Svarkin-spb.ru

Устройство и особенности щелочных батареек

Щелочные батарейки

Количество продаваемых ежедневно в мире батареек исчисляется миллионами. Львиная доля из этого числа приходится на щелочные батарейки – элементы питания, в которых роль электролита выполняет раствор щелочи (гидроксид калия). К их достоинствам можно отнести невысокую стоимость, способность длительно работать в режиме постоянной нагрузки и сохранять заряд на протяжении 3-5 лет.

Батарейка ААА щелочная

В приборах с низким энергопотреблением, например, в пультах управления телевизионной и видеотехникой чаще всего используются щелочные батарейки типоразмера ААА, называемые еще «мизинчиковыми» или «мини-пальчиковыми». По стандартам Международной электрической комиссии они маркируются LR6. Емкости данных элементов достаточно для поддержания работоспособности пульта ДУ на протяжении 1-2 лет.

Щелочные пальчиковые батарейки

Элементы питания типоразмера АА именуемые в народе «пальчиковыми», являются универсальной «рабочей лошадкой» и находят свое применение в музыкальных детских игрушках, портативных приемниках и плеерах, фонариках, телефонных аппаратах, офисной технике и множестве других устройств. Для длительной работы в фототехнике, которая требует максимальной энергоотдачи, разработаны специальные фото-элементы, узнать которые можно по приставке «фото» в названии. Емкость обычных элементов с щелочным электролитом колеблется от 1500 до 3000 мА/ч, а выдаваемое ими напряжение находится на уровне 1,5В.

Щелочные батарейки типа D

Элементы питания типа D, имеющие народное название «бочка» или «бочонок» чаще всего используются в радиоприемниках и радиопередатчик, счетчика Гейгера и рациях, то есть там, где нужна большая емкость. По стандарту Международной электрической комиссии они маркируются LR20. Рабочее напряжение составляет 1,5В, а емкость может достигать уровня в 16000 мА/ч.

Щелочные и алкалиновые батарейки – отличия

Достаточно часто продавцы техники оперируют термином «алкалиновые» батарейки. Хотя это название и звучит достаточно внушительно, происходит оно от английского слова «alkaline», обозначающего все ту же щелочь и используемого в маркировке щелочных батареек иностранного производства. Таким образом, и алкалиновые, и щелочные батарейки ничем не отличаются друг от друга, а эти два названия являются разговорными синонимами.

Отличие щелочных батареек от солевых

Хотя и солевые, и щелочные батарейки неизменно занимают лидирующие строчки по продажам, они имеют существенные различия:

  • разряжаются полностью примерно за 2-3 года хранения;
  • более подвержены колебаниям температуры, что значительно сокращает срок хранения;
  • под воздействием внутренних химических процессов в конце разряда частенько «дают течь», заливая контакты техники и пачкая все вокруг, поэтому их категорически нельзя оставлять в неиспользуемых устройствах;
  • имеют относительно невысокую емкость и время работы;
  • не выдерживают высоких нагрузок и подходят для использования лишь в устройствах с малым энергопотреблением: часах, кухонных весах, пультах ДУ;
  • относятся к низкой ценовой категории.
  • сохраняют работоспособность на протяжении 3-5 лет;
  • практически не реагируют на температурные перепады;
  • не дают протечек;
  • удельная емкость у щелочных батареек превышает аналогичный параметр солевых элементов питания в 1,5 раза при малоточных нагрузках и в 4-10 раз при высокоточных нагрузках;
  • подходят для техники с любым уровнем энергозатрат, но наилучшие результаты показывают в условиях постоянной нагрузки;
  • относятся к средней ценовой категории.

Батарейка и всё о ней

Батарейка — это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но, к сожалению, сегодня мало кого интересует её история, устройство, её виды. Давайте вместе разберёмся с этими и другими интересными вопросами о батарейке. А точнее «что такое батарейка», «как работает батарейка» . Повседневная жизнь не требует каких-то великих усилий для включения телевизора, калькулятора, для нормальной работы настенных часов, для работы компьютерной мыши и так далее. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время. Это понимает каждый здравомыслящий человек, но не каждый задаёт себе вопрос: «как из таких маленьких батареек совершается такой объём работы», «как устроены батарейки»… А, между тем, это физика.

Самые первые прототипы батареек появились ещё в Месопотамии около 2000 лет назад. Состояла она в то время из глиняной вазы, медного и железного стержней, залитыми битумом. Кстати, если такой сосуд залить кислотой (уксусной, серной), то получим напряжение примерно в 1В. Назвали такой прототип «Багдадской батарейкой » в связи с местом, на котором были обнаружены.
Примерно в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл батарейку, которой мы и по сей день продолжаем пользоваться. Кстати, кто не знает что такое батарейка, так это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. То есть батарейка это гальванический элемент, работающий на химической реакции. Так можно объяснить и детям.

