Μπαταριες Γενικα

Μπαταριες Γενικα

Μπαταρία Γενικα¨ Η μπαταρία είναι ενα ηλεκτρικό εξάρτημα ικανό να αποθηκεύη ηλεκτρισμό υπό μορφή χημικής ενέργειας.
Μπαταρία Μολύβδου Μια μπαταρία μολύβδου με ηλεκτρολύτη διάλυμα θειικού οξέος έχει απόδοση 75% [Απόδοση ειναι το ποσόν επί της εκατό της χημικής ενέργειας πού μετατρέπεται σε ηλεκτρική] . Ενώ μια μπαταρία κλειστού τύπου τζελ μπορεί να φθάσει απόδοση 90%.
Τύποι μπαταριών  Ειναι οι κλασικές με τάπες που ξεβιδώνουν για να προσθέσουμε αποσταγμένο νερό . Ειναι οι κλειστού τύπου  χωρίς τάπες  πού ειναι και οι πλεον διαδεδομένες σήμερα , και ειναι  και αυτές  στης οποιες ο ηλεκτρολύτης είναι σε μορφή τζελ.
Στοιχεια μιας μπαταρίας  Ονομαστική τάση ειναι τα Volt που μπορούμε να μετρήσουμε στους  πόλους με ενα βολτόμετρο. Ονομαστική χωρητικότητα που ειναι η ποσότητα της ενέργειας που η μπαταρία μπορεί να αποθηκεύσει και μετριέται σε Amper/Ωρα ή Ah. Και τελος ειναι το ρεύμα αιχμης που ειναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να δώσει η μπαταρία  για 30 δευτεπόλεπτα στην εκκίνηση ενώς κινητήρα . Για να βρω τα αναγκαία Amper ώστε να εκκινήσω ενα κινητήρα  πολλαπλασιάζω την υπποδύναμη του με τον αριθμό 3,85, δηλαδη για εναν κινητήρα 100h/p εχω 3,85Χ100=385 Amper.
Φορτιση  Κανονικη φόρτιση μιας μπαταρίας γινεται προσφέροντας ρεύμα ίσο με το1/10 της χωρητικότητας της για 12 ωρες ,και η ταση να ειναι ανάλογη με τον τύπο της μπαταρίας  πχ,για την κλασική μπαταρία 13,4 έως 13,8 Volt , Για μπαταρία τζελ 13,8 έως14,2 Volt.
Στοιχεία για την κατάσταση φόρτισης  Υπάρχουν δυο απλοι τρόποι : Ο ενας μετρώντας την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη με ενα φθηνό οργανο το πυκνόμετρο και ο δεύτερος μετρόντας την ταση στους πόλους με ενα βολτόμετρο.
Για πυκνότητα 1,265 εχουμε φορτιση 100% για 1,190 εχουμε φορτιση 75% και για πυκνότητα 1,120 η μπαταρία ειναι άδεια.
Για μερτηση τάσεως 12,6 Volt εχουμε φορτηση 100% οταν η τάση ειναι 12,2 Volt η φόρτηση ειναι 50%  και στα11,8 Volt  ημπαταρια ειναι άδεια.
Σύνδεση δυο μπαταριών Οταν δυο μπαταρίες συνδεθούν σε σειρά θα αυξηθεί η ταση  ενώ η χωρητικότητα θα παραμεινη αμεταύλητη. πχ δυο μπαταρίες 12 V 100A/h  σε σειρά θα δώσουν 24 V 100 A/h.
Εαν συνδέσουμε δύο μπαταριες παράλληλα η ταση παραμενει η ιδια , αλλα αυξάνεται η χωρητικοτητα πχ δυο μπαταρίες 12V 100/h  θα μας δώσουν 12Volt 200A/h.
Μικρά στοιχεία επαναφορτιζόμενων μπαταριών
NiMH Νικελίου-Μετάλου Υδρειδίου. Θετικός πόλος από ενώσεις Νικελιου. Αρνητικος πόλος απο κράμα μετάλλου με αποθήκευση υδρογόνου. Ηλεκτρολύτης απο διάλυμα καλίου. Εχουν μεγάλη χωρητικότητα, χαμηλή περιβαλλοντολογική επιβάρυνση, αφού δεν περιέχουν βαρέα μέταλλα οπως μόλυβδο και υδράργυρο. Δεν παρουσιαζουν φαινόμενο μνήμης.
