Элементы электрической батареи
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 01.03.2016 05:05
- Автор: Abramova Olesya
Электрохимическая батарея состоит из катода, анода и электролита. При зарядке аккумуляторной батареи происходит накопление электронов на аноде, которое создает потенциал напряжения между анодом и катодом. При обычной работе в качестве источника питания ток протекает от катода к аноду через нагрузку. При зарядке аккумулятора ток течет в противоположном направлении.
Электроды батареи связаны между собой двумя различными путями, первый это электрический контур, через который электроны текут питать нагрузку, а второй - через электролит, где ионы движутся между электродами через диэлектрический разделитель (сепаратор). Рассмотрим подробнее эти три компонента батареи.
Анод и катод
Электрод, который высвобождает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции, называется анод. Электрический потенциал анода гальванического элемента отрицателен по отношению к катоду. Химическая реакция в аккумуляторной батарее является обратимым процессом, и, следовательно, полярность электродов меняется в зависимости от режима работы (заряд/разряд), но обозначение клемм всегда постоянно. В таблицах 1a, b, c и d описывается состав и процессы в литиевых, свинцовых, никелевых и щелочных батареях.
| Литий-ионная батарея | Катод | Анод | Электролит |
| Материальный состав элементов | Оксиды кобальта, никеля, марганца, железа и алюминия | На углеродной основе | Соли лития в органическом растворителе |
| Состав и процессы при заряженном состоянии | Оксид металла с интеркаляционной структурой | Миграция ионов лития к аноду | |
| Состав и процессы при разряженном состоянии | Ионы лития возвращаются к положительному электроду | В основном, углеродная основа |
Таблица 1a: Состав и процессы в литий-ионном аккумуляторе.
| Свинцово-кислотная батарея | Катод | Анод | Электролит |
| Материальный состав элементов | Диоксид свинца | Серый губчатый свинец | Соляная кислота |
| Состав и процессы при заряженном состоянии | Диоксид свинца PbO2, электроны присоединяются | Свинец Pb, электроны отсоединяются | Сильная серная кислота |
| Состав и процессы при разряженном состоянии | Свинец преобразуется в сульфид свинца, на аноде – с выделением электронов, а на катоде - с присоединением | Слабая серная кислота (разбавленная водой) | |
Таблица 1b: Состав и процессы в свинцово-кислотном аккумуляторе.
| NiMH, NiCd | Катод | Анод | Электролит |
| Материальный состав элементов | Никель | NiMH: водородопоглощающий сплав NiCd: кадмий |
Гидроксид калия |
Таблица 1c: Состав никель-металл-гидридного и никель-кадмиевого аккумуляторах.
| Щелочная (алкалиновая) батарейка | Катод | Анод | Электролит |
| Материальный состав элементов | Диоксид марганца | Цинк | Водный раствор щелочи |
Таблица 1d: Состав щелочной (алкалиновой) батарейки.
Электролит и сепаратор
При затопленной негерметичной системе конструкции аккумулятора, жидкий электролит свободно течет между двумя электродами. В герметичных же конструкциях электролит обычно выступает в роли пропитки для сепаратора, чтобы обеспечивать движение ионов от катода к аноду и в обратном направлении при зарядке. Ионы – это атомы, которые присоединили или потеряли электроны. Потеряв благодаря этому электронейтральность, они приобретают способность двигаться между электродами через сепаратор. Сам же сепаратор является диэлектрическим, то есть не способным к электропроводности. Смотрите также: Какую функцию выполняет в электрической батарее сепаратор? и Для чего в электрической батарее нужен электролит?
| AGM Deep Cycle |
GEL Deep Cycle | Литиевые (LiFePO4) |
 |
 |
 |
| 10 лет / 400 циклов | 10 лет / 500 циклов | 20 лет / 2200 циклов |
| универсальное применение | для циклических разрядов | для частых глубоких разрядов |
