Welche Art von elektrischer Energie arbeiten und produzieren Batterien?

Jan 24, 2022   Seitenansicht:51

On-Demand-Strom wird von Batterien und ähnlichen Geräten angenommen, gespeichert und abgegeben. Chemisches Potenzial, das zur energiespeicherung in Batterien verwendet wird, wie es in vielen anderen alltäglichen Energiequellen der Fall ist. Holzscheite zum Beispiel behalten Energie in ihren chemischen Bindungen, bis sie verbrannt und in Wärme umgewandelt werden. Bis zur Umwandlung in mechanische Energie in einem Automotor ist Benzin chemische potentielle Energie, die gespeichert wird. Ebenso muss Elektrizität, bevor sie in Batterien gespeichert werden kann, in einen chemischen Potentialzustand umgewandelt werden. Batterien, die aus zwei elektrischen Anschlüssen bestehen, die als Kathode und Anode bezeichnet werden und durch einen Elektrolyten getrennt sind. Eine Batterie wird an einen externen Stromkreis angeschlossen, um Energie aufzunehmen und abzugeben. Ionen (Atome oder Moleküle mit einer elektrischen Ladung) bewegen sich durch den Elektrolyten, während sich Elektronen durch den Stromkreis bewegen. Elektronen und Ionen in einer wiederaufladbaren Batterie können sich in beide Richtungen durch den Stromkreis und den Elektrolyten bewegen. Wenn sich Elektronen von der Kathode zur Anode bewegen, erhöhen sie die chemische potentielle Energie und laden die Batterie auf; Wenn sich Elektronen in die entgegengesetzte Richtung bewegen, wandeln sie diese chemische potentielle Energie im Stromkreis in Elektrizität um und entladen die Batterie. Während des Ladens oder Entladens bewegen sich entgegengesetzt geladene Ionen durch den Elektrolyten im Inneren der Batterie, um die Ladung der Elektronen auszugleichen, die sich durch den externen Stromkreis bewegen, und ein nachhaltiges, wiederaufladbares System zu erzeugen.

3,2 V 20 Ah quadratische LiFePO4-Batteriezelle für niedrige Temperaturen
3,2 V 20 A Niedertemperatur-LiFePO4-Batteriezelle -40 ℃ 3 C Entladekapazität ≥ 70 % Ladetemperatur: -20 ~ 45 ℃ Entladetemperatur : -40 ~ + 55 ℃ Akupunkturtest bestehen -40 ℃ maximale Entladerate: 3 C

Wie funktionieren lithium-ionen-akkus?

Eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie, die wie jede andere Batterie aus einem oder mehreren stromerzeugenden Fächern besteht, die als Zellen bezeichnet werden. Jede Zelle besteht aus drei Teilen: einer positiven Elektrode (verbunden mit dem positiven oder + Pol der Batterie), einer negativen Elektrode (verbunden mit dem negativen oder Pol) und einer Chemikalie, die Elektrolyt genannt wird, dazwischen. Die positive Elektrode besteht typischerweise aus der chemischen Verbindung Lithium-Kobaltoxid (LiCoO2) oder bei neueren Batterien aus lithiumeisenphosphat (LiFePO4). Die negative Elektrode besteht typischerweise aus Kohlenstoff (Graphit), und der Elektrolyt variiert je nach Batterietyp – ist aber nicht besonders wichtig, um zu verstehen, wie die Batterie funktioniert. Alle lithium-ionen-akkus funktionieren auf ähnliche Weise. Beim Laden der Batterie gibt die positive Lithium-Kobalt-Oxid-Elektrode einen Teil ihrer Lithium-Ionen ab, die durch den Elektrolyten zur negativen Graphit-Elektrode wandern und dort verbleiben. Bei diesem Vorgang nimmt die Batterie Energie auf und speichert sie. Wenn sich die Batterie entlädt, kehren die Lithiumionen über den Elektrolyten zur positiven Elektrode zurück und erzeugen die Energie, die die Batterie antreibt. Elektronen fließen in beiden Fällen in entgegengesetzter Richtung zu den Ionen um den äußeren Stromkreis. Elektronen fließen nicht durch den Elektrolyten; es ist effektiv eine isolierende Barriere für Elektronen. Ionen (die sich durch den Elektrolyten bewegen) und Elektronen (die sich in entgegengesetzter Richtung um den äußeren Stromkreis bewegen) sind miteinander verbundene Prozesse, und wenn einer aufhört, folgt der andere. Wenn sich Ionen nicht durch den Elektrolyten bewegen können, weil die Batterie vollständig entladen ist, können sich Elektronen nicht durch den äußeren Stromkreis bewegen, und Sie verlieren Energie. In ähnlicher Weise stoppt der Fluss von Elektronen und Ionen, wenn Sie alles ausschalten, was die Batterie mit Strom versorgt. Die Batterie entlädt sich praktisch nicht mehr schnell (aber sie entlädt sich sehr langsam weiter, selbst wenn das Gerät getrennt ist).

Welche Art von Energie erzeugt eine Batterie?

Eine elektrochemische Batterie erzeugt Strom, indem sie zwei verschiedene Metalle in einer chemischen Verbindung, die als Elektrolyt bekannt ist, kombiniert. Ein Ende der Batterie ist mit einem der Metalle verbunden, während das andere Ende mit dem anderen verbunden ist. Eine chemische Reaktion zwischen den Metallen und dem Elektrolyten setzt aus einem Metall mehr Elektronen frei als aus dem anderen. Das Metall, das die meisten Elektronen freisetzt, erhält eine positive Ladung, während das andere Metall eine negative Ladung annimmt. Elektronen fließen durch den Draht, um die elektrische Ladung auszugleichen, wenn ein elektrischer Leiter oder Draht ein Ende der Batterie mit dem anderen verbindet. Ein Gerät, das Elektrizität verwendet, um Arbeit zu verrichten oder eine Aufgabe auszuführen, die als elektrische Last bezeichnet wird. Wenn eine elektrische Last, z. B. eine Glühbirne, an einen Draht angeschlossen wird, kann der Strom Arbeit verrichten, wenn er durch den Draht und die Glühbirne fließt. Elektronen fließen vom negativen Ende der Batterie zum Draht und zur Glühbirne und dann zurück zum positiven Ende. Es erzeugt also elektrische Energie.

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Sind Batterien ein Beispiel für elektrische Energie?

Bewegte elektrische Ladungen erzeugen elektrische Energie. Diese geladenen Teilchen werden als Elektronen bezeichnet. Daher sind Batterien das beste Beispiel für elektrische Energie. Eine Batterie ist ein Gerät, das chemische Energie in Elektrizität umwandelt. Dies wird als Elektrochemie bezeichnet, und das System, das eine Batterie unterstützt, wird als elektrochemische Zelle bezeichnet. Eine Batterie, die aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen besteht (wie in Voltas ursprünglichem Stapel). Jede elektrochemische Zelle besteht aus zwei Elektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Woher kommt der Strom in einer elektrochemischen Zelle? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir zunächst Elektrizität definieren. Elektrizität ist, vereinfacht gesagt, eine Energieform, die durch den Durchgang von Elektronen entsteht. Elektronen werden in einer elektrochemischen Zelle durch eine chemische Reaktion an einer Elektrode (mehr zu Elektroden weiter unten!) erzeugt und fließen dann zur anderen Elektrode, wo sie verbraucht werden. Um dies zu verstehen, müssen wir die Bestandteile der Zelle untersuchen.

Fazit

Batterien sind wertvolle Geräte, die chemische Energie speichern und in elektrische Energie umwandeln. Leider gibt die traditionelle Darstellung der Elektrochemie nicht an, wo oder wie Energie in einer Batterie gespeichert wird; Theorien, die ausschließlich auf dem Elektronentransport beruhen, erwiesen sich leicht als unvereinbar mit experimentellen Befunden. Wichtig ist, dass der Atomtransfer zwischen den Phasen auch an der Reduktion der Gibbs-Energie in einer elektrochemischen Reaktion in einer Batterie beteiligt ist. Es wird gezeigt, dass zwei intuitiv sinnvolle Beiträge zur elektrischen Energie für einfache galvanische Zellen oder Batterien mit reaktiven Metallelektroden signifikant sind: I die Differenz zwischen den Gitterkohäsionsenergien der Massenmetalle, die die metallische und kovalente Bindung widerspiegelt und den Atomtransfer erklärt. Der Elektronenfluss erzeugt einen elektrischen Strom, mit dem Arbeit verrichtet werden kann.

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