ઇલેક્ટ્રિક બેટરી કેવી રીતે કામ કરે છે, તેના ઓપરેશનના સિદ્ધાંત, પ્રકારો, હેતુ અને મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

ઇલેક્ટ્રિક બેટરીના ઉપયોગનો અવકાશ અત્યંત વિશાળ છે. તેઓનો ઉપયોગ વીજળીના સ્ત્રોત તરીકે થાય છે બાળકોના રમકડાં, અને પાવર ટૂલ્સમાં, અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ટ્રેક્શનના સ્ત્રોત તરીકે. બેટરીનો યોગ્ય રીતે ઉપયોગ કરવા માટે, તમારે તેમના ગુણધર્મો, તેમની શક્તિ અને નબળાઈઓ જાણવાની જરૂર છે.

ઇલેક્ટ્રિક બેટરી શું છે અને તે કેવી રીતે કામ કરે છે

ઇલેક્ટ્રિક બેટરી - તે નવીનીકરણીય છે વિદ્યુત ઉર્જાનો સ્ત્રોત. ગેલ્વેનિક કોષોથી વિપરીત, ડિસ્ચાર્જ થયા પછી, તેને ફરીથી ચાર્જ કરી શકાય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, બધી બેટરીઓ એ જ રીતે ગોઠવવામાં આવે છે અને તેમાં કેથોડ અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં મૂકવામાં આવેલ એનોડનો સમાવેશ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોડ્સની સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના અલગ હોઈ શકે છે, અને આ તે છે જે બેટરીના ગ્રાહક ગુણધર્મો અને તેમના અવકાશને નિર્ધારિત કરે છે.કેથોડ અને એનોડ વચ્ચે, છિદ્રાળુ ડાઇલેક્ટ્રિક વિભાજક મૂકી શકાય છે - ઇલેક્ટ્રોલાઇટથી ગર્ભિત વિભાજક. પરંતુ તે નિર્ધારિત કરે છે, મોટાભાગના ભાગમાં, એસેમ્બલીના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને મૂળભૂત રીતે તત્વની કામગીરીને અસર કરતું નથી.

સામાન્ય રીતે, બેટરીનું સંચાલન બે ઊર્જા પરિવર્તન પર આધારિત છે:

• ચાર્જ કરતી વખતે ઇલેક્ટ્રિકલ થી કેમિકલ;
• ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન વિદ્યુતમાં રાસાયણિક.

બંને પ્રકારના રૂપાંતરણ ઉલટાવી શકાય તેવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ઘટના પર આધારિત છે, જેનો કોર્સ બેટરીમાં વપરાતા પદાર્થો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. તેથી, લીડ-એસિડ કોષમાં, એનોડનો સક્રિય ભાગ લીડ ડાયોક્સાઇડથી બનેલો છે, અને કેથોડ મેટાલિક લીડથી બનેલો છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં હોય છે. જ્યારે એનોડ પર વિસર્જિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે લીડ ડાયોક્સાઇડ લીડ સલ્ફેટ અને પાણીમાં ઘટાડો થાય છે, અને કેથોડ પર લીડ સલ્ફેટમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. ચાર્જિંગ દરમિયાન વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. અન્ય ડિઝાઇનની બેટરીઓમાં, ઘટકો અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ સિદ્ધાંત સમાન છે.

બેટરીના પ્રકારો અને પ્રકારો

બેટરીના ઉપભોક્તા ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેની ઉત્પાદન તકનીક દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. રોજિંદા જીવન અને ઉદ્યોગમાં, ઘણા પ્રકારના બેટરી કોષો સૌથી સામાન્ય છે.

કાંસા નું તેજાબ

આ પ્રકારની બેટરીની શોધ 19મી સદીના મધ્યમાં થઈ હતી, અને હજુ પણ તેની પોતાની વિશિષ્ટ એપ્લિકેશન છે. તેના ફાયદાઓમાં શામેલ છે:

• સરળ, સસ્તી અને દાયકાઓ જૂની ઉત્પાદન તકનીક;
• ઉચ્ચ વર્તમાન આઉટપુટ;
• લાંબી સેવા જીવન (300 થી 1000 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી);
• સૌથી નીચો સ્વ-ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન;
• કોઈ મેમરી અસર નથી.

