Principe ya mosala ya ba piles ya stockage ya énergie
Mokopile ya kobomba énergieezali aparɛyi oyo ebongolaka mpe ebombaka nguya kati na nguya ya kura mpe nguya ya chimique. Na tango ya décharge, énergie chimique ebongwanaka directement na énergie électrique; na ntango ya chargement, énergie électrique ebongwanaka lisusu na énergie chimique mpo na kobomba yango. Ba électrodes positifs na négatifs na pile esalemi na ba matériaux différents. Tango ekotisami électrolyte moko, ba électrodes nionso mibale ekosala ba potentiels ya électrodes na yango moko, ndenge elakisami na ligne casseuse ya ABCD na figure 1-4 (espace entre ligne pointillée na ba électrodes ezali komonisa couche double électrique oyo esalemi). Bokeseni ya potentiel ya électrode d’équilibre kati na ba électrodes positifs na négatifs ezali force électromotrice (EMF) ya pile E.
Figure 14 Schéma schématique ya principe ya mosala ya pile ya bobateli énergie
Tango ba électrodes positifs na négatifs ekangami na charge ya libanda, matériel ya électrode positif ezuaka ba électrons mpe esala réaction ya réduction, ebimisaka polarisation cathodique, na ndenge wana ekitisaka potentiel ya électrode positif; matériel ya électrode négatif ebungisaka ba électrons mpe esali réaction ya oxydation, ebimisaka polarisation anodique, na yango ematisaka potentiel ya électrode négatif. Mpo na circuit ya libanda, ba électrons elongwaka na électrode négatif kino na électrode positif, yango wana direction ya courant ezali uta na électrode positif kino na électrode négatif. Na électrolyte, transfert ya charge esalemaka na nzela ya mouvement ya ba ions, donc direction ya courant na circuit interne ezali kobanda na électrode négatif kino na électrode positif. Na état ya décharge, distribution ya potentiel ya pile elakisami na ba lignes cassées A'B'C'D' na figure 1-4. Processus mobimba esalaka boucle fermée mobimba, ko permettre ba réactions ya oxydation na réduction na ba électrodes ekoba continuellement, na yango ko assurer flux continu ya courant na kati ya boucle fermée. Ntango pile ezali kosala, ba réactions électrochimiques oyo ebimisaka énergie électrique na ba électrodes babengaka yango ba réactions génératrices d’écoulement, mpe ba substances oyo esanganaka na ba réactions wana babengaka yango ba matières actifs.
Processus ya chargement ya pile ezali essentiellement inverse ya processus ya déchargement na yango. Na tango ya chargement, oxydation esalemaka na électrode positif, alors que réduction esalemaka na électrode négatif; na mbala moko, direction ya migration ya ba ions na électrolyte ezali opposé na oyo ya décharge, mpe source ya puissance ya libanda oyo eleki tension ya circuit ouvert-ya pile esengeli mpo na ko diriger processus oyo ya conversion chimique, ndenge elakisami na ba lignes cassées A"B"C"D" na figure 1-4.
Mpo na ko faciliter conversion directe ya énergie chimique na énergie électrique, procédé redox oyo esalemaka na kati ya pile ya stockage énergie ekeseni mpenza na ba réactions redox conventionnelles. Na pile, esengeli kokabola ba procédés ya kobungisa ba électrons (oxydation) mpe ya kozua ba électrons (réduction) na ba régions différentes. Lisusu, ba électrons esengeli koleka na circuit ya libanda tango ba composants actifs e participer na réaction. Ba éléments clés mibale oyo ekesenisaka mécanisme redox na kati ya pile na ba réactions redox chimiques ordinaires mpe ba réactions micro-cellulaires na ba phénomènes ya corrosion électrochimique.
Composition ya ba piles ya stockage ya énergie
Pile ya moboko oyo ebombaka nguya esengeli kozala na biloko minei ya ntina: ba électrodes, électrolyte, séparateur, mpe boîtier ya pile.
électrode oyo ezali na kati
Ba électrodes, lokola biloko ya ntina ya pile, ekabolami na ba électrodes positifs mpe négatifs, mingi mingi esalemi na biloko oyo ezali kosala mpe na cadre conducteur. Kati na yango, biloko oyo esalaka mosala ebimisaka nguya ya kura na nzela ya ba réactions chimiques na tango ya décharge ya pile, mpe ezali facteur principal oyo e déterminaka performance ya pile. Biloko oyo esalaka mosala ezalaka mingi mingi ya makasi, kasi ekoki pe kozala lokola mayi to gaz.
Ba matériaux actives ezali na influence décisif na performance globale ya pile, mpe na yango en général ezalaka na ba exigences ya performance oyo : 1 Matériel ya électrode positif esengeli ezala na potentiel ya likolo, alors que matériel ya électrode négatif esengeli ezala na potentiel ya se, pona ko assurer que pile ekoki kobimisa force électromotrice ya munene; 2 Ba matières actives esengeli ezala na réactivité électrochimique ya malamu, elingi koloba esengeli e participer facilement na ba processus redox ; 3 Ba composants actifs esengeli ezala na capacité spécifique ya likolo na poids pe volume ; 4 Ba matériaux actifs esengeli kozala na stabilité chimique ya malamu mingi na ba solutions électrolytes, pe taux ya auto-dissolution esengeli kozala na se ndenge ekoki; 5 Biloko oyo esalaka mosala esengeli kozala na conductivité électronique ya likolo; 6 Na kotalaka nkita pe botomboli ya seko, biloko ya mosala ya malamu esengeli kozala makoki oyo ezali ebele pe ya talo moke na Mabele ; 7 Biloko oyo esalaka mosala esengeli pe kozala na likama te pona bokolongono ya bato pe na zinga zinga ya bozalisi.
Kokokisa mibeko nyonso oyo tolobeli awa na likoló mpo na eloko moko ya sikisiki oyo ezali kosala ezali mpenza mpasi; yango wana, esengeli kotalela makambo nyonso ntango ozali kopona eloko oyo ezali kosala. Sikawa, biloko oyo basalelaka mingi mpo na kosala cathode ezali ba oxydes ya bibende, na ndakisa dioxyde de plomb, dioxyde de manganèse, mpe oxyde de nickel, bakisa mpe oxygène oyo eutaka na mopɛpɛ. Mpo na biloko oyo basalaka na anode, balingaka mingi bibende ndenge na ndenge oyo esalaka na chimique, na ndakisa zinc, plomb, cadmium, fer, lithium mpe sodium.
Mosala ya cadre conducteur ezali ya ko connecter matériel actif na circuit extérieur mpe ko assurer distribution équilibrée ya courant. Ezali mpe ko soutenir matériel actif. Cadre conducteur idéal esengeli kozala na force mécanique excellent, stabilité chimique ya likolo, résistance moke, mpe traitement ya malamu.
ba électrolytes oyo ezali na ba électrolytes
Mosala ya libosoliboso ya électrolyte ezali ya ko assurer conduction ya ba ions efficace entre ba électrodes positifs na négatifs, ko entreprendre musala ya transport ya ba ions. Na bantango mosusu, ekoki mpe kosangana na ba réactions électrochimiques. Mpo na électrolyte oyo esalelami na pile, mosala na yango esengeli kokokisa masengi oyo : 1 Esengeli kozala na stabilité chimique ya malamu mpo na kopekisa ba réactions électrochimiques ya minene na interface entre électrolyte na matériel actif na tango ya kobombama, na yango kokitisa décharge ya pile yango moko-; 2 Esengeli kozala na conductivité électrique ya likolo. Composition ya électrolyte ekeseni na mitindo ndenge na ndenge ya ba piles, mpe na momesano, ba solutions aqueuses ya ba acides, alcalis, to mungwa oyo ezali na conductivité excellent eponamaka lokola électrolyte. Kasi, mayele mosusu ya sika ya nguya ekoki kosalela biloko ya sika lokola ba électrolytes ya solvant organique, ba électrolytes ya mungwa oyo enyangwaki, to ba électrolytes solides.
kozala na bato mosusu
Separateur, oyo eyebani mpe na nkombo membrane to partition, etyamaka kati na ba électrodes positifs mpe négatifs ya pile. Mosala na yango monene ezali ya kopekisa contact direct entre ba électrodes, oyo ekoki komema na court-circuit. Ba exigences ya base ya performance pona ba séparateurs ezali : 1 kozala isolateur électronique ya malamu pona kopekisa ba courts circuits ya kati ; 2 kozala na résistance moke na migration ya ba ions na électrolyte, na yango ekitisaka résistance ya kati ya dispositif mobimba mpe ekitisaka mingi perte ya énergie na conditions ya décharge ya courant ya likolo-; 3 kozala na stabilité chimique ya malamu, kotelemela corrosion ya électrolyte mpe ba réactions redox ya ba matériaux actifs ya électrode ; 4 kozala na makasi ya masini ekoki mpe résistance ya kogumbama mpo na kopekisa malamu bokoli ya dendrite mpe kopekisa ba particules actives ya mike mike ekɔta na membrane;5 Soki totali makambo ya nkita, esengeli kozala mbala moko mpe na ntalo moke.
Biloko oyo ekabolaka mingi ezali papier ya coton, papier ya pulpe, ba plastiques microporeuses, caoutchouc microporeux, cellulose hydraté, elamba ya nylon, mpe fibre de verre, etc.
Boîtier ya pile
Boîtier ya pile, eyebani mpe na kombo ya récipient ya pile, ezali lolenge se moko ya pile na ba piles ya kobomba énergie oyo ezali esika électrode ya zinc esalaka mpe lokola boîtier. Na bokeseni, mitindo mosusu ya pile ezalaka na momeseno ya kosalela biloko ya sikisiki mpo na encapsulation ya libanda na esika ya kosalela biloko oyo ezali kosala yango moko. Boîtier ya pile ya malamu esengeli kozala na ba propriétés mécaniques excellentes, kotelemela vibration mpe choc, kotikala stable na conditions ya température makasi, mpe kotelemela corrosion oyo ewutaka na électrolyte. Na misala, biloko lokola bibende, baplastiki, mpe caoutchouc ya makasi esalelamaka mingi lokola ba boîtiers ya pile mpo na matomba na yango moko moko.