Всем привет! На связи Энциклопедия Электрика. Сегодня наглядно поговорим о том как происходит генерация постоянного тока!
Прежде чем перейти к основной части нашей статьи, хотелось бы напомнить, что энциклопедия электрика - это тематический канал, направленный на расширение ваших познаний в монтаже и проектирование электроустановок. Познакомиться с нашим каналом и идеями вы можете в конце статьи.
Если разобрать литий-ионную аккумуляторную ячейку, то мы обнаружим несколько разных по составу и предназначению слоев. Все вместе они работают по очень интересному принципу, в основе которого лежит так называемый электрохимический потенциал.
Сам электрохимический потенциал характеризует то, насколько хорошо вещество способно терять электроны. В нашем примере веществом является литий.
Если взять упрощенное строение атома, мы увидим что количество отрицательно заряженных электронов лития соответствует количеству положительно заряженных протонов. В связи с чем атом в целом имеет нейтральный заряд.
Как можно заметить, электроны располагаются на разных оболочках, при этом самая внешняя оболочка называется валентной. Литий на своей внешней оболочке имеет один электрон, и всегда способен его потерять.
Хитрость заключается в том, что чистый литий является реактивным, но стоит ему вступить в связь с оксидом металла, то он становится достаточно стабильным.
Теперь представим, что мы каким-то образом вырвали стабильный атом лития из оксида металла, в результате чего атом потерял электрон, и теперь мы имеем отдельный электрон, а также положительно заряженный ион Лития. То есть атом при потере электрона становиться положительно заряженным ионом.
А давайте представим, что теперь мы хотим вернуть ион лития и электрон обратно, но при этом организовав для этого два разных пути.
То есть теперь ион лития проходит по одному пути, а электрон по другому, а как мы знаем - упорядоченное движение заряженных частиц ( в нашем случае электронов) есть ничто иное как ток.
На практике кроме оксида металла еще используется электролит и графит. Сам графит имеет слоистую структуру, благодаря чему там может расположиться ион лития.
Электролит, расположенный между оксидом металла и графитом, в этом случае работает как защитный барьер, который пропускает через себя только ионы лития.
Если подключить ячейку к источнику питания, положительная клемма источника питания начнет притягивать отрицательно заряженные электроны. Так как электроны не могут проходить через электролит , то они начинают протекать через внешнюю цепь и достигают графитового слоя.
В это же время, отрицательная клемма источника питания начинает притягивать положительно заряженные ионы лития. Поэтому они будут проходить через электролит и занимать там место между слоями графита. После того как все ионы лития перейдут на слой графита , аккумулятор зарядится. Как можно заметить, ионы лития и электроны отделились от оксида металла.
Как мы рассмотрели ранее, такое состояние лития является нестабильным.
Если вместо источника питания подключить нагрузку, то ионы лития попытаются вернутся к своему стабильному состоянию в составе оксида металла. Поэтому, стремясь переместится на слой оксида металла, ионы лития начинают протекать через электролит, а электроны через нагрузку.
Так мы выработали электрический ток, протекающий через нагрузку.
При этом графит не участвует в химической реакции литий ионных элементов и по сути является лишь носителем для хранения ионов лития.
А что если произошла нештатная ситуация и повысилась внутренняя температура элемента?
В этом случае, жидкий электролит может высохнуть, что приведет к короткому замыканию между анодом и катодом, это может привести к возгоранию элемента.
Для того чтобы этого избежать, между электродами помещают изолирующий слой, который называют сепаратором. Благодаря своей микропористости, сепаратор пропускает лишь ионы лития.
При производстве, графит и оксид металла наносятся на медную и алюминиевую фольгу соответственно. В этом случае фольга выступает в роли токосъемника и к ней подключается положительный и отрицательный контакт.
В качестве электролита берется органическая соль лития, которая наносится на слой сепаратора.
Далее все три слоя сматываются в форме бочонка , что делает литий ионную ячейку более компактной.
Так мы получили перезаряжаемый источник постоянного напряжения, если мы подключим к нему нагрузку, то по замкнутой цепи начнет протекать постоянный ток.
Уважаемые читатели! Мы благодарим вас за проявленный интерес к данной статье и надеемся, что она помогла вам углубить знания в области электроустановок, вы очень поможете нашему проекту если поставите палец вверх, а также порекомендуете данную статью другим читателям. Обязательно не забудьте подписаться на наш канал, чтобы не пропускать новые статьи и материалы. Если у вас есть предложения по улучшению материала или замечания, пожалуйста, оставьте комментарий. Ваши комментарии должны содержать конструктивные предложения, чтобы мы могли совместно сделать мир электроустановок более понятным и доступным для изучения.
Дополнительно сообщаем, что НПО «ЭлектроРазработки» работает над созданием нового мобильного приложения под названием «Энциклопедия электрика». Это уникальное и профессиональное приложение станет первым в своём роде в нашей стране и объединит изучение различных аспектов электроустановок с множеством статей, опросов, шаблонов, калькуляторов, анимаций и макетов. Чтобы не пропустить все новости и быть в числе первых, кто испытает всю мощь этого мобильного приложения, мы предлагаем вам подписаться на наш сервис в VK по ссылке: https://vk.cc/cyLZWG. Выход мобильного приложения запланирован на конец ноября 2024 года.
Друзья, мы постоянно находимся в стадии разработки более эксклюзивного, интересного и познавательного контента. На данный момент этот эксклюзив готовится к заливке в приложение о котором мы рассказали выше, тем не менее, вы также можете получить доступ к этим ресурсам.
Доступ к более качественному и полезному материалу содержит в себе:
1. Шаблоны для расчётов электрических нагрузок и другие полезные инструменты.
2. База нормативной литературы.
3. Готовые решения для проектирования электроустановок.
4. Более ценный и актуальный контент.
5. Эксклюзивный словарь электрика.
Эти ресурсы помогут вам повысить квалификацию и эффективность работы, а также получить доступ к эксклюзивной информации, которая будет полезна как начинающим, так и опытным специалистам.
Чтобы получить доступ к этим материалам, вы можете поддержать нашу деятельность донатом.
Основная цель НПО «ЭлектроРазработки» — объединить и сделать мир электроустановок более понятным и доступным для всех инженерных направлений электроэнергетики, как для профессионалов, так и для молодых специалистов!
Оставаться с нами можно и на других платформах:
Ссылка на нашу группу ВК: https://vk.com/enelectro
Ссылка на Дзен: https://dzen.ru/electroencyclopedia
Ссылка на наш Telegram канал: https://t.me/electroencyclopedia
Ссылка на нашу группу в Telegram: https://t.me/+fZRdm5bsjqVhYWUy
Наша рабочая почта: info@npoelectrodesign.ru
Поддержать наш проект: https://vk.com/donut/enelectro