NiCd Νικελίου- Καδμίου. Θετικός πόλος απο ενώσεις Νικελίου. Αρνητικός πόλος απο κάδμιο.Ηλεκτρολύτης απο διάλυμα καλίου. Ειναι οικονομικοί με μεσαία χωρητικότητα, κατάλληλοι για χρήση ακόμα και σε χαμηλές  θερμοκρασίες.
Lion  Ιόντων λιθίου. Διαθέτουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Η κάθοδος αποτελείται απο γραφίτη, ενω η άνοδος απο λίθιο και οξείδια μετάλλου.
LiPol Πολυμερών ιόντων λιθίου. Αποτελουν μια μετεξέλιξη των μπαταριών ιόντων λιθίου. Δεν εχουν υγρό ηλεκτρολύτη, αφου χρησιμοποιείται σα βάση πολυμερές υλικό με την μορφή συμπαγούς ή ζελώδους μεμβράνης. Πρακτικά η δομή των μπαταριών πολυμερών ιόντων λιθίου δεν υποκειται σε κατασκευαστικούς περιορισμούς.
Χρόνος φόρτισης , ρεύμα φόρτισης , συντελεστής φόρτισης για επαναφορτιζόμενες μπαταρίες NiCd / NiMH ;Ο αναγκαίος χρόνος φόρτισης υπολογίζεται σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο  Συντελεστής φόρτισης[1,4]Χ ονοναστική χωρητικότητα / ρεύμα φόρτισης = χρόνος φόρτισης   π.χ  1,4Χ2.500mAh/250mA= 14 ώρες φόρτισης.

Τύποι μπαταριών
Μπαταρία υγρών στοιχείων
Οι μπαταρίες υγρών στοιχείων είναι οι παραδοσιακοί συσσωρευτές μολύβδου-οξέος. Είναι ειδικά
σχεδιασμένες για την αυτοκινητοβιομηχανία. Οι παλιές μπαταρίες μμολύβδου-οξέος απαιτούν
κάποια συντήρηση καθώς χρησιμοποιούν νερό το οποίο με την πάροδο του χρόνου εξατμίζεται
λόγω των θερμοκρασιών που αναπτύσσονται κατά τη χρήση της μπαταρίας.
Χρειάζονται τακτικό έλεγχο της στάθμης και συμπλήρωμα του νερού όταν χρειάζεται. Παράλληλα
πρέπει να γίνεται και έλεγχος με πυκνόμετρο για να εξασφαλίζονται οι σωστές συνθήκες και η
κατάσταση φόρτισης.
Οι σύγχρονες μπαταρίες υγρών στοιχείων κατασκευάζονται με ημιστερεό ηλεκτρολύτη και
σφραγίζονται, χωρίς να χρειάζονται ούτε και να επιτρέπουν επέμβαση άλλου είδους.
Μέσα σε αυτήν την κατηγορία, εμπίπτουν δύο παραλλαγές (υποκατηγορίες).
Μπαταρίες βαθέως κύκλου
Συνήθως χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές θαλάσσης, και έχουν σχεδιαστεί για να διαρκέσουν πολύ
περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο αντίστοιχο είδος μπαταρίας. Παραμένουν φορτισμένες για
μεγάλο χρονικό διάστημα και αντέχουν να ξαναφορτιστούν πολλές φορές. Η ποσότητα της
ηλεκτρικής ισχύος που παρέχουν, παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια παρατεταμένων χρονικών
περιόδων.
Μπαταρίες SLI (Starting – Lighting – Ignition = Εκκίνηση – Φωτισμός – Ανάφλεξη)
Αυτές οι μπαταρίες έχουν σαν αποκλειστικό σκοπό να κάνουν τρία πράγματα. Να εκκινούν τον
κινητήρα, να παρέχουν ενέργεια για τον φωτισμό και την ανάφλεξη. Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος
τύπος μπαταρίας αυτοκινήτου. Δεν αντέχουν να αποφορτιστούν πλήρως (αυτός είναι και ο λόγος
που ακόμα κι αν φορτίσετε μια μπαταρία που αποφορτίστηκε τελείως και λειτουργήσει μια-δυο
φορές, θα αποφορτιστεί και πάλι μέχρι να αντικατασταθεί).
Μπαταρίες SLA
(Sealed Lead-Acid = Σφραγισμένη Μολύβδου-Οξέος).
