Wenn Sie in letzter Zeit in Ihrer Dienstprogrammschublade gesucht haben, haben Sie möglicherweise die verschiedenen Formen, Größen und Arten von Batterien bemerkt, die Ihre elektronischen Geräte mit Strom versorgen. Erstens gibt es die runden, nicht recherischen Knopfzellen für Ihre Uhren und kleinen Gegenstände. Es gibt auch die beliebten AA- und AAA -zylindrischen Batterien für Taschenrechner, Uhren und Fernbedienungen. Dann haben Sie die wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien in Ihren Laptops und Telefonen. Und vergessen Sie nicht die Blei-Säure-Batterie in Ihrem Auto.
Die ersten Batterien wurden im 19. Jahrhundert hergestellt und waren recht einfach. Eine der ersten Demonstrationen war eine Reihe von Metallscheiben, die in Salzlake getränkt wurden, die der italienische Wissenschaftler Alessandro Volta einen elektrischen Strom erzeugte. Die erste Blei-Säure-Batterie bestand aus ein paar Blei in einem Glas Schwefelsäure. Die modernen Versionen sind nicht so unterschiedlich. Sie sind einfacher herzustellen und enthalten verschiedene Additive, um die Leistung zu verbessern.
In allen Fällen werden die Batterien auf die gleiche Weise durchgeführt: Eine Spannungsdifferenz zwischen zwei unterschiedlichen Elektroden erzeugt einen elektrischen Strom, der mit Strom versorgt werden kann, um ein Gerät mit Strom zu versorgen. Wiederaufladbare Batterien können diesen Strom dann umkehren, um sich wieder aufzuladen. Innerhalb der Batterie wird der elektrische Strom vom Ionenfluss durch eine Flüssigkeit, den Elektrolyten, begleitet.
Der Durchgang jedes Elektrons im Strom wird vom Transport eines Ions durch den Elektrolyten begleitet. Elektroden, die mehr Ionen speichern können, führen zu Batterien, die mehr Gebühren halten und daher länger bei einer einzigen Ladung dauern können. Elektroden, die für schnellere Ionenspeicher konstruiert sind, führen zu Batterien, die für Hochleistungsanwendungen schneller entladen können. Schließlich führt es zu Batterien mit langen Lebensdauer zu laden und zu entlasten, ohne zu verschlechtern.
Blei-Säure-Batterien
Die Blei-Säure-Batterie war die erste wiederaufladbare Batterie, die 1859 von Gaston Plantte 1859 erfunden wurde, der mit Bleiplatten in einer sauren Lösung experimentierte und feststellte, dass der Durchfluss und die Lagerung des elektrischen Stroms umgekehrt werden konnten.
Eine Blei-Säure-Batterie muss groß genug sein, um genügend Ladung zu liefern, um ein Auto zu starten. Es muss auch in kalten Klimazonen verwendet werden und viele Jahre dauern. Da der Elektrolyt eine ätzende Säure ist, muss das äußere Gehäuse schwierig sein, um Menschen und Autoteile vor möglichen Schaden zu schützen. Wenn Sie das alles wissen, ist es sinnvoll, dass moderne Blei-Säure-Batterien blockig und schwer sind.
Alkalische Batterien
Andererseits können Haushaltsgeräte wie Taschenrechner und digitale Skalen es leisten, kleinere Batterien zu verwenden, da sie nicht viel Gebühren benötigen. Dies sind in erster Linie nicht-re-theargable alkalische Batterien, die seit Jahrzehnten verwendet werden. Die standardisierten Zellgrößen sind AAAA, AAA, AA, C und D sowie Knopf- und Münzzellen und viele andere. Die Größen beziehen sich darauf, wie viel Ladung sie speichern - je größer die Batterie, desto mehr hält er - und die Größen der Geräte, die sie mit Strom versorgen.
Manchmal finden Sie alkalische Batterien, die in rechteckigen Formen verkauft werden, wie gemeinsam 9- Volt -Batterien, aber öffnen Sie das äußere Gehäuse und Sie werden feststellen, dass sie einfach ein paar zylindrische Zellen sind, die im Inneren verbunden sind. Zylindrische Batterien gibt es so lange und genutzt, dass es für die Unternehmen einfach nicht sinnvoll ist, etwas anderes herzustellen - eine Investition, um ihre Produktionsanlagen zu ändern, was sie lieber nicht tun würden.
Lithium-Ionen-Batterien
Nickel-Cadmium-Batterien waren die ersten weit verbreiteten wiederaufladbaren Batterien für die Haushaltselektronik und waren bis Ende des 20. Jahrhunderts beliebt. Aber sie hatten ihre Fallstricke. Cadmium ist sehr giftig und die Batterien litten unter einem "Gedächtniseffekt", der ihre Lebensdauer verringerte.
Viele Jahrzehnte lang wurde Lithium auf wiederaufladbare Batterien untersucht, da seine einzigartigen Eigenschaften als leichtes Metall, das viel Energie speichert, speichert. Sony kommerzialisierte 1991 zuerst die Lithium-Ionen-Batterie.
Das Unternehmen machte zylindrische Zellen, weil diese am einfachsten hergestellt waren. In den neunziger Jahren machte Sony viele Camcorder und Bänder und hatte daher viele Geräte für die Herstellung von Roll-to-Roll. Es war selbstverständlich, diese Ausrüstung zur Herstellung von Batterie -Elektroden zu produzieren, die durch Gießen von Filmen auf Kupfer- oder Aluminiumblättern hergestellt werden und sie dann in einen "Jelly Roll" -Zylinder rollen.
Das dicke Gehäuse dieser zylindrischen Zellen ist mechanisch stark, und um eine weitere Sicherheitsschicht hinzuzufügen, hat sie ein Druckentlastungsventil. Sehr schnell übernahmen diese frühen Lithium-Ionen-Zellen den tragbaren Markt für Elektronik, insbesondere für Laptops und Mobiltelefone, da sie mehr Energie gespeichert und länger dauerten als die auflösbaren Nickel-Cadmium-Batterien.
Faktoren, die Batterien formen
Batterien werden aus Kosten und Herstellbarkeit in bestimmten Größen und Formen hergestellt, in anderen Fällen jedoch aufgrund von Legacy -Herstellungsprozessen. Die Marktnachfrage spielt auch eine Rolle.
Zum Beispiel starteten Elektrofahrzeuge erst, als Tesla mit zylindrischen Lithium-Ionen-Batteriezellen anstelle der rechteckigen Beutel oder der prismatischen Zellen, die andere EV-Hersteller verwendet haben, mit Autos begann. Pouch und prismatische Zellen können eng zusammengepackt werden, aber da zylindrische Zellen bereits für tragbare Elektronik in Massenproduktion hergestellt wurden, konnte Tesla in den 2010er Jahren niedrigere EVs herstellen.
Welche Formen und Größen Batterien in Zukunft aufnehmen werden, hängt nicht nur davon ab, wie viel Energie sie speichern, sondern auch von der Marktwirtschaft - wie einfach es ist, jede Art von Zelle zu erstellen, wie viel es kostet, sie zu machen und wofür sie verwendet werden. Und diese Faktoren sind eine Mischung aus Innovation und Geschichte.