Prinsip kerja baterai penyimpanan energi
Asikibaterai penyimpanan energiinggih punika piranti sane ngubah lan nyimpen energi ring pantaraning energi listrik lan energi kimia. Rikalaning debit, energi kimia langsung kauwah dados energi listrik; rikalaning ngecas, energi listrik punika kauwah malih dados energi kimia sane kaanggen penyimpanan. Elektroda positif lan negatif sane wenten ring baterai kakaryanin saking bahan sane matiosan. Rikala elektrolit sane pateh kagenahang, makakalih elektroda pacang ngadegang potensi elektroda soang-soang, sakadi sane kacihnayang olih garis putus ABCD ring Gambar 1-4 (ruang pantaraning garis putus-putus lan elektroda ngawakilin lapisan ganda listrik sane kawentuk). Pabinayan potensial elektroda keseimbangan pantaraning elektroda positif miwah negatif pinaka gaya elektromotif baterai (EMF) E.
Gambar 14 Diagram skematik prinsip kerja baterai penyimpanan energi .
Rikala elektroda positif lan negatif kasambungang sareng beban eksternal, bahan elektroda positif ngamolihang elektron lan ngamargiang reaksi reduksi, ngasilang polarisasi katodik, dadosnyane nedunang potensial elektroda positif; bahan elektroda negatif kilangan elektron lan ngamargiang reaksi oksidasi, ngasilang polarisasi anodik, mawinan nincapang potensi elektroda negatif. Antuk rangkaian eksternal, elektron ngalir saking elektroda negatif nuju elektroda positif, punika mawinan arah arus inggih punika saking elektroda positif nuju elektroda negatif. Ring elektrolit, transfer muatan mamargi saking gerakan ion, dadosnyane arah arus ring rangkaian internal inggih punika saking elektroda negatif nuju elektroda positif. Ring kahanan debit, distribusi potensial baterai kacihnayang antuk garis pegat A'B'C'D' ring Gambar 1-4. Makasami proses punika ngawentuk loop tertutup sane jangkep, ngawinang reaksi oksidasi lan reduksi ring elektroda prasida kalanturang, mawinan prasida mastikayang aliran arus sane terus-terusan ring loop tertutup. Rikala baterai punika makarya, reaksi elektrokimia sane ngasilang energi listrik ring elektroda kawastanin reaksi penghasil aliran, lan zat sane nyarengin ring reaksi punika kawastanin bahan aktif.
Proses pengisian baterai punika dasarnyane matungkalikan sareng proses debitnyane. Rikalaning ngecas, oksidasi mamargi ring elektroda positif, nanging reduksi mamargi ring elektroda negatif; sinarengan, arah migrasi ion ring elektrolit matungkalikan sareng rikala debit, lan sumber daya eksternal sane nglintangin tegangan sirkuit terbuka-baterai kabuatang anggen nyokong proses konversi kimia puniki, sakadi sane kasinahang olih garis-garis pegat A"B"C"D" ring Gambar 1-4.
Mangda prasida ngamargiang konversi langsung energi kimia dados energi listrik, proses redoks sané mamargi ring tengahing baterai penyimpanan energi mabinayan pisan saking reaksi redoks konvensional. Ring baterai, proses ngilangang elektron (oksidasi) lan ngamolihang elektron (reduksi) mangda kapasahang dados genah sane matiosan. Selanturnyane, elektron mangda nglintangin rangkaian eksternal rikala komponen aktif nyarengin ring reaksi. Kalih elemen utama puniki minayang mekanisme redoks ring tengahing baterai saking reaksi redoks kimia biasa miwah reaksi sel mikro- ring fenomena korosi elektrokimia.
Komposisi baterai penyimpanan energi
Baterai penyimpanan energi dasar patut madaging petang komponen dasar: elektroda, elektrolit, separator, lan selongsong baterai.
elektroda
Elektroda, pinaka komponen utama ring baterai, kakepah dados elektroda positif lan negatif, utamanyane kawangun antuk bahan aktif lan kerangka konduktif. Diantarane, bahan aktif punika ngasilang energi listrik malarapan antuk reaksi kimia rikalaning debit baterai, lan dados faktor utama sane nentuang kinerja baterai. Bahan aktif akehan padat, nanging taler prasida wenten dados cairan utawi gas.
Bahan aktif madue pengaruh sane mabuat pisan ring kinerja keseluruhan suatu baterai, lan mawinan punika umumnyane madue persyaratan kinerja sekadi ring sor puniki: 1 Bahan elektroda positif patut madue potensi sane tegeh, nanging bahan elektroda negatif perlu ngajegang potensi sane rendah, mangda prasida mastikayang baterai prasida ngasilang gaya elektromotif sane ageng; Bahan aktif mangda madue reaktivitas elektrokimia sane becik, inggih punika mangda dangan nyarengin proses redoks; Komponen aktif punika perlu madue kapasitas spesifik sane tegeh manut bobot lan volume; Bahan aktif perlu madue stabilitas kimia sane becik ring larutan elektrolit, lan tingkat larutan diri- mangda serendah-rendahnyane; Bahan aktif mangda madue konduktivitas elektronik sane tegeh; Saking perspektif ekonomi lan pembangunan berkelanjutan, bahan aktif sane ideal patut sumber daya sane akeh lan murah ring Bumi; Bahan aktif taler mangda nenten mabaya majeng ring kesehatan manusa lan palemahan alam.
Patemon sareng sami standar ring ajeng antuk materi aktif sane sampun katentuang punika cukup menantang; punika mawinan, tetimbang sane jangkep kabuatang ritatkala milih materi aktif. Sane mangkin, bahan katoda sane pinih akeh kaanggen inggih punika oksida logam, sakadi timah dioksida, mangan dioksida, lan nikel oksida, taler oksigen saking udara. Antuk bahan anoda, makudang logam sane reaktif kimia pinih kasenengin, sekadi seng, timah, kadmium, besi, litium, miwah natrium.
Fungsi kerangka konduktif inggih punika nyambungang bahan aktif sareng rangkaian eksternal lan mastikayang distribusi arus sane seimbang. Punika taler ngadukung materi sane aktif. Kerangka konduktif sane ideal patut madue kekuatan mekanis sane becik, stabilitas kimia sane tegeh, resistivitas sane rendah, lan prosesabilitas sane becik.
elektrolit
Kawigunan utama elektrolit inggih punika mastikayang konduksi ion sane efektif pantaraning elektroda positif miwah negatif, ngamargiang tugas transportasi ion. Ring makudang parindikan, taler prasida nyarengin ring reaksi elektrokimia. Antuk elektrolit sane kaanggen ring baterai, kinerjanyane patut manut ring persyaratan sekadi ring sor puniki: 1 Patut madue stabilitas kimia sane becik anggen nyegah reaksi elektrokimia sane signifikan ring antarmuka pantaraning elektrolit lan bahan aktif rikala penyimpanan, antuk punika ngirangin debit self-baterai; Patut madue konduktivitas listrik sane tegeh. Komposisi elektrolit mabinayan pantaraning soroh baterai sane matiosan, taler ketahnyane, larutan berair asam, basa, utawi uyah antuk konduktivitas sane becik kapilih pinaka elektrolit. Nanging, makudang teknologi daya anyar minab ngawigunayang sarana anyar sekadi elektrolit pelarut organik, elektrolit uyah cair, utawi elektrolit padat.
isolasi
Separator, taler kabaos membran utawi partisi, kagenahang ring pantaraning elektroda positif lan negatif baterai. Fungsi utamanyane inggih punika mangda nenten wenten kontak langsung pantaraning elektroda, sane prasida ngawinang rangkaian pendek. Sarat kinerja dasar majeng ring separator minakadi: 1 dados insulator elektronik sane becik anggen nyegah rangkaian pendek internal; madue daya tahan sane rendah majeng ring migrasi ion ring elektrolit, antuk punika ngirangin daya tahan internal makasami piranti lan secara signifikan ngirangin kehilangan energi ring kondisi debit arus sane tegeh-; madue stabilitas kimia sane becik, tahan ring korosi elektrolit lan reaksi redoks bahan aktif elektroda; madue kekuatan mekanis sane cukup lan ketahanan bending mangda efektif ngablok pertumbuhan dendrit lan nyegah partikel aktif sane alit saking nembus membran;5Mapaiketan sareng faktor ekonomi, punika patut sampun sayaga lan murah.
Bahan pemisah sane umum inggih punika kertas kapas, kertas pulp, plastik mikroporos, karet mikroporos, selulosa terhidrasi, kain nilon, lan serat kaca, dll.
Selongsong baterai
Selongsong baterai, taler kabaos wadah baterai, inggih punika wantah asiki soroh baterai ring baterai penyimpanan energi sane wenten ring dija elektroda seng taler mawiguna dados selongsong. Matungkalik, soroh baterai sane tiosan akehan ngawigunayang bahan khusus anggen enkapsulasi eksternal saihang ring bahan aktif punika. Casing baterai sane ideal patut madue sifat mekanis sane becik pisan, tahan ring getaran lan guncangan, tetep stabil ring kondisi suhu sane ekstrim, lan tahan ring korosi saking elektrolit. Ring praktiknyane, bahan sekadi logam, plastik, lan karet keras akeh kaanggen pinaka selongsong baterai santukan kaluwihannyane soang-soang.