Ahoj, dnes se podíváme na základní typy baterií nejen používaných ve FVE.
V rychle se vyvíjeném segmentu fotovoltaik se převážně mluví o technologiích panelů, občas se zmíní technologie střídačů, ale málokdo si uvědomuje, kolik typů baterií existuje, proto se dnes podíváme na základní přehled baterií a jejich složení. A příště se podíváme na různé způsoby použití baterie v naší domácí fotovoltaice.
Primární zinko-chloridové a alkalické články
Zinko-chloridové články, často označované jako "suché články", jsou nejběžnější typ primárních baterií. Skládají se z následujících komponent:
· Anoda (záporná elektroda): Vyrobena z práškového zinku.
· Katoda (kladná elektroda): Manganový oxid (MnO₂).
· Elektrolyt: Vodný roztok chloridu zinečnatého (ZnCl₂).
Alkalické články jsou zdokonalenou verzí zinko-chloridových článků a mají následující komponenty:
· Anoda (záporná elektroda): Zinkový prášek s vysokou povrchovou plochou.
· Katoda (kladná elektroda): Manganový oxid (MnO₂).
· Elektrolyt: Vodný roztok hydroxidu draselného (KOH).
Lithiové akumulátory
1. Kladná elektroda (katoda): Nejčastěji používané materiály jsou:
o Lithium-kobalt oxid LCO (LiCoO2): Vysoká energetická hustota, ale drahý a méně bezpečný.
o Lithium-železo fosfát LFP (LiFePO4): Nižší energetická hustota, ale bezpečnější a levnější.
o Lithium-mangan oxid LMO (LiMn2O4): Vyšší proudová zatížitelnost, nižší energetická hustota.
o Lithium-niklové, manganové a kobaltové oxidy (NMC): Kombinace výhod jednotlivých složek.
1. Záporná elektroda (anoda): Obvykle uhlík (grafit), kde dochází k interakci lithium iontů během nabíjení.
2. Elektrolyt: Lithiová sůl (LiPF6) rozpuštěná v organickém rozpouštědle, která umožňuje pohyb lithium iontů mezi anodou a katodou.
3. Separátor: Porézní polymerní film, který fyzicky odděluje anodu a katodu, ale umožňuje průchod lithium iontů.
4. Sběrače proudu: Hliníková folie pro katodu a měděná folie pro anodu.
5. Obal: Může být cylindrický, prismatický nebo sáčkový.
Vlastnosti lithiových akumulátorů
· Energetická hustota: Vysoká energetická hustota ve srovnání s jinými typy baterií.
· Životnost: Vyšší životnost než olověné baterie, obvykle mezi 4000 nabíjecích cyklů.
· Bezpečnost: Záleží na chemickém složení, některé typy jsou bezpečnější než jiné.
· Samovybíjení: Nízká míra samovybíjení, obvykle kolem 2-3 % za měsíc.
· Teplotní stabilita: Může se lišit podle typu elektrolytu a konstrukce.
Olověné akumulátory
1. Elektrody:
o Velkopovrchové desky: Zvýšení povrchu elektrody pro lepší kontakt s elektrolytem.
o Mřížkové desky: Mřížkové desky mohou být lité nebo tažené z tahokovu.
o Trubkové, diskové, spirálové elektrody: Různé konstrukční varianty pro specifické aplikace.
1. Separátory:
o Listové separátory: Umožňují průchod iontů, ale zabraňují kontaktu mezi elektrodami.
o Obálky: Speciální konstrukce separátoru pro zvýšení mechanické stability.
o Desky: Používají se v některých typech olověných akumulátorů.
2. Konstrukce nádob:
o Otevřené články: Elektrolyt ve styku s okolím, což může vést k oxidaci.
o Uzavřené články: Těsné víko s plnicí zátkou, což omezuje oxidaci a znečištění elektrolytu.
o Ventilem řízené články: Nádoba uzavřena přetlakovým ventilem, možné úniky plynů.
o Uzavřené plynotěsné články: Neuniká z nich plyn, nedoplňuje se voda, mají bezpečnostní ventil.
o Hermetické články: Neuniká z nich plyn, nedoplňuje se voda, nemají bezpečnostní ventil.
NiCd a NiMH akumulátroy
NiCd akumulátory (Niklkadmiové)
· Elektrody:
o Kladná elektroda: Niklová elektroda (hydroxid nikelnatý) (Ni (OH)2)
o Záporná elektroda: Kadmiová elektroda (Cd)
· Separátor: Plastové mřížky nebo mikrovlákna
· Elektrolyt: Vodný roztok hydroxidu draselného (KOH) s přídavkem hydroxidu lithného
· Výhody:
o Vysoká životnost a počet nabíjecích cyklů (až 2000 cyklů)
o Stabilní výkon v širokém rozsahu teplot
o Schopnost dodávat vysoké proudy
· Nevýhody:
o Nižší energetická hustota ve srovnání s moderními technologiemi (např. Li-ion)
o Přítomnost toxického kadmia, které je škodlivé pro životní prostředí a zdraví
NiMH akumulátory (Niklmetalhydridové)
o Kladná elektroda: Niklová elektroda (hydroxid nikelnatý)
o Záporná elektroda: Kovová slitina absorbující vodík (metalhydrid)
· Separátor: Speciální materiály umožňující iontovou vodivost
· Elektrolyt: Vodný roztok hydroxidu draselného (KOH)
Výhody:
o Vyšší energetická hustota než NiCd akumulátory
o Nižší ekologická zátěž (neobsahují kadmium)
o Dobrý výkon v širokém rozsahu teplot
Nevýhody:
o Vyšší samovybíjení ve srovnání s moderními technologiemi (např. Li-ion)
o Méně cyklů nabíjení/vybíjení než NiCd
Doufám, že jste se dozvěděli o základní struktuře základních typů baterií něco nového a dokážete říct, který z těch akumulátorů, nebo článků použijete do dálkového ovládání, k FVE nebo do auta či průmyslu.
