Hur ett batteri fungerar och tre sätt du kan förstöra det

Annons

En av de mest användbara elektroniska enheterna som finns tillgängliga för oss är också en av de vanligaste. Det moderna batteriet finns i så många av våra favorittekniker att du nästan kan förlåtas för att du inte spenderade tid på att lära dig om deras arbete.

Men tiden har nu kommit för att du ska utöka din kunskapsbas genom att bara förstå hur smarttelefonen i fickan drivs Håll din Android-batteri friskt med dessa tipsProgramvara och appar kan bara gå så långt - vad sägs om hur du laddar och laddar ur ditt batteri? Lär dig alla trick här. Läs mer , vilka vanliga batterisorter och vad du kan göra för att förlänga deras livslängd Hur du ökar livslängden på ditt bärbara batteriEn bärbar dator med kort batterilivslängd är en olägenhet, särskilt när du är på vägen och inte har någonstans nära ett eluttag. Lär dig mer om ... Läs mer .

En kort historia om batterier

Alessandro Volta demonstrerade det första fungerande elektromagnetiska batteriet 1800. Hans bunt med koppar- och zinkplattor separerade med saltlackade pappersskivor producerade en jämn spänning under en "rimlig" tid. Detta var känt som en voltaisk hög och var föregångaren för en generation batteridriven experiment.

1836 standardiserade John Frederic Daniell batteriets design. En kopparkruka fylld med kopparsulfatlösning nedsänkt i en orlasad keramikbehållare fylld med svavelsyra syra och en zinkelektrod blev de facto-batteristandarden, med otaliga elektriska telegrafer nätverk.

Snabbspolning till Oxford University 1979. John Goodenough och Koichi Mizushima demonstrerade en fungerande laddningsbar cell med ett 4 volt-intervall som använde litiumkoboltoxid som den positiva elektroden och litiummetall som negativ. Föregångaren till litiumcellen som vi känner den föddes - men kommersialiserades 1991 av Sony och Asahi Kasei i deras bärbara elektroniska enheter.

Vad är ett modernt batteri?

Vi använder termen modernt batteri för att beskriva de elektrokemiska cellerna som driver våra bärbara teknikenheter. Batterier ingår i två vanliga kategorier:

• Engångsbruk: engångsbatterier med elektroder som ändras irreversibelt under användning.
• Laddningsbara: återanvändbara batterier med elektroder som återställs med omvänd ström.

Den mest moderna bärbara elektroniken har ett litiumbaserat batteri, vars vanligaste är litiumjon (Li-ion) cell. Du kan också stöta på en litiumpolymer (Li-Po) cell som har samma elektrokemiska smink och allmän kemi som motsvarighet, men kostar mer att göra och har en lägre energitäthet.

Li-Po-batterier är ändå populära på grund av deras lätta, flexibla mönster och deras förbättrade driftsfunktioner vid högre och lägre temperaturer, något Li-ion kan kämpa för med.

Li-ion-batterier innehåller vanligtvis en interkalkad litiumförening såsom litiumkoboltoxid (LiCoO₂) som en elektrod, grafit för den andra och ett organiskt lösningsmedel som en elektrolyt. Denna förening används på grund av sin höga energitäthet och långsamma laddningsförlust när den inte används, och kräver inget minne-cykling för att förlänga batteriets livslängd Kalibrera och underhålla ditt MacBook-batteri för bästa prestandaOm du korrekt kalibrerar och underhåller ditt MacBook-batteri är det möjligt att förbättra prestandan och skjuta ut bytet så länge som möjligt. Läs mer .

Alla litiumbaserade batterier kommer att innehålla en trycktemperaturkoefficient. Detta är en felaktig säkerhetsbrytare eller sensor som är utformad för att förhindra att batteriet överhettas under extrema förhållanden eller överanvändning brukar göra batteriet värdelöst genom att permanent skada kemiska föreningar som möjliggör laddnings- / urladdningsprocessen.

Laddningsprocessen

Litiumbaserade batterier har blivit det bärbara teknikbatteriet som du väljer på grund av deras hög energitäthet och laddningsbara egenskaper Ny batteriteknologi laddas upp på två minuter, varar tjugo årDet finns en ny batteriteknologi i horisonten, och det finns en god chans att det kommer att ändra hur du använder dina enheter Läs mer .

Under laddningsprocessen rör litiumjoner sig genom elektrolyten från den positiva litiumkoboltoxidelektroden till den negativa grafitelektroden. Vid urladdning eller användning rör sig jonerna tillbaka genom elektrolyten, från negativ till positiv. Denna process sker med en relativt hög spänning - 3,7 volt jämfört med ett alkaliskt AA-batteri vid 1,5 volt - varför litiumbaserade batterier har blivit den bärbara kraftkällan som valts för många konsumenter elektronik.

Litiumbaserade batterier har också en del av större batteripaket De 6 bästa batterierna för säkerhetskopiering för att förlänga telefonens drifttidEtt batteripaket är ett av de bästa sätten att ladda din telefon i en nödsituation. Här är några bärbara kraftbanker som kan vara precis vad du behöver. Läs mer , till exempel ett laptopbatteri. Dessa batteripaket har ett antal litiumjonceller bundna till en större komponent och kommer att innehålla ett antal ytterligare komponenter:

• Temperatursensor: Sensorövervakningstemperatur inuti förpackningen i ett försök att bibehålla cellernas säkerhet och livslängd.
• Spänningsregulator: Sensor och krets för övervakning och reglering av utgången / kapaciteten för varje cell i förpackningen
• Batteriladdningstillstånd: Sensor som informerar operativsystemet om aktuellt laddningstillstånd (t.ex. 47% full)
• Connector: Packkontakt för bärbar dator, märkesspecifik.

