Нүүрстөрөгч-цайрын батерей болон шүлтлэг батерейны гүйцэтгэлийн харьцуулалт

Өнөөгийн эрчим хүчний эрин үед зөөврийн эрчим хүчний эх үүсвэрийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох батерейг янз бүрийн электрон төхөөрөмжүүдэд өргөн ашиглаж байна. Хамгийн түгээмэл хуурай батерейны төрөл болох нүүрстөрөгчийн цайрын батерей болон шүлтлэг батерей нь тус бүрдээ өвөрмөц техникийн шинж чанар, гүйцэтгэлтэй байдаг. Энэхүү нийтлэлд хоёр төрлийн батерейны гүйцэтгэлийг гүнзгий харьцуулж, гол техникийн параметрүүдийн нарийвчилсан дүн шинжилгээ, англи хэл дээрх орчуулгыг өгөх бөгөөд уншигчдад тэдгээрийн ялгаа, хэрэглээний хувилбаруудыг бүрэн ойлгох боломжийг олгоно.

I. Батерейны үндсэн зарчим

(1) Нүүрстөрөгч-цайрын батерей

Нүүрстөрөгч-цайрын батерейнууд нь эерэг электрод болгон манганы давхар ислийг, сөрөг электрод болгон цайрыг, электролит болгон аммонийн хлорид эсвэл цайрын хлоридын усан уусмалыг ашигладаг. Тэдний ажиллах зарчим нь исэлдэн ангижрах урвалд суурилдаг. Цэнэг алдах үед сөрөг электрод дээрх цайр нь исэлдэлтийн урвалд орж, электроноо алддаг. Эдгээр электронууд нь гадаад хэлхээгээр дамжин эерэг электрод руу урсдаг бөгөөд тэнд манганы давхар исэл нь буурах урвалд ордог. Үүний зэрэгцээ электролитийн уусмал дахь ионуудын шилжилт нь цэнэгийн тэнцвэрийг хадгалдаг.

(2) Шүлтлэг батерей

Шүлтлэг батерейнууд нь цайрыг сөрөг электрод, манганы давхар ислийг эерэг электрод болгон ашигладаг боловч калийн гидроксидын усан уусмалыг шүлтлэг электролит болгон ашигладаг. Шүлтлэг орчин нь батерейны дотоод химийн урвалын урвалын хурд болон замыг өөрчилдөг. Нүүрстөрөгч-цайрын батерейтай харьцуулахад шүлтлэг батерей дахь исэлдэн ангижрах урвалууд нь илүү үр ашигтай бөгөөд илүү тогтвортой, удаан хугацааны эрчим хүч гаргах боломжийг олгодог.

II. Гүйцэтгэлийн харьцуулалт

(1) Хүчдэл

Нүүрстөрөгч-цайрын батерейны нэрлэсэн хүчдэл нь ихэвчлэн 1.5В байдаг. Шинэ батерейг анх ашиглахад бодит хүчдэл нь арай өндөр, 1.6В – 1.7В орчим байж болно. Ашиглалтын явцад химийн урвал явагдах тусам хүчдэл аажмаар буурдаг. Хүчдэл 0.9В орчим болж буурахад батерей үндсэндээ дуусч, ихэнх төхөөрөмжүүдэд үр дүнтэй тэжээл өгөх боломжгүй болдог.

Шүлтлэг батерейны нэрлэсэн хүчдэл нь мөн 1.5В бөгөөд шинэ батерейны анхны хүчдэл нь мөн 1.6В – 1.7В орчим байдаг. Гэсэн хэдий ч шүлтлэг батерейны давуу тал нь цэнэггүйжүүлэх бүх үйл явцын туршид хүчдэл нь аажмаар буурдагт оршино. Цахилгаан эрчим хүчний 80%-иас дээш хувийг хэрэглэсний дараа ч хүчдэл нь 1.2В-оос дээш хэвээр байж, төхөөрөмжүүдэд илүү тогтвортой цахилгаан хангамжийг хангаж чадна.

(2) Багтаамж

Батерейны багтаамжийг ихэвчлэн миллиампер-цаг (мАч)-аар хэмждэг бөгөөд энэ нь батерейны ялгаруулж чадах цахилгаан цэнэгийн хэмжээг илэрхийлдэг. Нүүрстөрөгч-цайрын батерейны багтаамж харьцангуй бага байдаг. АА хэмжээтэй нүүрстөрөгч-цайрын батерейны багтаамж ерөнхийдөө 500мАч - 800мАч хооронд байдаг. Энэ нь тэдгээрийн электролит болон электродын материалын шинж чанараас шалтгаалан химийн урвалд оролцдог бодисын нийт хэмжээ болон урвалын үр ашгийг хязгаарладаг.

Шүлтлэг батерейны багтаамж нь нүүрстөрөгч-цайрын батерейнаас хамаагүй өндөр байдаг. АА хэмжээтэй шүлтлэг батерейны багтаамж нь 2000mAh - 3000mAh хүрч чаддаг. Шүлтлэг электролит нь электродын материалын идэвхжилийг сайжруулаад зогсохгүй ионы дамжуулалтын үр ашгийг оновчтой болгож, шүлтлэг батерейг илүү их цахилгаан энерги хадгалж, ялгаруулах боломжийг олгож, өндөр эрчим хүч зарцуулдаг төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой болгодог.

(3) Дотоод эсэргүүцэл

Дотоод эсэргүүцэл нь батерейг цэнэггүйжүүлэх процессын үед өөрөө алдахыг хэмжих чухал параметр юм. Нүүрстөрөгч-цайрын батерейны дотоод эсэргүүцэл харьцангуй өндөр, ойролцоогоор 0.1Ω - 0.3Ω байдаг. Өндөр дотоод эсэргүүцэл нь өндөр гүйдлийн цэнэггүйжүүлэх үед батерей доторх хүчдэлийн их хэмжээний уналтад хүргэж, эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг. Тиймээс нүүрстөрөгч-цайрын батерей нь өндөр гүйдлийн цахилгаан хангамж шаарддаг төхөөрөмжүүдэд тохиромжгүй.

Шүлтлэг батерейны дотоод эсэргүүцэл харьцангуй бага буюу ойролцоогоор 0.05Ω – 0.1Ω байдаг. Дотоод эсэргүүцлийн бага шинж чанар нь шүлтлэг батерейг өндөр гүйдлийн цэнэг алдалтын үед өндөр гаралтын хүчдэлийг хадгалах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр эрчим хүчний алдагдлыг бууруулдаг. Эдгээр нь дижитал камер, цахилгаан тоглоом зэрэг өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжийг жолоодоход илүү тохиромжтой.

(4) Үйлчилгээний хугацаа

Нүүрстөрөгчийн цайрын батерейны ашиглалтын хугацаа харьцангуй богино байдаг. Өрөөний температурт 1-2 жил орчим хадгалсны дараа хүчин чадал мэдэгдэхүйц буурдаг. Ашиглаагүй үед ч өөрөө цэнэггүй болдог. Өндөр температур, өндөр чийгшилтэй орчинд нүүрстөрөгчийн цайрын батерей нь гоожих асуудалтай тулгарч, төхөөрөмжийг зэврүүлдэг.

Шүлтлэг батерейнууд нь удаан хадгалах хугацаатай бөгөөд өрөөний температурт 5-10 жил хадгалж, харьцангуй бага өөрөө цэнэг алдах хурдтай байдаг. Үүнээс гадна, шүлтлэг батерейны бүтцийн дизайн болон электролитийн шинж чанарууд нь тэдгээрийг гоожихоос илүү тэсвэртэй болгож, төхөөрөмжүүдэд илүү урт, илүү тогтвортой цахилгаан хангамжийг хангадаг.

(5) Зардал ба байгаль орчныг хамгаалах

Нүүрстөрөгчийн цайрын батерейны үйлдвэрлэлийн өртөг харьцангуй бага бөгөөд зах зээлийн үнэ нь харьцангуй хямд байдаг. Эдгээр нь алсын удирдлага, цаг гэх мэт бага эрчим хүч шаарддаг, өртөг өндөртэй энгийн төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн цайрын батерей нь мөнгөн ус зэрэг хүнд металл агуулдаг. Хаясны дараа зохих ёсоор хаяхгүй бол хүрээлэн буй орчныг бохирдуулах болно.

Шүлтлэг батерейны үйлдвэрлэлийн өртөг харьцангуй өндөр бөгөөд борлуулалтын үнэ нь харьцангуй үнэтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч шүлтлэг батерей нь мөнгөн ус агуулаагүй бөгөөд байгаль орчинд илүү ээлтэй байдаг. Түүнчлэн, өндөр хүчин чадал, урт хугацааны ашиглалтын хугацаатай тул урт хугацаанд ашиглахад цахилгаан эрчим хүчний нэгжийн өртөг нь нүүрстөрөгч-цайрын батерейнаас бага байж болох тул өндөр эрчим хүч хэрэглэдэг төхөөрөмжүүдэд илүү тохиромжтой болгодог.

III. Техникийн үзүүлэлтүүдийн харьцуулсан хүснэгт

IV. Дүгнэлт

Нүүрстөрөгч-цайрын батерей болон шүлтлэг батерей нь гүйцэтгэлийн хувьд тус бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай. Нүүрстөрөгч-цайрын батерей нь өртөг багатай боловч бага багтаамжтай, богино хугацааны ашиглалтын хугацаатай, өндөр дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг. Шүлтлэг батерей нь харьцангуй үнэтэй боловч өндөр багтаамжтай, урт хугацааны ашиглалтын хугацаатай, бага дотоод эсэргүүцэлтэй, байгаль орчинд ээлтэй байх зэрэг давуу талуудтай. Практик хэрэглээнд хэрэглэгчид хамгийн сайн ашиглалтын үр нөлөө, эдийн засгийн ашиг тусыг хүртэхийн тулд төхөөрөмжийн эрчим хүчний шаардлага, ашиглалтын давтамж, түүнчлэн өртөг болон байгаль орчныг хамгаалах хүчин зүйлсийн дагуу тохирох төрлийн батерейг боломжийн үнээр сонгох хэрэгтэй.