ગેરફાયદા પણ છે.સૌ પ્રથમ, આ ઓછી ચોક્કસ ઉર્જા તીવ્રતા છે, જે પરિમાણો અને વજનમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. નીચા તાપમાને, ખાસ કરીને માઈનસ 20 °C નીચે પણ ખરાબ પ્રદર્શન છે. નિકાલ સાથે પણ સમસ્યાઓ છે - લીડ સંયોજનો તદ્દન ઝેરી છે. પરંતુ આ કાર્ય અન્ય પ્રકારની બેટરીઓ માટે સંબોધવામાં આવવી જોઈએ.

જ્યારે લીડ-એસિડ બેટરીઓ તેમની શ્રેષ્ઠતા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી છે, અહીં પણ સુધારા માટે જગ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, ત્યાં AGM તકનીક છે, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે ગર્ભિત છિદ્રાળુ સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે. આ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓને અસર કરતું નથી. મૂળભૂત રીતે, આ બેટરીની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ (કંપનનો પ્રતિકાર, લગભગ કોઈપણ સ્થિતિમાં કામ કરવાની ક્ષમતા, વગેરે) ને સુધારે છે અને કંઈક અંશે ઓપરેશનની સલામતી વધારે છે.

માઈનસ 30 °C તાપમાને કેપેસીટન્સ અને વર્તમાન આઉટપુટની ખોટ વિના કામગીરીમાં સુધારો એ પણ નોંધપાત્ર ફાયદો છે. એજીએમ બેટરીના ઉત્પાદકો વર્તમાન વર્તમાન અને સંસાધનમાં વધારો કરવાનો દાવો કરે છે.

જેલ બેટરી એ લીડ-એસિડ બેટરીનો બીજો ફેરફાર છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેલી સ્થિતિમાં જાડું થાય છે. આ ઓપરેશન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોલાઇટના લિકેજને બાકાત કરે છે અને વાયુઓના નિર્માણની શક્યતાને દૂર કરે છે. પરંતુ વર્તમાન આઉટપુટ કંઈક અંશે ઘટ્યું છે, અને આ જેલ બેટરીનો સ્ટાર્ટર બેટરી તરીકે ઉપયોગ કરવાની શક્યતાને મર્યાદિત કરે છે. વધેલી ક્ષમતા અને વધેલા સંસાધનના સંદર્ભમાં આવી બેટરીના જાહેર કરાયેલ ચમત્કારિક ગુણધર્મો માર્કેટર્સના અંતરાત્મા પર છે.

લીડ-એસિડ બેટરી સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઈઝેશન મોડમાં ચાર્જ થાય છે. તે જ સમયે, બેટરી પર વોલ્ટેજ વધે છે અને ચાર્જિંગ વર્તમાન ઘટે છે. ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાના અંત માટેનો માપદંડ એ નિર્ધારિત મર્યાદામાં વર્તમાન ઘટાડો છે.

નિકલ-કેડમિયમ

તેમની સદી પૂરી થઈ રહી છે, અને અવકાશ ધીમે ધીમે સંકોચાઈ રહ્યો છે. તેમની મુખ્ય ખામી એ ઉચ્ચારણ મેમરી અસર છે. જો તમે અપૂર્ણ રીતે ડિસ્ચાર્જ થયેલ Ni-Cd બેટરીને રિચાર્જ કરવાનું શરૂ કરો છો, તો તત્વ આ સ્તરને "યાદ રાખે છે", અને ક્ષમતા આ મૂલ્યથી વધુ નક્કી કરવામાં આવે છે. બીજી સમસ્યા ઓછી પર્યાવરણીય મિત્રતા છે. ઝેરી કેડમિયમ સંયોજનો આવી બેટરીઓના નિકાલમાં સમસ્યા ઊભી કરે છે. અન્ય ગેરફાયદામાં શામેલ છે:

• સ્વ-ડિસ્ચાર્જ માટે ઉચ્ચ વલણ;
• પ્રમાણમાં ઓછો વીજ વપરાશ.

પરંતુ ત્યાં પ્લીસસ પણ છે:

• ઓછી કિંમત;
• લાંબી સેવા જીવન (1000 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી);
• ઉચ્ચ પ્રવાહ પહોંચાડવાની ક્ષમતા.

ઉપરાંત, આવી બેટરીના ફાયદાઓમાં ઓછા નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવાની ક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે.

