Nikkel-jernbatteri eller Edison-batteri arbeidsmåte og egenskaper

Hvilken batteri blir mer og mer populær for hver dag, med tanke på den store utviklingsmuligheten til å gjøre batteriet til et høyenergitetthetsbatteri for elektriske kjøretøy? Svaret ville være Nikkel Jern Batteri eller Edison Batteri. Med ett ord er et Ni-Fe batteri en svært robust batteritype. Dette batteriet har en veldig høy toleranse for overlading, full ladning, kortslutning, osv. Dette batteriet kan like godt yte selv om vi ikke lader det i lang tid. På grunn av sin tyngde, brukes dette batteriet i de applikasjoner der batteriets vekt ikke spiller noen rolle, for eksempel i et solenergisystem, i vindenergisystem, etc. som backup. Holdbarheten og levetiden til et nikkel-jern celle er mye høyere enn til et blysyre batteri, men likevel har nikkel-jernbatteriet mistet sin popularitet på grunn av dets høye produksjonskostnader.

La oss se nærmere på noen spesifikke egenskaper ved nikkel-jern (Ni-Fe) eller Edison batterier.

Dette batteriet kan ha en energileveransekapasitet på 30 til 50 kW per kg av dens vekt. Ladeeffekten for dette batteriet er omtrent 65%. Dette betyr at 65% av inngående elektrisk energi lagres i dette batteriet som kjemisk energi under ladeprosessen. Avladings-effekten er omtrent 85%. Dette betyr at batteriet kan levere 85% av den lagrede energien til belastningen som elektrisk energi, mens resten avlastes på grunn av selvladning. Hvis batteriet holdes ubrukt i 30 dager, vil det miste bare 10% til 15 % av den lagrede energien på grunn av selvladning. Nikkel Jern batteri har en betydelig lengre levetid, og den er omtrent 30 til 100 år. Denne perioden er mye lengre enn den normale levetiden for et blysyre batteri som er omtrent ti år. Nominell spenningsrating per nikkel jern celle er 1,4 V.

Nikkel Jern Batteri

De grunnleggende komponentene som brukes i Nikkel jern batteri er nikkel(III)-hydroksid som katod, jern som anod og kaliumhydroksid som elektrolyt. Vi legger til nikkel sulfat og ferrosulfid i aktivt materiale.

Konstruksjon av Edison Batterier

Kapasiteten til Ne-Fe cellen avhenger av størrelsen og antallet av positive og negative plater. Utseendet av både positive og negative plater i denne typen battericeller er det samme. Begge plater består av rektangulære gitter av nikkelbelagt jern. Hvert av gitterhullene er fylt med flate og fint perforerte nikkelbelagte stål bokser.

Selv om begge plater ser ut til å være like, inneholder de ulike aktive materialer. Perforerte nikkelbelagte stål bokser av positive plater inneholder en blanding av okside av nikkel og pulverisert karbon, og noen av de negative plater inneholder fine korn av okside av jern med fin støv av karbon. I begge platene, hjelper den fine støven av karbon, blandet med aktive materialer, til å øke elektrisk ledningsevne. Vi bruker 20% forduftet kaustisk potasch som elektrolyt.

Nikkelbelagt jern brukes til å lage beholderen som inneholder elektrolyt og elektroder. Ebonittstaver plasseres mellom platene med forskjellig polaritet for å hindre dem fra å komme i direkte kontakt og forårsake kortslutning. Det er en annen spesiell ting i konstruksjonen av Edison batteri eller nikkel jern batteri, som er at antallet av negative plater er en mer enn antallet av positive plater, og vi elektrisk kobler den siste negative platen til beholderen. Platene med samme polaritet er sveiset til en felles rem, og de lager en celle, og ved å kombinere flere celler, blir batteriet konstruert.

Drift av Nikkel Jern Batterier

Vi vet allerede at den hovedoperasjonen av nikkel-jernbatteriet er kjemisk reaksjon innenfor batteriet, som er kjent som elektrolyse. Elektrolyse er ingenting annet enn kjemisk reaksjon som skjer når det er strøm flyt, det kan være både årsak og resultat av kjemisk reaksjon. Kjemi for nikkel-jern celle er ganske komplisert fordi den nøyaktige formelen for det positive aktive materialet ikke er godt etablert ennå. Men hvis vi kan anta at materialet skal være Ni(OH)3, da kan vi forklare det til en viss grad. Under lading, blir nikkelforbindelsen på de positive plater oksidert til nikkelperoksid. Ladeprosessen endrer jernforbindelsen til spørgjern i de negative plater.

I den fullt oppladede tilstanden, er det aktive materialet av de positive platene nikkelhydroksid [Ni(OH)3], mens det i lommene av de negative platene er jern, Fe. Når cellen leverer strøm til belastning, endres det aktive materialet av de positive platene fra Ni(OH)3 til Ni(OH)2 og det av de negative platene endres fra jern til ferroshydroksid (Fe(OH)2). Den elektrokjemiske prosessen i Edison batteri kan uttrykkes ved ligningen

Ligningen uttrykker både fenomenet av lading og avlading. Rett sideflyt av ligningen er reaksjonen av avladingsfenomenet, og venstre sideflyt av ligningen uttrykker lade-fenomenet. Reaksjonen foregår ved overføring av elektroner gjennom den eksterne kretsen til den positive platen under avlading. Det er en mulighet for å gi av corrosiv damp som genereres under elektrolyse innenfor batteriet, slik at ingen spesielle forholdsregler er nødvendige for montering av cellen.

Egenskaper ved Nikkel Jern Batterier

Spenningspotensialet til et fullt oppladede Edison batteri er 1,4 V. Gjennomsnittlig avladespenning er omtrent 1,2 V og gjennomsnittlig ladespenning er omtrent 1,7 V per celle. Egenskapene til denne typen batteri vises nedenfor i figuren.

Spenningskarakteristikkene til Nikkel Jern batteri er lik de til blysyrebatteriet. Som den fullt oppladede emf 1,4 V og den faller sakta til 1,3 V og så sakta til 1,1 eller 1,0 V under avlading. Fra grafen kan vi se at det ikke er noen nedre grense for avladespenning som fører til at batteriets utdata blir null. Derfor stopper batteriet etter en viss periode med å gi noe utdata. Spenningspotensialet til et batteri er proporsjonalt med temperaturen, som betyr at spenningspotensialet til batteriet øker med økende temperatur.
Gjennomsnittlig ladeperiode for et batteri er 7 timer og avladeperiode er 5 timer. En annen egenskap ved Edison batteri er at kontinuerlig drift ved høyere temperatur reduserer livet til