Reactia chimica globala - Reactia directa este valabila pentru incarcare si cea inversa pentru descarcare

Tipul acumulatorului

Reactia chimica globala

Reactia directa este valabila pentru incarcare si cea inversa pentru descarcare

Particularitati constructive

Acumulatoare cu plumb

Pb - acid

2PbSO₄ + 2H₂O Pb + 2H₂SO₄ + PbO₂

Bateria Pb-acid este solutia tehnica cea mai cunoscuta, nefiind tratata la acest punct datorita numeroasei literaturi de specialitate existente.

Ni - Cd

2Ni(OH)₃ + KOH+Cd 2Ni(OH)₂ + KOH + Cd(OH)₂

Constructiv, acumulatoarele Ni-Cd pot fi realizate in variante etanse sau semietanse. Spatiu de lucru este din material plastic cilindric sau tubular. Electrozii sunt tubulari din otel nichelat avand amestecul activ presat sub forma cilindrica.

Dezavantajele bateriilor Ni-Cd sunt legate de toxicitatea, costul ridicat si disponibilitatea limitata a resurselor primare pentru cadmiu.

Ni - Fe

2Ni(OH)₃ + KOH+Fe 2Ni(OH)₂ + KOH + Fe(OH)₂

Electrozii pozitivi (Ni) sunt de forma tubulara, montati pe o rama de otel nichelat. Constructiile mai recente sunt sinterizate.

Electrozii negativi (Fe) sunt de tip casetat, masa activa este un amestec de pulbere fina de fier si oxid de fier (Fe₃O₄).

Electrolitul este solutie apoasa de KOH (densitate 1,28 g/cm³) cu adaos de 1-2% LiOH

Dezavantaje: tensiunea la bornele pilei elementare relativ redusa (1,35 -1,65 V)

Autodescarcare mai pronuntata

Na-S

2Na + 5S Na₂S₅

Acumulatorul lucreaza la temperaturi ridicate (300 - 450 sC). Elementul de baterie este de forma tubulara prevazut cu miez de sulf lichid, intr-un cilindru de ceramica poroasa inconjurat de sodiu lichid. La 250-300 sC, sodiul si sulful se gasesc in stare lichida. Sulful topit constituie catodul, iar sodiul lichid, anodul. Electrolitul (b - alumina) in forma de tuburi (diametru 20 mm, lungime 700 mm) contine unul dintre reactanti. Functionarea se bazeaza pe conductibilitatea ionica la temperatura de peste 300 sC a aluminatilor de sodiu solizi. La suprafata electrolitului are loc ionizarea sodiului: Na Na + e^- Electronii cedati de catre atomii de sodiu prin ionizare, ajung prin circuitul extern la sulful lichid, dand nastere ionilor negativi de sulf. Ionii de sodiu care parcurg filtrul ceramic, se combina cu ionii negativi de sulf si formeaza penta sulfura de sodiu (Na₂S₅). Reactia se petrece numai in stare incalzita.

Sistemul nu necesita intretinere, dar necesita sistemul de racire/incalzire pentru  mentinerea temperaturii de functionare.

Dezavantaje: putere masica redusa, fragilitatea pieselor mecanice, siguranta in functionare deficitara, pericol de explozie.

Na-NiCl₂

2NaCL + Ni NiCl₂+2Na⁺

Constructiv, bateria este formata dintr-un tub de alumina in care s-a introdus clorura de sodiu si alumina (NaAlCl₄) respectiv nichel (Ni) sub forma de granule. Alumina utilizata pentru tubul interior permite trecerea ionilor de sodiu. Temperatura necesara acestui proces este 300 sC. In timpul incalzirii, clorura de sodiu si nichelul sunt transformate in sodiu si clorura de nichel. Ionii de sodiu traverseaza peretele de aluminiu si sunt redusi la sodiul metalic.

Li-FeS

In general sistemele Li-FeS realizate sunt multicelulare, de forma prismatica si cu functionare in pozitie verticala. Materialul anodic activ este in stare solida sub forma de aliaj (Li-Al sau Li-Si) iar materialul catodic activ, sulful sub forma de combinatii FeS sau FeS₂.

Zn-aer

Zn + H₂O + 1/2O₂ Zn(OH)₂

Utilizarea bateriei Zn-aer este determinata de masa mult mai redusa ( 5×) si volumul redus ( 3×) la preturi de cost mult reduse.

Catodul de Zinc se oxideaza in prezenta oxigenului din aer, care se pompeaza in electrolit prin anodul cu pori de nichel. In urma procesului electrochimic se produce ionizarea oxigenului si a oxigenului, electrozi polarizandu-se si formeaza astfel un cuplu galvanic. Circulatia electrolitului se produce sub actiunea unei pompe speciale. In timpul incarcarii, oxidul de zinc se descompune in zinc si oxigen. Zincul se depune pe catod, iar oxigenul se elimina in atmosfera.

Necesitatea sistemelor auxiliare formate din pompe, rezervoare, filtre, determina o crestere a pretului de cost si o micsorare a densitatii de energie.

Li - ion

Denumirea bateriei provine de la metalul utilizat pentru electrozi si de la electrolitul polimeric conductibil pentru ioni, unii autori preferand denumirea polimer, altii ion. Acest tip de baterie este considerat de cercetatori ca avand un potential ridicat de aplicabilitate la autovehicule. O descriere detailata este data in subcapitolul B1.3.2.

Ni-MH

Bateria este principial identica cu bateria Ni-Cd. O descriere detailata este data in subcapitolul B1.3.3.

Denumirea bateriei

Energia Specifica

E_s

[Wh/kg

Puterea

Specifica

P_s

[W/kg]

Durata de viata

Nr. de cicluri

Timp de reincarcare

Domeniu de functionare

Randamentul energetic

Anul aparitiei

Firme beneficiare

Gradul de reciclabilitate

Plumb

(electrolit acid)

20-30000 km

Toate firmele dar pentru instalatiile auxiliare

Ni-Cd (electrolit alacalin)

2000 la 80%

100.000 la 10%

1h 30' la 80%

-30 - 50^oC

Edison

Ni-Fe

1500 Echivalenta cu a automobilului

1900 Edison

1908 primele electromobile

Na-S

autonomie aprox. 250-300 km

Firma Ford

Na-NiCl₄

32 Ah

45 min

-75% din capacitate

Li - FeS

Zn-aer

potential

300 km

Ni-MH