Батарейки. Чем они отличаются и какие бывают.

Каждый человек хотя бы раз в жизни сталкивался с вопросом замены батарейки. В часах, в калькуляторе, фотоаппарате, фонарике, детской игрушке, и мало ли в чем еще. Чем же обычно руководствуетесь вы как потребитель, подбирая батарейку для замены. Первое, естественно, подбираете источник тока подходящего размера и требуемой мощности. С этим легко определиться, внимательно изучив использованную батарейку. Идете покупать, а именно такой нет. Продавец предложит вам сразу несколько вариантов, но выбор за вами. Чаще всего этот выбор формируется на соотношении срок службы/цена. Иногда возникает вопрос выбора между батарейками и аккумуляторами, редко кто подбирает батарейки под температурные условия и всерьез задумывается над всеми электрическими характеристиками источника. Так или иначе, в быту чаще всего мы имеем дело с «пальчиковыми» батарейками.

В основе любого источника тока, а батарейка не что иное, как источник тока, лежит простая схема: анод-катод, а между ними электролит. За счет различной природы материала анода и катода, при их погружении в электролит возникает разность потенциалов – напряжение, из-за чего и возникает электрический ток. Химические источники тока носят свое название из-за природы возникновения тока: химическая энергия активных веществ непосредственно превращается в электрическую энергию. Они делятся на две группы – первичные и вторичные. В первичных источниках тока (батарейках) процесс протекает необратимо. К вторичным источникам тока относят аккумуляторы, их можно заряжать, после того как они себя исчерпают. В различных литературных источниках встречается информация о том, что батарейки тоже можно перезаряжать. Не пытайтесь это делать во избежание взрыва и разбрызгивания химических веществ.

Батарейка (первичный элемент питания) – один из самых распространенных источников питания для мелкой техники и электроники.

ЧТО НАХОДИТСЯ ВНУТРИ БАТАРЕЙКИ?

Батарейки зачастую малы, но довольно сложно устроены. Это высокотехнологичные элементы, в которых в результате химических реакций выделяется электрическая энергия. Данный процесс происходит между тремя главными элементами батарейки: анодом, катодом и электролитом. В зависимости от типа батарейки для перечисленных элементов используются различные материалы. Материал выбирается по принципу максимизации эффекта при их взаимодействии. Анод часто делают из металла, катод — из оксида различных металлов. В качестве электролита используется соль, в щелочных батарейках — двуокись марганца.

То, что внутри батарейки, иными словами ее электрохимическая система – стартовые условия. Первыми химическими источниками тока были гальванические элементы с металлическими электродами, погруженными в водный электролит. Что-то похожее показывают на уроках химии в школе, когда электроды опускают в раствор и при этом загорается лампочка.

Батарейки имеют различное напряжение и ёмкость.

Различные устройства работают с различным напряжением, поэтому и у батареек оно должно быть разным. Кроме того, напряжения разных типов батареек зависит от используемого электролита. К примеру, литиевые батарейки имеют номинальное напряжение 3 V, щелочные — 1,5 V. Ёмкость батареек рассчитывается из объёма активных элементов, помещаемых в корпус батарейки. Однако расчитанная подобным образом ёмкость не может быть использована для определения работоспособности батареек и имеет название «расчетная ёмкость». Фактическая же ёмкость зависит от множества факторов:
• уровень зарядки;
• режим использования;
• температура окружающей среды;
• ток отсечки (Напряжение, при котором устройство не работает даже при сохранённом заряде батарейки. Например, батарейка, которая уже не работает в фотоаппарате, зачастую продолжает работать в часах или пультах управления).

в приведенном при мере этот срок составит пять часов (1,0 : 0,2 = 5).

Типы батареек:

Что такое щелочная батарейка?

Около 40 лет назад компания Duracell первой разработала щелочную химическую систему с использованием двуокиси марганца. В 1960-1970-ые годы данные батарейки стали очень популярны среди разработчиков электронных устройств. Щелочные батарейки имеют множество преимуществ перед солевыми: большая емкость, более широкий температурный режим, меньшая вероятность протечки, дольший срок хранения. Все это позволило им завоевать популярность во всем мире.

Надпись на батарейке «Alkaline» свидетельствует о том, что это щелочная батарейка. Они хранятся дольше солевых элементов. Название они получили по природе электролита: обычно используют КОН, истинную щелочь. При непрерывном разряде щелочные батарейки обеспечивают большую (в 7-10 раз) емкость по сравнению с аналогичными солевыми элементами. Они лучше работают при низких температурах, но приблизительно на 30% тяжелее. Скорость саморазряда ниже, после года хранения при комнатной температуре потери емкости не превышают 10%. Однако все эти преимущества накладывают отпечаток на цену продукции.

Что такое литиевая батарейка?

АККУМУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ.

Особый вариант представляют собой никелево-кадмиевые батарейки(вторичный элемент питания), которые можно многократно перезаряжать.

Основными характеристиками аккумулятора являются емкость и предельная сила тока. Чтобы получить более высокое напряжение (до нескольких сот вольт), нужное число элементов соединяют последовательно. Емкость батареи электропитания в ампер-часах равна произведению предельного тока на продолжительность разрядки. Например, если батарея может давать ток силой 3 А в течение 20 ч, то ее емкость равна 60 АЧч.

Во всякой аккумуляторной батареи есть положительный и отрицательный электроды, а также электролит, в котором эти электроды находятся. Бывают электролиты жидкие и пастообразные. Батареи заряжаются путем пропускания тока в противоположном направлении. В этом случае емкость восстанавливается благодаря обратной химической реакции.

Аккумуляторные батареи бывают свинцовыми, железно-никиелевыми, никель-кадмиевыми. Это зависит от материала из которого делаются электроды. Также есть высокотемпературные и топливные аккумуляторы

МИНИАТЮРНЫЕРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ(БАТАРЕЙКИ-ТАБЛЕТКИ).

В обиходе имеют несколько названий – (дисковые, кнопочные, пуговичные). Предназначены для эксплуатации в часах, калькуляторах, видео- и фотоаппаратуре, в портативных электронных устройствах. Современные тенденции развития электронных технологий предполагают минимизацию габаритов и увеличение времени автономной работы электронной аппаратуры, что в свою очередь расширяет сферу применения данных батареек — компьютерная техника, медицина, телекоммуникации.

Наиболее распространенные типы дисковых батареек: марганцево-цинковые, серебрянно-оксидные (серебрянно-цинковые), литиевые.

МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ (ALKALINE).

Применяются в калькуляторах, электронных часах, фотооборудовании, карманных фонарях. По техническим характеристикам (начальное напряжение и номинальная емкость) уступают серебрянно-оксидным, но имеют одно неоспоримое преимущество перед ними — низкую стоимость. Срок хранения — до 2 лет.

СЕРЕБРЯННО-ОКСИДНЫЕ ДИСКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ.

Широко применяются в кварцевых электронных часах, калькуляторах, слуховых аппаратах, медицинской аппаратуре, электронных игрушках, сенсорных зажигалках. Представлены широким ассортиментом типо-размеров и обладают высокими энергетическими характеристиками. Характеризуются стабильным и постоянным разрядным напряжением до конца разряда. Гарантийный срок хранения — до 3 лет.

ЛИТИЕВЫЕ ДИСКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ.

Как заставить батарейку работать дольше?.

Знаете ли вы, что обычную батарейку, пальчиковую, например «AA», можно использовать и после того, как она впервые «села»? Да, она «села», но есть у неё ресурс, который можно использовать. Особенно это касается батареек на всяких пультах. Не спешите выбрасывать батарейку.

Просто выньте её и сделайте несколько вмятин на батарейке (плоскогубцами или ещё чем-нибудь, только не зубами). Главное не согните её, чтобы она обратно могла влезть на своё место в пульте. Вставляйте И пользуйтесь.

ВНИМАНИЕ! НЕ ПРОБУЙТЕ ДЕЛАТЬ ЭТО С ПЕРЕЗАРЯЖАЮЩИМИСЯ БАТАРЕЙКАМИ.