Litiumbaserade batterier kan utföra tusentals laddnings- / urladdningscykler innan cellens kvalitet börjar verkligen försämra, men det finns flera sätt du kan förstöra ditt batteri och eventuellt sätta dig själv i fara i bearbeta.

Batteriunderhåll

Den positiva elektroden som finns i de flesta litiumbaserade batterier, LiCoO₂, kan utgöra ett antal faror om cellen skadas. Till skillnad från ett antal andra batteri-alternativ kan kompromissa med den brandfarliga, trycksatta föreningen ge extrema resultat. För att mildra detta är litiumbaserade battericeller underkastade ett antal säkerhetstester, av vilka många är strängare än deras syrabaserade motsvarigheter.

Värme

Det har förekommit ett antal fall av litiumbaserade batterier som antänds under extrema värmeförhållanden. Batterier under värmeträning i kombination med extra, oväntat tryck eller kortslutning kan "explodera" och lämna ett förstört batteri Apple erbjuder gratis utbyte för första generationen iPod Nano [Nyheter]Så sällsynt som det är för Apple att offentligt erkänna ett fel är den här för stor för att förbise. Enligt Apple kan batterierna i vissa första generationens iPod nanos överhettas och bli en ... Läs mer och ofta än inte en skadad bit bärbar teknik.

Varje litiumbaserat batteri har en inbyggd separator i cellen. Detta skiljer mellan de positiva och negativa elektroderna under laddning / urladdningsprocessen. Om denna separator blir perforerad eller skadad finns det en risk att elektroderna kan komma i kontakt. Detta får batteriet att uppleva en snabb värmeökning som kan leda till en explosion.

Batteriet har en ventilationsmekanism för att förhindra en sådan händelse men i slutändan på grund av kemikaliens art Om föreningen avluftas kvarstår risken för en explosiv reaktion fortfarande på grund av värmen som genereras av kemikalien reaktion.

Utsläppsbetyg

Litium-baserade batterier föredrar en delvis urladdning Hur du gör att telefonens batteri håller längre och håller mer juiceBatteriets livslängd är en av de största striderna i dagens elektronik. Smarttelefoner, surfplattor och bärbara datorer handlar alla om det - så vad kan du göra för att maximera den tid du får per avgift? Läs mer snarare än "djup" eller "full". De har inte ett laddningsminne så en delvis urladdning påverkar inte framtida prestanda.

Emellertid kommer en "djup" urladdning, dvs. helt att tömma batteriet, att spänningen för ett litiumbaserat batteri faller och kan leda till ett permanent skadat batteri.

Åldringsprocess

Litiumbaserade batterier åldras. Deras maximala livslängd tros vara mellan 2-4 år Vad du ska göra om din bärbara dator eller surfplatta inte laddasIbland får vi en fråga på MakeUseOf Answers om ett batteri som vägrar att ladda. Det är inte förvånande. Det är känt att batterier bara håller så länge, och dåliga förhållanden kan drastiskt minska deras livslängd. Frågor ... Läs mer beroende på antalet uppladdade / urladdningscykler. Det betyder inte att du bör hålla reda på hur många gånger du använder batteriet eftersom det skulle vara ganska svårt. Men att sätta igång med ett nytt batteri och lämna det på hyllan förlänger inte batteriets livslängd - batteriet kommer fortfarande bara att vara samma 2-4 år.

Det är också värt att kontrollera när ett batteri tillverkades vid köp av en ny bärbar tech-produkt. Om det har varit överflödigt i ett lager i ett år, är det ett år med batteritid som redan har sänts bort. Kontakta produkttillverkaren och be om ett nytt batteri där det är möjligt.

Det finns moderna applikationer för batterihantering som påstår sig kunna vända den nuvarande accepterade cellnedbrytningen över tid, till exempel batteryOS ‘, en produkt som kommer att lanseras i februari 2015.

Li-Air

De nästa generation litiumbatterier Batteriteknologier som kommer att förändra världenBatteritekniken har vuxit långsammare än andra tekniker och är nu den långa tältstången i ett häpnadsväckande antal industrier. Vad kommer framtidens batteriteknik att vara? Läs mer kommer att innehålla litium-luftkemi, vilket möjliggör extremt hög energitäthet i allt lättare konstruktioner. Li-Air-batterier får en energitäthetsfördel jämfört med sina traditionella motsvarigheter genom att använda rikligt syre för att inducera strömflöde snarare än att lagra den erforderliga kemiska oxidatorn internt.

Tyvärr, forskning krävs fortfarande inom ett antal viktiga områden innan en kommersiellt hållbar Li-Air-produkt kommer att finnas i våra bärbara enheter.

Har det hjälpt dig att förstå batterierna på dina bärbara enheter? Låt oss veta vad du tycker nedan!

Bildkrediter: Batterier via Wikimedia Commons, Voltaic Pile via Wikimedia Commons, Litium-ion-batteri via Wikimedia Commons, Litium-polymerbatteri via Wikimedia Commons, 3GS med trasigt batteri via Wikimedia Commons, Tomt batteri via Pixabay, Batteridensitet via Wikimedia Commons