Πρόκειται για μπαταρίες που διαθέτουν βαλβίδα ρύθμισης και στις οποίες ο ηλεκτρολύτης
διατηρείται με διαφορετικούς τρόπους, σε σχέση με τις παραδοσιακές μπαταρίες. Όπως είπαμε,
είναι σφραγισμένες, χωρίς να επιτρέπουν τη διαφυγή αερίων ή υγρών. Είναι ιδανικές για χρήση σε
μικρές, μη αεριζόμενες περιοχές όπου τα αέρια υδρογόνου θα μπορούσαν να είναι πολύ
επικίνδυνα. Το μειονέκτημα τους είναι, ότι δεν δέχονται επέμβαση παρά μόνο έλεγχο και εξωτερικό
καθάρισμα. Μέσα σε αυτήν την κατηγορία, εμπίπτουν τρεις παραλλαγές.
VR: Μπαταρίες σφραγισμένες κλειστού τύπου υγρών στοιχείων.
AGM: Μπαταρίες κλειστού τύπου με τεχνολογία απορροφητικού στρώματος γυαλιού. Ο
ηλεκτρολύτης σε αυτές τις μπαταρίες κρατιέται σε γυάλινες στρώσεις, όπως υποδηλώνει το όνομα
της μπαταρίας. Τα γυάλινα στρώματα αποτελούνται από εξαιρετικά λεπτές ίνες που συνδέονται
μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα συμπαγές στρώμα στο οποίο συγκρατείται ο ηλεκτρολύτης,
χωρίς να κυκλοφορεί ελεύθερα μέσα στην μπαταρία. Λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο, αλλά δεν μπορεί
να χυθεί.
GEL: Αυτός ο τύπος μπαταριών είναι ακραία στιβαρός και ανθεκτικός σε κρούσεις, κραδασμούς,
δονήσεις, υψηλές θερμοκρασίες, διαρροές και εξάτμιση του ηλεκτρολύτη που περιέχουν σε μορφή
πηκτώματος (ζελέ).
Μπαταρίες EFB
(Enhanced Flooded Battery)
Οι μπαταρίες EFB είναι μια βελτιωμένη έκδοση της τυποποιημένης τεχνολογίας υγρών στοιχείων.
Τα πρωταρχικά οφέλη της τεχνολογίας EFB είναι η βελτιωμένη αποδοχή της φόρτισης και η
μεγαλύτερη κυκλική ανθεκτικότητα, όταν λειτουργούν σε μειωμένη κατάσταση φόρτισης
(χαρακτηριστική συνθήκη των εφαρμογών Stop-Start).
ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ ΛΙΘΙΟΥ
Η μπαταρία ή συσσωρευτής λιθίου είναι πρωτογενής ηλεκτρικός συσσωρευτής που έχει λίθιο ως άνοδο. Αυτοί οι
τύποι μπαταριών αναφέρονται επίσης ως μπαταρίες μεταλλικού λιθίου.
Ξεχωρίζουν από τις άλλες μπαταρίες λόγω της υψηλής πυκνότητας φορτίου (μεγάλη διάρκεια ζωής) και του
υψηλού κόστους ανά μονάδα. Ανάλογα με τον σχεδιασμό και τις χρησιμοποιούμενες χημικές ενώσεις, τα στοιχεία
λιθίου μπορούν να παραγάγουν τάσεις από 1,5 V (παρόμοια με μπαταρίες ψευδαργύρου-άνθρακα ή αλκαλικές
μπαταρίες) μέχρι περίπου 3,7 V.
Οι μπαταρίες λιθίου χωρίζονται σε
1. Ιονικές μπαταρίες λίθιου (συμπεριλαμβανόμενες πολυμερείς μπαταρίες λίθιου)
Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε ηλεκτρονικές συσκευές όπως: φορητός
υπολογιστής, κινητά τηλέφωνα, συσκευές MP3, συσκευές DVD, συστήματα πλοήγησης GPS, κάμερες, ηλεκτρικά
εργαλεία
2. Μπαταρίες μετάλλων λίθιου (συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών κραμάτων λίθιου)
Μη επαναφορτιζόμενες/μίας χρήσης μπαταρίες που έχουν το μέταλλο λιθίου, οι οποίες χρησιμοποιούνται γενικά
σε μικρές, φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως: ρολόγια, θερμόμετρα, υπολογιστές τσέπης, ηλεκτρονική
κλειδαριά αυτοκινήτου, εφεδρικές μπαταρίες υπολογιστών ή επικοινωνιακού εξοπλισμού.
