Pilas recargables: dispositivo, funcionamiento, principio de funcionamiento y circuito

Las fuentes de poder autónomas son una de las invenciones más útiles de la humanidad. ¿Qué es un teléfono o una radio que no tiene pilas recargables instaladas ? La disposición de muchos dispositivos, así como las condiciones para su uso, no siempre proporcionan una fuente de alimentación de red permanente, por lo tanto tales fuentes de electricidad hacen posible operar cómodamente en prácticamente cualquier parte del mundo. Después de una breve introducción, vamos a bajar al artículo.

¿Qué es una batería recargable?

En un sentido amplio, este término significa un dispositivo que, bajo ciertas condiciones de uso, puede acumular algún tipo de energía, mientras que en otros puede utilizarse para satisfacer las necesidades de la persona.

Las baterías acumulan electricidad a partir de una fuente de alimentación externa y luego la dan a los consumidores conectados para que puedan hacer su trabajo. Por lo tanto, cuando los dispositivos de trabajo, las reacciones químicas se producen constantemente entre el electrolito y las placas de electrodo. Por cierto, un diseño similar se coloca en los bancos, de los cuales se forman las baterías. El dispositivo de estos diseños prevé la creación de una tensión, usualmente 1.2-2 V, que es muy pequeña. Por lo tanto, para aumentar el rendimiento de las fuentes de alimentación, se utilizan diferentes tipos de conexión.

¿Cómo descargo las baterías?

El dispositivo de datos de la fuente de alimentación proporciona conexión a más y menos. Funcionan de la siguiente manera: cuando una carga está conectada a los electrodos (como un ejemplo podemos considerar una bombilla), aparece un circuito eléctrico cerrado. Empieza a fluir corriente de descarga. Se forma debido al movimiento de electrones, aniones y cationes. Una información más detallada sobre qué y cómo es, usted puede decir solamente en un ejemplo concreto.

Digamos que tenemos una batería donde el electrodo positivo es óxido de níquel, en el que se agregó grafito para aumentar la conductividad. Para una placa negativa, se utilizó esponja de cadmio. Por lo tanto, cuando la descarga va, las partículas de oxígeno activo se liberan y caen en el electrolito. Al mismo tiempo, separan las partes que van como electricidad (los mismos electrones). A continuación, las partículas de oxígeno activo se dirigen hacia las placas negativas, donde oxidan el cadmio.

Funcionamiento de la batería durante la carga

Es necesario desconectar la carga en los bornes de las placas. También se alimentan, por regla general, con un voltaje constante (pero puede ser pulsante, según el caso), que es mayor que el tamaño de la batería que se está cargando. Y la polaridad debe ser la misma. Es decir, los terminales menos y más del consumidor y de la fuente deben coincidir. Tenga en cuenta que el cargador debe necesariamente tener más potencia que la que hay en la batería para suprimir la energía que queda en ella y crear una corriente eléctrica, cuya dirección será lo contrario de la descarga. Como resultado, los procesos químicos que se producen en la batería también están cambiando.

Veamos un ejemplo del artículo anterior. Aquí, un electrodo positivo se enriquecerá con oxígeno, y el cadmio puro será restaurado a un electrodo negativo. Resumiendo, podemos decir que durante la carga y descarga sólo cambia la composición química de los electrodos. Esto no se aplica al electrolito. Pero puede evaporarse, lo que afectará negativamente la duración de la batería.

Por lo tanto, hemos considerado el principio de funcionamiento de cualquier batería. Ahora vamos a averiguar cómo mejorar su rendimiento durante la operación.

Conexión en paralelo

La magnitud de la corriente depende de un número significativo de factores. En primer lugar, esto significa la construcción, los materiales utilizados y sus dimensiones. Cuanto mayor es el área de los electrodos, mayor es la corriente que pueden soportar. Este principio se utiliza para la conexión en paralelo del mismo tipo de latas en las baterías. Esto se hace si es necesario aumentar el valor actual que va a la carga. Pero junto con esto, es necesario elevar el poder de la fuente de energía.

Conexión en serie

Si consideramos los bancos, de los cuales se hacen las baterías, entonces debe decirse que están, por regla general, en una vivienda. Un tipo similar de conexión se utiliza para obtener valores de tensión grandes con menos pérdida.

Usted puede ver la aplicación de este diseño mediante el desmantelamiento de baterías de automóviles que son plomo-ácido. Vale la pena señalar que este tipo se utiliza no sólo en el dispositivo de la batería del coche, es sólo la forma más probable de desmontar cómo funciona este tipo de conexión. En tal caso, se debe tener cuidado para asegurar que no hay contacto metálico, y existe una unión galvánica fiable a través del electrolito. Pero esto sólo necesita ser entendido con respecto a este tipo. En otros casos, la tarea de conexión asignada se implementará de manera diferente.

Tipos de baterías

Difieren debido a su propósito, capacidades, realización y material. En la actualidad, la producción moderna ha dominado la producción de más de tres docenas de tipos, que difieren en su composición de electrodos, así como con el electrolito utilizado. Por ejemplo, las baterías de li-ion cuentan con una familia de 12 modelos conocidos. Convencionalmente, se pueden distinguir los siguientes tipos:

1. Plomo-ácido.
2. Litio
3. Níquel-cadmio.

Estos son los representantes más populares. Pero para entender las posibilidades, sugerimos que se familiarice con la lista de materiales que pueden actuar como electrodos:

• Hierro
• Plomo;
• Titanio;
• Litio;
• Cadmio;
• Cobalto;
• Níquel;
• Zinc;
• Vanadio;
• Plata;
• Aluminio;
• Un número de otros elementos, que, sin embargo, son muy raros.

El uso de diferentes materiales afecta las características de salida resultantes y, por lo tanto, el ámbito de aplicación. Así, por ejemplo, las baterías del li-ion se utilizan en la computadora y los dispositivos móviles. Mientras que el níquel-cadmio se utiliza como reemplazo de las células galvánicas estándar . Teóricamente, todos los tipos de baterías pueden trabajar con cualquier carga. La única pregunta es cómo justificada es una aplicación de este tipo.

Características Principales

Ya hemos considerado lo que son las baterías, la estructura de estas estructuras, de qué están hechas. Ahora vamos a centrarnos en lo que afecta su funcionamiento. Características importantes para nosotros son:

1. Densidad se refiere a la característica de la relación de la cantidad de energía al volumen o peso de la batería.
2. La capacitancia es el valor de la carga máxima de la batería que puede dar durante el proceso de descarga, hasta que se alcanza la tensión más baja. Este indicador se expresa en amperios-horas o colgantes. También se puede indicar la capacidad de energía. Se mide en vatios-hora o julios. La tarea de esta capacidad es informar la cantidad de energía que se da durante la descarga hasta que se alcanza el voltaje mínimo permisible.
3. El régimen de temperatura afecta las propiedades eléctricas de la batería. Cuando hay serias desviaciones de la gama de operación recomendada por el fabricante, entonces hay una alta probabilidad de fallo de energía. Esto se debe a que el frío y el calor afectan la intensidad de las reacciones químicas, así como la presión interna.
4. Autodescarga se refiere a la pérdida de capacidad que se produce después de que la batería se carga cuando no hay carga en los terminales. En muchos sentidos, este indicador depende del diseño y puede aumentar si el aislamiento se rompe.

Estas son las características de las baterías y nos proporcionan el mayor interés. Por supuesto, si usted tiene que hacer algo nuevo y exclusivo, previamente sin precedentes, usted puede necesitar algo más. Pero esto es altamente improbable.

Dispositivo de electrodo

Como ejemplo, tomamos las placas de plomo. Aunque eran anteriores. Las placas modernas están hechas de aleación de plomo-calcio. Gracias a esto, se logra una autodescarga de batería baja (el 50% de la capacidad se pierde en 18 meses). Esto también le permite economizar en el agua (sólo 1 gramo por hora de amperio).

También se puede encontrar un diseño híbrido, donde, además del plomo, se añade antimonio al electrodo positivo, y se añade calcio al electrodo negativo. Es cierto que, en tales casos, hay un aumento del flujo de agua. Para aumentar la resistencia a los procesos corrosivos, agregue estaño o plata.

Los electrodos están hechos con una estructura de celosía, están cubiertos con una capa de masa activa. El principio de funcionamiento de la batería depende en gran medida de qué material se utiliza para las placas. Consideramos el plomo, que son fáciles de aprender, pero no los recomendamos.

Electrólito

Consideramos las mismas baterías de plomo-ácido. Como el electrolito en el que se colocan, el ácido sulfúrico aparece con mayor frecuencia. Tiene una cierta densidad, que puede variar dependiendo del nivel de la batería. En este caso, el principio opera: cuanto más, más alto. Con el tiempo, el electrolito escapa, y la capacidad de la batería cae. La vida útil se ve afectada por la operación (seguridad). En las baterías, el electrolito puede ser de dos tipos:

• Líquido;
• En forma de material especial impregnado.

Por el momento, el primer tipo es el más común.

Funcionamiento de la batería

El uso de baterías se puede observar casi en todas partes. Recuerde sus teléfonos móviles o fuentes de alimentación ininterrumpida para ordenadores. Por ejemplo, también puede utilizar una linterna convencional (las muestras modernas se fabrican cada vez más con una batería integrada y no están diseñadas para celdas galvánicas). ¿Y coches? Los sistemas "stop-start" y frenado regenerativo funcionan a partir de acumuladores, y plantean altos requerimientos para comenzar corriente, descarga profunda y durabilidad. Como puede ver, sin estas fuentes de poder, es difícil de hacer sin ninguna persona en la vida moderna.

Diagrama de construcción de la batería

Hemos revisado la información básica sobre estos dispositivos. Vamos a prestar atención a tal concepto, como el circuito de la batería de almacenamiento. Después de todo, en el marco del artículo sobre él fue sólo de pasada. La batería del circuito moderno, según la historia, fue creada por el físico francés Gastón Plant. El área de su creación superó los 10 metros cuadrados! Las baterías modernas, de hecho, son simplemente copias reducidas y ligeramente modificadas de su batería. El único elemento visible para una persona es el cuerpo. Garantiza la generalidad e integridad de la estructura.