Читать еще:  Принцип работы ДВС

Как работает батарейка

Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. У любой батарейки есть положительный полюс (анод–цинк Zn), отрицательный полюс (катод–марганец Mg) и электролит (может быть сухим, жидким). Именно эти составляющие и являются основными элементами батарейки. Электрический ток бежит от анода ( + ) к катоду ( — ), но между ними обязательно должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то ещё). Если нагрузки не будет (соединить « – » с « + » напрямую), то произойдёт короткое замыкание (К.З.).
Катоды выполняют функцию восстановителя, т.е. принимают электроны от прибывшего анода. Электролит это среда, в которой перемещаются ионы, которые образуются в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образовываются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются — батарейка садится.
Вот и вся работа батарейки, кстати, все процессы, проходящие в гальваническом элементе, необратимы, то есть заряжать батарейки нельзя. Кратко говоря о работе батарейки: аноднагрузкакатодэлектролит.
Электролит изначально изготовляли в жидком виде, но это неудобно, так как при переворачивании батарейки она просто не работала. Из-за этого электролит стали загущать, превращать его в сухой вид.

Как устроена батарейка

Внутри металлического корпуса щелочной ячейки находятся три основных химических вещества: цинк, диоксид марганца и гидроксид калия.

Щелочная батарейка. /Роджер Кларк

Это может показаться сложным, но способ производства электричества в батарейке на самом деле довольно прост: происходит химическая реакция, которая перемещает крошечные отрицательно заряженные частицы, называемые «электронами», вокруг, чтобы создать электрический ток.

Когда элемент подключен к цепи – например, к лампочке, – цинк внутри реагирует с диоксидом марганца и теряет электроны.

Электроны собираются с помощью металлического стержня внутри ячейки, что позволяет им течь из нижней части ячейки (отрицательный), через провода к лампе (чтобы она загорелась), а затем обратно в верхнюю часть ячейки. (положительный).

Эта реакция производит около 1,5 вольт электроэнергии. Поскольку не так много устройств могут работать при напряжении 1,5 В, очень часто два или четыре элемента используются вместе для увеличения мощности. Таким образом, четыре ячейки, соединенные вместе (конец в конец), дадут шесть вольт.

Источник Shutterstock

Когда большая часть цинка прореагировала с диоксидом марганца, мы говорим, что элемент «плоский», что означает, что он больше не может производить электричество. Поскольку химическая реакция, происходящая в щелочных элементах, не может быть легко изменена, это означает, что элемент не может быть перезаряжен.

Читать еще:  Когда холостые обороты – начинают «плавать»

Но помните, что большинство элементов и батарей можно утилизировать, поэтому убедитесь, что вы тщательно от них избавились.

Обратная реакция

Все типы батареек и элементов имеют сходный тип химической реакции, происходящей для выработки электроэнергии.

Но в некоторых типах элементов или батарей химические вещества различны, и реакция может быть обратной. Таким образом, элементы могут быть перезаряжены – так же, как литий-ионные аккумуляторы в автомобилях или смартфонах.

Shutterstock

Раньше было гораздо дешевле производить неперезаряжаемые элементы, такие как щелочные элементы, поэтому они использовались очень широко.

Но теперь, когда люди осознали, насколько вредно для окружающей среды просто выбрасывать неперезаряжаемые элементы, а поскольку перезаряжаемые элементы становятся дешевле, мы, вероятно, будем использовать неперезаряжаемые элементы все меньше и меньше в будущем.

Типы батареек

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки.

Что это такое солевые батарейки

Солевая батарейка изготавливается из пассивного угля и двуокиси марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах работы элементы питания могут восстанавливаться, т.е. выравнивать локальные неоднородности в композите электролита, вызванных разрядом. Такой процесс немного продлевает срок службы батарейки.

Алкалиновые (щелочные) батарейки что это такое

В отличие от солевых батарей у алкалиновой батарейки химический элемент электролита — щелочной. Щёлочные батарейки (алкалин) имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

Литиевые батарейки что это такое

Самые современные. В отличие от щелочных и солевых батареек, в состав катода входит литий (Li – наивысший отрицательный потенциал), в состав анода — различные материалы. Электролит — органический электролит. В связи с такими элементами литиевые батарейки получили большой срок хранения, большую плотность энергии и различную рабочую температуру.

Пальчиковые батарейки АА или ААА: это какие?

Что такое батарейка АА

Батарейка АА – это пальчиковые. Они более большие, чем мизинчиковые.

Что такое батарейка ААА

Это мизинчиковые батареи (те, что мы привыкли использовать в пультах).

Сравниваем солевую и алкалиновую батарейку | Определяем лучшую

Современный высокотехнологичный мир сложно себе представить без инновационной электронной техники. Для эксплуатации некоторых ее разновидностей требуются надежные элементы питания, в роли которых обычно используются стандартные пальчиковые батарейки. Мировой рынок предлагает потребителям различные варианты таких изделий, наибольшей популярностью среди которых пользуются солевые и алкалиновые. Чем они отличаются и какие лучше? Выяснили наши эксперты.