Φόρτιση και εκφόρτιση
Κατά τη διάρκεια της φόρτισης, μια εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ισχύος (το κύκλωμα φόρτισης) εφαρμόζει
υπέρταση (υψηλότερη τάση από όσο παράγει η μπαταρία ίδιας πολικότητας), εξαναγκάζοντας το ρεύμα φόρτισης
να ρέει μέσα στη μπαταρία από το θετικό προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο, δηλαδή κατά αντίθετη κατεύθυνση από το
ρεύμα εκφόρτισης σε κανονικές συνθήκες. Τα ιόντα λιθίου τότε μεταναστεύουν από το θετικό προς το αρνητικό
ηλεκτρόδιο, όπου ενσωματώνονται στο πορώδες υλικό του ηλεκτροδίου σε μια διεργασία γνωστή ως παρεμβολή.
Κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, τα ιόντα λιθίου (Li+) μεταφέρουν το ρεύμα μες τη μπαταρία από το αρνητικό
προς το θετικό ηλεκτρόδιο, μέσω του μη-υδατικού ηλεκτρολύτη και του διαχωριστικού διαφράγματος
Χρήσεις
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παρέχουν ελαφριές πηγές ισχύος υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για διάφορες
συσκευές. Για να τροφοδοτήσουν μεγαλύτερες συσκευές, όπως ηλεκτρικά οχήματα, η σύνδεση πολλών μικρών
μπαταριών σε παράλληλο κύκλωμα είναι πιο αποτελεσματική από τη σύνδεση μιας μοναδικής μεγάλης
μπαταρίας. Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν:
• Φορητές συσκευές: αυτές περιλαμβάνουν κινητά τηλέφωνα, έξυπνα τηλέφωνα, φορητούς
υπολογιστές, υπολογιστές ταμπλέτες, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, φορητές κάμερες, ηλεκτρονικά
τσιγάρα, κονσόλες παιχνιδιών χειρός και φακούς.
• Ηλεκτρικά εργαλεία: Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται σε εργαλεία όπως ασύρματα δράπανα,
τριβεία, πριόνια και σε ποικίλο εξοπλισμό κήπου συμπεριλαμβανόμενων χορτοκοπτικών και ψαλιδιών.
• Ηλεκτρικά οχήματα: συμπεριλαμβανομένων ηλεκτρικών αυτοκινήτων, υβριδικών οχημάτων, ηλεκτρικών
διτρόχων, προσωπικούς μεταφορείς (personal transporters) και προχωρημένα ηλεκτρικά αμαξίδια. Επίσης
τηλεχειριζόμενα μοντέλα, και ειδικά οχήματα.
Αυτοεκφόρτιση
Οι μπαταρίες σταδιακά, αυτοεκφορτίζονται ακόμα κι όταν δεν είναι συνδεμένες και δεν παρέχουν ρεύμα. Οι
επαναφορτιζόμενες μπαταρίες Li+ έχουν ρυθμό αυτοεκφόρτισης που συνήθως δηλώνεται από τους
κατασκευαστές ως 1,5-2% τον μήνα. Ο ρυθμός αυξάνεται με τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης. Σε μια
μελέτη του 2004 βρέθηκε ότι οι περισσότερες συνθήκες κυκλικής αυτοεκφόρτισης εξαρτώνται κυρίως από τον
χρόνο· όμως, μετά από αρκετούς μήνες of παραμονής σε ανοικτό κύκλωμα ή συντηρητικής φόρτισης (float
charge), οι απώλειες που εξαρτώνται από την κατάσταση φόρτισης γίνονται σημαντικές. Ο ρυθμός
αυτοεκφόρτισης δεν αυξάνεται μονοτονικά με την κατάσταση φόρτισης, αλλά πέφτει κάπως στις ενδιάμεσες
καταστάσεις φόρτισης. Οι ρυθμοί αυτοεκφόρτισης μπορεί να αυξάνονται με την ηλικία των μπαταριών.
Συγκριτικά, ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης είναι πάνω από 30% τον μήνα στις συνηθισμένες μπαταρίες νικελίου
μεταλλικού υδριδίου (NiMH) και πέφτει σε περίπου 1,25% τον μήνα για τις μπαταρίες NiMH χαμηλής
αυτοεκφόρτισης και σε 10% τον μήνα για τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου.