Электрохимические аккумуляторы: устройство и принцип работы
Электрохимический аккумулятор состоит из катода, анода и электролита, который действует как катализатор. Во время зарядки на границе катод/электролит образуется накопление положительных ионов. Это приводит к движению электронов к катоду, создавая потенциал напряжения между катодом и анодом. Освобождение энергии происходит через прохождение тока от положительного катода через внешнюю нагрузку обратно к отрицательному аноду. Во время зарядки ток течет в обратном направлении.
Аккумулятор имеет два отдельных пути: один – это электрическая цепь, через которую протекают электроны, питая нагрузку, а другой – путь, по которому ионы перемещаются между электродами через сепаратор, который действует как изолятор для электронов. Ионы – это атомы, которые потеряли или получили электроны и стали электрически заряженными. Сепаратор электрически изолирует электроды, но пропускает ионы.
Анод и катод
Электрод аккумулятора, который высвобождает электроны при разряде, называется анодом; электрод, который поглощает электроны - катодом.
Анод батареи всегда отрицательный, а катод положительный. Это кажется нарушением соглашения, так как анод – это вывод, через который протекает ток. Ламповый вывод, диод или батарея при зарядке соблюдают этот порядок; однако отключение питания от батареи при разряде делает анод отрицательным. Поскольку батарея является устройством накопления электрической энергии, анод батареи всегда отрицательный.
Анодом литий-ионных аккумуляторов является углерод, но в литий-металлических аккумуляторах порядок обратный. Здесь катод – углерод, а анод – металлический литий. По некоторым исключениям, литий-металлические аккумуляторы нельзя перезаряжать. Катод батареи имеет положительный полюс, а анод – отрицательный.
Рисунок 1: Символ батареи.
Состав аккумуляторов
В таблицах приведен состав вторичных аккумуляторов на основе свинца, никеля и лития, включая первичные щелочные.
Свинцово-кислотный
| Категория | Катод (положительный) | Анод (отрицательный) | Электролит |
|---|---|---|---|
| Материал | Диоксид свинца (шоколадно-коричневый) | Серый свинец (пористый при формировании) | Серная кислота |
| Полная зарядка | Оксид свинца (PbO2), электроны добавляются к положительной пластине | Свинец (Pb), электроны удалены с пластины | Концентрированная серная кислота |
| Освобожденный | Свинец превращается в сульфат свинца на отрицательном электроде, электроны перемещаются с положительной пластины на отрицательную | Разбавленная серная кислота (похожа на воду) | |
Наши свинцово-кислотные аккумуляторы AGM/GEL
Надежные свинцово-кислотные аккумуляторы для максимальной эффективности работы
Аккумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle
Является идеальным выбором для применений, требующих надежного, долговечного и глубоко разрядного источника питания
Купить
Аккумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)
Благодаря технологиям электрохимии, этот аккумулятор выдерживает до 300 циклов разряда до 100%, что делает его отличным решением для автономных электрических систем
Купить
AGM аккумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Ач)
AGM VRLA батарея с высоким током разряда, специально разработанная для критических нагрузок в системах ИБП, телекоммуникациях и энергетике
КупитьNiMH и NiCd
| Категория | Катод (положительный) | Анод (отрицательный) | Электролит |
|---|---|---|---|
| Материал | Оксигидроксид никеля | NiMH: водородопоглощающий сплав, NiCd: кадмий | Гидроксид калия |
Аккумуляторы NiCd
Надежные никель-кадмиевые аккумуляторы для резервного питания и построения крупных энергетических систем
EBH10 / KHP10 1,2В 10Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый
Надежная работа при высоких разрядных токах. Устойчивость к перезаряду, глубокому разряду и ударам
Купить
SEBM20 / KMP20 1,2В 20Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый
Герметичный корпус с клапаном — обслуживание 1 раз в 3–5 лет. Надежная конструкция с сроком службы более 20 лет
Купить
EBM700 / KMP700 1,2В 700Ач – NiCd аккумулятор никель-кадмиевый
Серия аккумуляторов EBM/KMP оптимизирована для работы при разрядах от 30 минут до 2 часов, но может применяться и при более длительных нагрузках
КупитьЛитий-ионный
| Категория | Катод (положительный) | Анод (отрицательный) | Электролит |
|---|---|---|---|
| Материал | Оксиды металлов (кобальт, никель, марганец, железо, алюминий) | Углерод | Литиевая соль в органическом растворителе |
| Полная зарядка | Оксид металла с интеркаляционной структурой | Ионы лития мигрировали к аноду | |
| Освобожденный | Ионы лития возвращаются к положительному электроду | В основном углерод |
Аккумуляторы LiFePO4
Надежные литий-железо-фосфатные аккумуляторы для солнечных и резервных систем.
LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Ач)
Компактный аккумулятор с встроенным BMS для безопасной работы в солнечных и резервных системах.
Купить
LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг
Современная литий-железо-фосфатная батарея (LiFePO4) со встроенным BMS и защитой от перегрузки
Купить
LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah
Высококачественный источник энергии с длительным сроком службы, высокой безопасностью и совместимостью с экосистемой Victron Energy
КупитьЩелочные батареи (первичные)
| Категория | Катод (положительный) | Анод (отрицательный) | Электролит |
|---|---|---|---|
| Материал | Диоксид марганца | Цинк | Водный щелочной |
Электролит и сепаратор
Поток ионов становится возможным благодаря активатору, который называется электролитом. В залитой аккумуляторной системе электролит свободно движется между вставленными электродами; в герметичном элементе электролит обычно добавляется к сепаратору во влажном виде. Сепаратор отделяет анод от катода, создавая изолятор для электронов, но пропуская ионы.
