Os ydych chi wedi edrych yn eich drôr cyfleustodau yn ddiweddar, efallai eich bod wedi sylwi ar y gwahanol siapiau, meintiau a mathau o fatris sy'n pweru'ch dyfeisiau electronig. Yn gyntaf, mae'r celloedd botwm crwn, na ellir eu hail-lenwi ar gyfer eich oriorau a'ch eitemau bach. Mae yna hefyd y batris silindrog AA ac AAA poblogaidd ar gyfer cyfrifianellau, clociau a remotes. Yna mae gennych y batris lithiwm-ion y gellir eu hailwefru yn eich gliniaduron a'ch ffonau. A pheidiwch ag anghofio am y batri asid plwm yn eich car.
Gwnaed y batris cyntaf yn yr 1800au, ac roeddent yn eithaf syml. Un o'r gwrthdystiadau cyntaf oedd cyfres o ddisgiau metel wedi'u socian mewn heli, y daeth y gwyddonydd Eidalaidd Alessandro Volta o hyd iddo yn creu cerrynt trydan. Gwnaed y batri asid plwm cyntaf o ychydig ddarnau o blwm mewn jar o asid sylffwrig. Nid yw'r fersiynau modern mor wahanol â hynny. Maent yn haws eu cynhyrchu ac yn cynnwys ychwanegion amrywiol i wella perfformiad.
Ym mhob achos, mae batris yn perfformio yn yr un modd: mae gwahaniaeth foltedd rhwng dau electrod annhebyg yn cynhyrchu cerrynt trydan, y gellir ei ollwng i bweru dyfais. Yna gall batris y gellir eu hailwefru wyrdroi'r cerrynt hwn i wefru yn ôl i fyny. Y tu mewn i'r batri, mae'r cerrynt trydan yn cyd -fynd â llif ïonau trwy hylif, yr electrolyt.
Mae pasio pob electron yn y cerrynt yn cyd -fynd â chludo un ïon trwy'r electrolyt. Mae electrodau sy'n gallu storio mwy o ïonau yn arwain at fatris a all ddal mwy o wefr ac felly para'n hirach ar un gwefr. Mae electrodau sy'n cael eu peiriannu ar gyfer storio ïon cyflymach yn arwain at fatris a all ollwng yn gyflymach, ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel. Yn olaf, mae gallu gwefru a rhyddhau lawer gwaith heb ddiraddio yn arwain at fatris ag oes hir.
Batris asid plwm
Y batri asid plwm oedd y batri y gellir ei ailwefru gyntaf a ddyfeisiwyd yn ôl ym 1859 gan Gaston Plante, a arbrofodd â phlatiau plwm mewn toddiant asidig a chanfod y gellid gwrthdroi llif a storfa cerrynt trydan.
Rhaid i fatri asid plwm fod yn ddigon mawr i ddarparu digon o dâl i ddechrau car. Rhaid iddo hefyd fod yn ddefnyddiadwy mewn hinsoddau oer ac yn para blynyddoedd lawer. Gan fod yr electrolyt yn asid cyrydol, mae'n rhaid i'r casin allanol fod yn anodd i amddiffyn pobl a rhannau ceir rhag unrhyw niwed posibl. Gan wybod hyn i gyd, mae'n gwneud synnwyr bod batris asid plwm modern yn flociog ac yn drwm.
Batris alcalïaidd
Ar y llaw arall, gall dyfeisiau cartref fel cyfrifianellau a graddfeydd digidol fforddio defnyddio batris llai oherwydd nad oes angen llawer o wefr arnynt. Batris alcalïaidd na ellir eu hail-lenwi yw'r rhain yn bennaf a ddefnyddiwyd ers degawdau. Y meintiau celloedd safonol yw AAAA, AAA, AA, C a D, yn ogystal â chelloedd botwm a darn arian a llawer o rai eraill. Mae'r meintiau'n gysylltiedig â faint o wefr y maen nhw'n ei storio - po fwyaf yw'r batri, y mwyaf sydd ganddo - a meintiau'r dyfeisiau maen nhw'n eu pweru.
Weithiau, efallai y byddwch chi'n dod o hyd i fatris alcalïaidd wedi'u gwerthu mewn siapiau petryal, fel batris folt cyffredin 9-, ond agorwch y casin allanol ac fe welwch mai dim ond ychydig o gelloedd silindrog sydd wedi'u cysylltu gyda'i gilydd y tu mewn. Mae batris silindrog wedi bod o gwmpas cyhyd ac wedi defnyddio mor eang fel nad yw'n gwneud synnwyr i'r cwmnïau gynhyrchu unrhyw beth gwahanol - byddai angen buddsoddiad arno i newid eu cyfleusterau gweithgynhyrchu, rhywbeth y byddai'n well ganddyn nhw beidio â'i wneud.
Batris lithiwm-ion
Batris nicel-cadmiwm oedd y batris y gellir eu hailwefru gyntaf ar gyfer electroneg cartref ac roeddent yn boblogaidd trwy ddiwedd yr 20fed ganrif. Ond roedd ganddyn nhw eu peryglon. Mae cadmiwm yn wenwynig iawn, ac roedd y batris yn dioddef o "effaith cof," a ostyngodd eu hoes.
Am ddegawdau lawer, astudiwyd lithiwm i'w ddefnyddio o bosibl mewn batris y gellir eu hailwefru oherwydd ei briodweddau unigryw fel metel ysgafn sy'n storio llawer o egni. Fe wnaeth Sony fasnacheiddio batri lithiwm-ion yn gyntaf ym 1991.
Gwnaeth y cwmni gelloedd silindrog oherwydd y rhain oedd yr hawsaf i'w cynhyrchu. Yn y 1990au, roedd Sony yn gwneud llawer o gamcorders a thapiau, ac felly roedd ganddo lawer o offer ar gyfer gweithgynhyrchu rholio i rolio. Roedd yn naturiol ailgyflenwi'r offer hwn i gynhyrchu rholiau o electrodau batri, sy'n cael eu gwneud trwy gastio ffilmiau ar gynfasau o gopr neu alwminiwm ac yna eu rholio i mewn i silindr "rholio jeli".
Mae casin trwchus y celloedd silindrog hyn yn gryf yn fecanyddol, ac i ychwanegu haen arall o ddiogelwch mae ganddyn nhw falf rhyddhad pwysau. Yn gyflym iawn, cymerodd y celloedd lithiwm-ion cynnar hyn drosodd y farchnad electroneg gludadwy, yn enwedig ar gyfer gliniaduron a ffonau symudol, oherwydd eu bod yn storio mwy o egni ac yn para'n hirach na'r batris ailwefradwy nicel-cadmiwm.
Ffactorau sy'n siapio batris
Gwneir batris mewn rhai meintiau a siapiau am resymau cost a gweithgynhyrchu, ond mewn achosion eraill oherwydd prosesau gweithgynhyrchu etifeddiaeth. Mae galw'r farchnad hefyd yn chwarae rôl.
Er enghraifft, ni wnaeth cerbydau trydan dynnu i ffwrdd nes i Tesla ddechrau gwneud ceir gan ddefnyddio celloedd batri lithiwm-ion silindrog yn hytrach na'r cwdyn hirsgwar neu gelloedd prismatig y mae gwneuthurwyr EV eraill wedi'u defnyddio. Gellir pacio'n agos at gelloedd cwdyn a phrismatig, ond oherwydd bod celloedd silindrog eisoes yn cael eu masgynhyrchu ar gyfer electroneg gludadwy, roedd Tesla yn gallu gwneud EVs cost is yn y 2010au.
Mae pa siapiau a meintiau y bydd batris yn eu cymryd yn y dyfodol yn dibynnu nid yn unig ar faint o ynni maen nhw'n ei storio, ond hefyd ar economeg y farchnad - pa mor hawdd yw gwneud pob math o gell, faint mae'n ei gostio i'w gwneud a beth maen nhw'n cael eu defnyddio. Ac mae'r ffactorau hynny'n gymysgedd o arloesi a hanes.