O bateriach

Co to jest bateria?
W nauce i technice, bateria jest urządzeniem magazynującym energię i udostępniającym ją w elektrycznej formie. Przetwarza energię chemiczną na elektryczną, wytwarzając prąd elektryczny, kiedy obwód jest zamknięty. Kompletna bateria jest grupą połączonych szeregowo ogniw, które gromadzą elektryczne ładunki i wytwarzają prąd stały (DC). Kompletna bateria nazywana jest paczką baterii (ang. battery pack).

Jaki skład chemiczny mają nasze baterie?
Akumulatory litowo-jonowe są dziś powszechnie stosowane w laptopach, telefonach komórkowych oraz innych urządzeniach przenośnych. Lit jest najlżejszym ze wszystkich metali, ma największy potencjał elektrochemiczny i największą gęstość energii na jednostkę wagi. Jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla, a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników. Akumulatory tego typu produkują np: 3,6 V na jedno ogniwo, gdzie w ogniwach o innym składzie chemicznym trzeba użyć np.: trzech. Technologia ta pozwala na skumulowanie więcej energii niż w akumulatorach NiMH o tym samym ciężarze i wielkości. W ogniwach litowo-jonowych nie występuje „efekt pamięci” czyli zjawisko powodujące utratę rzeczywistej, bądź tylko pozornej pojemności akumulatora. I wreszcie ogniwa litowo-jonowe powoduje niewielkie szkody dla środowiska naturalnego.

Co to jest napięcie baterii?
V - jest to elektryczny pomiar potencjału energetycznego. Matematycznie jest to napięcie mierzone w Voltach - V = I x R; gdzie V = Napięcie, I = Prąd, R = Rezystancja.
Napięcia jest zdefiniowane jako różnica potencjału elektrycznego.
W fizyce jest to ilość związanej wartości energii, która jest niezbędna, aby przenieść obiekt z jednego miejsca do drugiego przed różnego rodzaju siły.
W elektronice - różnica potencjałów elektrycznych jest to ilość pracy konieczna do przemieszczenia ładunku elektrycznego z pierwszego do drugiego do punktu.

Bateria składa się z czterech unikalnych rodzajów pomiarów napięcia. Każdy rodzaj napięcia baterii skutkuje na jej żywotność.

  1. Napięcie czuwania: prąd baterii jest na poziomie zerowym (kiedy bateria jest odłączona).
  2. Nominalne napięcie: różne napięcia prądu elektrycznego baterii: jest 3.7 V, 7,4 V, 10.8V 11,1 V, 12 V itp. Napięcie prądu elektrycznego jest zależnie od ilości połączonych szeregowo ogniw w baterii. Na przykład bateria o napięciu 14,8V jest zbudowana z 8 ogniw o napięciu 1,85V i ma napięcie czuwania prądu elektrycznego około 14,8V.
  3. Napięcie ładowania - napięcie prądu elektrycznego baterii podczas gdy jest ładowana.
  4. Napięcie rozładowania - napięcie prądu elektrycznego baterii podczas gdy rozładowywana. Co więcej, to napięcie prądu elektrycznego jest ustalone przez stan naładowania i płynący prąd w baterii.

Proces ładowania baterii
Bateria jest urządzeniem, które konwertuje energię chemiczną w energię elektryczną. Energia elektryczna jest wprowadzona do baterii poprzez ładowarki. Ładowarka działa jak pchacz strumienia elektronów, które wdzierają się do litu. Proces ładowania polega na interpolacji, gdzie elektrony łączą się z innymi cząsteczkami znajdującymi się w maleńkich przestrzeniach w płaszczyźnie kryształu litu. Elektrony w istocie jonizują lit, który ładuje płaszczyznę kryształów do punktu, gdzie wymuszany jest przepływ prądu. Interpolacja w rezultacie uzupełnia lit, ale wynikiem netto jonizacji jest uszczuplanie jego reaktywnych zasobów. Taka reaktywność sprawia, że lit jest dobrym metalem ??do produkcji baterii.

Pojemność baterii
Pojemność baterii jest mierzona w mAh (miliamperogodziny). 1000 mAh to 1Ah.
Pojemność baterii określa całkowitą ilość energii zgromadzonej w baterii. Im większa pojemność, tym dłuższy czas pomiędzy ładowaniami baterii. Pojemność baterii jest mierzona w amperach i jest to ilość elektronów przechodzących przez elektrolit baterii na sekundę.
Ogniwo baterii do laptopa może mieć pojemność np: 2200mAh, 2600mAh itp.

Typy ogniw litowo-jonowych używanych do produkcji baterii do laptopów
Na rynku produkcji ogniw litowo-jonowych do baterii istnieje wiele ich rodzajów. Najbardziej popularnym jest rodzaj 18650. 18650 jest produkowane przez wiele renomowanych firm na świecie jak: LG, Samsung, Panasonic, Sony i Sanyo.

Specyfikacja techniczna ogniwa18650:

  • Średnie napięcie 3,7 V - średni zakres napięcia zależy od liczby ogniw w baterii
  • Nominalna pojemność - 2200 mAh
  • Max. Prąd ładowania - 2,4 Max amperów
  • Max. Prąd rozładowania - 4,6 max amperów
  • Wymiary (DxH) 18,3 mm (maks. 18,4) x 64,9 mm (maks. 65,1)
  • Waga 46,5 g
  • Wewnętrzna impedancja jest mniejsza lub równa 90 omów
  • Wydajność to 80% początkowej pojemności po 300 cyklach

Weźmy dla przykładu baterię Toshiba Satellite M105-S3041 o napięciu 10,8 V i pojemności 8800 mAh.
Bateria jest zbudowana z ogniw o napięciu 3,6 V i aby uzyskać napięcie nominalne 10,8 V 3 komórki zostały połączone szeregowo.
Ten szereg ma w dalszym ciągu pojemność 2200 mAh i aby uzyskać pojemność 8800 mAh należy użyć 4 takie szeregi.
Tak więc ta bateria posiada 12 ogniw - 3 ogniwa połączone szeregowo i 4 szeregi połączone równolegle.