מרכז ארצי למורי הכימיה - עמוד הבית

אתר נגיש חיפושדלג על חיפוש
Bannersדלג על Banners
חיפושדלג על חיפוש
סגירה
תוכן העמודדלג על תוכן העמוד

מדדים מאפיינים של בטריות/ סוללות/ מצברים

17/04/2018 10:56:36
מדדים מאפיינים של בטריות/ סוללות/ מצברים (הגדל)
בטרייה - תא בודד המעביר אנרגיה בצורת עבודה חשמלית

סוללה - התקן המורכב ממספר תאים

מצבר - התקן המורכב מתאים בהן אפשר להטעין את הבטרייה.

 

כאשר אנו קונים בטרייה/ סוללה/ מצבר קיימת חשיבות להכיר מאפיינים הנותנים מידע לגבי איכות ותכונות הבטרייה. להלן תכונות מאפיינות של בטריות:

  • מתח
  • זרם
  • קיבול
  • חיי מדף
  • צפיפות אנרגיה משקלית
  • צפיפות קיבול חשמלי

משתנה

סימול

יחידות

הערות
מתח

V

וולט, V
זרם I אמפר, A
קיבול q קולון, C אמפר שעה, Ah

1Ah = 3,600C

קיבול הבטרייה בסלולרי מוצג ביחידות mAh (מילי אמפר שעה)

אנרגיה E ג'אול, J וואט-שעה, Wh

1Wh = 3,600J

חשבון החשמל מוצג ביחידות kWh (קילו וואט שעה)

הספק P וואט, W

 

זמן

t שניות, sec שעות, h

כאשר הזמן מוצג בשניות, הקיבול נמדד בקולון והאנרגיה בג'אול.

כאשר הזמן נמדד בשעות, הקיבול נמדד ב -Ah ואנרגיה ב- Wh

 

הקשר בין המשתנים מוצגים בנוסחאות

E = V × I × t

 

q = I × t

 

P= V × I

 

הערה:

המשתנים מוגדרים בקובץ זה בדרך המתאימה לתיאור מאפיינים של בטרייה (ולא הגדרות מדעיות).      

    

מתח, V  

נותן מידי המתייחס להפרש פוטנציאלי חיזור (או פוטנציאלי חימצון) בין שני חצאי התא של בטרייה.

 

ככל שהפרש הפוטנציאלים גדול יותר, מתח התא גדול יותר.

 

ליתיום נבחר לשמש כאנודה (חצי תא בו מתרחש תהליך חימצון), היות וליוני ליתיום פוטנציאל חיזור מאוד נמוך. לכן המתכת Li (s)  עוברת חימצון היטב, וניתן לקבל מתח של תא יחידה של כ 4V - (המתח של בטרייה סטנדרטית הוא 1.5 V ).  


כדי שהבטרייה תוכל לשנע רכב, המתח של הבטרייה צריך להיות כ- 300 V (בהתאם ליצרן). לכן משתמשים בהרבה תאי יחידות במטרה לקבל את המתח המתאים.

 

קיבול, C

כמות האנרגיה (אנרגיה פנימית) שבטרייה מכילה. ככל שהבטרייה גדולה יותר, היא מכילה יותר חומר והקיבול גדול יותר.

 

יתרון של בטרייה לה קיבול גדול: טווח עבודה גדול יותר ואפשרות להוציא זרמים גדולים יותר ביחידת זמן.   

קיבול של בטרייה במכונית חשמלית דומה לקיבול של מכל דלק במכונית המונעת בעזרת דלק נוזלי:

מכונית שבה מכל המכיל יותר דלק, יכולה לנסוע מרחק רב יותר ללא מילוי מחודש של המכל.

מכונית חשמלית שלבטרייה שלה קיבול גדול יותר, יכולה לנסוע מרחק גדול יותר ללא טעינה של הבטרייה.  

שאלה מספר 1

 

בשוק קיימים מספר סוגים של בטריית אלקליין: בטרית A , AA – הבטרייה הנמכרת ביותר, C ו-  A)   D הקטנה ביותר,  D ה גדולה ביותר).

א. איזו בטרייה רצוי להשתמש להפעלת מחשבון? נמק .

ב. להפעלת טלוויזיה ניידת משתמשת במספר בטריות D מחוברות בטור.

I . הסבר מדוע משתמשים להפעלת טלוויזיה בבטריית D ולא בבטריות A .

II . שער מדוע משתמשים במספר בטריות ולא באחת. נמק .

   

חיי מדף

בטרייה המחוברת למעגל חשמלי, מגיבה בתהליכי חימצון חיזור וקיבול הבטרייה יורד.

אבל - גם בטרייה המונחת על המדף ללא שימוש, ולכאורה לא אמור להתרחש שינוי בבטרייה, נמצא כי הן מגיבות והקיבול שלהן יורד.  

חיי המדף של הבטרייה מושפעים ממספר גורמים, למשל:

  • סוג הבטרייה
  • טמפרטורה בה מאכסנים את הבטרייה.

כאשר אנו קונים בטרייה חשוב לקרוא על האריזה את תאריך התפוגה.    

 

במכונית רגילה, אם נשאיר אותה זמן רב ללא שימוש, יש סיכוי שמעט דלק יתנדף. (במציאות מכל הדלק אטום היטב במטרה למנוע נידוף של אדי דלק רעילים לאוויר, ולכן הירידה בכמות הנוזל במכל הדלק זניחה).

 

שאלה מספר 2  

לבטריות ליתיום חיי מדף ארוכים של מספר שנים, לעומת בטריית אבץ לה חיי מדף של כשנה.

א. במטרה להאריך את חיי המדף של בטרייה מאכסנים אותה במקפיא. הסבר מדוע .

ב. איזו בטרייה טובה יותר: בטריית אבץ או בטריית ליתיום? הסבר .

 

אנרגיה, E  

תכולת האנרגיה פנימית בבטרייה.

צפיפות אנרגיה משקלית

צפיפות אנרגיה משקלית מציגה את היחס בין האנרגיה האצורה בבטרייה לבין המסה שלה.

 

ככל שצפיפות האנרגיה המשקלית גבוהה יותר, מסה קטנה מספקת אנרגיה גבוהה יותר: ככל שצפיפות האנרגיה המשקלית גבוהה יותר, הבטרייה תעבוד זמן ארוך יותר במתח גבוה יותר, או עבודה בזרמים גבוהים.

 

הספק, P    

הספק, Power , מתאר את ה"כח" של הבטרייה.

 

צפיפות הספק משקלית

צפיפות הספק משקלי מציגה את היחס בין ההספק שניתן לקבל מהבטרייה לבין המסה שלה.

 

ככל שהערך גבוה יותר, מסה קטנה מספקת הספק גבוה יותר: ככל שהערך גבוה יותר, הבטרייה תעבוד זמן ארוך יותר בזרמים גבוהים יותר.

 

שאלה מספר 3

א. האם רצוי להשתמש בבטרייה לה צפיפות אנרגיה משקלית גבוהה או צפיפות אנרגיה משקלית נמוכה? הסבר .

ב. האם רצוי להשתמש בבטרייה לה צפיפות הספק משקלי גבוהה או צפיפות הספק משקלי נמוכה? הסבר .  

ג. ידוע כי צפיפות האנרגיה המשקלית של המצבר גבוהה מצפיפות האנרגיה המשקלית של מצבר עופרת. באיזה מצבר היית בוחר להשתמש? נמק .

עבור לתוכן העמוד