Отличительные черты алкалиновых батареек

Батарейки: чем отличаются и какие лучше?

Фонарики, бумбоксы, машинки с радиоуправлением, будильники и пульты от телевизора – трудно перечислить все виды техники, питание которой обеспечивают батарейки. Проще сказать: что не включается в розетку, питается от них.

Как это работает?

Внутри металлического корпуса находится емкость с электролитом, который обеспечивает движение электронов и ионов от одного электрода («полюса») к другому – что и называется электрическим током. Постепенно электролит теряет способность создавать ток – и батарейка «садится».

Стандартные форматы

• Наиболее привычная нам «пальчиковая» батарея обозначается R6 (на Западе – АА)
• Элементы питания, нежно называемые мизинчиковыми, обозначают R3 (они же ААА).
• Бочонки форматов R14 (С) и R20 (D) имеют больший запас мощности и применяются в больших фонарях, бумбоксах, активной акустике, радиоустройствах.
• Батарейки-параллелепипеды традиционно называются «крона» (по названию их ведущего производителя во времена СССР). Они имеют разную маркировку, но легко узнаются по форме и обозначенному напряжению в 9 вольт.
• Для более миниатюрных форматов разработаны дисковые батарейки (обозначение CR), раньше называвшиеся «часовыми». Действительно, чаще всего такие источники питания применяются в кварцевых и электронных часах, но могут использоваться и в других компактных устройствах – слуховых аппаратах, калькуляторах, датчиках.

Цилиндрические батарейки

Привычный и стандартный облик батарейки-цилиндрика не означает, что все они одинаковы. Какие они бывают, и как правильно их выбирать?

• Солевые и реже встречающиеся угольно-цинковые батарейки – самые слабые. Они подойдут для устройств, которые не требуют сильных импульсов и не создают долговременных нагрузок. К таким устройствам, к примеру, можно отнести пульт дистанционного управления телевизором. Малой мощности будет достаточно также для разнообразных таймеров, калькуляторов, настенных часов. Если батареи имеют иноязычную упаковку, вы распознаете их по обозначениям Special Power, General Purpose. Период хранения таких батарей всего 1-3 года.
• Щелочные располагают средним запасом мощности. Импортные батареи этого типа маркируются Alkaline. Отсюда пошло их народное название – «алкалиновые». Срок годности щелочных батарей – 3-5 лет. При непрерывном разряде они способны проработать в несколько раз дольше, чем солевые, и с более интенсивной нагрузкой. Поэтому их можно применять в детских игрушках, плеерах, фонариках. Этот тип батарей является самым распространенным.
• Литиевые работают дольше всех при высоких нагрузках и лучше держат сильные импульсные разряды. Именно такие батареи есть смысл ставить в фотоаппараты и приборы для измерения давления. Они могут длительное время (5-7 лет) храниться, не разряжаясь.

В России наибольшей популярностью пользуются батарейки таких производителей как Kodak, Energizer, Duracell, GP, Maxell, «Космос», «Эра», а также выпускаемых под брендами производителей электроники – Samsung, LG, Sony, Panasonic и других известных марок.

Аккумуляторные батареи

Все больше пользователей предпочитают вместо обычных одноразовых батарей приобретать аккумуляторные. Это многоразовые источники питания, которые можно многократно – как минимум, несколько сотен раз – перезаряжать. Аккумуляторные батареи имеют те же форматы, что и обычные (прежде всего АА и ААА). Отличить перезаряжаемый элемент питания можно по надписи Rechargeable, а также по обозначенной на корпусе емкости в миллиампер-часах (mAh). Для перезарядки нужно специальное устройство, включаемое в розетку. Как правило, оно продается в комплекте с аккумуляторами. Аккумуляторные батареи разряжаются значительно быстрее одноразовых батарей, но это с лихвой компенсируется количеством циклов перезарядки. Наиболее часто встречаются зарядки для цилиндрических батарей форматов АА и ААА с возможностью одновременной зарядки 2 или 4 батарей. Однако в продаже есть и универсальные устройства, позволяющие заряжать аккумуляторы всех популярных форматов. Стоимость зарядного устройства составляет от 300 до 4000 руб. Цена зависит не только от марки и функциональности, но и силы тока заряда, от которой зависит скорость зарядки аккумуляторов. На российском рынке популярны аккумуляторы и зарядные устройства марок GP, Duracell, Varta, «Космос».

Советы по покупке и использованию

• Не покупайте батарейки впрок, а при покупке обязательно проверяйте дату выпуска. За год хранения батарея теряет 10-20% первоначальной мощности.

