Акумулатор

Всеки обратим галваничен елемент по принцип може да се използва като акумулатор, но практическо приложение имат много малко от тях. Важни характеристики на акумулатора са величините капацитет и коефициент на полезно действие. Акумулаторите са устройства, в които електричната енергия се превръща в химична и обратно и това ги отличава от останалите батерии. Първоначално под действието на външен източник на постоянен ток се извършват зарядни реакции, т.е. акумулира се химична енергия. Тези реакции характеризират зареждането на акумулатора. Във втория етап, експлоатацията на акумулатора, химичната енергия преминава в електрична в резултат на протичаща токообразуваща реакция. Следователно при зареждането акумулаторът работи като електролизьор, а при експлоатацията – като галваничен елемент. Акумулаторите биват оловни и алкални.

В целия свят непрекъснато се инвестират милиарди долари в изследвания за подобрения на акумулаторите, и промишлеността също е съсредоточена в създаването на все по-качествени акумулатори.

  Основна статия: Оловно-киселинна батерия

При наливане на сярна киселина в акумулатора тя взаимодейства с оловните оксиди на активната паста и се образува повърхностен слой от оловен сулфат.

Зареждането на акумулатора се извършва като се включи към едноименните полюси на източник на постоянен ток. Максималният ток се посочва от производителя. Не трябва да се превишава тази най-висока стойност, понеже химичният обмен се извършва само по повърхността на електрода. Колкото по-малка е стойността на тока, толкова по-пълно настъпва този обмен. В резултат на зареждането концентрацията на сярната киселина непрекъснато расте. Указание, че процесът е завършил е достигането на една постоянна относителна плътност на електролита, а също така се наблюдава т. нар. „кипене на акумулатора“, т.е. започва интензивно отделяне на водород и кислород на електродите. Оловните акумулатори са най-често използваните акумулатори в автомобилите.

Желязо-никелови акумулатори

От алкалните най-разпространени в практиката са желязо-никеловите акумулатори. Те се състоят от два перфорирани електрода от никелирана стомана, в които е поставена активна маса. На отрицателния електрод активната маса е от високодиспергиран железен прах с живачен оксид, а на положителния електрод – от никелов хидроксид с графит. Електролитът е 30% калиева основа. Предимствата на желязо–никеловите акумулатори се състоят в тяхната по-малка маса, по-дълъг експлоатационен период и по-голяма устойчивост при удар, температурна промяна и краткотрайно претоварване. Недостатъците са невисокото им електродвижещо напрежение и нисък коефициент на полезно действие.

Никел-кадмиеви акумулатори

  Основна статия: Никел-кадмиев акумулатор

Аналогични на желязо-никеловите акумулатори, но с по-висок КПД са кадмиево-никеловите акумулатори. Разликата е, че активната маса на отрицателния електрод е на базата на кадмий.

Сребърно-кадмиеви акумулатори

Главното преимущество на тези акумулатори е голямата трайност (до 6000 цикъла заряд-разряд). Недостатък е скъпият материал.

Литиевойонни акумулатори

  Основна статия: Литиевойонна батерия

Литиевойонните акумулатори (с популярно съкращение Li-ion) са акумулатори, в които между анода и катода се придвижват литиеви йони. Тези акумулатори се състоят от електроди (катодният материал е с алуминиево фолио, а анодният – с медно фолио), които са разделени от пропити с електролит порести сепаратори. Преносител на заряда в литиевойонния акумулатор е положително зареденият литиев йон, който се внедрява (интеркалира) в кристалната решетка на други материали (например, в графит, оксиди и соли на метали) с образуване на химична връзка (например: в графита с образуване на LiC₆, на оксиди (LiMO₂) или на метални соли (LiMRON)). Тези акумулатори се ползват в повечето потребителски електронни устройства, тъй като имат най-голяма плътност на енергията и много бавен спад на заряда, когато не се използват. Имат и недостатъци, особено е важен рискът от неочаквано възпламеняване от отделяната топлина. Такива инциденти са много редки, но, по мнение на експерти, те могат да бъдат сведени до минимум „чрез съответна конструкция, монтаж, процедури и нива на защита“, поради което рискът е приемлив.