バッテリーの種類
私たちの古い友人
鉛酸
あなたのクランクハンドルを引き出し、あなたの車のクランクシャフトに挿入し、それをエンジンを実行するために良いターンを与えなければならなかった最後の時間はいつでしたか？ 決して？ それは私達がエンジンが軌道に乗る必要がある力のその破烈を提供する私達の車エンジンに接続される鉛酸電池を有するのである。 これらは1859年にガストン-プランテによって発明された。
名前が示すように、これらの電池はそれらにいくつかの鉛を持っています。 実際、両方の電極（電気が電池に出入りする導体）には鉛が含まれています—陽極（正に変化した電極）は鉛金属（Pb）でできており、陰極（負に帯電した電極）は二酸化鉛（PbO2）です。 電極は水素イオン（H+）および重硫酸塩イオン（HSO4）から成っている硫酸（H2SO4）の電解物の解決の内に置かれます。,
陽極の鉛は電解質からの重硫酸塩と反応し、いくつかの電子を解放し、陽極に結晶を形成する硫酸鉛と電解質に入る水素イオンを生成する。 電子は外部回路を介して陰極に移動し、電解質からの重硫酸イオンおよび水素イオンとともに、二酸化鉛陰極と反応する。 これはまた、硫酸鉛を生成し、これは再び結晶を形成し、今度は陰極上に結晶を形成する。,
鉛蓄電池は充電式です—私たちの車のものは、オルタネータと呼ばれるエンジンに接続された小さな発電機を使用して充電します。 そういうわけであなたの車ライトを残し、電池が平らになったとき再度満たす電池の時間を与えるためにジャンプ開始を得た後しばらくの間運転することは勧められる。
バッテリーが充電されると、電気を生成する上記の化学反応が逆に強制されます。 硫酸鉛コーティングは溶解され、pb2+およびSO42-イオンとして電解質に戻されます。, Pb2+イオンはその後、二つの電子を拾い、中性Pbとして陽極上に再めっきされます。
陰極では、Pb2+イオンは二つの電子を与えて水（H2O）分子と反応して陰極上に中性二酸化鉛を再形成し、電解質溶液に戻る重硫酸イオンを生成する。
しかし、鉛蓄電池の放電があまりにも多い場合、または充電前に長時間放置すると、硫酸鉛のコーティングが硬い結晶になり、充電プロセスでは除去でき,
Ultrabattery
CSIROで開発されたUltrabatteryは、従来の鉛蓄電池のスープアップバージョンです。 それはsupercapacitorと標準的な鉛酸電池の技術を結合する。 通常の鉛蓄電池が放電すると、それを駆動する反応により、陽極と陰極の両方に硫酸鉛結晶が形成されます。 再充電プロセスはこれらのコーティングを除去するが、電極（したがって電池）は時間の経過とともに劣化する。, また、バッテリーは部分的な充電状態で動作するのが好きではありません—バッテリーが完全にバッテリーを空にしたり、完全に充電したりすることなく、短いサイクルの放電と再充電が繰り返される状態です。 この部分的な充電状態は、車両にとって特に重要です。
UltraBatteryは、鉛蓄電池の鉛電極の問題のある反応を補償するためにスーパーキャパシタを使用し、その寿命を延ばします。, スーパーキャパシタは非常に迅速に充電を取り込んで保存することができるため、利用可能な電力を飲み込んでから、ちょうど適切な速度でバッテリーに供給することができます。 それは標準的な鉛酸電池の排出再充電プロセスに起因する硫酸塩の集結を減らすことをどうにかして。
UltraBatteryはまた、現在ハイブリッド電気自動車で使用されているリチウムイオン電池よりも約70パーセント安い、作るために比較的安価です。 UltraBatteryのためのもう一つの潜在的な使用は発電所で、太陽および風のような再生可能な源によって作り出されるエネルギーを貯え、”滑らかにする”ためにある。, オーストラリアでの大規模な風力発電所の試験では、UltraBatteryは従来の鉛蓄電池を上回っています。
- スーパーキャパシタとは何ですか？
コンデンサはバッテリーのようなものですが、実際にはそうではありません。 電池のエネルギーは、その部品間の化学反応から来ています。 電気は、陽極と陰極との間の酸化還元反応内の電子の流れによって生成される。
コンデンサもエネルギーを供給しますが、化学反応によるものではありません。, コンデンサは二つの導電板から作られており、その間に誘電体または絶縁体（電気を伝導しない物質）があります。 これらのプレートが電流に接続されているとき、電流はそれらに流れ、一方のプレートは、その表面原子に負の電荷を格納し、他方の正の電荷は、再び表面原 これらの異なる帯電したプレートは、非導電性誘電体によって分離されるため、電場が生成され、電気エネルギーが蓄積される。 コンデンサが別の回路に接続されると、電気エネルギーを放出（放電）します。,
コンデンサは通常、エネルギーを非常に迅速に放出します。 これにより、カメラのフラッシュに電力を供給するなど、かなり具体的なタスクに役立ちます。 フラッシュは急速に明るいライトを作成するのに多くのエネルギーを使用しますそしてコンデンサーは次の写真のために再度使用することができる
雲はコンデンサです—雲の中の小さな氷粒子が互いに衝突し、他の水分粒子が衝突すると、電子がノックオフすることができます。 これらの電子は雲の低い領域内に蓄積する傾向があります。, 小さな、そして今は正に帯電した粒子は、雲の上部に向かって上昇します。 これは、電荷分離と電場が雲の中に蓄積することを意味します。 雲の底の負電荷が強さを増すにつれて、それはそれから他の負電荷をはじきます-それは地球の表面の電子を地面により深く押し込みます、つまり正電荷が表面に蓄積することを意味します。 私たちは、負に帯電した領域（雲の底）で終わり、電気の貧弱な導体（空気）によって正に帯電した領域（地面）から分離されます。, 雲の中の電場が十分に強くなると、周囲の空気をイオン化した（帯電した）粒子に”分解”し、それを非導電性絶縁体から導体に変換することができます。 クラウドに蓄えられた電気エネルギーは、瞬時に雷のフラッシュで、解放されます。
スーパーキャパシタは、より高い容量を持つ、単に超強力なコンデンサです。 これは彼らを収納可能な電気エネルギーは通常のコンデンサです。,
ニッケル-カドミウム
彼らは今はっきりと古いニュースですが、ニッケル-カドミウム（NiCad）電池は、電動工具、トーチ、その他のポータブルデバイスに使用される最初の充電式電池 これらは、リチウムイオン電池がそれらを起動する前に、私たちの携帯電話の人でした。 なのに、まだ発見された古い二次電池のための松明を、玩具に至るまで 鉛蓄電池のように、このセルの化学は長い間存在していました—最初のNiCad電池は1910年に発売されました！,
陽極はカドミウム（Cd）から作られ、それらの陰極は酸化ニッケル水酸化物（NiO（OH）2）であり、通常は水酸化カリウム（KOH）の電解質を有する。
酸化ニッケル水酸化物は、大きな表面積を有するように製造することができるので、非常に良好な電極を作り、これは反応のために利用可能な活性, また、それは電解物の解決を素晴らしく、純粋に保ち、厄介な副反応がそれを低下させる前に細胞を（比較的）長い時間持続させるのを助ける反作用の間に電解物と反応しません。
NiCad電池にはいくつかの欠点がありました。 第一に、それらは電池が前の排出のレベルを”覚え、きちんと再充電しない””メモリー効果”と呼ばれる何かに傾向があった。 これは、再充電プロセス中に、小さくはなく大きなカドミウム結晶が形成されたことによって引き起こされた。, を確保するたバッテリーを適切に排出される前に充電したもの防止に向けてこの問題です。 がたのすることを完全に放ッカド電池また破損します。
第二に、NiCad電池の自己放電率は月あたり約15-20パーセントです。 これは、彼らが数ヶ月間棚の上に座っていた場合、彼らは彼らの電荷の多くを失ったことを意味します。
第三に、カドミウムは高価であり、有毒な重金属であり、電池の処分は環境にとって良いことではなかったことを意味した。,
ニッケル-金属水素化物(NiMH)
NiCad電池のこれらの問題は、カドミウム陽極が水素吸収金属間合金（定義された結晶構造を有する金属の組み合わせ）に置き換えられ、重量で最大7パーセントの水素を飲み込むことができる。 基本的に、陽極は水素である;金属の合金はそれのための貯蔵容器としてただ役立つ。
この合金のための金属の最も一般的な組み合わせは、弱い水素化物形成金属と共に、強い水素化物形成能力を有するものである。,
金属合金を組み合わせるときのもう一つの考慮事項は、いくつかの金属が水素を吸収するとき、反応が熱を発するということです—それは発熱です。 他のものは吸熱反応で熱を吸収する。 私達は実際に熱で排出すると同時に作り出すか、または吸う電池がほしいと思わない、従って、合金がまたからなされる組合せを形作る強く弱い水素
電池の電流を生成する電子は、水素原子の酸化によって陽子に変わります。, これらのプロトンは電解質から水酸化物イオン（OH-）と反応して水を作る。 水素と共に陽極を形作る金属の合金は細胞を運転する化学反応に加わらない;それは基本的にちょうどすべて重要な水素化物イオンに家を提供する傍観者である。
ニッケル金属水素化物電池は、電圧、容量および用途の点でNiCad電池と非常によく似ています。 メモリ効果はNiCadsよりも問題が少なく、より高いエネルギー密度を持っています。 彼らはまだ充電式単三電池の標準として使用されています。,
アルカリ
アルカリ電池はおもちゃ、電子工学、私達が九十年代で使用した携帯用CDプレーヤー、および八十年代で普及していたWalkmansで使用されます。 彼らは今日製造されている電池の大部分を占めていますが、一番上の場所はすぐに私たちの携帯電話、ラップトップ、その他のガジェットの数が増えているリチウムイオン電池によって争われる可能性が高いでしょう。
自己放電率が低く、貯蔵寿命が長く、鉛やカドミウムなどの有毒な重金属が含まれていないため、人気があります。 再充電可能なアルカリ電池が開発されたが、これらの人は一般に単一の使用だけです。 彼らが充電切れになったら、それはリサイクルデポ（または、より通常は、それらをリサイクルする多くの場所がないので、埋め立てに）にオフになります。
これらの電池は、陽極として亜鉛を有し、陰極として二酸化マンガン（MnO2）を有する。, 彼らの名前は、しかし、電解質として使用されるアルカリ溶液から来ています。 それは通常、多数の溶解イオンを含むことができる水酸化カリウム（KOH）である。 電解質溶液が吸収できるイオンが多いほど、電池を駆動する酸化還元反応が長く続くことがあります。亜鉛陽極は通常粉にされた形態にあります。 これはそれに細胞が力をかなりすぐに解放できることを意味する反作用のためのより大きい表面積を与えます。, それはその電子を二酸化マンガン陰極に与え、そこに黒鉛の形の炭素が添加され、その導電性を改善し、その形状を維持するのを助ける。リチウムイオン電池：そして、これは、これらの日は私たちのスマートフォンやノートパソコンのほとんどに電力を供給する電池に私たちをもたらしま これらの人たちは非常に重要なので、彼らが値する敬意（そして詳細）でそれらを扱いたかったので、あなたは彼ら自身のNova機能でそれらについて読むことができます。