Солевые батарейки: особенности, устройство

Солевая батарейка долгое время считалась одним из наиболее востребованных элементов питания и это несмотря на практически не изменившийся с момента появления внешний вид и устройство. Сложно представить, но солевая батарейка практически 150 лет была лидером рынка электротоваров вплоть до недавнего времени. Идеальное сочетание качественных характеристик и умеренной цены позволяло уверенно удерживать пальму первенства.

Устройство элемента чрезвычайно простое. В основе – анод – цинковый порошок, пропитывающий активное вещество батарейки – марганцевый диоксид, цинковый катод со специальными добавками (для замедления коррозионного процесса в цинке) и непосредственно электролит, представленный хлоридом аммония. Именно благодаря последнему солевая батарейка получила свое название, ведь электролит, содержащийся в ней, по сути, соль.

Между электродами солевого элемента питания расположен сепаратор – прокладка, изолирующая реагент друг от друга и предотвращающая их смешивание между собой. Но при этом она пропускает через себя электролит. В результате чего между анодом, катодом и непосредственно амониевым хлоридом возникает реакция, приводящая к выделению электрического тока. Последний попадает на расположенные внутри элементы питания, а от них – на электроды, передающие конечный заряд электронному устройству, в котором находится солевая батарейка.

Читать еще:  Первая медицинская помощь при ДТП

Достоинства

Невысокая стоимость (что обусловлено незначительными материалозатратами, простым процессом производства);

Простота и комфорт эксплуатации;

Практически универсальные параметры (характеристики батареек позволяют применять их в большинстве областей).

Недостатки

Ощутимое снижение емкости элемента питания при повышении разрядного тока до уровня, необходимого современным электронным устройствам;

Снижение качественных характеристик в условиях низких температур;

Незначительный срок хранения (не более 2 лет);

Существенное снижение напряжения в процессе разряда;

Окисление оболочки из-за недостаточной герметичности.

НА ЗАМЕТКУ. Солевые батарейки можно использовать практически на 100%. Казалось бы, в ситуации, когда заряда практически не осталось и элемент питания «выдохся», можно ненадолго продлить его жизнеспособность. Для этого необходимо вытащить его из электроприбора и немного постучать по корпусу. Так можно выровнять комки электролита: это позволит элементу питания проработать еще некоторое время.

Алкалиновые батарейки: особенности, устройство

Щелочные (алкалиновые) батарейки начали производить значительно позже солевых и первой компанией, представший продукт мировому рынку электроники, стала Duracell, которая и сегодня остается одним из лидеров в своей нише.

В основе алкалиновой (щелочной) батарейки, как и солевой, анод или восстановитель – порошкообразная масса, пропитанная электролитом, катод, представленный диоксидом марганца, и электролит. В роли последнего выступает калиевый гидроксид, то есть щелочь, откуда и появилось название элемента питания. Алкалиновыми же щелочные батарейки называются только потому, что щелочь в переводе с английского звучит как «alkaline».

Принцип действия алкалиновых батареек аналогичен солевым: анод и катод при воздействии на них электролита вырабатывают ток, передаваемый на расположенные внутри элемента питания токоотводы. При этом в целом эффективность работы продукта гораздо выше, нежели у рассмотренного выше аналога. Во-первых, благодаря цинковому восстановителю снижается вероятность перехода металла в неактивное состояние под воздействием большого тока разряда.

Во-вторых, цинковый электрод в виде порошка обеспечивает увеличенный процент используемого активного материала в сравнении с солевым аналогом. В-третьих, постоянный разряд повышенным током не так страшен алкалиновым элементам питания: благодаря щелочному электролиту обеспечивается значительная емкость изделия (в 7-10 раз выше, нежели в солевых аналогах).

Достоинства

Значительные показатели емкости;

Высокая работоспособность при средних нагрузках;

Сохранение качественных характеристик в условиях низких температур;

Значительный срок хранения – до 7 лет (в некоторых случаях – до 10).

Недостатки

Мгновенный выход из строя при разряде электролита.

НА ЗАМЕТКУ. Поскольку рассматриваемый продукт отличается далеко не дешевой ценой и большой мощностью, уместней всего использовать его в подходящих случаях. Алкалиновые батарейки незаменимы при необходимости использования среднего и высокого потребления тока, например, в фотокамерах, мощных фонарях, диктофонах и пр.

Сравнительный анализ

Итак, после тщательного изучения особенностей обоих продуктов не лишним будет упомянуть их идентичные черты:

Одинаковый размер (стандартный для всех батареек);

Возможность применения для одних и тех же устройств (при этом солевой элемент выйдет из строя быстрее);

Невозможность подзаряда (иначе это приводит к взрыву элемента);

Необходимость грамотной утилизации после окончания процесса эксплуатации (на сегодняшний день большинство стран уделяют этому вопросу значительное внимание, создавая специальные пункты приема, откуда батарейки поступают на заводы по утилизации изделий для их вторичного применения).

А теперь кратно об основных различиях. Наши эксперты провели сравнение и занесли результаты в таблицу.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector