Wiederaufladbare Alkalibatterie - Rechargeable alkaline battery

Wiederaufladbare Alkaline AA-Batterie

Eine wiederaufladbare alkalische Batterie , die auch als alkalisch wiederaufladbare oder wiederaufladbare Alkali - Mangan (RAM), ist eine Art von alkalischer Batterie , die in der Lage ist , das Aufladen für eine wiederholte Verwendung. Die wiederaufladbaren Alkalibatterien der ersten Generation wurden Anfang der 1970er Jahre von Union Carbide und Mallory eingeführt . Mehrere Patente wurden nach der Produkteinstellung von Union Carbide eingeführt und schließlich, im Jahr 1986, wurde Battery Technologies Inc aus Kanada gegründet, um ein Produkt der zweiten Generation basierend auf diesen Patenten kommerziell zu entwickeln. Ihr erstes Produkt, das auslizenziert und kommerziell verkauft wurde, ging an Rayovac unter der Marke "Renewal". Im nächsten Jahr wurden "Pure Energy"-Batterien von Pure Energy herausgebracht. Nachdem die Erneuerungen 1995 auf quecksilberfrei umformuliert wurden, waren nachfolgende lizenzierte RAM-Alkalis quecksilberfrei und umfassten ALCAVA, AccuCell, Grandcell und EnviroCell. Nachfolgende Patente und Fortschritte in der Technologie wurden eingeführt. Die Formate umfassen AAA , AA , C , D und aufsteckbare 9-Volt-Batterien . Wiederaufladbare Alkaline-Batterien werden vollständig geladen hergestellt und haben die Fähigkeit, ihre Ladung über Jahre zu halten, länger als NiCd- und NiMH- Batterien, die sich selbst entladen. Wiederaufladbare Alkaline-Batterien können eine hohe Ladeeffizienz aufweisen und haben eine geringere Umweltbelastung als Einwegzellen.

Aufbau wiederaufladbarer Zellen

Wiederaufladbare Alkaline-Zellen sind den Wegwerf-Alkali-Zellen sehr ähnlich. Eine Kathodenpaste wird in eine Stahldose gepresst, die den Pluspol der Batterie bildet. Die negative Elektrode besteht aus Zinkpulver, das in einem Gel suspendiert ist, mit einem Stahlnagelkontakt, der zum Boden der Zelle führt, um den negativen Pol zu bilden. Zu den Merkmalen der wiederaufladbaren Alkaline, die sich von einer alkalischen Einwegzelle unterscheiden, gehört das Vorhandensein von Bariumsulfat oder anderen Zusätzen in der Kathodenmischung, die die Zyklen verbessern und die Kapazität erhöhen, indem sie die Bildung von unlöslichen Manganverbindungen verhindern. Die Kathode weist auch einen Katalysator auf, um jeglichen gebildeten Wasserstoff zu rekombinieren; Wasserstoff entsteht, da die beim Wiederaufladen entstehenden feinen Zinkkörner durch den Elektrolyten korrodiert werden. Zinkoxid wird der Kathodenmischung zugesetzt, um die Erzeugung von Wasserstoffgas zu reduzieren; das Zinkoxid dissoziiert beim Laden unter Bildung von Sauerstoff. Der Separator zwischen Anode und Kathode ist besonders widerstandsfähig gegen das Wachstum von Zinkkörnern, die die Zelle durchdringen und kurzschließen könnten.

Die Zellen werden im geladenen Zustand gebrauchsfertig hergestellt.

Obwohl diese Batterien in jedem Gerät verwendet werden können, das eine Standardgröße (AA, AAA, C, D usw.) unterstützt, sind sie so konzipiert, dass sie bei regelmäßigem Gebrauch am längsten halten. Dieser Batterietyp ist besser geeignet für die Verwendung in Geräten mit geringem Stromverbrauch wie Fernbedienungen oder für Geräte, die regelmäßig verwendet werden, wie Taschenlampen (Taschenlampen), Fernsehfernbedienungen, tragbare Radios usw. Wenn sie weniger als 25 . entladen sind % können sie Hunderte von Zyklen lang auf etwa 1,42 V aufgeladen werden. Wenn sie weniger als 50 % entladen sind, können sie einige Dutzend Zyklen lang fast vollständig auf etwa 1,32 V aufgeladen werden. Nach einer Tiefentladung können sie erst nach wenigen Lade-Entlade-Zyklen auf ihre ursprüngliche Hochleistungsladung gebracht.

Aufladen von Einweg-Alkalien

Die Hersteller unterstützen das Aufladen von Einweg-Alkalibatterien nicht und warnen, dass dies gefährlich sein kann. Trotz dieses Hinweises wurden Alkalibatterien aufgeladen und Ladegeräte waren verfügbar. Die Kapazität einer wiederaufgeladenen Alkalibatterie nimmt mit der Anzahl der Aufladungen ab, bis sie nach typischerweise etwa zehn Zyklen unbrauchbar wird. Gleichstrom mit geringer Welligkeit ist nicht zum Laden von Alkali-Einwegbatterien geeignet; besser geeignet ist ein Strom, der mit einer Rate von 40 bis 200 Impulsen pro Sekunde gepulst wird, mit einem Tastverhältnis von 80 % . Das gepulste Laden scheint das Risiko des Auslaufens von Elektrolyt – normalerweise Kaliumhydroxid (KOH) – zu verringern. Der Ladestrom muss niedrig sein, um eine schnelle Bildung von Gasen zu verhindern, die die Zelle zerstören können. Zellen, bei denen Elektrolyt ausgelaufen ist, sind unsicher und nicht zur Wiederverwendung geeignet. Vollständig entladene Zellen laden sich weniger erfolgreich auf als nur teilweise entladene Zellen, insbesondere wenn sie in entladenem Zustand gelagert wurden – Ladegerätehersteller erheben nicht den Anspruch, tote Zellen wieder aufzuladen.

Der Versuch, eine entladene Alkalibatterie wieder aufzuladen, kann zur Bildung von Gas im versiegelten Behälter führen; Druck, der durch schnelle Gasansammlung entsteht, kann die Druckentlastungsdichtung öffnen und zum Auslaufen von Elektrolyt führen. Kaliumhydroxid im Elektrolyt ist korrosiv und kann Verletzungen und Schäden verursachen, insbesondere die Batteriekontakte im Gerät korrodieren.

Wenn eine Alkalibatterie entladen wird, reagieren Chemikalien in der Batterie, um einen elektrischen Strom zu erzeugen . Wenn die Chemikalien aufgebraucht sind und sich die Reaktionsprodukte ansammeln, kann die Batterie schließlich keinen ausreichenden Strom mehr liefern und die Batterie ist erschöpft. Indem ein Strom in umgekehrter Richtung durch die Batterie geleitet wird, kann das Gleichgewicht zurück zu den ursprünglichen Reaktanten verschoben werden. Unterschiedliche Batterien beruhen auf unterschiedlichen chemischen Reaktionen. Einige Reaktionen sind leicht reversibel, andere nicht. Die in den meisten Alkalibatterien verwendeten Reaktionen fallen in die letztere Kategorie. Insbesondere das metallische Zink, das durch Treiben eines Rückstroms durch die Zelle erzeugt wird, kehrt im Allgemeinen nicht an seinen ursprünglichen Ort in der Zelle zurück und kann Kristalle bilden, die die Trennschicht zwischen Batterieanode und Elektrolyt beschädigen.

Vergleich zu anderen Akkus

Die wiederaufladbare Alkaline-Batterie war einst billiger als andere wiederaufladbare Typen. Zellen lassen sich im vollgeladenen Zustand herstellen und behalten ihre Kapazität gut. Ihre Kapazität beträgt etwa 2/3 der von Primärzellen . Sie sind trockenzellig, vollständig abgedichtet und wartungsfrei. Zellen haben eine begrenzte Lebensdauer, die durch Tiefentladung beeinflusst wird; der erste Zyklus liefert die größte Kapazität, und wenn eine Zelle tiefentladen ist, kann eine Zelle nur 20 Zyklen liefern. Die verfügbare Energie bei jedem Zyklus nimmt ab. Sie haben wie primäre Alkalizellen einen relativ hohen Innenwiderstand, was sie für hohe Entladeströme (z. B. Entladen ihrer vollen Kapazität in einer Stunde) ungeeignet macht.

Im Gegensatz zu wiederaufladbaren Alkaline-Batterien können NiMH-Batterien einige hundert bis tausend (oder mehr) Tiefentladungszyklen überstehen, was zu einer langen Nutzungsdauer führt; ihre Einschränkung ist jetzt eher das Alter als die Zyklen. Die Kapazität von NiMH-Batterien liegt nahe der von Alkalibatterien. Im Gegensatz zu allen Alkalibatterien (wiederaufladbar oder anderweitig) ist der Innenwiderstand niedrig. Dies macht sie gut geeignet für Anwendungen mit hoher Stromkapazität. Die Selbstentladungsraten sind vergleichbar, zumindest bis zu sechs Monaten.

Wiederaufladbare Alkaline-Batterien erzeugen eine Spannung von etwa 1,5 V, verglichen mit NiCd- und NiMH-Batterien, die etwa 1,2 V erzeugen. Für einige Anwendungen kann dies einen erheblichen Unterschied machen. In Fällen, in denen der Widerstand nicht stark von Spannung oder Strom abhängt, da die Leistung quadratisch mit der Spannung variiert, bieten wiederaufladbare Alkaline-Batterien etwa 50% mehr Leistung. Glühlampen sind beispielsweise viel heller, wenn sie mit wiederaufladbaren Alkaline-Batterien betrieben werden, als mit NiCd- oder NiMH-Batterien.

Umwelthinweise

Wiederaufladbare Alkalibatterien werden aus primären Alkalibatterien entwickelt und sind so konzipiert, dass sie einem Auslaufen widerstehen, das ein Aufladen verursachen könnte, sodass sie viele Male sicher aufgeladen werden können.

Laut den Websites von EnviroCell und PureEnergy und alten Rayovac-Verpackungen enthalten die wiederaufladbaren Alkaline-Batterien dieser Hersteller kein Quecksilber oder Cadmium.

Siehe auch

Verweise

Externe Links