Как выбрать батарейку?

В наши дни, батарейка один из самых распространенных источников питания для мелкой техники и электроники. Батарейки используются в огромном количестве электронных устройств: в часах, фонарике, детской игрушке, фотоаппарате, пульте дистанционного управления, компьютерной мыши, и много где еще и, практически каждый человек время от времени сталкивается с необходимостью их приобретения и замены. Но далеко не каждый из нас, покупая новую батарейку, делает это осознанно, т. е. со знанием того, какая батарейка в данном случае подойдет лучше и прослужит дольше.

Чаще всего у непосвященного в вопросе выбора батареек человека возникают такие проблемы: батарейки почему-то работают слишком короткое время, тогда как ожидалось, что они будут работать гораздо дольше, они плохо «держат» напряжение, текут и портят аппаратуру. Виновных обычно ищут где-то на стороне, редко допуская, что в случившемся есть доля собственной вины. Возможно, батарейка «сдохла» потому, что ваш выбор был ошибочным. Возможно, вы просто не вполне четко представляли себе ее особенности и не знали, чего от таких элементов требовать. Возможно, в подобных условиях эксплуатации данная батарейка и обязана вести себя так, как она повела. Кстати, литиевые батарейки er26500 вы можете приобрести на страницах нашего специализированного сайта.

Для выбора «правильной» батарейки нужны некоторые специальные знания. Предлагаемая вашему вниманию статья поможет получить такие знания. В ней вы найдете все, что нужно знать о батарейка и тому, как правильно выбрать батарейку.

Как правильно выбрать батарейку?

Батарейки. Что такое батарейка? Каков принцип ее действия? Какие бывают виды корсетов? Батарейки какой формы и какого размера встречаются? Как они маркируются? Что важно при выборе батарейки? Чем следует руководствоваться и на что нужно обратить внимание, выбирая батарейку?

Попробуем во всем разобраться и ответить на эти вопросы.

ЧТО ТАКОЕ БАТАРЕЙКА И ПРИНЦИП ЕЕ ДЕЙСТВИЯ

Батарейка — это гальванический элемент, представляющий собой компактный автономный источник постоянного тока.

Существует два типа автономных источников постоянного тока: первичные — одноразового использования, не предназначены для перезарядки, и вторичные — аккумуляторные.

Батарейка — это первичный источник постоянного тока.

Рис. 1. Элемент Вольта.

 

Принцип действия простой батарейки, он был описан итальянским физиком Алессандро Вольта еще в 1782 году, на примере созданного им гальванического элемента с цинковым анодом и медным катодом погруженными в раствор серной кислоты. Суть его заключается в возникновении разности потенциалов двух металлов, погруженных в электролит (рис. 1).

В данной статье мы не будем углубляться в суть физико-химических процессов, происходящих между компонентами гальванического элемента — об это известно из школьного курса физики.

 

Перейдем сразу к истории создания и развития батареек.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ БАТАРЕЕК

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ БАТАРЕЕК

Рис. 2. Элемент Лекланше.

 

Появились батарейки достаточно давно. Официальной датой создания первой батарейки принято считать 1867 год. Создателем первой батарейкой был французский инженер Джорджес Лекланше (Georges Leclanché) (рис. 2).

В отличие от рассматриваемого в учебниках простейшего гальванического элемента Вольта, в батарейке Leclanché использовалась более совершенная схема, электроды из других металлов, другой электролит.

В отличие от рассматриваемого в учебниках простейшего гальванического элемента Вольта, в батарейке Leclanché использовалась более совершенная схема, электроды из других металлов, другой электролит

Рис. 3. Элемент Eveready.

 

Пионером производства батареек для использования в коммерческих целях стала американская компания Eveready. Батарейка Eveready Dry Cell представляла собой «сухой» марганцево-цинковых гальванический элемент (рис. 3) и лишь отдаленно напоминала современные батарейки. Первые созданные тогда еще экспериментальные партии батарейки Eveready поступили на рынок в 1898 году и задумывались как источник питания для радиоприемников, но позже они также стали востребованы и в горной промышленности, в автомобилестроении, на флоте и еще чуть позже, в что делает свои первые шаги в авиации.

В 1920-х годах, монополия Eveready закончилась, на американском ранке появилась компания «Duracell», которой было налажено крупное производство батареек. На то время батарейки уже довольно широко использовались в разного рода портативных электротехнических устройствах и потребность в них росла.

На то время батарейки уже довольно широко использовались в разного рода портативных электротехнических устройствах и потребность в них росла

Рис. 4. Батарейка «Duracell»
1-латунный колпачок
2-графитный электрод
3-цинковый стакан
4-оксид марганца
5 электролит
6-металлический контакт.

