Como funciona uma bateria e 3 maneiras que você pode arruina

Um dos dispositivos eletrônicos mais úteis disponíveis para nós é também um dos mais comuns. A bateria moderna é destaque em muitas das nossas tecnologias favoritas que você quase poderia ser perdoado por não gastar tempo aprendendo sobre o seu funcionamento.

Mas o tempo chegou para você expandir sua base de conhecimento pela compreensão apenas como o smartphone no seu bolso é alimentado, quais são as variedades de baterias comuns e o que você pode fazer para prolongar a sua vida útil.

Uma Breve História de baterias

Alessandro Volta demonstrou a primeira bateria eletromagnética funcionamento em 1800. Sua pilha de placas de cobre e zinco separados por discos de papel embebido em salmoura produzida uma tensão constante por uma quantidade "razoável" de tempo. Este era conhecido como uma pilha voltaica e foi o precursor de uma geração de experimentação alimentado por bateria.

pilha de volta

Em 1836, John Frederic Daniell padronizado projeto da bateria. A panela de cobre preenchido com solução de sulfato de cobre imerso em um recipiente de barro não vidrado preenchido com ácido sulfúrico e um eletrodo de zinco tornou-se o padrão de fato da bateria, com toda a inúmeras redes de telégrafo elétrico.

Fast forward para a Universidade de Oxford, 1979. John Goodenough e Koichi Mizushima demonstrou uma pilha recarregável trabalhando com uma faixa de 4 volts que usou óxido de lítio-cobalto como o eletrodo positivo e lítio metálico como o negativo. O precursor da célula de lítio tal como a conhecemos nasceu - mas só foi comercializada 1991 por Sony e Asahi Kasei em seus dispositivos eletrônicos portáteis.

O que é uma bateria moderna?

Nós usamos o termo bateria moderna para descrever as células eletroquímicas que alimentam nossos dispositivos tecnológicos portáteis. Pilhas se dividem em duas categorias comuns:

  • Single-use: baterias descartáveis ​​com eletrodos que estão irreversivelmente alterados durante o uso.
  • Recarregável: pilhas reutilizáveis ​​com eletrodos que são restaurados pela corrente inversa.

A maioria dos modernos equipamentos eletrônicos portáteis possuem uma bateria à base de lítio, o mais comum dos quais é o de iões de lítio (Li-ion) célula. Você também pode encontrar uma bateria de lítio-polímero (Li-Po) Célula que tem a mesma composição química e electroquímica geral como o seu homólogo, mas custa mais para fazer e tem uma densidade de energia mais baixa.

Bateria Li-Po

No entanto, as baterias Li-Po ainda são populares devido às suas, projetos flexíveis leves e as suas capacidades melhoradas de operar a temperaturas mais altas e mais baixas, algo Li-ion pode lutar com.

As baterias Li-ion geralmente contêm um composto de lítio intercalado tal como o óxido de lítio-cobalto (LiCoO2) Como um eléctrodo, de grafite para o segundo e um solvente orgânico como um electrólito. Este composto é utilizado devido à sua elevada densidade de energia e perda lenta de carga quando não está em uso, bem como não exigindo memória de ciclismo para prolongar a vida útil da bateria.

Bateria IBM Lithium Ion

Todas as baterias à base de lítio irá conter um coeficiente de temperatura Pressão. Este é um interruptor à prova de falhas ou sensor projetado para manter a bateria contra superaquecimento em condições extremas ou uso excessivo, um processo que normalmente torna a bateria inútil por danificar permanentemente os compostos químicos que tornam o processo de carga / descarga possível.

O processo de carregamento

baterias de lítio têm se tornado a bateria portátil tecnologia de escolha devido à sua alta densidade de energia e as qualidades recarregáveis.

Durante o processo de carga, os iões de lítio se movem através do electrólito a partir do eléctrodo de óxido de cobalto e lítio positiva ao eléctrodo negativo de grafite. Ao descarregar ou em uso, os íons se mover para trás através do eletrólito, de negativo para positivo. Este processo acontece em um relativamente de alta tensão - 3,7 volts em comparação com uma pilha AA alcalina a 1,5 volts - é por isso que as baterias de lítio tornaram-se a fonte de energia portátil de escolha para muitos eletrônicos de consumo.

bateria do laptop

baterias de lítio também apresentam como parte de baterias maiores, tal como uma bateria portátil. Estes packs de baterias apresentam um número de células de lítio-íon ligadas em um componente maior e irá conter um número de componentes adicionais:

  • Sensor de temperatura: Monitorização da temperatura do sensor no interior da embalagem, numa tentativa de manter a segurança e longevidade das células.
  • Regulador de voltagem: Sensor e circuito para controlar e regular a produção / capacidade de cada célula dentro da embalagem
  • Bateria cobrança Estado: Sistema operativo Sensor informando do estado de carga atual (por exemplo, 47% completo)
  • Conector: Conector Pack para laptop, marca específica.

baterias de lítio pode executar milhares de ciclos de carga / descarga antes de a qualidade da célula começa a realmente degradar, mas existem várias maneiras que você pode arruinar a sua bateria, potencialmente colocando-se em perigo no processo.

Manutenção da bateria

O eletrodo positivo encontrado na maioria das baterias à base de lítio, LiCoO2, pode apresentar um certo número de riscos se a célula for danificado. Ao contrário de uma série de outras opções de bateria, comprometendo o composto inflamável, sob pressão pode produzir resultados extremos. Para atenuar esse, células de bateria de lítio estão sujeitas a uma série de testes de segurança, muitos dos quais são mais rigorosos do que os seus homólogos à base de ácido.

Calor

Tem havido um grande número de casos de baterias à base de lítio inflamar em condições de calor extremo. Baterias sob coação calor combinado com qualquer pressão adicional, inesperada ou um curto-circuito pode `explodir` deixando uma bateria destruídos e, mais frequentemente, um pedaço danificado da tecnologia portátil.

Danificado bateria de iões de lítio

Cada bateria à base de lítio tem um separador inerente contido dentro da célula. Isto distingue entre os eletrodos positivos e negativos durante o processo de carga / descarga. Se este separador torna-se perfurado ou danificado, há uma chance de os eletrodos pode fazer contato. Isto faz com que a pilha de experimentar uma rápida ganho de calor, o qual pode levar a uma explosão.

A bateria tem um mecanismo de ventilação para prevenir a ocorrência de uma tal, mas, em última análise, devido à natureza do composto químico a ser ventilada, a possibilidade de uma reacção explosiva ainda permanece devido ao calor gerado pela reacção química.

Avaliações de descarga

Lítio-baseado baterias preferem uma descarga parcial, em vez de "profundo" ou "cheio". Eles não têm uma memória de carga assim que uma descarga parcial não afeta o desempenho futuro.

bateria vazia

No entanto, uma descarga `deep` isto é esgotar completamente a bateria, fará com que a tensão de uma bateria à base de lítio a cair e pode resultar em uma bateria danificado permanentemente.

Processo de envelhecimento

-Lítio com base baterias idade. A sua vida útil máxima é pensado para ser entre 2-4 anos dependendo do número de ciclos de carga / descarga experimentado. Isso não quer dizer que você deve manter o controle do número de vezes que você usa a bateria, pois isso seria muito difícil. Mas colocar fora de usar uma nova bateria e deixá-lo na prateleira não vai prolongar a vida útil da bateria - a bateria ainda vai durar apenas os mesmos 2-4 anos.

Também vale a pena verificar quando a bateria foi fabricado na compra de um novo produto tecnologia portátil. Se ele tiver sido sentou-se redundante em um armazém por um ano, que é um ano de vida útil da bateria já declinava. Entre em contato com o fabricante do produto e pedir uma nova bateria sempre que possível.

Existem modernos aplicativos de gerenciamento de bateria que afirmam ser capazes de reverter a degradação celular aceita corrente ao longo do tempo, como `batteryOS`, Um produto que será lançado em fevereiro de 2015.

Li-Air

o próxima geração de baterias de lítio contará com a química de lítio-ar, permitindo extremamente elevada densidade energética em projetos cada vez mais leves. As baterias Li-ar ganhar uma vantagem de energia densidade sobre os seus homólogos tradicionais, utilizando oxigênio abundante para induzir o fluxo de corrente, em vez de armazenar o oxidante químico exigido internamente.

Densidade de energia da bateria

Infelizmente, pesquisa ainda é necessária em um número de áreas-chave antes de um produto Li-ar comercialmente viável irá apresentar em nossos dispositivos portáteis.

Tem isso ajudou a sua compreensão das baterias em seus dispositivos portáteis? Deixe-nos saber o que você pensa abaixo!

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