Ni-Cd કોષોનું ચાર્જિંગ ડાયરેક્ટ કરંટ મોડમાં કરવામાં આવે છે. તમે ચાર્જિંગ વર્તમાનમાં સરળ અથવા પગલાવાર ઘટાડા સાથે રિચાર્જ કરીને ક્ષમતાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરી શકો છો. પ્રક્રિયાનો અંત સેલ વોલ્ટેજ ઘટાડીને નિયંત્રિત થાય છે.

નિકલ મેટલ હાઇડ્રાઇડ

નિકલ-કેડમિયમ બેટરીને બદલવા માટે રચાયેલ છે. ઘણી લાક્ષણિકતાઓ અને ઉપભોક્તા ગુણધર્મો Ni-Cd કરતા વધારે છે. મેમરીની અસરમાંથી આંશિક રીતે છુટકારો મેળવવો, લગભગ દોઢ ગણો ઉર્જાની તીવ્રતા વધારવી અને સ્વ-ડિસ્ચાર્જની વૃત્તિ ઘટાડવાનું શક્ય હતું. તે જ સમયે, ઉચ્ચ વર્તમાન કાર્યક્ષમતા સાચવવામાં આવી હતી અને કિંમત લગભગ સમાન સ્તરે રહી હતી. પર્યાવરણીય સમસ્યાને હળવી કરવામાં આવે છે - બેટરીઓ ઝેરી સંયોજનોના ઉપયોગ વિના ઉત્પન્ન થાય છે. પરંતુ અમારે આ માટે નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડેલા સંસાધન (5 ગણા સુધી) અને નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવાની ક્ષમતા સાથે ચૂકવણી કરવી પડી હતી - નિકલ-કેડમિયમ માટે માત્ર -20 ° સે વિરુદ્ધ -40 ° સે સુધી.

આવા કોષો ડાયરેક્ટ કરંટ મોડમાં ચાર્જ થાય છે. પ્રક્રિયાના અંતને 1.37 વોલ્ટ સુધી દરેક તત્વ પર વોલ્ટેજ વધારીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. નકારાત્મક ઉછાળો સાથે સ્પંદનીય વર્તમાન મોડ સૌથી વધુ અનુકૂળ છે. તેનાથી મેમરી ઈફેક્ટની અસર દૂર થાય છે.

લિ-આયન

લિથિયમ-આયન બેટરીઓ વિશ્વને કબજે કરી રહી છે. તેઓ તે વિસ્તારોમાંથી અન્ય પ્રકારની બેટરીઓને વિસ્થાપિત કરે છે જ્યાં પરિસ્થિતિ અસ્થિર લાગતી હતી. લિ-આયન કોષોમાં વ્યવહારીક રીતે કોઈ મેમરી અસર હોતી નથી (તે હાજર છે, પરંતુ સૈદ્ધાંતિક સ્તરે), 600 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર સુધી ટકી શકે છે, ઊર્જાની તીવ્રતા નિકલ-મેટલ હાઈડ્રાઈડની ક્ષમતા અને વજનના ગુણોત્તર કરતાં 2-3 ગણી વધારે છે. બેટરી

સ્ટોરેજ દરમિયાન સ્વ-ડિસ્ચાર્જ કરવાની વૃત્તિ પણ ન્યૂનતમ છે, પરંતુ તમારે શાબ્દિક રીતે આ બધા માટે ચૂકવણી કરવી પડશે - આવી બેટરીઓ પરંપરાગત કરતા ઘણી મોંઘી હોય છે. ઉત્પાદનના વિકાસ સાથે કિંમતમાં ઘટાડો થવાની અપેક્ષા રાખી શકાય છે, જેમ કે સામાન્ય રીતે થાય છે, પરંતુ આવી બેટરીના અન્ય આંતરિક ગેરફાયદા - વર્તમાન કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો, નકારાત્મક તાપમાને કામ કરવામાં અસમર્થતા - હાલની તકનીકોના માળખામાં દૂર થવાની શક્યતા નથી.

આગના વધતા જોખમની સાથે, આ ઉપયોગને કંઈક અંશે અવરોધે છે લિ-આયન બેટરી. તે પણ ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે આવા તત્વો અધોગતિને પાત્ર છે. જો તેઓ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ ન થાય તો પણ, તેમના સંસાધન 1.5 ... 2 વર્ષના સંગ્રહમાં શૂન્ય પર જાય છે.

સૌથી અનુકૂળ ચાર્જિંગ મોડ બે તબક્કામાં છે. પ્રથમ, એક સ્થિર પ્રવાહ (સરળતાથી વધતા વોલ્ટેજ સાથે), પછી સ્થિર વોલ્ટેજ (સરળતાથી ઘટતા પ્રવાહ સાથે). વ્યવહારમાં, બીજો તબક્કો સ્ટેપવાઈઝ ઘટાડેલા ચાર્જિંગ વર્તમાનના સ્વરૂપમાં લાગુ કરવામાં આવે છે. વધુ વખત, આ તબક્કામાં એક તબક્કાનો સમાવેશ થાય છે - સ્થિર પ્રવાહ ખાલી ઘટે છે.

બેટરીની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ

પ્રથમ પરિમાણ કે જે બેટરી પસંદ કરતી વખતે ધ્યાન આપવામાં આવે છે તે છે રેટ કરેલ વોલ્ટેજ. એક બેટરી કોષનું વોલ્ટેજ કોષની અંદર થતી ભૌતિક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે બેટરીના પ્રકાર પર આધારિત છે. એક સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલ બેંક આપે છે:

• લીડ-એસિડ તત્વ - 2.1 વોલ્ટ;
• નિકલ-કેડમિયમ - 1.25 વોલ્ટ;
• નિકલ મેટલ હાઇડ્રાઇડ - 1.37 વોલ્ટ;
• લિથિયમ-આયન - 3.7 વોલ્ટ.

ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે, કોષોને બેટરીમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે. તેથી, કારની બેટરી માટે, તમારે 12 વોલ્ટ (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, 12.6 V) મેળવવા માટે શ્રેણીમાં 6 લીડ-એસિડ કેન કનેક્ટ કરવાની જરૂર છે, અને 18-વોલ્ટ સ્ક્રુડ્રાઈવર માટે - 3.7 વોલ્ટના 5 લિથિયમ-આયન કેન.

બીજું મહત્વનું પરિમાણ છે ક્ષમતા. લોડ હેઠળ બેટરી જીવન નક્કી કરે છે. તે એમ્પીયર-કલાકો (વર્તમાન અને સમયનું ઉત્પાદન) માં માપવામાં આવે છે. તેથી, 3 A⋅h ની ક્ષમતાવાળી બેટરી જ્યારે 1 એમ્પીયરના કરંટ સાથે ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે 3 કલાકમાં અને 3 એમ્પીયરના કરંટ સાથે - 1 કલાકમાં ડિસ્ચાર્જ થશે.

મહત્વપૂર્ણ! કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, બેટરી ક્ષમતા વર્તમાન પર આધાર રાખે છે ડિસ્ચાર્જ, તેથી એક બેટરી માટે વિવિધ લોડ મૂલ્યો પર વર્તમાન અને ડિસ્ચાર્જ સમયનું ઉત્પાદન સમાન રહેશે નહીં.

અને ત્રીજું મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ - વર્તમાન પુરવઠો. આ મહત્તમ વર્તમાન છે જે બેટરી વિતરિત કરી શકે છે. તે મહત્વનું છે, ઉદાહરણ તરીકે, માટે ઓટોમોટિવ બેટરી - ઠંડા સિઝનમાં મોટર શાફ્ટને ફેરવવાની સંભાવના નક્કી કરે છે. ઉપરાંત, ઉચ્ચ પ્રવાહ પહોંચાડવાની ક્ષમતા, ઉચ્ચ ટોર્ક બનાવવા, મહત્વપૂર્ણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, પાવર ટૂલ્સ માટે. અને મોબાઇલ ગેજેટ્સ માટે, આ લાક્ષણિકતા એટલી મહત્વપૂર્ણ નથી.

બેટરીના વિદ્યુત ગુણધર્મો અને ઉપભોક્તા ગુણો તેમની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન તકનીક પર આધારિત છે. બેટરીનો સાચો ઉપયોગ એટલે રિન્યુએબલ રાસાયણિક ઉર્જા સ્ત્રોતોના ફાયદાઓનો ઉપયોગ કરવો અને ગેરફાયદાનું સ્તરીકરણ કરવું.

સમાન લેખો: