Adduunka Battery - qaybta 1

Abaalmarinta Nobel Prize ee Kiimikada 2019 waxaa lagu abaalmariyey horumarinta naqshadaynta baytariyada lithium-ion. Si ka duwan qaar ka mid ah xukunnada kale ee Guddiga Nobel, middani lama yaabin - arrin liddi ku ah. Baytariyada Lithium-ion waxay ku shaqeeyaan talefannada casriga ah, Laptop-yada, qalabka korontada ee la qaadi karo iyo xitaa baabuurta korontada. Saddex saynis yahan oo kala ah John Goodenough, Stanley Whittingham iyo Akira Yoshino, ayaa si mutaysan u helay shahaadooyin, billado dahab ah iyo 9 milyan oo SEK oo qaybinta. 

Waxaad ka akhrisan kartaa wax badan oo ku saabsan sababta abaalmarinta ee arrin hore oo ku saabsan wareegga kiimikada - iyo maqaalka laftiisa ayaa ku dhamaaday ku dhawaaqida soo bandhigid faahfaahsan oo dheeraad ah oo ku saabsan arrinta unugyada iyo baytariyada. Waa markii aad ballantaada oofin lahayd.

Marka hore, sharaxaad kooban oo ku saabsan khaladaadka magac bixinta.

link kani waa wareegga kaliya ee dhaliya danab.

Batariga wuxuu ka kooban yahay unugyo si sax ah ugu xiran. Hadafka waa in la kordhiyo danab, capacitance (tamar laga soo saari karo nidaamka), ama labadaba.

baytariga waa unug ama baytari dib loogu shubi karo marka uu dhamaado. Chip kastaa ma laha sifooyinkan - qaar badan ayaa la tuuri karaa. Hadalka maalinlaha ah, labada erey ee hore ayaa badanaa loo adeegsadaa si isku beddelasho ah (tani sidoo kale waxay ahaan doontaa kiiska maqaalka), laakiin waa in la ogaadaa farqiga u dhexeeya (1).

1. baytariyada ka kooban unugyo.

Baytariyada lama hindisin tobankii sano ee la soo dhaafay, waxay leeyihiin taariikh aad u dheer. Waxaa laga yaabaa inaad horay u maqashay khibradda Galvaniego i Volts horraantii qarnigii XNUMXaad iyo XNUMXaad, taas oo calaamad u ah bilawga isticmaalka hadda korontada ee fiisigiska iyo kimistariga. Si kastaba ha ahaatee, taariikhda batteriga ayaa bilaabay xitaa hore. Taasi waxay ahayd waqti dheer kahor…

... muddo dheer Baqdaad

Sannadkii 1936 kii Jarmal qadiimiga Wilhelm Koenig laga helay weel dhoobo ah meel u dhow Baqdaad oo soo taxnayd qarnigii XNUMXaad ee BC. Helitaankaasi uma ekayn mid aan caadi ahayn, marka la eego in ilbaxnimada webiga Furaat iyo Tigris ay ku soo kordheen kumanaan sano.

Si kastaba ha ahaatee, waxa ku jira weelku waxay ahaayeen kuwo qarsoodi ah: duub duuban oo daxalaystay oo xaashi naxaas ah, ul bir ah, iyo hadhaagii xabagta dabiiciga ah. Koenig waxa uu la yaabay ujeedada laga leeyahay artifka ilaa uu ka xasuustay booqashadii uu ku tagay Alley of Jewelers ee Baqdaad. Naqshado la mid ah ayaa waxaa isticmaalay farsamoyaqaannada maxalliga ah si ay ugu daboolaan alaabta naxaasta ah ee leh biraha qaaliga ah. Fikradda ah in ay ahayd baytari qadiimi ah kuma aysan qancin cilmi-baarayaasha kale ee qadiimiga in wax caddayn ah oo koronto ah aysan ka badbaaday wakhtigaas.

Haddaba (taasi waa waxa la helay ee la odhan jiray) tani ma runbaa mise waa sheeko sheeko 1001 habeen? Tijaabadu ha go'aansato.

Waxaad u baahan doontaa: saxan naxaas ah, ciddi bir ah iyo khal (ogow in dhammaan agabkan ay ahaayeen kuwo la yaqaan oo aad loo heli karo waayihii hore). Ku beddel resinka si aad u xidho weelka oo ku beddel balaastiig sida dahaar ahaan.

Ku samee tijaabada digsi ama weel, inkasta oo isticmaalka weelka dhoobada ah ay siin doonto tijaabada dhadhan dhab ah. Adigoo isticmaalaya warqad ciid ah, birta ka nadiifi huurada oo ku dheji fiilooyinka.

Ku rogo saxanka naxaasta ah duub oo ku rid weelka, oo geli ciddida duubka. Adigoo isticmaalaya balaastiig, hagaaji saxanka iyo cidiyaha si aanay isu taaban (2). Ku shub khal (qiyaastii 5% xal) weelka oo, addoo isticmaalaya multimeter, cabbir danabka u dhexeeya darafyada fiilooyinka ku xiran saxanka naxaasta iyo cidiyaha birta. U deji qalabka si aad u cabbirto hadda DC. Tiirarka kee baa ah "plus" oo ah "laga jaray" isha tamarta?

2. Sawirka nuqulka casriga ah ee baytariyada Baqdaad.

Mitirku wuxuu muujinayaa 0,5-0,7 V, markaa baytariga Baqdaad wuu shaqaynayaa! Fadlan la soco in cirifka togan ee nidaamku uu yahay naxaas, tiirka xununa uu yahay bir (mitirku waxa uu muujinayaa qiime koronto oo wanaagsan hal doorasho oo keliya oo lagu xidho fiilooyinka terminalka). Suurtagal ma tahay in koronto laga helo nuqulka la dhisay si loo helo shaqo faa'iido leh? Haa, laakiin samee moodooyin badan oo ku xidh si taxane ah si aad u kordhiso danabka. LED-ku wuxuu u baahan yahay qiyaastii 3 volts - haddii aad wax badan ka hesho batterigaaga, LED-ku wuu shidan doonaa.

Batariga Baqdaad ayaa si isdaba joog ah loo tijaabiyay in uu awood u leeyahay in uu koronto qalabyada yar yar. Tijaabo tan la mid ah ayaa waxaa dhowr sano ka hor sameeyay qorayaasha barnaamijka cibaadeysiga ee MythBusters. Khuraafaad (wali ma xasuusataa Adam iyo Jamie?) Sidoo kale waxay gaadheen gabagabada in qaabdhismeedku u shaqayn karo sidii baytari qadiimi ah.

Haddaba tacabka bini-aadmiga ee korontadu miyay soo bilaabatay 2 sano ka hor? Haa iyo maya. Haa, sababtoo ah xitaa markaas waxaa suurtagal ah in la naqshadeeyo sahayda korontada. Maya, sababtoo ah hal-abuurku ma noqon mid baahsan - qofna uma baahna waagaas iyo qarniyo badan oo soo socda.

Isku xirka? Way fududahay!

Si fiican u nadiifi dusha sare ee taarikada ama fiilooyinka, aluminium, birta, iwm. Geli muunado laba bir ah oo kala duwan midho casiir leh (taas oo sahlaysa socodka korontada) si aanay isu taaban. Ku xidh xajiyeyaasha-multimeter-ka darafyada fiilooyinka ka soo baxaya midhaha, oo akhri danabka dhexdooda. Beddel noocyada biraha la isticmaalo (iyo sidoo kale midhaha) oo sii wad isku day (3).

3. Unugga miraha (aluminium iyo naxaasta electrodes).

Dhammaan kiisaska waxaa la sameeyay xiriirin Qiimaha danabyada la qiyaasay way kala duwan yihiin iyadoo ku xiran biraha iyo miraha loo qaaday tijaabada. Isku darka unugyada miraha ee batteriga ayaa kuu ogolaanaya inaad isticmaasho si aad u isticmaasho qalabka elektarooniga ah ee yaryar (kiiskan, waxay u baahan tahay qadar yar oo hadda ah, taas oo aad ka heli karto naqshadaada).

Ku xidh cidhifyada fiilooyinka ka soo baxa midhaha aadka u daran ee fiilooyinka, kuwaasna, markooda, ilaa cidhifyada LED-ka. Sida ugu dhakhsaha badan ee aad ku xidhid ulaha batteriga si u dhiganta "terminals" ee diode iyo danab ayaa ka badan xad gaar ah, diode iftiimin doona (diodes midabo kala duwan leeyihiin danab bilowga ah oo kala duwan, laakiin ku saabsan 3 volts waa in ku filan. ).

Isha awoodda soo jiidashada siman waa saacad elektaroonig ah - waxay ku shaqeyn kartaa "batari miro" waqti dheer (in kasta oo wax badan ay ku xiran tahay nooca saacadda).

Khudaarta sinaba ugama liidato miraha waxayna sidoo kale kuu ogolaanaysaa inaad ka dhisto baytari iyaga ka mid ah. Sida? Qaado dhawr xabbo oo qajaar ah iyo qadar ku habboon oo ah naxaas iyo aluminium go'yaal ah ama fiilooyinka (waxaad ku beddeli kartaa kuwan cidiyaha birta ah, laakiin waxaad heli doontaa koronto hoose oo keliya hal xiriiriye). Isku soo wada duub batteriga oo marka aad u isticmaashid inaad ka dhaliso wareegga isku dhafan ee sanduuqa muusiga, kooxda heesta qajaarka ayaa heesi doonta!

Waa maxay sababta qajaarka? Konstantin Ildefons Galchinsky ayaa ku dooday in: "Haddii qajaarku aanu heesin iyo wakhti kasta, malaha ma arki karo doonista jannada." Waxaa soo baxday in farmashiyaha uu sameyn karo waxyaabo aysan xitaa abwaannadu ku riyoon.

Bivouac baytari

Marka ay xaalad degdeg ah jirto, adiga ayaa naqshadayn kartaa batari oo aad u isticmaali kartaa in aad ku shubto laydhka. Runtii, iftiinku wuu yaraan doonaa, laakiin wuu ka roon yahay midna.

Maxaad u baahan doontaa? Diode, dabcan, iyo marka lagu daro, caaryada barafka, silig naxaas ah, iyo cidiyaha ama biraha birta ah (birta waa in la nadiifiyaa sagxaddooda si loo fududeeyo socodka korontada). Iska yaree siliga qaybo ka mid ah oo ku duub madaxa furka ama ciddida hal daraf oo jajab ah. Sidan oo kale u samee dhowr qaab oo bir-naxaas ah (8-10 waa in ku filan).

Ku shub ciidda qoyan meelaha qashinka ah ee caaryada ah (waxaa intaa dheer waxaad ku rusheyn kartaa biyo milix ah, taas oo yareyn doonta caabbinta korantada). Hadda geli qaab-dhismeedkaaga godka: furka ama ciddigu waa inay galaan hal dalool, oo siligga naxaasta ah kan kale. Dhig kuwa soo socda si ay u jirto bir ku jirta god isku mid ah oo naxaas leh (biruhu way is qabsan kari waayeen). Dhammaantood waxay sameeyaan taxane: bir-copper-steel-naxaas, iwm. U hagaaji curiyeyaasha si ay godad ugu horreeya iyo kuwa ugu dambeeya (kuwa kaliya ee ka kooban biraha gaarka ah) midba midka kale u jiifo.

Halkani waa meesha ugu sarraysa.

Geli hal lug oo diode ah nasashada koowaad ee isku xigta iyo lugta kale ee u dambaysa. Ma ifaysaa?

Hadday haa tahay, hambalyo (4)! Haddii kale, raadi khaladaadka. Diode LED-ka, oo ka duwan nalka caadiga ah, waa inuu lahaadaa isku xirka polarity (ma garanaysaa birta ay tahay "plus" iyo "jar-jarka" batteriga?). Way ku filan tahay in lugaha la geliyo jihada ka soo horjeeda dhulka. Sababaha kale ee fashilka waa danab aad u hooseeya (ugu yaraan 3 volts), wareegga furan ama wareegga gaaban ee ku dhex jira.

4. "Batteri dhulka" oo shaqeynaya.

Xaaladda kowaad, kordhi tirada qaybaha. Midka labaad, hubi xidhiidhka ka dhexeeya biraha (sidoo kale xir dhulka ku wareegsan). Midda saddexaad, iska ilaali in cidhifyada naxaasta iyo birta aanay is taaban dhulka hoostiisa oo ciidda ama hoobiye aad ku qoysay aanay isku xidhin godad ku xiga.

Tijaabada leh "bateriga dhulka" waa mid xiiso leh waxayna caddaynaysaa in korontadu laga heli karo ku dhawaad ​​​​waxba. Xitaa haddii aadan u baahnayn inaad isticmaasho qaab dhismeed, waxaad had iyo jeer ku soo jiidan kartaa dadka fasaxa u leh xirfadahaaga MacGyver-la mid ah (malaha kaliya waxaa xasuustaa farsamoyaqaannada sare) ama sayid badbaadada.

Sidee unugyadu u shaqeeyaan?

Bir (electrode) lagu dhex milmay dareere (electrolyte) ayaa laga soo dallacay. Qadarka ugu yar ee cations ayaa gala xalka, halka electrons ay ku sii jiraan birta. Immisa ion ayaa xalka ku jira iyo inta elektarooniga ah ee xad-dhaafka ah ee ku jira birta waxay kuxirantahay nooca birta, xalka, heerkulka, iyo arrimo kale oo badan. Haddii laba bir oo kala duwani lagu dhex geliyo electrolyte, koronto ayaa ka dhex dhalan doonta iyaga oo ay ugu wacan tahay tirada kala duwan ee elektarooniga. Marka la isku xiro electrodes-ka fiilada, electrons ka bir ah oo leh tiro badan oo iyaga ka mid ah (elektrood taban, i.e. anode cell) waxay bilaabi doonaan inay ku qulqulaan birta oo leh tiro yar oo iyaga ka mid ah (electrode togan - cathode). Dabcan, inta lagu jiro hawlgalka unugga, waa in la ilaaliyaa dheelitirka: biraha ka soo baxa anode-ka ayaa gala xalka, iyo electrons-ka la geeyo cathode waxay la falgalaan ions ku wareegsan. Wareegga oo dhan waxaa xira elektrolyt kaas oo bixiya gaadiidka ion. Tamarta elektarooniga ee ku dhex qulqulaya kirishbooyada waxaa loo isticmaali karaa shaqo faa'iido leh.