В погоне за совершенством техники мы незаметно перешли ответственную линии: скорость, габариты, функционал уже не так ответственны, как степень автономности. Что проку от новейшего планшетного компьютера, от очков «дополненной действительности» наподобие Google Glass, смартфона либо электромобиля, в случае если через три–четыре часа активного пользования они требуют подключения к розетке?
Неожиданно — практически за последние пять лет — вскрылась неприглядная правда: «батарейка» через чур тяжела и не хватает емка — и инженерная идея пасует перед данной проблемой. Не только электроника, но и автомобилестроение, энергетика страдают от отсутствия емких, но недорогих, компактных, долговечных источников электричества.
До тех пор пока все другие разработки развиваются по закону Мура1, удваивая показатели через энное количество лет, батарейки топчутся практически на том самом месте, откуда они и стартовали во второй половине XIX века.
Будем правильны: обращение не просто о батареях, а о батареях перезаряжаемых, именуемых еще аккумуляторными (АБ) либо легко аккумуляторная батареями. Если вы еще не забыли школьную физику, отличие тут несложная. Электрическая батарея — конструкция, в которой благодаря химическим процессам вырабатывается электроэнергия. Процессы эти необратимы, так что по исчерпании ресурса батарейку выбрасывают.
А вот в аккумуляторная батареях химические реакции смогут протекать в обоих направлениях. Несложный пример — свинцово-кислотный аккумулятор, где свинцовые пластины загружены в раствор серной кислоты. Приложив к таковой конструкции электрическое напряжение, мы запускаем реакции в аккумулятор и — одну сторону накапливает заряд.
Позже, в ходе применения, реакции текут в обратном направлении: заряд отдается.
Свинцово-кислотная АБ, маркируемая «Pb», есть ветшайшей (ее изобрели во второй половине 50-ых годов XIX века) и сейчас очень популярной в некоторых нишах: как раз такие аккумуляторная батареи установлены, например, в подавляющем большинстве машин. Не обращая внимания на полуторавековую историю, на этом примере возможно показать все свойства и основные детали аккумуляторных батарей.
Это, во-первых, электроды — катод и анод (соответственно «плюс» и «минус»). И электролит, в который они загружены, — в этом случае серная кислота, разбавленная водой; электролит оказывает помощь заряженным частицам перемещаться между электродами.
Аккумулятор, в большинстве случаев, ст’оит больше, чем простая батарейка. Но в эксплуатации он оказывается дешевле, потому, что перезаряжать его возможно много раз.
Свинцово-кислотная АБ характеризуется хорошим диапазоном рабочих температур (грубо — от минус 40 до плюс 40 градусов Цельсия), не зависящим от температуры высоким КПД, хорошей удельной энергоемкостью (числом энергии, запасаемой в единице количества; в этом случае около 50 Ватт-часов на литр). Но имеются и недочёты.
Хранить таковой аккумулятор необходимо лишь в заряженном состоянии, в ходе эксплуатации он требует ухода (наподобие подлива дистиллированной воды) и по окончании нескольких сотен циклов заряда-разряда начинает терять функциональность, по причине того, что на электродах скапливаются нерастворимые соли свинца. Помимо этого, он тяжел — и в случае если для машин либо стационарных устройств это не неприятность, то для мобильной электроники, к примеру, свинцово-кислотный тип уже не годится.
Вот так желание расширить емкость, уменьшить вес и сделать аккумуляторную батарею менее капризной в эксплуатации запустило поиск совершенного аккумулятора, длящийся поныне.