 

Батарейка «Duracell» представляла собой, цинковый стаканчик, обернут кабельной бумагой на которой были напечатаны основные технические данные. Внутри цинкового стаканчика размещался графитный электрод с латунным колпачком. Вокруг графитного электрода располагался оксид марганца. Пространство между оксидом марганца и стенками цинкового стаканчика заполнялся электролитом, абсорбіруемим активным материалом сепаратора (рис. 4).

Положительным полюсом батарейки был латунный колпачок графитного стержня, отрицательным — донышко цинкового стаканчика.

 

Примечание. Иногда, из-за наличия в схеме графитного электрода марганцево-цинковые батарейки иногда называют угольно-цинковыми.

Еще недавно, всего несколько десятков лет назад, подобные батарейки массово выпускались во многих странах мира и были широко распространены, в том числе и в СССР. Люди среднего возраста наверняка хорошо их помнят (элемент 373, элемент 316) (рис. 5).

5)

Рис. 5. Угольно-цинковые батарейки.

 

Основным достоинством таких батареек была низкая цена.

Недостатки: малая емкость, ненадежная конструкция (цинковый стаканчик в процессе работы разрушался, и электролит через бумажную оболочку протекал в батарейный отсек), малый срок службы и малый срок хранения (от 9 до 12 месяцев).

 

За более чем вековую историю своего существования, простые марганцево-цинковые (угольно-цинковые) батарейки значительно усовершенствовались и сегодня уже практически не встречаются. Им на смену пришли другие, более совершенные, емкие и надежные батарейки.

Так же, рядом с марганцево-цинковыми батарейками, появились другие виды батареек.

 

ВИДЫ БАТАРЕЕК

На виды батарейки делятся в зависимости от того, какие материалы используются для изготовления их активных компонентов (анод, катод, электролит).

 

Из всех видов батареек можно выделить пять наиболее широко применяемых видов:

  • солевые батарейки;
  • щелочные батарейки;
  • ртутные батарейки;
  • серебряные батарейки;
  • литиевые батарейки.

Каждый из перечисленных выше видов батареек имеет свои особенности, преимущества, недостатки.

 

Рассмотрим их немного подробнее.

солевые батарейки

 

Солевые батарейки появились во второй половине ХХ века и стали следующим этапом развития уже описанных нами марганцево-цинковых батареек.

Рис. 6. Солевые батарейки.

 

Примером первых таких батарей могут служить: американские Energizer и Duracell; японские Sony UM-3 и Toshiba; отечественные «Орион», элемент 336 (рис. 6).

От простых угольно-цинковой батареек LeClanche первые солевые батарейки отличались как внешним видом (батарейки конструкция стала более надежной; появился внешний металлический корпус; положительный вывод стал герметичным; между цинковым стаканчиком и внешним корпусом появилась особая прокладка), так и технологией изготовления внутреннего наполнения (в соответствие с технологией изготовления обновленной батарейки, в ней, как электролита, стал использоваться более эффективный раствор хлорида аммония, каждый из электродов батареи ки помещается в отдельный электролит, соединенный с другим электролитом солевым мостом; осуществлялась более плотная набивка активных материалов).

 

Преимуществом первых солевых батареек были: увеличена примерно на 30% емкость; невысокая цена. Недостатки: малый срок службы, малый срок хранения (12-18 месяцев).

Рис. 7. Современные солевые батарейки.

 

Современных солевые батарейки (рис. 7) мало чем отличаются от своих первых образцов — их электроды изготавливаются из оксида марганца и цинка, каждый из электродов помещен в свой отдельный электролит, в качестве электролита выступает раствор хлорида аммония, между собой электролиты соединены солевым мостом. Основное их отличие в том, что со временем они стали еще более емкими и срок их хранения повысился до 24 месяцев.

Достоинства: низкая цена (из всех существующих батареек, солевые батарейки самые дешевые).

 

Недостатки: трудно различать разновидности по символической или словесной информации; сильное снижение напряжения в течении разряда; в конце гарантированного периода хранения потеря емкости достигает 30-40%; при низких температурах окружающей среды их емкость стремится к нулю.

Рис. 8. Отличить солевую батарейку можно по надписям на корпусе.

 

Отличить солевую батарейку можно по надписям на корпусе: General Purpose, Special Power, Extra Power, Long Life, Heavy Duty, Extra Heavy Duty, Super Heavy Duty, др. (Рис. 8), на которые можно не обращать никакого внимания, т. кол. они чаще всего является маркетинговым трюком и к емкости, а следовательно, и продолжительности работы батареи не имеют никакого отношения.

Щелочные (алкалайновые) батарейки

 

Щелочные, или как их еще часто называют, алкалайновые батарейки (от англ. Alkaline) появились в 1964 году.

Создателем первых щелочных батареек так же является компания Duracell.

 

Свое название данный вид батареек получили по природе электролита. В их химической системе, электроды изготавливают из двуокиси марганца и цинка, а в качестве электролита используют гидроксид калия (KOH).

Сегодня щелочные батарейки очень популярны среди разработчиков портативной электротехники и используются в большинстве электронных устройств, являясь самыми распространенными в мире.

 

Они немного дороже солевых.

Рис. 9. Щелочная батарейка.
Отличить щелочную батарейку можно по надписям на корпусе «ALKALINE».

 

Преимущества: большая емкость, а значит и более длительный срок службы; лучше работают при низких температурах; обладают хорошей герметичность (вероятность протечки меньше); могут храниться дольше солевых элементов (до 5 лет); скорость саморазряда у них ниже (после года хранения при комнатной температуре потери емкости не превышают 10%).

Недостатки: спадающая кривая разряда; более высокая цена и большая, чем у солевых батареек, масса (на 15-25%).

 

Отличить щелочную батарейку можно по надписям на корпусе «ALKALINE» (рис. 9).

ртутные батарейки

 

Ртутная батарейка — гальванический элемент, в котором анодом является цинк, катодом — оксид ртути. Анод и катод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной электролитом — 40% раствором щелочи (гидроксида калия на адсорбенті).

Примечание. Отдельно следует указать на то, что ртутно-цинковый элемент может быть обратим, то есть способен работать как аккумулятор. Однако при циклировании (заряд-разряд) наблюдается деградация элемента и уменьшение его емкости. Это связано в основном со стеканием и слипанием ртути в крупные капли при разряде и с ростом дендритов цинка при заряде. Для уменьшения этих явлений предложено вводить в цинковый электрод гидроокись магния, а в окисно-ртутный электрод вводить тонкий порошок серебра (до 9%) и частично заменять графит Карбин.

 

От алколайнових, ртутные батарейки отличаются большим постоянством напряжения, более высокой емкостью и энергоплотности, а так же, более высокой стоимостью.

Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотности, стойкость к высоким и низким температурам, длительный срок хранения.

 

Недостатки: высокая цена, токсичность ртути при нарушении герметичности, проблемы сбора и безопасной утилизации.

серебряные батарейки

 

Серебряная батарейка — гальванический элемент, в котором анодом является цинк, катодом — оксид серебра. В качестве электролита в такой батарейке используется щелочь: гидроксида натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH).

Батарейки, созданные по серебряно-цинковой схеме по своим эксплуатационным характеристикам во многом сходны с ртутными батарейками. Они, так же как и ртутные батареи обладают постоянство напряжения, высокой плотностью энергии, способны храниться продолжительное время но, в отличие от ртутно-цинковых систем, серебряные батарейки обладают большей емкостью на единицу массы и не токсичны.

 

Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотности, стойкость к высоким и низким температурам, длительный срок службы (серебряные батареи служат на 40% больше литиевых аналогов), долгий срок хранения.

Недостаток: высокая стоимость.

 

литиевые батарейки

Рис. 10. Литієва батарейка.

 

Литиевые батарейки обладают постоянством напряжения, наибольшей емкостью на единицу массы, высокой плотностью энергии. В состав литиевой батарейки входит литиевый катод, анод из различных материалов. Катод и анод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной органическим электролитом (рис. 10).

Кроме постоянства напряжения, высокой энергоемкости и энергоплотности, преимуществом литиевых батареек является то, что их емкость практически не зависит от тока нагрузки и при большом токе нагрузки они прослужат в несколько раз дольше, чем щелочные той же емкости.

Кроме постоянства напряжения, высокой энергоемкости и энергоплотности, преимуществом литиевых батареек является то, что их емкость практически не зависит от тока нагрузки и при большом токе нагрузки они прослужат в несколько раз дольше, чем щелочные той же емкости

Рис. 11. Отличить литиевый аккумулятор можно по надписям на корпусе «LITHIUM».

 

Они легкие, отличаются очень большим сроком хранения (до 10-12 лет), устойчивы к высоким и (поскольку не содержат воды) очень низких температур.

Недостаток: высокая стоимость.

 

Отличить литиевый аккумулятор можно по надписям на корпусе «LITHIUM» (рис. 11).

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика