Kako se postavljaju baterije?
Osnovne komponente:
Sve baterije, bez obzira na vrstu, dijele temeljne komponente:
* anoda (negativna elektroda): Tu se događa oksidacija; Elektroni se oslobađaju.
* katoda (pozitivna elektroda): Tu se događa smanjenje; Elektroni su prihvaćeni.
* Elektrolit: Ovo je ionski vodič (obično tekućina, gela ili kruta) koji omogućava ionima da se kreću između anode i katode, dovršavajući krug.
* separator: (Često prisutna) porozna membrana koja fizički razdvaja anodu i katodu, sprječavajući izravan kontakt, a istovremeno dopušta protok iona. To sprečava kratke spojeve.
* Current Collectors: To su obično metalne strukture (poput bakra ili aluminija) koje pružaju put da elektroni izlaze iz anode i u katodu u vanjskom krugu.
Kako su raspoređeni:
Raspored se značajno razlikuje na temelju vrste baterije i željenog napona i kapaciteta:
* jedna ćelija: Najjednostavnija postava je jedna elektrokemijska ćelija, s jednom anodom, jednom katodom i elektrolitom. To omogućuje specifičan napon (npr. Oko 1,5 V za alkalnu ćeliju).
* Serijska veza: Da bi se povećao napon, u nizu je spojeno više ćelija. Pozitivni terminal jedne ćelije spojen je na negativni terminal sljedeće. Ukupni napon je zbroj pojedinačnih napona ćelije (npr. 4 x 1,5 V ćelija =6V).
* Paralelna veza: Da bi se povećao kapacitet (koliko dugo baterija može isporučiti snagu), više će stanica paralelno spojeno. Pozitivni terminali svih stanica povezani su zajedno, a negativni terminali su povezani zajedno. Napon ostaje isti kao i jedna ćelija, ali ukupni kapacitet je zbroj pojedinih staničnih kapaciteta.
* serije-paralelna veza: Za veći napon i kapacitet može se koristiti kombinacija serija i paralelnih priključaka. To je uobičajeno u većim baterijskim paketima, poput onih u električnim vozilima. Na primjer, 12V baterija može se izraditi od 6 x 2 V ćelija spojenih u nizu, ili bi mogla paralelno imati dva pakiranja sa 6 ćelija.
Apakidiranje baterije:
Pojedine stanice ili moduli obično su smješteni u zaštitnom kućištu. Ovo kućište pruža mehaničku zaštitu, sprječava curenje elektrolita i olakšava spojeve na vanjske krugove. Dizajn i materijali kućišta značajno se razlikuju ovisno o veličini baterije, vrsti i primjeni.
Specifični primjeri:
* Alkalne baterije: To su obično pojedinačne stanice s cink anodom i manganovim dioksidom katodom.
* Litij-ionske baterije: To su složenije, obično se sastoje od više ćelija spojenih u nizu i/ili paralelnih, pakiranih u većem paketu baterije sa sustavom za upravljanje baterijom (BMS) za praćenje napona, struje, temperature i sprečavanja prekomjernog punjenja/pražnjenja.
* Baterije s olovnim kiselinama: One se često sastoje od više ćelija (obično šest za 12V bateriju) spojenih u nizu, s olovnim pločama uronjenim u elektrolit sumporne kiseline.
Ukratko, postavljanje baterije je pažljivo projektiran raspored elektroda, elektrolita, separatora i kolektora struje, često kombiniranih u seriji i/ili paralelno kako bi se postigao željeni napon i kapacitet, a sve je zatvoreno u zaštitno kućište. Točna konfiguracija uvelike ovisi o kemijskom sastavu i namijenjenoj primjeni.