Как правильно выбирать батарейки?.

Театр, как известно, начинается с вешалки. Качество батарейки начинается с ее упаковки.

Батарейки типоразмеров R20 (LR20), R14 (LR14), R6 (LR6), RОЗ (LR03), R1 (LR1) и 6F22 (6LF22, 6LR61) в блистерной упаковке, как правило, отличаются высоким качеством в своей подгруппе.

На обороте открытки на нескольких языках (включая русский!) сообщаются сведения о гарантиях, режиме работы, развернутая информация по типоразмерам, штриховой код (который можно вырезать и отправить на фирму с претензией по качеству), название страны, где изготовлены батарейки. Самое важное дополнительно сообщается и на этикетке батарейки: Sunwatt (знак R, три разновидности обозначения типоразмеров, указана страна), HIPOWER (знака R нет, две разновидности обозначения типоразмеров, страна не указана), Vnn (знака R нет, три разновидности обозначения типоразмеров, страна указана).

Срок службы любой батарейки определяется несколькими факторами, такими, как уровень потребления энергии данного прибора или устройства, количество часов его непрерывного использования, возраст батареек и мощность, на которой данный прибор работает.

Как утилизовать. Щелочные батарейки можно выкидывать вместе с любым бытовым мусором без какой-либо опасности для окружающей среды.

Батарейки необходимо извлекать из любого прибора в том случае, если вы его не используете в течение нескольких месяцев. Кроме того, их нельзя оставлять в приборе, когда он включен в бытовую электросеть.

Батарейки, которые носят в открытом виде в кармане или сумке, при контакте с другими металлическими предметами могут подвергнуться замыканию, что в свою очередь может вызвать их протекание или неисправность.

Батарейки всегда должны заменяться одновременно. Смешивание старых и новых батареек, а также типов батареек (таких, как солевые и щелочные) приводит к снижению качества работы устройства и может вызвать протекание.

Источник

Устройство, виды и обозначения батареек

Содержание

Как вы выбираете батарейки, например, для пульта? Чаще всего это происходит следующим образом – приходите в магазин и приобретаете любые, например, пальчиковые. Не обратив внимания на год изготовления, вы вставляете их в пульт, и он исправно «трудится» несколько недель. А потом пульт отказывается работать. Почему? Все просто – соляные батарейки теряют до 40% своей емкости в конце рабочего периода. Не учтя дату производства, вполне можно натолкнуться на просроченный элемент питания.

Как же разобраться в маркировке батареек, нюансах их выбора и устройстве? Все эти вопросы мы рассмотрим далее.

Что собой представляет батарейка?

Это компактный, независимый от электросети источник питания гальванического типа. Суть работы довольно проста: две детали из разных металлов (анод изготовлен из цинка, а катод – из меди) погружаются в жидкость – электролит. В результате протекания реакций между этими частями образуется разница потенциалов – напряжение.

Виды батареек

Все различие – в материалах, которые используются при изготовлении основных частей каждого элемента питания: катода, анода и электролита. Именно от них зависит срок службы гальванических элементов, а также их емкость. Рассмотрим подробнее, какие типы батареек существуют.

Солевые

У них электроды выполняются из оксида марганца и цинка. Кроме того, каждый из этих элементов находится в своем электролите – в обоих случаях это хлорид аммония. Контактируют катод и анод с помощью моста, который их соединяет. Чаще всего солевые питательные элементы используются в пультах, часах, игрушках для детей и др.

Преимущества соляных батареек: самая низкая стоимость среди всех элементов.

Недостатки: резкое падение напряжения во время разряжения элемента; снижение емкости на 40% в конце допустимого срока хранения, а также при нахождении на морозе.

Щелочные

Другое название – алкалиновые – от слова «alkaline». Главное конструктивное отличие от солевых – в типе применяемого электролита. В этом качестве выступает гидроксид калия. А электроды выполняются из цинка и двуокиси марганца. На сегодняшний день щелочные батарейки применяются чаще любых других гальванических элементов. Они устанавливаются в мобильные телефоны, планшеты и другое портативное оборудование.

Преимущества щелочных батареек: повышенная емкость, а значит, долгий рабочий период; невосприимчивость к перепаду температуры и ее минусовым значениям; прочный корпус, а значит, они не протекут и не испортят другие детали в устройстве; срок службы составляет до 5 лет; малый саморазряд – не более 10% к первому году.

Недостатки: саморазряд все-таки присутствует; цена намного выше по сравнению с солевыми; большая масса (в среднем превышает вес солевых на 20 – 25%).

Ртутные

Анод у элементов выполняется из цинка, а катод – из оксида ртути. Разделение этих двух электродов осуществляется с помощью диафрагмы, напитанной раствором электролита, и специального сепаратора. В роли электролита берется щелочной раствор с концентрацией 40%.

Полезно знать! Ртутные батарейки обладают свойством аккумулятора, то есть их можно подзаряжать после разрядки. Однако с увеличением числа циклов заряда–разряда емкость устройства уменьшается. Происходит из-за того, что ртуть слипается в шарики и стекает. Чтобы избежать такого явления, специалисты рекомендуют добавлять гидроксид магния в анод и порошок серебра (до 9%) – в катод.

Преимущества: главные отличия ртутных батареек от алкалиновых заключаются в более стабильном напряжении и повышенной емкости.

Недостатки: к минусам можно отнести токсичность устройств, особенно при нарушении целостности оболочки и вытекании ртути. Кроме того, их стоимость на порядок превышает цену алкалиновых. И утилизация этого вида питательных элементов затруднена.

Серебряные

У этого вида элементов материал анода – это цинк, а катода – оксид серебра. Электролитом же является щелочь, то есть гидроксид натрия или калия.

Преимущества: по многим характеристикам серебряные батарейки очень похожи на ртутные, а именно: стабильным напряжением, длительным периодом хранения, долгим сроком службы (на 40% больше, чем у литиевых устройств), а также повышенной энергетической плотностью. Однако главное отличие серебряных от ртутных заключается в большей емкости элемента на единицу веса и полным отсутствием токсичности.

Недостатки: стоимость серебряных элементов высока.

Литиевые

Имеют следующую конструкцию: катод выполнен из лития, анод – из разных материалов (оксида меди, йода, диоксида серы и т.д.). Органический электролит напитывается в диафрагму и сепаратор, функция которых заключается в разделении катода и анода.

Преимущества: отсутствие зависимости емкости от значения тока нагрузки. Это означает, что при очень больших нагрузках по току литиевые элементы продолжат функционировать существенно дольше, нежели их щелочные аналоги. Кроме того, период их хранения очень велик и составляет порядка 11 – 12 лет.

Недостатки: высокая цена.

Классификация батареек

Различаются элементы питания по нескольким главным параметрам, среди которых можно выделить форму, размеры, тип и т.д. Широко распространена система классификации США – латинскими буквами.

Обозначение батареек

Кроме типа элемента, на его корпусе имеются еще некоторые символы, которые несут полезную информацию. Обозначаются батарейки также согласно IEC – стандартам международной электрической комиссии.

К примеру, солевые обозначаются буквой «R». Цифра, которая идет вслед за буквой, характеризует размер элемента. Так, батарейка R6 – это пальчиковый элемент, а R03 – мизинчиковый. Буква «L», которая идет перед «R», говорит о том, что этот элемент щелочного типа. А маркировка 3LR14 свидетельствует, что перед вами – алкалиновая плоская. Буква «С» ставится перед «R», если нужно пояснить, что элемент – литиевый.

На примере нескольких типов элементов разберем обозначения, которые имеют батарейки по американской и международной системам.

По каким параметрам выбирать батарейки

Напряжение – значение разницы потенсиалов, которое элемент того или иного вида может обеспечить во время своей работы. Этот параметр напрямую зависит от вида самого питательного элемента. К примеру, солевые пальчиковые могут выдавать 1,2 и 1,5 В, щелочные – 1,5 В. Литиевые же рассчитаны на 3 В, однако встречаются модели и на 1,5 В. Квадратные или элементы 3336 рассчитаны на 4,5 В, а батарейки крона – на 9 В.

Емкость – одна из важнейших характеристик любого элемента. Проще говоря, это количество электроэнергии, которое находится в батарейке. Именно от емкости устройства зависит и длительность ее работы. Рассмотрим, как рассчитать теоретический период работы на наглядном примере.

У нас есть батарейка емкостью 1,2 А*ч. Ее планируется вставить в прибор с током 200 мА, то есть 0,2 А. В таком случае теоретический срок ее службы составляет 1,2 / 0,2 = 6 ч.

Следует помнить! Рассчитанный срок «жизни» батарейки не всегда соответствует реальному на 100%, так как на него влияют внешние причины, такие как: температура воздуха в помещении, реальный уровень заряда, интенсивность эксплуатации элемента и т.д.

Саморазряд – это процесс потери энергии батарейкой, который протекает со временем, постепенно. Происходит он из-за необратимых химических реакций, протекающих в элементе. Причем саморазряд больше, когда устройство не эксплуатируется – тогда он может достигать до 30% в год от общей емкости элемента (конкретная цифра зависит от типа химической системы, которая используется в батарейке). Кроме того, особенно негативно на разряд элементов влияют резкие перепады температур, а также эксплуатация на морозе.

Где используются разные виды батареек

Не всегда батарейка может подойти для питания нужного вам устройства. Чтобы избежать траты денег на приобретение лишних элементов, разберем сферу применения каждого вида.

Значение емкости солевых батареек мало – всего около 700 – 850 мА*ч, что делает их подходящими для устройств с малым потреблением энергии – для пульта ДУ, весов, часов и т. п. Солевые не годятся для работы в мощных приборах, таких как профессиональные фотоаппараты, не подходят для оборудования с электромоторами – например, некоторых игрушек для детей. Они мало подходят, например, для фонариков, плееров – всех приборов с высокой нагрузкой.

Что будет, если такую батарейку вставить, например, в фотоаппарат? Вы сможете сделать около 2 – 3 снимков – далее элемент питания просто закончится. В фонарике она проработает всего 15 – 20 минут.

Щелочные батарейки имеют емкость примерно 1500 – 3200 мА*ч, поэтому их можно использовать в оборудовании повышенного потребления энергии: фотоаппараты, плееры, телефоны и «мыши» от компьютера.

Существуют также алкалиновые батарейки с маркировкой «фото». Как понятно из названия, они предназначены для фотоаппаратов. Их конструкция продумана специально для того, чтобы максимально быстро передавать энергию устройству – это положительно сказывается на качестве полученных фотографий.

Если же вставить щелочной элемент питания в часы или пульт, то они проработают около 2 – 3 лет.

Ртутные батарейки ранее (около 25 лет назад) использовались весьма широко – в медицинской технике, например, в кардиостимуляторах, и военном оборудовании. На сегодняшний день их производят намного реже из-за их вреда для человеческого организма и сложной утилизации.

Батарейки из серебра ввиду своей высокой цены не использовались повсеместно в отличие от других видов элементов питания. Они незаменимы в устройствах, где требуются маленькие порции серебра: в компьютерных платах в вычислительном оборудовании, в дорогих наручных часах, маленьких калькуляторах и пр.

Литиевые батарейки из-за длительного срока работы применяются в мощной технике, которая потребляет большое количество электроэнергии. Именно поэтому такие элементы питания предпочтительны в медицинском, компьютерном оборудовании, а также в военной и авиационной отрасли.

После ознакомления с самой важной информацией по маркировке и устройству батареек вы без проблем сможете выбрать и купить батарейку как для своего фотоаппарата, так и для часов в квартиру. Если вы сомневаетесь с подходящей моделью, то позвоните по телефону, указанному на сайте. Менеджер сделает индивидуальный подбор товара и оформит заказ.

Источник