|
'''Akumulator''' (''accu'', ''aki'') adalah sebuah alat yang dapat menyimpan [[energi]] (umumnya energi [[listrik]]) dalam bentuk energi kimia. Contoh-contoh akumulator adalah [[baterai]] dan [[kapasitor]].
Baterai isi ulang, baterai penyimpanan, atau akumulator adalah jenis baterai listrik . Ini terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia , dan merupakan jenis energi akumulator . Hal ini dikenal sebagai sel sekunder karena yang elektrokimia reaksi elektrik reversibel. Baterai isi ulang datang dalam berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda, mulai dari sel tombol dengan sistem megawatt terhubung ke menstabilkan jaringan distribusi listrik. Beberapa kombinasi yang berbeda dari bahan kimia yang umum digunakan, termasuk: timbal-asam , nikel kadmium (NiCd), nickel metal hydride (NiMH), lithium ion (Li-ion), dan lithium ion polymer (Li-ion polymer).
Pada umumnya di [[Indonesia]], kata akumulator (sebagai aki atau accu) hanya dimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di bahasa [[Inggris]], kata akumulator dapat mengacu kepada [[baterai]], [[kapasitor]], [[kompulsator]], dll.
Baterai isi ulang memiliki total biaya rendah dari penggunaan dan dampak lingkungan dibandingkan baterai sekali pakai. Beberapa jenis baterai isi ulang yang tersedia di sama ukuran sebagai jenis sekali pakai. Baterai isi ulang memiliki biaya awal yang lebih tinggi tetapi dapat diisi ulang sangat murah dan digunakan berkali-kali.
Isi
di dalam standar internasional setiap satu cell akumulator memiliki tegangan sebesar 2 volt.
1 Penggunaan dan aplikasi
sehingga aki 12 volt, memiliki 6 cell sedangkan aki 24 volt memiliki 12 cell.
2 Pengisian dan pemakaian
2.1 Kerusakan dari pembalikan sel
2.2 Kerusakan selama penyimpanan dalam keadaan sepenuhnya habis
2.3 Kedalaman debit
3 komponen Aktif
4 Daftar jenis baterai isi ulang
4.1 jenis baterai isi ulang Umum
4.2 Kurang jenis umum
5 Perkembangan sejak tahun 2005
6 Alternatif
7 Lihat juga
8 Referensi
9 Bacaan lebih lanjut
10 Pranala luar
Aki merupakan sel yang banyak kita jumpai karena banyak digunakan pada sepeda motor maupun mobil. Aki temasuk sel sekunder, karena selain menghasilkan arus listrik, aki juga dapat diisi arus listrik kembali. secara sederhana
Penggunaan dan aplikasi
aki merupakan sel yang terdiri dari elektrode Pb sebagai anode dan PbO2 sebagai katode dengan elektrolit H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
{{elektronik-stub}}
{{fisika-stub}}
[[Kategori:Penyimpan energi]]
Baterai isi ulang digunakan untuk pemula mobil , perangkat portabel konsumen, kendaraan ringan (seperti kursi roda bermotor , mobil golf , sepeda listrik , dan listrik forklift ), peralatan, dan pasokan listrik terputus . Aplikasi yang muncul dalam kendaraan listrik hybrid dan kendaraan listrik mengemudi teknologi untuk mengurangi biaya dan berat badan dan meningkatkan seumur hidup. [1]
[[nl:Accumulator#Accumulatie van energie]]
Isi ulang baterai tradisional harus diisi sebelum digunakan pertama mereka, baru rendah diri-discharge baterai NiMH terus biaya mereka selama berbulan-bulan, dan biasanya dikenakan di pabrik untuk sekitar 70% dari kapasitas mereka dinilai sebelum pengiriman.
[[ru:Аккумулятор]]
Penyimpanan energi Grid aplikasi menggunakan baterai isi ulang untuk meratakan beban, di mana mereka menyimpan energi listrik untuk digunakan selama periode beban puncak, dan energi terbarukan menggunakan, seperti menyimpan daya yang dihasilkan dari array fotovoltaik siang hari untuk digunakan pada malam hari. Dengan pengisian baterai selama periode permintaan rendah dan kembali energi ke grid selama periode permintaan listrik yang tinggi, beban-meratakan membantu menghilangkan kebutuhan untuk mahal pembangkit listrik memuncak dan membantu amortisasi biaya generator selama jam lebih operasi.
