همه چیز درباره باتری ها قسمت هشتم : باتری روی کربن

0
145
باتری روی کربن
باتری روی کربن

همه‌چیز درباره‌ی باتری‌ها

در مقاله هفتم همه‌چیز درباره‌ی باتری‌ها برروی باتری‌های قلیایی، از جمله مزایا، معایب آنها و شیمی، تمرکز کردیم. در این مقاله، قصدداریم برروی باتری روی کربن تمرکز کند. با ما همراه باشید.

اگر به‌یاد داشته‌باشید، چند‌هفته‌پیش Max Maxfield مرا به پروژه ربات‌های خود متصل‌کرد. که این منجر‌به نوشتن این‌سری از مقالات درمورد فن‌آوری‌های مختلف باتری‌های دردسترس شد. علاوه‌بر جزئیات تکنولوژی Nitty-Gritty، راهنمایی‌ها و ترفندهای لازم برای انتخاب مناسب‌ترین تکنولوژی باتری موردنیاز شما را بیان‌کردم.

نکته 5 : انتخاب باتری (ادامه این پست)

پس‌از محاسبه وات ساعت در بار و میزان تلفات باتری، می‌توانیم به‌راحتی باتری با وات-ساعت (یا آمپر-ساعت) مورد‌نیاز را انتخاب‌کنیم.

البته به رتبه‌بندی سازنده توجه‌کنید. همه وات-ساعت‌ها و آمپر-ساعت‌ها برابر نیستند. هنگامی‌که سازنده منحنی دشارژ را ارائه‌کرده‌است، می‌توانید زمان اجرا را برای بار خود پیدا کنید (به نکته ۴ مراجعه نمایید). بااینحال، برخی باتری‌های شیمیایی تا بالاترین نرخ تخلیه دشارژ نمی‌شوند. بنابراین بهتر است به‌جای یک ساعت، محاسبه وات-ساعت یا آمپر-ساعت را با بار کمتر از مقدار مشخص‌شده برای ۵ یا ۲۰ساعت انجام دهید. سپس وات-ساعت یا آمپر-ساعت را به ۱ ساعت نرمالیزه کنید که به‌صورت مصنوعی ظرفیت را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود باتری رفتاری شبیه‌به نمودار رسم‌شده برای ۱ساعت داشته‌باشد. همانطور‌که قبلا ذکر‌شد، زمانیکه سازنده، این فاصله‌ی زمانی را مشخص نمیکند و باتری‌‌ای که درمدت ۱ ساعت تخلیه‌شود تاحدودی نزدیک‌به نمودارتخلیه رفتار می‌کند. اجازه‌دهید با‌مثالی روی دیتاشیت باتری LC-R061R3P از شرکت پاناسونیک بهتر توضیح‌دهم. آزمایش تخلیه‌ای روی این باتری انجام می‌دهیم با متوسط ولتاژ تخلیه ۶ولت، بار با جریان ثابت ۶۵ میلی آمپر و آزمایش تخلیه در زمان اتمام ولتاژ ۵.۳ولت درمدت ۲۰ ساعت متوقف‌شد. تولیدکننده ظرفیت نامی را به شرح‌زیر فهرست می‌کند: ۱.۳ آمپر-ساعت (نرخ ۲۰ساعته).

بعضی‌از تولید‌کنندگان زمان را به‌عنوان نرخ C، مانند C / 20 فهرست می‌کنند. نرخ نرمالیزه‌شده، ۰.۰۶۵ آمپر x۲۰ ساعت = ۱.۳ آمپر-ساعت یا ۱.۳ آمپر-ساعت x ۶ ساعت = ۷.۸ وات.

توجه‌داشته‌باشید که این بدان‌معنا نیست که ما می‌توانیم در یک ساعت ۱.۳آمپر بکشیم. درحقیقت، باید یک سازنده بسیارعالی باشد تا بتواند ۱ساعت واقعی به ما جریان‌دهد. در این‌حالت ظرفیت ۱ساعته اندازه‌گیری شده ۰.۸۵ آمپر-ساعت بود.

باتری کربن روی

روی کربن(یا کربن روی) به‌طور‌طبیعی یک سلول مرطوب(به‌نام سلول لکلانش) است که با یک بلوک از دی‌اکسیدمنگنز بسته‌بندی شده‌است. مدل غیرمرطوب آن توسط کارل گاسنر اختراع شده‌بود که به‌جای کلرید آمونیوم از کلرید روی استفاده‌کرد، که درسال ۱۸۸۶ دردسترس قرارگرفت. در سال ۱۸۹۸، کنراد هوبرت و والت لارنس شرکت Eveready را تاسیس‌کردند تا سلول‌ها را به‌فروش برسانند و تکنولوژی را توسعه‌دهند. در طول سال‌ها، Eveready و سایر شرکت‌ها پیشرفت‌هایی در زمینه‌های آخرین تکنولوژی و موادخالص‌تر داشته‌اند. باتری‌های روی کربن کم‌هزینه‌ترین در باتری‌های اولیه هستند. آنها برای دستگاه‌های کم‌جریان مناسب هستند. آنها عمر مفید متوسطی دارند.

  • انرژی خاص : ۳۶ Wh/kg
  • تراکم انرژی : ۹۲ Wh/L
  • قدرت خالص : ۱۰ – ۲۷ W/kg
  • راندمان دشارژ : ۵۰-۶۰%
  • (دشارژ متوسط) انرژی / هزینه مصرف کننده : ۳.۲ Wh/dollar
  • نرخ خود تخلیه : ۰.۳۲% در ماه (جدیدترین انواع در مدت چهار سال)
  • دوام چرخه: قابل اجرا نیست (باتری اولیه)
  • ولتاژ نامی سلول :۱.۵ V
  • ولتاژ قطع : ۰.۷۵-۰.۹ V در هر سلول
  • بارگذاری شده ( به اطلاعات تولید‌کننده نگاه کنید )
  • محدوده دما : -۲۰ تا +۵۵ °C

شیمی:

جالب‌است که توجه‌داشته‌باشید که کربن درواقع بخش مهمی از واکنش شیمیایی نیست. گرافیت و کربن تنها برای افزایش هدایت سلول استفاده می‌شوند.

سلول‌های اولیه:

(2MnO2(s) + Zn(s) + 2NH4Cl(aq) → H2O(l) + Zn(NH3)2Cl2 (aq) + Mn2O3(s

 

سلول‌های ثانویه:

(2MnO2(s) + Zn(s) + ZnCl2(aq) + 2H2O(l) → 2Zn(OH)Cl(aq) + 2MnO(OH)(s

 

دو تصویر مربوط به باتری Zn / MnO2 از شرکت Eveready است.

منحنی‌ دشارژ با استفاده از بار ثابت برای ولتاژ قطع مختلف
منحنی‌ دشارژ با استفاده از بار ثابت برای ولتاژ قطع مختلف
منحنی دشارژ برای بار با مقاومت ثابت ،به جای بار با جریان ثابت.
منحنی دشارژ برای بار با مقاومت ثابت ،به جای بار با جریان ثابت.

 

 

 

 

منبع: سیسوگ

برای این مقاله نظر بگذارید:

لطفا دیدگاه خود را بنویسید
لطفا نام خود را وارد کنید