. أثناء التفريغ ، تنفصل أيونات الليثيوم عن الكربون ذي الطبقات وتعيد دمجها مع مركبات موجبة الشحنة. تنتج حركة أيونات الليثيوم تيارا كهربائيا.
على الرغم من أن مبدأ التفاعل الكيميائي بسيط للغاية ، إلا أنه في الإنتاج الصناعي الفعلي ، هناك العديد من القضايا العملية التي يجب مراعاتها: يجب أن تكون بيانات القطب الموجب مضافة للالتزام بأنشطة الشحن المتكررة ، ويجب أن تحتوي بيانات القطب السالب على المزيد من أيونات الليثيوم على مستوى تصميم البنية الجزيئية ؛ يحتوي المنحل بالكهرباء المملوء بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة ، بالإضافة إلى الاستقرار ، على موصلية كهربائية ممتازة لتقليل مقاومة البطارية.
على الرغم من أن بطاريات الليثيوم أيون لها تأثير تذكر ضئيل ، إلا أن سعتها ستظل تنخفض بعد الشحن المتكرر ، ويرجع ذلك أساسا إلى التغيرات في البيانات الإيجابية والسلبية نفسها. على المستوى الجزيئي ، ينهار هيكل تجويف أيونات الليثيوم على الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة تدريجيا والمقابس. من وجهة نظر كيميائية ، هو التخميل النشط للبيانات للقطب الموجب والقطب السالب ، ويبدو أن التفاعل الثانوي يستقر في المركبات الأخرى. هناك أيضا ظروف فيزيائية ، مثل التجريد التدريجي لبيانات القطب الموجبة ، مما يقلل في النهاية من عدد أيونات الليثيوم في البطارية ، مما يسمح لها بالتحرك بحرية أثناء الشحن والتفريغ.
يمكن أن يسبب الشحن الزائد والتفريغ تلفا دائما لأقطاب بطاريات الليثيوم أيون. من المستوى الجزيئي ، يمكن أن يكون مفهوما بشكل حدسي أن انبعاثات الكربون الأنود ستؤدي إلى إطلاق مفرط لأيونات الليثيوم وسوف ينخفض هيكل طبقتها. الشحن الزائد سيضع الكثير تتصلب أيونات الليثيوم في بنية كربون الكاثود ، ولم يعد من الممكن إطلاق بعض أيونات الليثيوم. هذا هو السبب في أن بطاريات الليثيوم أيون مجهزة عموما بدوائر التحكم في الشحن والتفريغ.
خلية الوقود
جهاز يستخدم وقودا (مثل الهيدروجين أو الوقود المحتوي على الهيدروجين) ومادة مؤكسدة (مثل الأكسجين النقي أو الأكسجين في الهواء) للاتصال مباشرة لتوليد الكهرباء. لديها خصائص الكفاءة العالية ، ومعدل تحويل التفاعل الكهروكيميائي لأكثر من 40 ٪ ، وعدم وجود تلوث.
-
