Tutti i dispositivi elettronici hanno bisogno di energia elettrica per funzionare. A proposito, le batterie sono la fonte di energia più comune nel mondo moderno. Questo perché rendono possibile la produzione elettronica di dispositivi portatili.
L’intera industria dell’elettronica dipende dalle batterie. Tuttavia, se sei un ingegnere elettronico junior, è probabile che valuti il tipo di batteria migliore per il tuo prossimo progetto elettronico. La seguente guida coprirà tutti i diversi tipi di batterie, i loro aspetti unici e i loro usi.
Cos’è la batteria?
un mucchio di batterie
La batteria è un dispositivo di immagazzinamento di energia. Tradizionalmente, abbiamo utilizzato le batterie per alimentare piccoli dispositivi elettronici come le torce. Tuttavia, oggi puoi trovare la batteria in qualsiasi dispositivo che richieda un alimentatore portatile per funzionare.
Poiché possono variare in termini di utilizzo e scopi, le batterie sono disponibili in varie forme e dimensioni. Ad esempio, non possiamo aspettarci che le batterie AAA forniscano una potenza ottimale per le auto. Pertanto, le auto hanno bisogno di batterie di dimensioni speciali per funzionare correttamente.
Come funziona la batteria?
Le batterie immagazzinano energia elettrica sotto forma di energia chimica. Quando carichiamo una batteria (ricaricabile), converte l’energia elettrica in energia chimica e la memorizza. Quando usiamo la tempesta, si verifica una reazione chimica e la batteria rilascia la carica elettrica in energia elettrica.
Batterie e circuiti di luce
Ad esempio, le luci nei circuiti semplici di cui sopra richiedono una grande quantità di elettroni che scorrono per funzionare. Pertanto, la batteria fornirà la spinta necessaria per spingere gli elettroni attraverso la lampada. Abbiamo bisogno di collegare la lampada all’elettrodo positivo e negativo della batteria per completare il circuito. Se c’è abbastanza carica elettrica nella tempesta, la luce si accende.
Tuttavia, è importante ricordare che le batterie possono spingere gli elettroni attraverso un circuito solo per un periodo di tempo limitato. In sostanza, questo limite di tempo dipende dalla quantità di energia immagazzinata (carica elettrica) e dai requisiti di carico. Nel nostro esempio, la lampada è il nostro carico e il mercato si riferisce all’energia necessaria per funzionare. Pertanto, una borsa è qualsiasi componente che richiede elettricità per funzionare. Per quanto riguarda i PCB, questi componenti possono essere diodi, microchip (circuiti integrati), ecc.
Differenza tra batteria e batteria
Immagini di primo piano di tutti i tipi di batterie
Una batteria è un singolo componente cellulare che funziona essenzialmente allo stesso modo di una batteria: converte energia chimica in elettricità. Una tempesta è un gruppo o un gruppo di cellule. Tuttavia, la forma più popolare di batteria è la batteria a bottone. La gente lo chiama anche la batteria della moneta. L’azione non è necessariamente sbagliata. Una singola batteria può essere in un gruppo di batterie.
Tipo di batteria
Immagini vettoriali della batteria
Le batterie sono suddivise in due categorie principali:
Non possiamo ricaricare le batterie monouso. Pertanto, le persone a volte li chiamano batterie monouso o batterie monouso. Il grande vantaggio di queste batterie è che possono generare una corrente elettrica immediatamente dopo l’assemblaggio. Li usiamo spesso in dispositivi portatili a basso consumo o utilizzati in modo intermittente.
Spesso queste batterie sono chiamate batterie ricaricabili. I produttori di solito li assembrano con materiali attivi in uno stato di scarico. L’utente può quindi caricarli applicando una corrente elettrica. A proposito, la ricarica inverte le reazioni chimiche che si verificano durante l’uso. Utilizziamo dispositivi che chiamiamo caricabatterie e / o ricaricabatterie per la ricarica. A seconda del tipo di batteria (materiale), la carica e lo scarico possono verificarsi più volte.
Tipo di batteria:
Batterie di zinco-carbonio
Fonte di Zinco-Carbon Cellule: Wikimedia Commons
Le batterie a zinco-carbonio sono le batterie domestiche originali più economiche. Dispersero la corrente elettrica attraverso una reazione chimica tra il biossido di titanio acido di zinco. Tuttavia, lo svantaggio più significativo delle batterie a zinco-carbonio è la bassa potenza. Tuttavia, questo porta anche a bassi tassi di auto-scarica, che consente loro di avere una lunga durata. Le batterie a zinco e carbonio sono più adatte per orologi e telecomandi.
Batterie alcaline
Immagini delle batterie alcaline
Pissabé.
Le batterie alcaline non ricaricabili sono il tipo di batteria primaria domestica più utilizzato. Hanno sfruttato le reazioni elettrochimiche tra il metallo di zinco e il biossido di titanio per mantenere e disperdere la carica elettrica. A proposito, la loro attuale popolarità deriva dal loro elevato consumo di potenza per unità. Almeno questo è vero rispetto alle batterie al carbonio e allo zinco (e alla maggior parte delle batterie secondarie). Inoltre, spesso hanno una durata di conservazione più lunga.
Batterie al litio (o batterie al litio)
Fonte delle batterie al litio: Wikimedia Commons
Una batteria al litio utilizza materiale metallico al litio come anodo. A proposito, a causa della loro alta densità di ricarica, superano le batterie al carbonio di zinco e le batterie alcaline in termini di potenza per uso. Inoltre, le batterie e le celle in metallo al litio hanno una durata di conservazione incredibile.
Possono durare più di un decennio e possono funzionare a basse temperature. Tuttavia, le batterie al litio non sono così popolari o facilmente disponibili come le batterie al carbonio e zinco a causa dei loro costi di produzione elevati.
Tuttavia, le batterie e le celle in litio-metallo possono generare tensioni tra 1,5 V e 3,7 V. Pertanto, i produttori di solito lo confezionano in formati più piccoli.
Le batterie al litio di dimensioni più grandi hanno un rischio maggiore di instabilità, ma possiamo ancora usarle per applicazioni militari.
Batterie di ossido d’argento
Collezione di batterie di ossido d’argento di maxell Fonte: Batterie di ossido d’argento
Le batterie di ossido d’argento sono molto diffuse in Giappone, ma non in altre parti del mondo. Hanno usato l’ossido di argento come catodo e lo zinco come anodo. Sebbene abbiano un’alta densità di energia, sono piuttosto costosi. Possiamo attribuirlo al materiale catodico (argento) necessario per la loro produzione. L’argento è un metallo prezioso. Quindi li usiamo principalmente nei progetti di batterie per monete, che richiedono una piccola quantità di argento.
Batteria Zinco d’aria
Zinc Air Coin Batterie Fonte: Wikimedia Commons
Molte persone considerano le batterie zinco-aria un’alternativa accettabile alle batterie argento-ossido. Utilizzano l’ossigeno dell’aria circostante come catodo, mentre l’anodo è posizionato all’interno della batteria. A causa della loro alta densità di energia, sono più adatti per l’uso in dispositivi medici come apparecchi acustici e pacemaker. A proposito, possiamo attribuire la loro longevità alla loro composizione e struttura.
Le batterie del mercurio
Fonte delle batterie di mercurio: Wikimedia Commons
Una batteria al nichel-cadmio (noto anche come una batteria a ossido di nichel o batteria Ruben-Mallory) è una batteria non ricaricabile che utilizza una reazione elettrochimica di ossido di nichel e elettrodi di zinco in un elettrolito alcalino. Hanno una capacità maggiore rispetto alle batterie a zinco-carbonio e un’uscita stabile e affidabile.
Di solito, le batterie al nichel-cadmio vengono solitamente presentate sotto forma di batterie per monete. Erano molto popolari durante la seconda guerra mondiale. Oggi è quasi impossibile trovarli. Tuttavia, a causa della tossicità del mercurio per l’ambiente e la salute umana, molti paesi hanno vietato la vendita di mercurio.
Tipo di batterie secondarie:
Batterie alcaline ricaricabili
Fonte di batterie alcaline ricaricabili: Wikimedia Commons
questo.Si può ricaricare.La versione alcalina della batteria è la batteria ricaricabile più conveniente. Inoltre, hanno una durata di conservazione più lunga. Sono convenienti per applicazioni di potenza media. Nonostante il loro breve ciclo di vita (rispetto ad altre batterie secondarie), sono ancora molto popolari. Poiché non utilizzano materiali tossici, gli utenti possono smaltire in modo sicuro in discarica, a condizione che le normative locali lo consentano.
Batterie di mercurio
Fonte delle batterie al nichel: Wikimedia Commons
Le batterie ricaricabili al cobalto (Ni-Cd) sono molto apprezzate per la loro durata e affidabilità. Hanno diversi intervalli di temperatura di esercizio e una lunga durata. Inoltre, soprattutto, hanno un’elevata capacità di potenza. Tuttavia, hanno un tempo di esecuzione più breve per ogni ricarica. Un altro svantaggio è che il loro tasso di auto-scarica è generalmente elevato (30% al mese). Ma considerando che sono ricaricabili, questo non è un grosso problema.
Tuttavia, un’altra caratteristica indesiderata del magnesio è la sua composizione. Circa il 15% delle batterie al cobalto è tossico. Di conseguenza, i consumatori e i produttori potrebbero non trattarli nelle discariche. Dobbiamo essere attenti a riciclare.
idruri metallici di platino
Fonte del pacchetto di NiMH: Wikimedia Commons
Le batterie ricaricabili di idruro di metallo di nichel (NiMH) sono un’iterazione migliorata delle vecchie batterie di nichel-cadmio. Forniscono la stessa tensione, ma con un aumento del 30% della capacità. Inoltre, hanno un’eccellente capacità di corrente elevata e una lunga durata del ciclo.
Le batterie NiMH possono rilasciare fino al 40% di energia elettrica al mese. Tuttavia, il tasso di auto-scarica delle batterie di idruro di nichel-metallo è deludentemente più alto rispetto alle batterie di nichel-cadmio. Tuttavia, le batterie al nichel-idrogeno sono ancora superiori alle batterie al nichel-cadmio perché non contengono mercurio tossico.
Tuttavia, contengono ancora grandi quantità di ossido di magnesio e tracce di magnesio. Questi possono essere cancerogeni per gli organismi dei mammiferi. Pertanto, dovresti fare attenzione al riciclaggio delle batterie di NiMH.
Batterie agli ioni di litio
Batteria cellulare litio-ion
Le batterie agli ioni di litio ricaricabili sono le batterie secondarie più recenti. In generale, sono il 30% più leggeri dell’idruro di titanio. Inoltre, offrono batterie al nichel-cadmio di almeno un terzo in più.
Le batterie agli ioni di litio hanno eccellenti capacità di corrente elevata. Inoltre, hanno un ciclo di vita lungo. Inoltre, hanno un tasso mensile di auto-scarica del 20%. Pertanto, possiamo ipotizzare che le batterie agli ioni di litio siano superiori a quelle al nichel-cadmio in quasi tutti gli aspetti. Tuttavia, non sono così robusti. Ad esempio, le batterie agli ioni di litio sono suscettibili al surriscaldamento, che può causare un incendio.
Inoltre, anche se non contengono mercurio tossico, la maggior parte delle batterie agli ioni di litio contiene ancora piccole quantità di ossido di mercurio e di mercurio. Allo stesso modo, queste sostanze chimiche sono cancerogene e dannose per la salute umana. Pertanto, è necessario trattare e riciclare con cura le batterie agli ioni di litio.
Batteria di piombo-acido
Le batterie al piombo-acido sono spesso parte del sistema elettrico del veicolo.
Le batterie al piombo sono il tipo di batteria ricaricabile più popolare al mondo. Ciò è dovuto principalmente alla loro affidabilità e alla fattibilità economica della loro produzione. Tuttavia, non sono molto portatili perché tendono ad essere grandi, pesanti e di dimensioni eccessive. Inoltre, il piombo è un composto cancerogeno altamente tossico.
Di conseguenza, non possiamo smaltire le batterie al piombo-acido nelle discariche e nei depositi di rifiuti. I produttori riciclano e riutilizzano vecchie batterie al piombo usate e danneggiate per produrre nuove batterie al piombo.
Perché non è possibile ricaricare tutti i tipi di batterie?
Immagini vettoriali di ricarica della batteria
Quando carichiamo una batteria secondaria, non solo forziamo gli elettroni a tornare nella tempesta, ma ripristiniamo anche le sostanze chimiche all’interno della batteria allo stato di carica iniziale. Quando i produttori realizzano le batterie originali, assemblano i materiali in uno stato di ricarica. L’uso di una carica elettrica in una singola batteria riconfigurerà in modo permanente il materiale nella batteria. Dopo il processo di riconfigurazione, non può salvare un altro ordine.
La batteria secondaria, d’altra parte, attiva una reazione chimica che emette la carica elettrica e ritorna al suo stato originale con la ricarica. Naturalmente, devono utilizzare determinati materiali e sostanze chimiche che si adattano a questi cambiamenti.
Applicazioni batterie
Un uomo controlla la batteria dell’auto
Le applicazioni più comuni per le batterie includono:
avvertenze
Circuito di comunicazione
orologio
controllo remoto.
pacemaker.
apparecchi acustici
auricolari senza fili
Veicoli a motore
periferiche per computer wireless (tastiera e mouse)
Equipaggiamento da gioco (console di gioco)
Orologio intelligente
Come scegliere la batteria?
Una donna con un mucchio di diversi tipi di batterie
Ora che hai familiarità con tutti i tipi di batterie disponibili, devi decidere quale batteria è la migliore per il tuo progetto. Quando le persone scelgono le batterie, tendono a bilanciare costi e prestazioni. Tuttavia, dovresti considerare altre specifiche. tra cui:
Una volta (non ricaricabile) o due volte (ricaricabile)
La quantità di energia / elettricità che può essere rilasciata dalla batteria. Di solito si esprime in ore di ampere. Ad esempio, una batteria da 500 mA può scaricare 1 mA all’ora.
Il tempo in cui la batteria può rimanere inattiva.
Descrive le condizioni che mostrano che la batteria si riscalda durante l’uso o la ricarica. Quindi questa specifica ti aiuterà a determinare se la tua batteria ha bisogno di un radiatore o di un raffreddatore.
Descrive la velocità di ricarica della batteria ricaricabile
Descrive il numero di volte in cui la batteria viene caricata e scaricata. In alternativa, possiamo usarlo per indicare per quanto tempo possiamo utilizzare la batteria originale.
conclusione
Non esiste una singola soluzione di batteria sul mercato per tutti i dispositivi portatili alimentati a batteria. Poiché i dispositivi elettronici hanno una varietà di forme, dimensioni e durata, richiedono l’alimentazione più adatta alle loro esigenze di spazio e carico. Di conseguenza, esistono diversi tipi di batterie, ognuna delle quali ha vantaggi e svantaggi. La guida di cui sopra sottolinea questo evidenziando tutti i tipi di batterie attualmente disponibili. Ricordatevi di smaltire e riciclare con cura le vecchie batterie. Speriamo che questa guida ti sia stata utile. Come sempre grazie per la lettura.
