Які існують типи акумуляторів?

Зміст

Отже, які існують типи акумуляторів?

1 Типи акумуляторів

Існує кілька типів акумуляторних батарей з різними характеристиками:

1. Літій-полімерні (Li-Po): цей тип акумуляторів також використовує літій, але вони мають більш гнучкий дизайн, тому що електроліт знаходиться в полімерному пакеті. Вони можуть бути менші та легші, ніж Li-ion-акумулятори, але можуть бути менш надійні, коли їх використовують неправильно.
2. Літій-іонні (Li-ion): це найпоширеніший тип акумуляторів, який використовується в багатьох пристроях, таких як смартфони, ноутбуки, електронні книги та інші портативні електронні пристрої. Вони мають високу ємність та малу вагу, але можуть бути дорогими.
3. Нікель-метал-гідридні (NiMH): цей тип акумуляторів є більш сучасним варіантом NiCd та використовується у багатьох портативних електронних пристроях. Вони мають кращу здатність до розряду, менш токсичні елементи та вищу енергоефективність, н0іж NiCd-акумулятори.
4. Нікель-кадмієві (NiCd): це старіші типи акумуляторів, які використовуються у більш старих пристроях, таких як бездротові телефони та інструменти. Вони мають високу здатність до розряду, але мають токсичні елементи та низький рівень енергоефективності.
5. Свинцево-кислотні (SLA): це тип акумуляторів, які використовуються у важких промислових застосуваннях, таких як системи резервного живлення та електромобілі. Вони мають високу надійність та здатність до розряду, але важкі та не підходять для портативних пристроїв, оскільки потребують підтримки та обслуговування.

Кожен тип акумуляторних батарей має свої переваги та недоліки, які важливо враховувати при виборі для конкретного застосування.

2  Різновиди літій-полімерних акумуляторів

Існує кілька типів літій-полімерних акумуляторних батарей:

1. Літій-полімерні батареї з графеновим електродом (Lithium-polymer batteries with graphene electrode) – це новий тип літій-полімерних батарей, який використовує графеновий електрод. Вони мають високу енергетичну щільність, високу швидкість зарядки та розрядки, довговічність та високий рівень безпеки. Графенові електроди також можуть збільшувати продуктивність батарей та знижувати їхню вартість.
2. Літій-полімерні батареї з літій-залізо-фосфатним електродом (Lithium-polymer batteries with lithium iron phosphate electrode) – ці батареї мають високий рівень безпеки та довгий термін служби. Вони також мають низьку енергетичну щільність та меншу швидкість зарядки та розрядки, але їх можна використовувати у вимогливих умовах, таких як електромобілі та системи енергозбереження.
3. Літій-полімерні батареї з кобальтово-оксидним електродом (Lithium-polymer batteries with cobalt oxide electrode) – ці батареї мають високу енергетичну щільність, але меншу стійкість до перезарядки та меншу довговічність порівняно з іншими типами літій-полімерних батарей.
4. Літій-полімерні батареї з марганцево-оксидним електродом (Lithium-polymer batteries with manganese oxide electrode) – ці батареї мають високий рівень безпеки та довгий термін служби. Вони також мають низьку енергетичну щільність та меншу швидкість зарядки та розрядки, але можуть використовуватись в різних пристроях, які не вимагають високої потужності, таких як електронні годинники, калькулятори та інші невеликі пристрої.

5. Літій-полімерні батареї з літій-марганцево-оксидним електродом (Lithium-polymer batteries with lithium manganese oxide electrode) – ці батареї мають високу енергетичну щільність та довгий термін служби. Вони також мають високий рівень безпеки та швидкість зарядки та розрядки, що робить їх ідеальними для використання в електромобілях та системах енергозбереження.
6. Літій-полімерні батареї з літієвим титанатом електроду (Lithium-polymer batteries with lithium titanium oxide electrode) – ці батареї мають надзвичайно високий рівень безпеки та довгий термін служби. Вони також мають швидку швидкість зарядки та розрядки, що робить їх ідеальними для використання в електромобілях, системах енергозбереження та інших вимогливих застосуваннях.

Кожен тип літій-полімерної батареї має свої переваги та недоліки, і вибір певного типу залежить від конкретного застосування. Найбільш популярні типи – це літій-полімерні батареї з графеновим електродом та літій-полімерні батареї з літій-залізо-фосфатним електродом, які використовуються в різних пристроях, від смартфонів до електромобілів.

3 Різновиди літій-іонних акумуляторів

Літій-іонні батареї (Li-ion) є найпоширенішим типом акумуляторів, які використовуються в різних пристроях, включаючи мобільні телефони, ноутбуки, електронні книги та електромобілі. Існує декілька типів літій-іонних батарей, оскільки різні виробники можуть використовувати різні матеріали та технології для створення батарей з різними властивостями.

Ось деякі типи літій-іонних батарей:

1. Літій-кобальтові батареї (LiCoO2) – це найпоширеніший тип літій-іонної батареї, який використовується в багатьох портативних електронних пристроях. Вони мають високу енергетичну щільність і довгий термін служби, але можуть становити загрозу безпеці, якщо їх не використовують правильно.
2. Літій-марганцеві батареї (LiMn2O4) – ці батареї мають високий рівень безпеки, тому вони часто використовуються в електромобілях і інших транспортних засобах. Вони мають низьшу енергетичну щільність, ніж літій-кобальтові батареї, але компенсують це підвищеною надійністю і безпекою.
3. Літій-залізо-фосфатні батареї (LiFePO4) – ці батареї мають довгий термін служби і високий рівень безпеки, тому вони використовуються в електромобілях, системах енергозбереження та інших високопродуктивних застосуваннях. Вони мають меншу енергетичну щільність, ніж літій-кобальтові батареї, але мають більш стабільний електричний потенціал та меншу схильність до нагрівання.

4. Літій-никелево-кобальтові алюмінієві батареї (LiNiCoAlO2) – ці батареї мають високу енергетичну щільність та стійкість до високих температур, тому вони використовуються в електроніці та електромобілях. Вони мають більшу стійкість до перезарядки, але можуть бути менш стійкими до зарядки занадто низької або високої температури.
5. Літій-титанатні батареї (Li4Ti5O12) – ці батареї мають дуже високу швидкість зарядки та розрядки, що робить їх ідеальними для застосування в електричних транспортних засобах, де потрібне швидке заряджання та висока міцність. Вони також мають високий рівень безпеки та довгий термін служби, але мають меншу енергетичну щільність, ніж інші типи літій-іонних батарей.

Кожен з цих типів літій-іонних батарей має свої переваги та обмеження, і вибір конкретного типу залежить від застосування та вимог до батареї, таких як енергетична щільність, безпека, швидкість зарядки та розрядки та довговічність.

3.1 Позначки на літій-іонних акумуляторах

Позначки вказують на тип електроду, що використовується в батареї. Ось деякі з найбільш поширених позначок та їх означення:

1. ICR – Літій-йонна батарея з кобальтовим оксидом. Цей тип батарей є досить поширеним, оскільки вони мають високу енергетичну щільність, здатні до швидкої зарядки та мають стабільну роботу на високих напругах. Однак, вони можуть бути небезпечні при перевантаженні або перегріві.
2. IMR – Літій-марганцева батарея. Ці батареї мають високий струмовий вихід, здатні до швидкої зарядки та мають високий рівень безпеки. Вони також мають більш довший термін служби, ніж батареї з кобальтовим оксидом, але мають меншу енергетичну щільність.
3. IFR, LFP – Літій-залізо-фосфатна батарея. Ці батареї мають високий рівень безпеки, довгий термін служби та високу ефективність при низьких температурах. Вони також здатні до швидкої зарядки, але мають меншу енергетичну щільність, ніж батареї з кобальтовим оксидом.
4. NCR, NCA – Літій-йонна батарея з нікелево-кобальтово-алюмінієвим електродом. Ці батареї мають високу енергетичну щільність та довгий термін служби, але вони можуть бути менш стійкими до перевантаження, ніж батареї з кобальтовим оксидом.
5. INR, NMC – це позначка літій-іонної батареї з основою з нікелево-марганцево-кобальтової суміші. Ці батареї мають високу енергетичну щільність та стійкість до високих струмів розряду. Вони часто використовуються в електроніці та електричних інструментах, бо мають досить високу потужність та довговічність.

Крім того, можуть бути інші позначки на акумуляторних батареях, що вказують на їх характеристики, такі як ємність, напруга та струм розряду. Наприклад, позначка “18650” вказує на тип батареї з діаметром 18 мм та довжиною 65 мм. Цей тип батареї широко використовується в електроніці та ручних інструментах.

4 Різновиди нікель-метал-гідридних акумуляторів

Різновиди нікель-метал-гідридних (NiMH) акумуляторів можуть відрізнятися в залежності від складу електродів та електроліту. Наприклад:

• Нікель-метал-гідридні акумулятори з використанням лантану: ці акумулятори мають високу ємність та довговічність, а також високу стійкість до перезарядки. Однак, вони можуть бути дорожчими у порівнянні з іншими типами NiMH акумуляторів.
• Нікель-метал-гідридні акумулятори з використанням кадмію: ці акумулятори можуть мати більшу витривалість та стійкість до високих температур, що робить їх корисними для використання в електроніці та інших пристроях. Однак, кадмій може бути менш екологічним та небезпечним для здоров’я людини, тому ці акумулятори можуть бути менш привабливими з точки зору екології.
• Нікель-метал-гідридні акумулятори з використанням інших матеріалів: можуть використовуватися інші матеріали, такі як кобальт, залізо та марганець, для створення електродів та електроліту. Ці матеріали можуть мати різні властивості та впливати на ємність, довговічність та інші характеристики акумуляторів.

Крім того, нікель-метал-гідридні акумулятори можуть мати різну ємність та форму, включаючи акумулятори для автомобілів, електричних інструментів, мобільних телефонів, фотоапаратів та інших пристроїв.

5 Різновиди нікель-кадмієвих акумуляторів

Існують різновиди нікель-кадмієвих (NiCd) акумуляторів, які відрізняються складом електродів та електроліту.

Одним з найпоширеніших типів NiCd акумуляторів є акумулятори з кадмієвим оксидом (NiCd-CdO). У цих акумуляторах кадмієвий оксид використовується як катодний матеріал, а нікель-гідроксид – як анодний матеріал. Електролітом у таких акумуляторах може бути сульфатний розчин.

Також існують акумулятори з нікель-гідроксидом та кадмієвим гелем (NiCd-H2O-Cd). У цих акумуляторах кадмієвий гель використовується як електроліт, а нікель-гідроксид – як катодний матеріал, а кадмій – як анодний матеріал.

Інші різновиди NiCd акумуляторів можуть включати різні матеріали для катоду та аноду, а також різні електроліти, включаючи калій-гідроксидний електроліт та інші.

6 Різновиди свинцево-кислотних акумуляторів

Свинцево-кислотні (SLA) акумулятори можуть відрізнятись складом електродів та електроліту.

Одним з таких різновидів є акумулятори з гелевим електролітом (SLA-GEL). У цих акумуляторах використовується гелевий електроліт, який замість рідинного електроліту використовує гель, здатний утримувати електроліт в місці та запобігати витіканню. Акумулятори з гелевим електролітом можуть бути більш стійкими до вібрацій та ударів порівняно зі звичайними SLA акумуляторами.

Іншим різновидом SLA акумуляторів є акумулятори з абсорбуючим скломатом електролітом (SLA-AGM). У цих акумуляторах використовується електроліт, який вбудований у спеціальний матеріал – скломат, який здатен поглинати та утримувати електроліт. Акумулятори з AGM електролітом можуть бути більш компактними та легшими порівняно зі звичайними SLA акумуляторами, а також мати вищу потужність та довший термін служби.

Крім того, існують акумулятори з комбінованим електролітом (SLA-HYBRID), які поєднують в собі риси гелевого та AGM електроліту. У таких акумуляторах може бути використаний скломат з гелевим наповнювачем, що забезпечує ефект поглинання та утримання електроліту, або електроліт на основі AGM, який вбудований у скломат.

Для чого потрібно розумітись на матеріалах у будь-якій галузі?

Незалежно від того, в якій галузі науки ви працюєте, знання матеріалів може бути корисним інструментом у майбутній роботі. Вивчення матеріалів допоможе зрозуміти, як вони реагують на різні зовнішні чинники, такі як температура, тиск, вологість та інші. Знання властивостей елементів та сполук дозволить знати їх хімічну природу та реактивність, що в свою чергу може допомогти у розумінні хімічних реакцій.

Наприклад, вивчення властивостей металів та їх сплавів допоможе розуміти, як вони взаємодіють зі звичайними речовинами, як їх можна оптимізувати для підвищення міцності та зносостійкості. Вивчення властивостей полімерів та композитів допоможе зрозуміти, як вони взаємодіють з іншими матеріалами, як їх можна застосувати для створення легких та міцних конструкцій. Знання про властивості матеріалів, елементів та сполук буде корисним для майбутніх науковців, для фахівців у промисловості, технічній галузі, медицині, електроніці та багатьох інших.

Отже вивчення матеріалознавства – це важлива складова будь-якої науки, що вивчає природу і її закономірності. Для студентів, які обирають технічні спеціальності, це особливо важливо, оскільки вони будуть працювати з різними матеріалами протягом всієї своєї професійної діяльності. Кафедра ракетно-космічних та інноваційних технологій пропонує тобі обрати будь-яку з освітніх програм бакалавра, в яких матеріалознавство посідає на значному місці.

Наші освітні програми з різних спеціальностей, вибирайте: