Slik fungerer et batteri og tre måter du kan ødelegge for

Annonse

En av de mest nyttige elektroniske enhetene som er tilgjengelige for oss, er også en av de vanligste. Det moderne batteriet er utstyrt med så mange av favorittteknologiene våre at du nesten kan tilgi at du ikke bruker tid på å lære om hvordan de fungerer.

Men tiden er inne for at du kan utvide kunnskapsgrunnlaget ditt bare ved å forstå hvordan smarttelefonen i lommen drives Hold Android-batteriet sunt med disse tipseneProgramvare og apper kan bare gå så langt - hva med å lade og lade batteriet? Lær alle triksene her. Les mer , hva er de vanlige batterisortene og hva du kan gjøre for å forlenge levetiden Hvordan du kan øke levetiden til det bærbare batterietEn bærbar datamaskin med kort batterilevetid er en plage, spesielt når du er på veien og ikke er i nærheten av en stikkontakt. For å få hver enkelt lading av batteriet til å vare lenger, lær om ... Les mer .

En kort historie om batterier

Alessandro Volta demonstrerte det første fungerende elektromagnetiske batteriet i 1800. Hans bunke med kobber- og sinkplater atskilt med saltlake-gjennomvåt papirskiver produserte en jevn spenning i en "rimelig" tidsperiode. Dette var kjent som en voltaisk haug og var forløperen for en generasjon batteridrevet eksperimentering.

I 1836 standardiserte John Frederic Daniell batteriets design. En kobbergryte fylt med kobbersulfatoppløsning nedsenket i en uglasert keramikkbeholder fylt med svovel syre og en sinkelektrode ble de-facto-batteristandarden, med utallige elektriske telegrafer nettverk.

Spol frem til Oxford University, 1979. John Goodenough og Koichi Mizushima demonstrerte en fungerende ladbar celle med en 4 volt rekkevidde som brukte litiumkoboltoksyd som den positive elektroden og litiummetall som negativ. Forløperen til litiumcellen slik vi kjenner den ble født - men ble kun kommersialisert i 1991 av Sony og Asahi Kasei i deres bærbare elektroniske enheter.

Hva er et moderne batteri?

Vi bruker begrepet moderne batteri for å beskrive de elektrokjemiske cellene som driver bærbare teknologienheter. Batterier inngår i to vanlige kategorier:

• Engangsbruk: engangsbatterier med elektroder som kan endres irreversibelt under bruk.
• Oppladbare: gjenbrukbare batterier med elektroder som gjenopprettes med reversstrøm.

Mest moderne bærbar elektronikk har et litiumbasert batteri, hvorav den vanligste er litium-ion (Li-ion) celle. Du kan også støte på en litium-polymer (Li-Po) celle som har samme elektrokjemiske sminke og generell kjemi som sin motpart, men koster mer å lage og har lavere energitetthet.

Li-Po-batterier er likevel populære på grunn av deres lette, fleksible design og deres forbedrede driftsegenskaper ved høyere og lavere temperaturer, noe Li-ion kan slite med med.

Li-ion-batterier inneholder vanligvis en innkalkulert litiumforbindelse som litiumkoboltoksid (LiCoO₂) som en elektrode, grafitt for den andre og et organisk løsningsmiddel som en elektrolytt. Denne forbindelsen brukes på grunn av sin høye energitetthet og sakte ladetap når den ikke er i bruk, i tillegg til at den krever ingen minnesykling for å forlenge batteriets levetid Kalibrer og vedlikehold MacBook-batteriet for best ytelseHvis du kalibrerer og vedlikeholder MacBook-batteriet riktig, er det mulig å forbedre ytelsen og sette i gang å erstatte det så lenge som mulig. Les mer .

Alle litiumbaserte batterier vil inneholde en trykk temperaturkoeffisient. Dette er en feilfri bryter eller sensor designet for å forhindre at batteriet blir overopphetet under ekstreme forhold eller overforbruk, en prosess som vanligvis gjør batteriet ubrukelig ved permanent å skade de kjemiske forbindelsene som gjør ladnings- / utladningsprosessen mulig.

Ladeprosessen

Litiumbaserte batterier har blitt det valgte bærbare teknologibatteriet på grunn av deres høy energitetthet og oppladbare kvaliteter Ny batteriteknologi lades om to minutter, varer 20 årDet er en ny batteriteknologi i horisonten, og det er en god sjanse for at den kommer til å endre måten du bruker enhetene dine på Les mer .

Under ladeprosessen beveger litiumioner seg gjennom elektrolytten fra den positive litiumkoboltoksydelektroden til den negative grafittelektroden. Ved utladning eller i bruk beveger ionene seg tilbake gjennom elektrolytten, fra negativ til positiv. Denne prosessen skjer med en relativt høy spenning - 3,7 volt sammenlignet med et alkalisk AA-batteri på 1,5 volt - det er grunnen til at litiumbaserte batterier har blitt den bærbare strømkilden du velger for mange forbrukere elektronikk.

Litiumbaserte batterier har også en del av større batteripakker De 6 beste batteripakkene for sikkerhetskopiering for å utvide telefonens oppetidEn batteripakke er en av de beste måtene å lade telefonen på i en nødsituasjon. Her er noen bærbare kraftbanker som kan være akkurat det du trenger. Les mer , for eksempel et bærbart batteri. Disse batteripakkene har et antall litium-ion-celler bundet til en større komponent og vil inneholde et antall ekstra komponenter:

• Temperatur sensor: Sensorovervåkningstemperatur inne i pakken i et forsøk på å opprettholde sikkerheten og levetiden til cellene.
• Spenningsregulator: Sensor og krets for å overvåke og regulere utgang / kapasitet til hver celle inne i pakken
• Batteriladetilstand: Sensor som informerer operativsystemet om gjeldende ladetilstand (f.eks. 47% full)
• Connector: Pakkekontakt for bærbar PC, merkespesifikk.

Litiumbaserte batterier kan utføre tusenvis av ladnings- / utladningssykluser før cellens kvalitet begynner å bli virkelig forringe, men det er flere måter du kan ødelegge batteriet ditt og potensielt sette deg i fare i prosess.

Vedlikehold av batteriet

Den positive elektroden som finnes i de fleste litiumbaserte batterier, LiCoO₂, kan utgjøre en rekke farer hvis cellen blir skadet. I motsetning til en rekke andre batterialternativer, kan kompromittering av den brennbare, trykksatte forbindelsen gi ekstreme resultater. For å dempe dette er litiumbaserte battericeller underlagt en rekke sikkerhetstester, hvorav mange er strengere enn de syrebaserte kollegene.

Varme

Det har vært en rekke tilfeller av litiumbaserte batterier som antennes under ekstreme varme forhold. Batterier under varmetetthet kombinert med ekstra, uventet trykk eller kortslutning kan "eksplodere" og etterlate et ødelagt batteri Apple tilbyr gratis erstatning for første generasjon iPod Nano [Nyheter]Så sjelden som det er for Apple å innrømme offentlig en feil, er denne for stor til å overse. I følge Apple kan batteriene til noen første generasjons iPod nanos overopphetes og bli en ... Les mer og oftere enn ikke et skadet stykke bærbar teknologi.

Hvert litiumbasert batteri har en innebygd separator inne i cellen. Dette skiller mellom de positive og negative elektrodene under lading / utladningsprosessen. Hvis denne separatoren blir perforert eller skadet, er det en sjanse for at elektrodene kan komme i kontakt. Dette fører til at batteriet opplever en rask varmeøkning som kan føre til en eksplosjon.

Batteriet har en utluftningsmekanisme for å forhindre en slik forekomst, men til slutt på grunn av kjemikaliets art Forbindelse som ventileres, er sjansen for en eksplosiv reaksjon fortsatt på grunn av varmen generert av kjemikaliet reaksjon.

Utslippsvurderinger

Lithium-baserte batterier foretrekker delvis utladning Slik får du telefonens batteri til å vare lenger og hold mer juiceBatterilevetid er en av de største kampene innen dagens elektronikk. Smarttelefoner, nettbrett og bærbare datamaskiner har alt å gjøre med det - så hva kan du gjøre for å maksimere tiden du får per kostnad? Les mer , snarere enn ‘dyp’ eller ‘full’. De har ikke et lademinne, så en delvis utladning påvirker ikke fremtidig ytelse.

Imidlertid vil en "dyp" utladning, dvs. fullstendig utladning av batteriet, føre til at spenningen til et litiumbasert batteri faller og kan føre til et permanent skadet batteri.

Aldringsprosess

Litiumbaserte batterier eldes. Deres maksimale levetid antas å være mellom 2-4 år Hva gjør du hvis den bærbare datamaskinen eller nettbrettet ikke lades oppNoen ganger får vi et spørsmål på MakeUseOf Answers om et batteri som nekter å lade. Dette er ikke overraskende. Det er kjent at batterier bare varer så lenge, og dårlige forhold kan redusere levetiden drastisk. Problemer... Les mer avhengig av antall oppladede / utladede sykluser. Det er ikke å si at du bør følge med på hvor mange ganger du bruker batteriet, da det ville være ganske vanskelig. Men å sette av ved å bruke et nytt batteri og la det ligge på sokkelen vil ikke forlenge batteriets levetid - batteriet vil fortsatt bare vare de samme 2-4 årene.

Det er også verdt å sjekke når et batteri ble produsert når du kjøpte et nytt bærbart tech-produkt. Hvis den har vært overflødig på et lager i et år, er det et år med batterilevetid allerede borte. Kontakt produktprodusenten og be om et nytt batteri der det er mulig.

Det er moderne batteristyringsapplikasjoner som hevder å kunne snu den gjeldende aksepterte celleforringelsen over tid, for eksempel batteryOS ‘, et produkt som lanseres i februar 2015.

Li-Air

De neste generasjon litiumbatterier Batteriteknologier som kommer til å forandre verdenBatteriteknologi har vokst saktere enn andre teknologier, og er nå den lange teltstangen i et svimlende antall bransjer. Hva blir fremtiden for batteriteknologi? Les mer vil ha litium-luftkjemi, noe som gir ekstremt høy energitetthet i stadig lettere design. Li-Air-batterier oppnår en energitetthetsfordel i forhold til sine tradisjonelle kolleger ved å bruke rikelig oksygen for å indusere strøm, snarere enn å lagre den nødvendige kjemiske oksydasjonsmiddel internt.

Dessverre, det er fortsatt behov for forskning i en rekke viktige områder før et kommersielt levedyktig Li-Air-produkt vil vises i våre bærbare enheter.

Har dette hjulpet forståelsen av batteriene på dine bærbare enheter? Gi oss beskjed om hva du tror nedenfor!

Bildetillegg: Batterier via Wikimedia Commons, Voltaic Pile via Wikimedia Commons, Litium-ion-batteri via Wikimedia Commons, Litium-polymerbatteri via Wikimedia Commons, 3GS med brutt batteri via Wikimedia Commons, Tøm batteri via Pixabay, Batteridensitet via Wikimedia Commons