Jika Anda melihat di laci utilitas akhir -akhir ini, Anda mungkin telah memperhatikan berbagai bentuk, ukuran, dan jenis baterai yang memberi daya pada perangkat elektronik Anda. Pertama, ada sel kancing bundar yang tidak dapat diteliti untuk jam tangan Anda dan barang-barang kecil. Ada juga baterai silinder AA dan AAA yang populer untuk kalkulator, jam, dan remote. Kemudian Anda memiliki baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang di laptop dan telepon Anda. Dan jangan lupa tentang baterai timbal-asam di mobil Anda.
Baterai pertama dibuat pada tahun 1800 -an, dan mereka cukup sederhana. Salah satu demonstrasi pertama adalah serangkaian cakram logam yang direndam dalam air garam, yang ditemukan oleh ilmuwan Italia Alessandro Volta menciptakan arus listrik. Baterai asam timbal pertama terbuat dari beberapa potong timbal dalam toples asam sulfat. Versi modern tidak jauh berbeda. Mereka hanya lebih mudah untuk diproduksi dan mengandung berbagai aditif untuk meningkatkan kinerja.
Dalam semua kasus, baterai melakukan dengan cara yang sama: perbedaan tegangan antara dua elektroda yang berbeda menghasilkan arus listrik, yang dapat dikeluarkan untuk memberi daya pada perangkat. Baterai yang dapat diisi ulang kemudian dapat membalikkan arus ini untuk mengisi kembali. Di dalam baterai, arus listrik disertai dengan aliran ion melalui cairan, elektrolit.
Bagian dari setiap elektron dalam arus disertai dengan pengangkutan satu ion melalui elektrolit. Elektroda yang dapat menyimpan lebih banyak ion menyebabkan baterai yang dapat menampung lebih banyak dan karenanya bertahan lebih lama pada satu pengisian. Elektroda yang direkayasa untuk penyimpanan ion yang lebih cepat menyebabkan baterai yang dapat dibuang lebih cepat, untuk aplikasi daya tinggi. Terakhir, bisa mengisi daya dan keluar berkali -kali tanpa merendahkan menyebabkan baterai dengan masa hidup yang panjang.
Baterai asam timbal
Baterai timbal-asam adalah baterai isi ulang pertama yang diciptakan kembali pada tahun 1859 oleh Gaston Plante, yang bereksperimen dengan pelat timbal dalam larutan asam dan menemukan bahwa aliran dan penyimpanan arus listrik dapat dibalik.
Baterai timbal-asam harus cukup besar untuk memberikan biaya yang cukup untuk memulai mobil. Itu juga harus dapat digunakan di iklim dingin dan bertahun -tahun terakhir. Karena elektrolit adalah asam korosif, casing eksternal harus sulit untuk melindungi orang dan bagian mobil dari segala kemungkinan bahaya. Mengetahui semua ini, masuk akal bahwa baterai asam timbal modern adalah bloki dan berat.
Baterai alkaline
Di sisi lain, perangkat rumah tangga seperti kalkulator dan skala digital mampu menggunakan baterai yang lebih kecil karena mereka tidak memerlukan banyak biaya. Ini terutama baterai alkaline yang tidak dapat diteliti yang telah digunakan selama beberapa dekade. Ukuran sel standar adalah AAAA, AAA, AA, C dan D, serta sel koin dan koin dan banyak lainnya. Ukurannya terkait dengan berapa banyak muatan yang mereka simpan - semakin besar baterai, semakin banyak yang ditahan - dan ukuran perangkat yang mereka daya.
Terkadang, Anda mungkin menemukan baterai alkaline yang dijual dalam bentuk persegi panjang, seperti baterai umum 9-, tetapi buka casing luar dan Anda akan menemukan bahwa mereka hanyalah beberapa sel silinder yang terhubung bersama di dalam. Baterai silindris telah ada begitu lama dan digunakan begitu luas sehingga tidak masuk akal bagi perusahaan untuk memproduksi sesuatu yang berbeda - itu akan membutuhkan investasi untuk mengubah fasilitas manufaktur mereka, sesuatu yang lebih baik tidak mereka lakukan.
Baterai lithium-ion
Baterai nikel-kadmium adalah baterai isi ulang yang banyak digunakan untuk elektronik rumah tangga dan populer di akhir abad ke-20. Tetapi mereka memiliki jebakan. Kadmium sangat beracun, dan baterai menderita "efek memori," yang mengurangi masa hidup mereka.
Selama beberapa dekade, lithium dipelajari untuk penggunaan potensial dalam baterai yang dapat diisi ulang karena sifatnya yang unik sebagai logam ringan yang menyimpan banyak energi. Sony pertama kali mengkomersialkan baterai lithium-ion pada tahun 1991.
Perusahaan membuat sel silindris karena ini adalah yang termudah untuk diproduksi. Pada 1990-an, Sony membuat banyak camcorder dan kaset, dan dengan demikian memiliki banyak peralatan untuk pembuatan roll-to-roll. Wajar untuk menggunakan kembali peralatan ini untuk menghasilkan gulungan elektroda baterai, yang dibuat dengan casting film pada lembaran tembaga atau aluminium dan kemudian menggulungnya ke dalam silinder "jelly roll".
Casing tebal sel -sel silinder ini secara mekanis kuat, dan untuk menambahkan lapisan keamanan lain mereka memiliki katup pelepas tekanan. Dengan sangat cepat, sel-sel ion lithium awal ini mengambil alih pasar elektronik portabel, terutama untuk laptop dan ponsel, karena mereka menyimpan lebih banyak energi dan bertahan lebih lama dari baterai isi ulang nikel-kadmium.
Faktor yang membentuk baterai
Baterai dibuat dalam ukuran dan bentuk tertentu karena alasan biaya dan manufaktur, tetapi dalam kasus lain karena proses pembuatan warisan. Permintaan pasar juga berperan.
Misalnya, kendaraan listrik tidak lepas landas sampai Tesla mulai membuat mobil menggunakan sel baterai lithium-ion silindris daripada kantong persegi panjang atau sel prismatik yang telah digunakan oleh pembuat EV lainnya. Kantong dan sel prismatik dapat dikemas secara erat bersama, tetapi karena sel silindris sudah diproduksi secara massal untuk elektronik portabel, Tesla mampu membuat EV berbiaya lebih rendah pada 2010-an.
Bentuk dan ukuran baterai apa yang akan diambil di masa depan tidak hanya tergantung pada seberapa banyak energi yang mereka simpan, tetapi juga pada ekonomi pasar - betapa mudahnya membuat setiap jenis sel, berapa biaya untuk membuatnya dan apa yang digunakan untuk mereka. Dan faktor -faktor itu adalah campuran dari inovasi dan sejarah.