AS Listrik Nasional Asosiasi Produsen memperkirakan bahwa permintaan AS untuk baterai isi ulang tumbuh dua kali lebih cepat karena permintaan nonrechargeables. [2]
Pengisian dan pemakaian
Informasi lebih lanjut: pengisi daya baterai
Selama pengisian, bahan aktif positif teroksidasi , menghasilkan elektron , dan bahan negatif berkurang , mengkonsumsi elektron. Elektron ini merupakan saat aliran di luar sirkuit . The elektrolit dapat berfungsi sebagai penyangga sederhana untuk intern ion mengalir antara elektroda , seperti dalam lithium-ion dan nikel-kadmium sel, atau mungkin menjadi peserta aktif dalam elektrokimia reaksi, seperti dalam timbal-asam sel.
Diagram pengisian baterai sel sekunder.
Pengisi baterai
Sebuah charger bertenaga surya untuk isi ulang baterai AA
Energi yang digunakan untuk mengisi baterai isi ulang biasanya berasal dari pengisi daya baterai menggunakan AC listrik listrik , meskipun beberapa dilengkapi untuk menggunakan 12-volt DC outlet listrik kendaraan. Apapun, untuk menyimpan energi dalam sel sekunder, itu harus terhubung ke sumber tegangan DC. Terminal negatif sel harus dihubungkan ke terminal negatif dari sumber tegangan dan terminal positif dari sumber tegangan dengan terminal positif baterai. Selanjutnya, output tegangan sumber harus lebih tinggi dari baterai, tetapi tidak jauh lebih tinggi: semakin besar perbedaan antara sumber daya dan kapasitas tegangan baterai, semakin cepat proses pengisian, tetapi juga semakin besar risiko overcharging dan merusak baterai.
Chargers mengambil dari beberapa menit sampai beberapa jam untuk mengisi baterai. Lambat "bodoh" pengisi tanpa tegangan atau temperatur-sensing kemampuan akan mengenakan biaya pada tingkat rendah, biasanya mengambil 14 jam atau lebih untuk mencapai muatan penuh. Cepat pengisi biasanya dapat mengisi sel-sel dalam dua sampai lima jam, tergantung pada model, dengan cepat mengambil sesedikit lima belas menit. Pengisi cepat harus memiliki beberapa cara untuk mendeteksi ketika sel mencapai biaya penuh (perubahan tegangan terminal, suhu, dll) untuk menghentikan pengisian sebelum pengisian yang berlebihan atau overheating berbahaya terjadi. Para pengisi tercepat sering menggabungkan kipas pendingin untuk menjaga sel-sel dari overheating.
Baterai pengisian dan tingkat pemakaian sering dibahas dengan referensi "C" tingkat saat ini. Tingkat C adalah yang secara teoritis akan mengisi penuh atau pelepasan baterai dalam satu jam. Misalnya, tetesan pengisian mungkin dilakukan pada C/20 (atau "20 jam" rate), sedangkan yang khas pengisian dan pemakaian dapat terjadi pada C / 2 (dua jam untuk kapasitas penuh). Kapasitas yang tersedia dari sel elektrokimia bervariasi tergantung pada tingkat debit. Beberapa energi yang hilang dalam perlawanan internal komponen sel (piring, elektrolit, interkoneksi), dan tingkat debit dibatasi oleh kecepatan di mana bahan kimia dalam sel dapat bergerak. Untuk sel timbal-asam, hubungan antara waktu dan tingkat debit digambarkan oleh hukum Peukert itu , sel timbal-asam yang tidak bisa lagi mempertahankan tegangan terminal dapat digunakan pada arus tinggi mungkin masih memiliki kapasitas yang dapat digunakan, jika habis pada tingkat yang jauh lebih rendah . Lembar data untuk sel dapat diisi ulang sering daftar kapasitas debit pada 8-jam atau 20-jam atau waktu lainnya menyatakan, sel untuk uninterruptible power supply sistem dapat dinilai pada 15 menit debit.
Arus baterai , digunakan untuk aplikasi khusus, yang diisi ulang dengan mengganti cairan elektrolit.
Catatan teknis baterai produsen sering menyebut VPC, ini adalah volt per sel , dan mengacu pada sel-sel sekunder individu yang membentuk baterai. (Hal ini biasanya mengacu pada baterai timbal-asam 12-volt.) Misalnya, untuk mengisi baterai 12 V (berisi 6 sel dari 2 V masing-masing) di 2,3 VPC membutuhkan tegangan sebesar 13,8 V di terminal baterai.
Non-rechargeable alkaline dan seng-karbon sel 1.5V output ketika baru, tapi tegangan ini turun dengan penggunaan. Kebanyakan NiMH AA dan AAA sel dinilai pada 1,2 V, tetapi memiliki datar kurva debit dibandingkan basa dan biasanya dapat digunakan dalam peralatan yang dirancang untuk menggunakan baterai alkaline.
Kerusakan dari pembalikan sel
Menundukkan sel dibuang ke arus dalam arah yang cenderung untuk melepaskan lebih jauh, bukan biaya itu, disebut pengisian terbalik. Umumnya, mendorong arus melalui sel habis dengan cara ini menyebabkan reaksi kimia yang tidak diinginkan dan tidak dapat diubah terjadi, mengakibatkan kerusakan permanen pada sel. Membalikkan pengisian dapat terjadi di bawah sejumlah keadaan, dua yang paling umum adalah:
Ketika baterai atau sel terhubung ke sirkuit pengisian dengan cara yang salah sekitar.
Ketika baterai terbuat dari beberapa sel yang dihubungkan secara seri sangat habis.
Dalam kasus terakhir, masalah terjadi karena sel-sel yang berbeda dalam baterai berkapasitas sedikit berbeda. Ketika satu sel mencapai tingkat debit depan sisanya, sel-sel yang tersisa akan memaksa arus melalui sel habis. Hal ini dikenal sebagai "pembalikan sel". Banyak perangkat yang dioperasikan dengan baterai memiliki cutoff tegangan rendah yang mencegah pembuangan yang mendalam dari terjadi yang mungkin menyebabkan pembalikan sel.
Pembalikan sel dapat terjadi ke sel dibebankan lemah bahkan sebelum sepenuhnya habis. Jika arus menguras baterai cukup tinggi, resistensi internal sel dapat membuat drop tegangan resistif yang lebih besar dari depan sel emf . Hal ini menyebabkan pembalikan polaritas sel sementara arus mengalir. [3] [4] Semakin tinggi tingkat debit yang diperlukan baterai, yang lebih cocok sel harus, baik dalam jenis sel dan keadaan biaya, di memerintahkan untuk mengurangi kemungkinan pembalikan sel.
Dalam beberapa situasi (seperti ketika mengoreksi baterai Ni-Cad yang sebelumnya telah ditagih berlebihan [5] ), mungkin diinginkan untuk sepenuhnya debit baterai. Untuk menghindari kerusakan dari efek pembalikan sel, perlu untuk mengakses setiap sel terpisah: setiap sel secara individual habis dengan menghubungkan klip beban di terminal setiap sel, sehingga menghindari pembalikan sel.
Kerusakan selama penyimpanan dalam keadaan sepenuhnya habis
Jika baterai multi-sel sepenuhnya habis, akan sering rusak karena efek pembalikan sel yang disebutkan di atas. Hal ini dimungkinkan namun untuk sepenuhnya debit baterai tanpa menyebabkan pembalikan sel - baik dengan pemakaian setiap sel secara terpisah, atau dengan membiarkan kebocoran internal masing-masing sel untuk mengusir dengan sendirinya beberapa waktu.
Bahkan jika sel dibawa ke keadaan sepenuhnya habis tanpa pembalikan, bagaimanapun, kerusakan mungkin terjadi dari waktu ke waktu hanya karena yang tersisa di negara habis. Contoh dari hal ini adalah sulfasi yang terjadi pada baterai timbal-asam yang tersisa duduk di rak untuk waktu yang lama. Untuk alasan ini sering dianjurkan untuk mengisi baterai yang dimaksudkan untuk tetap dalam penyimpanan, dan untuk menjaga tingkat pengisian dengan pengisian secara berkala. Karena kerusakan juga dapat terjadi jika baterai overcharged, tingkat optimal biaya selama penyimpanan biasanya sekitar 30% sampai 70%.
Kedalaman debit
Artikel utama: Kedalaman debit
Kedalaman discharge (DOD) biasanya dinyatakan sebagai persentase dari nilai nominal kapasitas ampere-jam, 0% DOD berarti tidak ada debit. Melihat sebagai kapasitas yang dapat digunakan dari sistem baterai tergantung pada tingkat debit dan tegangan yang diijinkan pada akhir debit, kedalaman debit harus memiliki kualifikasi untuk menunjukkan jalan itu harus diukur. Karena variasi dalam pembuatan dan penuaan, DOD untuk debit lengkap dapat berubah dari waktu ke waktu atau jumlah siklus biaya . Umumnya sistem baterai isi ulang akan mentolerir lebih biaya / siklus debit jika DOD lebih rendah pada setiap siklus. [6]
Komponen aktif
Komponen aktif dalam sel sekunder adalah bahan kimia yang membentuk bahan aktif positif dan negatif, dan elektrolit . Positif dan negatif terbuat dari bahan yang berbeda, dengan positif yang menunjukkan pengurangan potensial dan negatif memiliki oksidasi potensial. Jumlah potensi ini adalah potensial sel standar atau tegangan .
Dalam sel primer elektroda positif dan negatif dikenal sebagai katoda dan anoda , masing-masing. Meskipun konvensi ini kadang-kadang dilakukan melalui sistem isi ulang - terutama dengan lithium-ion sel, karena asal-usul mereka dalam sel lithium primer - praktek ini dapat menyebabkan kebingungan. Dalam sel dapat diisi ulang elektroda positif adalah katoda pada debit dan anoda pada biaya, dan sebaliknya untuk elektroda negatif.
Tabel jenis baterai isi ulang
Jenis Tegangan Kepadatan energi b Daya c Effi. D E / $ e Disch. F Siklus g Hidup h
(V) (MJ / kg) (Wh / kg) (Wh / L) (W / kg) (%) (Wh / $) (% / Bulan) (#) (Tahun)
Timbal-asam 2.1 0,11-0,14 30-40 60-75 180 70% -92% 5-8 3% -4% 500-800 5-8 ( baterai otomotif ), 20 (stasioner)
Bersifat alkali 1.5 0.31 85 250 50 - 7.7 <0,3 100-1000 <5
Nikel-besi 1.2 0.18 50 100 65% 5-7,3 [7] 20% -40% 50 +
Nikel-kadmium 1.2 0,14-0,22 40-60 50-150 150 70% -90% 1,25-2,5 [7] 20% 1500
Nikel-hidrogen 1.5 0,27 75 60 220 85% 20.000 + 15 + (aplikasi satelit dengan siklus charge-discharge sering)
Nikel-metal hidrida 1.2 0,11-0,29 30-80 140-300 250-1000 66% 2,75 30% 500-1000
Nikel-seng 1.7 0.22 60 170 900 2-3,3 100-500
Lithium-air (organik) [8] 2.7 7.2 2000 2000 400 ~ 100
Lithium-ion 3.6 0.58 150-250 250-360 1800 99% + [ rujukan? ] 2,8-5 [9] 5% -10% 1.200-10.000 2-6
Lithium-ion polimer 3.7 0,47-0,72 130-200 300 3000 + 99,8% [ rujukan? ] 2,8-5,0 5% 500 ~ 1000 2-3
Lithium besi fosfat 3.25 0,32-0,4 80-120 170 [ rujukan? ] 1400 93,5% 0,7-3,0 2000 + [10] > 10
Lithium sulfur [11] 2.0 0,94-1,44 [12] 400 [13] 350 ~ 1400 [14]
Lithium-titanate 2.3 0.32 90 4000 + 87-95% r 0,5-1,0 [ rujukan? ] 9000 + 20 +
Sodium-ion [15] 1.7 30 85% 3.3 5000 + Masih menguji
Film tipis lithium ? 350 959 ? ? P [16] 40000
Zinc bromide 0,27-0,31 75-85
Vanadium redoks 1,15-1,55 0,09-0,13 25-35 [17] 80% [18] 20% [18] 14.000 [19] 10 (stasioner) [18]
Sodium-sulfur 0.54 150 89% -92%
Garam cair 2.58 0,25-1,04 70-290 [20] 160 [7] 150-220 4.54 [21] 3000 + <= 20
Silver-oksida 1.86 0.47 130 240
Catatan
sel Nominal tegangan di V.
Grafik massa dan volume kepadatan energi dari beberapa sel sekunder
b kepadatan energi = energi / berat atau energi / ukuran, diberikan dalam tiga unit yang berbeda
c daya spesifik = daya / berat W / kg
d Charge / efisiensi debit%
e Energi / harga konsumen di W · h / US $ (kurang-lebih)
f tingkat Self-discharge dalam% / bulan
g Siklus daya tahan dalam jumlah siklus
h Waktu daya tahan dalam tahun
i VRLA atau rekombinan termasuk baterai gel dan tikar kaca diserap
Pilot produksi p
r Tergantung pada tingkat biaya
Jenis baterai isi ulang yang umum
Baterai nikel-kadmium (NiCd)
Dibuat oleh Waldemar Jungner dari Swedia pada tahun 1899, dulu hidroksida oksida nikel dan logam kadmium sebagai elektroda . Kadmium adalah unsur beracun, dan dilarang untuk menggunakan sebagian oleh Uni Eropa pada tahun 2004. Baterai nikel-kadmium telah hampir sepenuhnya digantikan oleh nikel-metal hidrida (NiMH).
Baterai nikel-metal hidrida (NiMH)
Jenis komersial pertama yang tersedia pada tahun 1989. [22] ini sekarang konsumen umum dan jenis industri. Baterai memiliki hidrogen menyerap paduan untuk yang negatif elektroda bukan kadmium .
Baterai Lithium-ion
Teknologi di balik baterai lithium-ion belum sepenuhnya jatuh tempo. Namun, baterai jenis pilihan di banyak elektronik konsumen dan memiliki salah satu yang terbaik rasio energi-ke-massa dan sangat lambat lepasnya muatan bila tidak digunakan.
Lithium-ion baterai polimer
Baterai ini ringan dan dapat dibuat dalam bentuk apapun yang diinginkan.
Jenis kurang umum
Baterai Lithium sulfur
Sebuah baterai kimia baru yang dikembangkan oleh Sion Power sejak tahun 1994. [23] Klaim energi yang unggul berat daripada teknologi lithium saat ini di pasar. Biaya bahan juga lebih rendah dapat membantu produk ini mencapai pasar massal. [24]
Film tipis baterai (TFB)
Sebuah penyempurnaan muncul dari teknologi lithium ion dengan Excellatron. [25] Para pengembang mengklaim peningkatan yang sangat besar dalam siklus resapan, sekitar 40.000 siklus. Muatan yang lebih tinggi dan tingkat debit. Setidaknya 5 C tingkat biaya. Diterima 60 C debit, dan 1000 C puncak tingkat debit. Dan juga peningkatan yang signifikan dalam energi spesifik, dan kepadatan energi. [26]
Juga Tak Terbatas Power Solusi membuat baterai film tipis (TFB) untuk aplikasi mikro-elektronik, yang fleksibel, dapat diisi ulang, baterai lithium solid-state. [27]
Pintar baterai
Sebuah baterai pintar memiliki pemantauan sirkuit tegangan dibangun di dalam. Lihat juga: Baterai Smart System
Karbon baterai asam timbal berbasis busa
Firefly Energi telah mengembangkan baterai asam timbal berbasis busa karbon dengan kepadatan energi yang dilaporkan 30-40% lebih dari mereka aslinya 38 W · h / kg, [28] dengan umur panjang dan kepadatan daya yang sangat tinggi.
Kalium-ion baterai
Jenis baterai isi ulang dapat memberikan yang terbaik cycleability dikenal, agar satu juta siklus, karena elektrokimia stabilitas luar biasa penyisipan / ekstraksi bahan kalium seperti Prusia biru .
Baterai sodium-ion
Jenis ini dimaksudkan untuk penyimpanan stasioner dan bersaing dengan baterai timbal-asam. Ini bertujuan untuk kepemilikan total biaya yang sangat rendah per kWh penyimpanan. Hal ini dicapai oleh seumur hidup panjang dan stabil. Jumlah siklus di atas 5000 dan baterai tidak mendapatkan kerusakan akibat debit dalam. Kepadatan energi agak rendah, sedikit lebih rendah dibandingkan timbal-asam. [ rujukan? ]
Perkembangan sejak tahun 2005
Pada tahun 2007, Yi Cui dan rekan-rekannya di Stanford University Departemen Ilmu dan Teknik Material 's menemukan bahwa menggunakan silikon nanowires sebagai anoda dari baterai lithium-ion meningkatkan densitas muatan volumetrik anoda hingga faktor 10, mengarah ke perkembangan baterai nanowire . [29] [30]
Perkembangan lainnya adalah fleksibel baterai isi ulang self-kertas menggabungkan film tipis organik sel surya dengan baterai lithium-polimer yang sangat tipis dan sangat fleksibel, yang mengisi kembali dirinya sendiri ketika terkena cahaya. [31]
Ceramatec, penelitian dan pengembangan subcompany CoorsTek , seperti tahun 2009 sedang menguji baterai terdiri dari sepotong logam natrium padat dikawinkan dengan senyawa sulfur oleh kertas-tipis membran keramik yang melakukan ion bolak-balik untuk menghasilkan arus. Perusahaan mengklaim bahwa itu bisa muat sekitar 40 kilowatt jam energi ke dalam suatu paket seukuran kulkas, dan beroperasi di bawah 90 ° C, dan bahwa baterai mereka akan memungkinkan sekitar 3.650 debit / mengisi ulang siklus (atau sekitar 1 per hari untuk satu dekade). [32]
Alternatif
Beberapa alternatif untuk baterai isi ulang ada atau sedang dalam pengembangan. Untuk penggunaan seperti portable radio , baterai isi ulang mungkin akan digantikan dengan mekanisme jarum jam yang luka dengan tangan, mengemudi dinamo , meskipun sistem ini dapat digunakan untuk mengisi baterai daripada untuk mengoperasikan radio secara langsung. Senter mungkin didorong oleh dinamo langsung. Untuk transportasi, uninterruptible power supply sistem dan laboratorium, roda gila penyimpanan energi sistem menyimpan energi dalam rotor berputar untuk konversi tenaga listrik bila diperlukan, sistem tersebut dapat digunakan untuk memberikan pulsa besar kekuasaan yang seharusnya dapat diterima pada jaringan listrik umum. Ultracapacitors juga digunakan, sebuah obeng listrik yang biaya dalam 90 detik dan akan mendorong sekitar setengah sebanyak sekrup sebagai perangkat menggunakan baterai isi ulang diperkenalkan pada tahun 2007, [33] dan senter serupa telah diproduksi.
Ultracapacitors -kapasitor yang sangat tinggi nilai-sedang dikembangkan untuk transportasi, menggunakan kapasitor besar untuk menyimpan energi bukan bank baterai isi ulang yang digunakan dalam kendaraan hybrid . Salah satu kelemahan untuk kapasitor dibandingkan dengan baterai adalah bahwa tegangan terminal turun dengan cepat, sebuah kapasitor yang memiliki 25% dari energi awal yang tersisa di dalamnya akan memiliki satu-setengah dari tegangan awal. Sistem baterai cenderung memiliki tegangan terminal yang tidak menurun dengan cepat sampai hampir habis. Karakteristik ini mempersulit desain elektronika daya untuk digunakan dengan ultracapacitors. Namun, ada potensi manfaat dalam efisiensi siklus, seumur hidup, dan berat dibandingkan dengan sistem isi ulang. Cina mulai menggunakan ultracapacitors pada dua rute bus komersial pada tahun 2006, salah satunya adalah rute 11 di Shanghai . [34]
Lihat Baterai (listrik) untuk perbandingan antara jenis baterai.
Lihat juga
Portal ikon Portal energi
Baterai pack
Daur ulang baterai
Biobattery
Penyimpanan energi
Daftar proyek penyimpanan energi
Mercury-Mengandung dan Rechargeable Battery Management Act
Metal-udara sel elektrokimia
Rasio power-to-weight
Sistem penyimpanan energi isi ulang
Layanan hidup
Smart card
WiTricity
| 