რა არის ტყვიის მჟავა ბატარეა?

გამოიგონა ფრანგმა ექიმმა გასტონ პლანტე1859 წელს ტყვიის მჟავა იყო პირველი დატენვის ბატარეა კომერციული გამოყენებისთვის.მიუხედავად მისი მოწინავე ასაკისა, ტყვიის ქიმია დღესაც ფართოდ გამოიყენება.მისი პოპულარობის კარგი მიზეზები არსებობს;ტყვიის მჟავა საიმედო და იაფია ერთ ვატზე ღირებულების საფუძველზე.არსებობს რამდენიმე სხვა ბატარეა, რომლებიც აწვდიან ნაყარ ენერგიას ისე იაფად, როგორც ტყვიის მჟავა, და ეს აქცევს ბატარეას ეკონომიურად ეფექტურს ავტომობილებისთვის, გოლფის მანქანებისთვის, სატვირთო მანქანებისთვის, საზღვაო და უწყვეტი კვების წყაროებისთვის (UPS).

ტყვიმჟავას ბატარეის ბადის სტრუქტურა დამზადებულია ტყვიის შენადნობისგან.სუფთა ტყვია ძალიან რბილია და არ იჭერს თავს, ამიტომ მცირე რაოდენობით ემატება სხვა ლითონები მექანიკური სიძლიერის მისაღებად და ელექტრული თვისებების გასაუმჯობესებლად.ყველაზე გავრცელებული დანამატებია ანტიმონი, კალციუმი, კალა და სელენი.ამ ბატარეებს ხშირად უწოდებენ "ტყვია-ანტიმონს" და "ტყვიის კალციუმს".

ანტიმონისა და კალის დამატება აუმჯობესებს ღრმა ციკლის მოძრაობას, მაგრამ ეს ზრდის წყლის მოხმარებას და ზრდის საჭიროებასგათანაბრება.კალციუმი ამცირებს თვითგამონადენს, მაგრამ დადებითი ტყვიის კალციუმის ფირფიტას აქვს გვერდითი ეფექტი, რომელიც იზრდება ბადის დაჟანგვის გამო, როდესაც გადატვირთულია.თანამედროვე ტყვიის მჟავა ბატარეები ასევე იყენებენ დოპინგ აგენტებს, როგორიცაა სელენი, კადმიუმი, კალა და დარიშხანი ანტიმონისა და კალციუმის შემცველობის შესამცირებლად.

ტყვიის მჟავა მძიმეა და ნაკლებად გამძლეა, ვიდრე ნიკელზე და ლითიუმზე დაფუძნებული სისტემები ღრმა ციკლის დროს.სრული განმუხტვა იწვევს დაძაბულობას და ყოველი განმუხტვის/დამუხტვის ციკლი სამუდამოდ ართმევს ბატარეას მცირე ტევადობას.ეს დანაკარგი მცირეა, სანამ ბატარეა კარგ მდგომარეობაშია, მაგრამ ქრებოდა მას შემდეგ, რაც შესრულება ნომინალური სიმძლავრის ნახევარზე შემცირდება.ეს ცვეთა მახასიათებელი ვრცელდება ყველა ბატარეაზე სხვადასხვა ხარისხით.

გამონადენის სიღრმიდან გამომდინარე, ტყვიის მჟავა ღრმა ციკლის გამოყენებისთვის უზრუნველყოფს 200-დან 300-მდე გამონადენის/დამუხტვის ციკლს.მისი შედარებით მოკლე ციკლის სიცოცხლის ძირითადი მიზეზებია ქსელის კოროზია დადებით ელექტროდზე, აქტიური მასალის ამოწურვა და დადებითი ფირფიტების გაფართოება.დაბერების ეს ფენომენი აჩქარებულია ამაღლებულ სამუშაო ტემპერატურაზე და მაღალი გამონადენის დენების გაყვანისას.

ტყვიის მჟავა ბატარეის დამუხტვა მარტივია, მაგრამ უნდა დაიცვან ძაბვის სწორი ლიმიტები.დაბალი ძაბვის ლიმიტის არჩევა იცავს ბატარეას, მაგრამ ეს იწვევს ცუდ მუშაობას და იწვევს სულფაციის დაგროვებას უარყოფით ფირფიტაზე.მაღალი ძაბვის ლიმიტი აუმჯობესებს შესრულებას, მაგრამ ქმნის ქსელის კოროზიას დადებით ფირფიტაზე.მიუხედავად იმისა, რომ სულფაცია შეიძლება შეიცვალოს დროულად მომსახურების შემთხვევაში, კოროზია მუდმივია.

ტყვიის მჟავა არ ექვემდებარება სწრაფ დამუხტვას და უმეტეს ტიპებთან ერთად, სრულ დამუხტვას 14–16 საათი სჭირდება.ბატარეა ყოველთვის უნდა ინახებოდეს სრული დამუხტვის მდგომარეობაში.დაბალი დამუხტვა იწვევს სულფაციას, მდგომარეობა, რომელიც ართმევს ბატარეის მუშაობას.უარყოფით ელექტროდზე ნახშირბადის დამატება ამცირებს ამ პრობლემას, მაგრამ ეს ამცირებს სპეციფიკურ ენერგიას.

ტყვიის მჟავას აქვს ზომიერი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, მაგრამ ის არ ექვემდებარება მეხსიერებას, როგორც ნიკელზე დაფუძნებული სისტემები, და დატენვის შენარჩუნება საუკეთესოა მრავალჯერადი დატენვის ბატარეებს შორის.მაშინ, როცა NiCd კარგავს შენახული ენერგიის დაახლოებით 40 პროცენტს სამ თვეში, ტყვიის მჟავა ერთ წელიწადში იგივე რაოდენობას გამოიყოფს.ტყვიის მჟავა ბატარეა კარგად მუშაობს ცივ ტემპერატურაზე და აღემატება ლითიუმ-იონს, როდესაც მუშაობს ნულამდე.RWTH-ის მიხედვით, აახენი, გერმანია (2018), დატბორილი ტყვიის მჟავის ღირებულება დაახლოებით 150 დოლარია კვტ/სთ-ზე, რაც ერთ-ერთი ყველაზე დაბალია ბატარეებში.