• Батарейки не любят отрицательную температуру. Ее нормативная емкость выдерживает перепады температуры в диапазоне от 0 до 50 градусов. Поэтому не стоит покупать батарейки в зимнее время на открытых прилавках.
• Не оставляйте элементы питания в батарейном отсеке прибора, если вы его редко используете.

• Обычные батарейки, в отличие от аккумуляторных, нельзя перезаряжать. Попытка сделать это может привести к возгоранию и даже взрыву.
• Из разряженных солевых батареек может вытечь электролит, поэтому не тяните с их заменой.
• Использованные батарейки – токсичные отходы. Их нужно правильно утилизировать. К сожалению, пока в нашей стране не так много точек, куда можно сдать батареи на утилизацию. Однако они есть в большинстве крупных городов.

Какие батарейки лучше?

Эксперты “Росконтроля” протестировали популярные солевые, щелочные и литиевые батарейки формата АА. Подробности читайте в статье.

Можно ли зарядить алкалиновые батарейки

Почти каждый современный человек имеет устройство, для работы которого требуются аккумуляторы или батарейки: телевизионный пульт, настенные часы, сотовый телефон или фотоаппарат. Все эти гаджеты стали настолько обыденными, что никто уже не пытается вникнуть в суть функционирования их элементов питания, а между тем, с момента изобретения прототипа современной батарейки миновало уже больше двух столетий.

Выбор типа батареек напрямую связан с устройством прибора, где они будут использоваться. Алкалиновую (щелочную) батарейку относят к марганцево-цинковому источнику питания. Реакция, необходимая для генерирования электричества, создаётся за счёт щелочного электролита. Алкалиновые батарейки (на их корпусе часто можно обнаружить надпись alkaline) нашли широкое применение в устройствах, потребляющих малое количество энергии, например, в портативном фонарике, электрической зубной щётке. Рано или поздно любой элемент питания исчерпывает свой резерв. Можно ли зарядить алкалиновые батарейки? Есть ли способы реанимировать старые источники тока или же придётся покупать новые?

Принцип действия алкалиновой батарейки

Принцип действия этого щелочного источника питания довольно прост. Его описал итальянский физик Алессандро Вольта в далёком 1782 году. Учёный сконструировал гальванический элемент, в котором цинковый анод и медный катод погружались в раствор серной кислоты. Разница потенциалов двух металлов, опущенных в электролит, создавала электрический ток.

Своему названию этот вид батареек обязан веществу, выполняющему функцию проводника тока, а именно — концентрированному раствору щелочи. Производят электролит, используя в основном гидроксид калия или гидроксид натрия.

Другими обязательными участниками электрохимической реакции в алкалиновом элементе становятся — отрицательный электрод (из цинка) и положительный электрод (из оксида марганца). В зависимости от типа источника тока напряжение может составлять 1,5–12 В.

Конструкция алкалиновой батарейки

Размер цилиндрического элемента аналогичен размеру элемента марганцево-цинковой системы с солевым электролитом. Однако между устройством алкалиновых и солевых источников тока есть некоторые различия: алкалиновые батарейки отличаются вывернутой конструкцией. В элементе питания, где присутствует щелочной электролит, цинк находится в порошкообразном состоянии. В связи с этим, цинковый стаканчик заменяют стальным никелированным цилиндрическим корпусом, служащим токоотводом электрода со знаком «+».

В активном состоянии происходит прессование положительного электрода к внутренним стенкам корпуса. В щелочной элементе, как правило, есть возможность размесить большее количество активной массы положительного электрода, нежели в солевом аналоге такого же размера. Так, в щелочной батарейке типа D может быть расположено 35–40 г диоксида марганца. Солевой элемент питания подобного типоразмера вмещает не более 25–30 г электролита.

Сепаратор предварительно пропитывают электролитом, а затем вставляют во внутреннюю полость, заполненную активной массой анода. Сепарационным материалом может выступать гидратцеллюлозная плёнка или какой-нибудь нетканый полимерный материал.

По оси химического источника тока размещают токоотвод (из латуни) катода, а в полость между латунным токоотводом и сепарационным материалом вводят анодный состав, состоящий из цинкового порошка. Важно, чтобы перед этим цинковый порошок был пропитан загущённым электролитом.

На производстве нередко в качестве электролитов используют щелочи, заранее насыщенные цинкатами. Такая мера снижает расход щелочи на начальном этапе эксплуатации. Помимо этого, присутствующие цинкаты в электролите тормозят развитие коррозионного процесса.

Отличия солевых батареек от алкалиновых

Как солевые, так и щелочные элементы питания долгие годы не теряют популярность среди потребителей. Тем не менее, между этими видами батареек есть целый ряд различий.

Солевые:

• Если их не использовать в течение двух-трёх лет с момента выпуска, то велика вероятность, что они полностью разрядятся.
• Восприимчивы к температурным перепадам, что существенно сказывается на сроке хранения.
• Внутренние химические процессы, протекающие ближе к концу срока эксплуатации, зачастую провоцируют вытекание содержимого батарейки.
• Не отличаются высокой ёмкостью.
• Имеют непродолжительное время работы.
• Не способны выдержать высокую нагрузку, поэтому пригодны лишь для приборов с низким уровнем энергопотребления: часов, кухонных весов, пультов дистанционного управления.

Щелочные:

• Работоспособность сохраняется и через пять лет после покупки.
• Практически невосприимчивы к колебаниям температур.
• Не протекают.
• Имеют удельную ёмкость, превышающую аналогичный параметр у солевых элементов, минимум в 2 раза при малоточной нагрузке и в 5–10 раз при высокоточной нагрузке.
• Подойдут для устройств с любым уровнем энергозатраты, но лучше всего себя демонстрируют в условиях постоянной нагрузки.

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку?

Рынок гальванических элементов разнообразен. Ежедневно с конвейеров сходят миллионы самых разнообразных батареек. Есть масса дешёвых экземпляров, доступных каждому. Их можно приобрести на кассе любого супермаркета или в магазине электротоваров. Таким образом, вопрос о том, можно ли заряжать щелочные батарейки, потерял свою актуальность. Из школьного курса химии всем известно, что при нагревании едкой щелочи, которая содержится в батарейки, может произойти бурная химическая реакция. Обратный ток зарядного устройства, проходя через замкнутое пространство, провоцирует закипание батарейки и даже тепловой взрыв.

В случае если, элементу питания удалось пережить единичный цикл заряда, его ёмкость всё равно не увеличится до первоначального уровня. Любая щелочная батарейка, скорее всего, в скором времени снова потеряет свой заряд. При этом, может произойти разгерметизация корпуса и вытекание электролита, а это может вызвать поломку устройства, потребляющего энергию. Выходит, что вместо желаемой экономии можно попросту угробить дорогостоящее устройство.

Для тех, кто готов рискнуть или нуждается в экстренной подзарядке, потому что возможности купить алкалиновую батарейку на данный момент нет, есть несколько хитрых способов продлить жизнь источнику тока.

1. Берут блок питания и включают его в сеть. Далее, используя провода, подсоединяют элемент к адаптеру. Нельзя забывать о соблюдении полярности: минус подключают к минусу, а плюс обязательно к плюсу. Полярность обычно указывают на верхней части корпуса элемента питания. Нагревают гальванический элемент до 50 градусов, после чего отключают питание и охлаждают. Затем в течение двух минут подключают зарядное устройство к сети и тут же отключают его. После проделанных манипуляций элемент питания закидывают в морозильную камеру на 15 минут.
2. Произвести зарядку старой батарейки можно нагреванием последней. Этот способ таит в себе опасность — всё может закончиться взрывом. Разряженный объект помещают в кипяток на 30 секунд — и батарейка на какое-то время вновь пригодна к использованию.
3. Подзарядить алкалиновую батарейку можно путём уменьшения её объёма. Для этого её нужно сплющить с помощью рук.

Разновидности батареек и аккумуляторов

типоразмеры элементов питания (батареек, аккумуляторов)

Батарейки с солевым электролитом.

Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают химческий состав) – самые дешёвые химические источники тока из существующих. На серьёзную нагрузку не рассчитаны: в фонаре их хватит на минут пятнадцать, а в фотоаппарате может не хватить и на один кадр. При отрицательных температурах их емкость стремится к 0. Предназначение солевых батареек – пульты дистанционного управления, часы, электронные термометры (устройства, энергопотребление которых укладывается в десятки миллиампер).

Батарейки с щелочным электролитом

Следующий тип батареек – щелочные, или марганцевые батарейки. Многие называют их “алкалиновыми” – это дословный перевод с английского ” alkaline “, то есть “щёлочь”. Отрицательный полюс щелочной батарейки состоит из цинкового порошка – по сравнению с цинковым корпусом солевых элементов, использование порошка позволяет увеличить скорость протекания химических реакций, а значит, и отдаваемый батарейкой ток. Положительный полюс – из диоксида марганца. Основным же отличием от солевых батареек является тип электролита: в щелочных в его качестве используется гидроксид калия. Щелочные батарейки хорошо подходят для устройств с энергопотреблением от десятков до нескольких сотен миллиампер – при ёмкости порядка 2. 3 А*ч они обеспечивают вполне приемлемое время работы. Есть у них и существенный минус: большое внутреннее сопротивление. Если нагрузить батарейку большим током, её напряжение сильно упадет, а значительная часть энергии будет расходоваться на нагрев самой батарейки – в результате эффективная ёмкость щелочных батареек сильно зависит от нагрузки. Если при разряде током 0,025 А нам удастся получить от батарейки 3 А*ч, то при токе 0,25 А реальная ёмкость упадёт уже до 2 А*ч, а при токе 1 А – ниже 1 А*ч. Тем не менее, какое-то время щелочная батарейка может работать и при большой нагрузке, просто это время сравнительно невелико. Если на солевых батарейках цифровой фотоаппарат может даже не включиться, то одного комплекта щелочных ему хватит на полчаса работы.

Литиевые батарейки

Последний из широко распространённых типов батареек – литиевые. Обычно они рассчитаны на напряжение, кратное 3 В, поэтому большинство типов литиевых батареек с полуторавольтовыми солевыми и щелочными не взаимозаменяемы. Такие батарейки широко используются в часах и в фототехнике. Существуют и литиевые батарейки на напряжение 1,5 В, выполненные в стандартных размерах АА и ААА – их можно использовать в любой технике, рассчитанной на обычные солевые или щелочные батарейки. Преимущество литиевых батареек заключается в меньшем внутреннем сопротивлении по сравнению со щелочными: их ёмкость мало зависит от тока нагрузки. При малом токе и щелочная, и литиевая батарейки имеют одинаковую ёмкость 3 А*ч, но если их поставить в цифровой фотоаппарат, потребляющий 1000 m А, то литиевые прослужат в несколько раз дольше. Минусом литиевых батареек является высокая сттоимость- столько же стоит Ni – MH аккумулятор, обладающий сходными с литиевыми батарейками разрядными характеристиками, но способный выдержать несколько сотен циклов заряд-разряд.

Никель-кадмиевые ( Ni – Cd ) аккумуляторы

Основной альтернативой батарейкам являются аккумуляторы – источники тока, химические процессы в которых обратимы. Никель-кадмиевые аккумуляторы надёжны и долговечны (их можно хранить до пяти лет, а заряжать – при правильном использовании – до 1000 раз), хорошо работают при низких температурах (при -20 С, их емкость составляет 75% от номинальной) и легко выдерживают большие токи разряда, могут заряжаться как малыми, так и большими токами. Недостатков тоже хватает. Во-первых, относительно маленькая плотность энергии (то есть отношение ёмкости элемента к его объёму), во-вторых, заметный ток саморазряда (после нескольких месяцев хранения аккумулятор перед использованием потребуется заново зарядить), в-третьих, использование в конструкции ядовитого кадмия, и, в-четвёртых, эффект памяти – если аккумулятор был разряжен, только на 25 %, то очередная зарядка восстановит его ёмкость не до 100 %, а меньше. Для борьбы с эффектом памяти аккумулятор рекомендуется перед зарядкой разряжать полностью – это разрушает образующиеся кристаллы и восстанавливает ёмкость аккумулятора. Среди доступных типов аккумуляторов именно никель-кадмиевые наиболее подвержены эффекту памяти. Тем не менее, в некоторых случаях использование никель-кадмиевых аккумуляторов оправдано и сейчас – благодаря низкой стоимости, долговечности и возможности зарядки при низких температурах без отрицательных последствий для аккумулятора.

Никель-металлгидридные ( Ni – MH ) аккумуляторы

В отличие от никель-кадмиевых батарей, никель-металлгидридные не содержат тяжёлых металлов, а значит, безвредны для окружающей среды и не требуют специальной переработки при утилизации. При тех же размерах Ni – MH аккумуляторы имеют в два-три раза большую ёмкость – для наиболее распространённых аккумуляторов формата AA она доходит до 2700 мА*ч против 1000 мА*ч у никель-кадмиевых. Ni – MH аккумуляторы мало страдают от эффекта памяти. К сожалению, у Ni – MH аккумуляторов есть и свои недостатки. Во-первых, они имеют больший ток саморазряда по сравнению с Ni – Cd , во-вторых, падение ёмкости аккумулятора может наступить уже после 200-300 циклов, в-третьих, слишком большие разрядные токи и зарядка при низких температурах заметно сокращают жизнь аккумулятора, в-четвертых, при низкой температуре их емкость составляет не больше 30% от номинальной. Тем не менее, по совокупности характеристик – стоимости, надёжности, ёмкости, простоте обслуживания – на данный момент Ni – MH аккумуляторы являются одними из лучших. При использовании NiMH аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем более ёмкий аккумулятор, тем выше (при прочих равных условиях) его ток саморазряда.