Батарейка щелочная – В чём особенность алкалиновых элементов питания? — magazinakb.ru

Содержание

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:

Солевые:

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.

Щелочные:

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.

womanadvice.ru

Щелочной элемент — Википедия

Щелочной элемент питания — марганцево-цинковый гальванический элемент питания, в котором в качестве катода используется диоксид марганца, анода — порошкообразный цинк, а в качестве электролита — раствор щёлочи, обычно гидроксида калия.

История изобретения

Впервые использовать щелочной электролит в химических источниках тока предложили независимо друг от друга Вальдемар Джангнер (англ.) в 1899 году и Томас Эдисон в 1901 году^[1]^[2]. Они использовали щелочной электролит в никель-кадмиевых аккумуляторах.

В марганцево-цинковых элементах питания щелочной электролит впервые применил канадский инженер Льюис Урри (англ.)русск. в середине 1950-х годов, работавший в Union Carbide (англ.), выпускавшей элементы питания под маркой «Eveready». Льюис Урри использовал наработки Томаса Эдисона

[3]. В 1960-м году Урри вместе с Карлом Кордешем и Полом Маршалом получил патент на конструкцию щелочного элемента^[4].

Характеристики

Типичные характеристики щелочного элемента питания^[5]^[6]:

ЭДС элемента: 1,5 В;
Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;
Удельная мощность: 100—150 кВт/м³;
Рабочая температура: -30…+55 °С.

Химические процессы

На аноде проходят реакции окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка:

Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻

Который затем разлагается на оксид цинка и воду.

Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O

На катоде, в свою очередь, происходят реакции восстановления оксида марганца (IV) в (III):

2MnO₂ + H₂O + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2OH⁻

В целом, химические процессы внутри элемента при использовании KOH в качестве электролита можно описать следующим уравнением:

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e⁻ → 2e⁻ + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃

В отличие от солевого элемента, в щелочном электролит в процессе разрядки батареи практически не расходуется, а значит достаточно малого его количества. Поэтому, в щелочном элементе в среднем в 1,5 раза больше диоксида марганца.

Конструкция

Основные части щелочного элемента

По конструкции щелочной элемент похож на солевой, но основные части в нём расположены в обратном порядке. Анодная паста (3) в виде цинкового порошка, пропитанного загущённым щелочным электролитом, располагается во внутренней части элемента и имеет отрицательный потенциал, который снимается латунным стержнем (2). От активной массы, диоксида марганца, смешанного с графитом или сажей (5), анодная паста отделена сепаратором (4), также пропитанным электролитом. Положительный вывод, в отличие от солевого элемента, выполнен в виде стального никелированного стакана (1), а отрицательный — в виде стальной тарелки (9). Оболочка (6) изолирована от стакана и предотвращает короткое замыкание, которое может возникнуть при установке нескольких элементов в батарейный отсек. Прокладка (8) воспринимает давление газов, образующихся при работе. Выделение газов в щелочном элементе значительно меньше, чем в солевом, поэтому объём камеры для их сбора тоже меньше. Для предотвращения взрыва батареи при неправильном использовании (например, коротком замыкании), в ней имеется предохранительная мембрана (7). При превышении давления газов происходит разрыв мембраны и разгерметизация элемента — результатом обычно становится течь электролита.

Для увеличения срока хранения в ранних конструкциях элементов производилось амальгамирование цинкового порошка, однако такой способ продления срока хранения элементов делает элементы опасными для использования в быту. Поэтому в современные элементы вводят специальные органические ингибиторы коррозии.

Производство

Хранение и эксплуатация

Срок хранения щелочного элемента больше, чем у солевого, за счёт герметичной конструкции, также он не столь требователен к условиям хранения.

В отличие от солевых элементов щелочные могут работать при большем разрядном токе. Кроме того, отсутствует эффект «усталости» элемента, когда после работы на большой нагрузке происходит значительное падение напряжения на выводах элемента, и для восстановления его работоспособности требуется определённое время «отдыха». Однако при коротком замыкании или установке в неверной полярности также возможна течь электролита.

Области применения

Щелочной элемент имеет то же рабочее напряжение, что и обычный марганцево-цинковый при большей ёмкости, разрядном токе, сроке хранения и рабочем диапазоне температур. Щелочные элементы выпускаются в тех же типоразмерах, что и солевые, и потому могут применяться в тех же приборах, например, в фонарях, электронных игрушках, переносных магнитофонах и т.д. Однако за счёт лучших разрядных характеристик возможно применение их как в устройствах, потребляющих значительный ток (фотовспышки, радиоуправляемые модели), так и в устройствах, потребляющих относительно небольшой ток в течение длительного времени (электронные часы).

Сравнение солевых и щелочных элементов

Благодаря такой конструкции, у щелочного элемента есть следующие особенности:

Отсутствие расхода электролита, а значит меньшее его количество, необходимое для работы
Анодом является порошкообразный цинк, а не цинковый стакан, поэтому реакция идёт на значительно большей поверхности.
Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным.

Отсюда можно выделить следующие преимущества и недостатки:

Преимущества

Ёмкость — в 1,5–10 раз больше, чем у солевых элементов, в зависимости от режима работы, при том же типоразмере элемента
Меньший саморазряд, длительный срок хранения
Лучшая работа при низких температурах

Лучшая работа при больших токах нагрузки
Меньше падение напряжения по мере разряда

Недостатки

Более высокая цена
Большая масса
Неприемлемы способы восстановления работоспособности, применимые для солевых элементов. Однако существуют особые конструкции щелочных элементов, допускающие определённое количество (обычно, до 25) перезарядок. Такие элементы называют «Rechargeable Alkaline Manganese» (RAM, перезаряжаемые щелочные марганцевые).

Примечания

Ссылки

Литература

Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — С. 85—95. — 128 с.
В.В. Китаев, Бокуняев А.А. Колканов М.Ф. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — С. 225—235. — 328 с. — 24 000 экз.
Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.

wikipedia.green

Типоразмеры и отличие от Солевых

Когда устройство, работающее на батарейках, имеет значительную мощность, то возникает необходимость в приобретении элементов питания, которые способны обеспечивать прибор необходимым током, в течение длительного времени.

Алкалиновые батарейки хорошо справляются с этой задачей, поэтому, несмотря на более высокую стоимость, они пользуются большой популярностью у покупателей.

Что из себя представляет алкалиновая батарея

Щелочной или алкалиновый(alkaline переводится с английского, как щелочь) источник питания представляет собой элемент, в котором в качестве катода применяется диоксид марганца, а анодную функцию выполняет цинковый порошок.

В качестве электролита в составе этого типа батарей используется раствор гидроксида калия, который является щёлочью, что и отразилось на названии этого типа элементов питания.

Щелочные батареи могут выпускаться различных типоразмеров. Величина разности потенциалов на выводах также может существенно отличаться, поэтому прежде чем приобретать элемент питания необходимо правильно подобрать тип алкалиновой батареи.

Разновидности и типоразмеры алкалиновых (щелочных) батарей

Прежде всего щелочные батарейки различаются по типу корпуса. В основном на прилавках магазинов представлены щелочные изделия следующих типов:

Таблетки (монетки). Этот тип щелочных элементов питания представляет собой диск, диаметр которого может быть от 4,8 до 30 мм. Изделие имеет металлический корпус, поэтому могут быть успешно использованы в устройствах, работающих в неблагоприятных условиях.

Компактность – основное преимущество этого типоразмера щелочных батарей, поэтому наиболее часто их устанавливают в наручные часы, брелоки сигнализаций и слуховые аппараты.

Мизинчиковые батарейки (AAA). Мизинчиковые батарейки представляют собой цилиндр, диаметр которого равен 10,5 мм. Длина изделия – 44,5 мм, а вес — около 14 г.

Щелочные батарейки этого типа имеют на корпусе обозначение alkaline battery ААА, поэтому их несложно будет отличить от солевых или литиевых. Применяют мизинчиковые батарейки в фонариках, игрушках, радиоприёмниках и пультах дистанционного управления.

Пальчиковые батарейки (АА). Эта категория алкалиновых батареек является самой распространённой. Используются пальчиковые батарейки в часах, радиоприёмниках, фонариках, детских игрушках, пультах ДУ и других устройствах, где необходим значительный ток разряда при минимальных размерах элемента питания. Наиболее часто щелочные изделия этого типа выпускаются с напряжением 1,5 вольта.

Крона. Щелочная батарейка типа «Крона» представляет собой элемент питания, напряжение которого на выводах составляет 9v. Достоинства этого типа заключается в том, что при относительно небольших габаритах изделие позволяет обеспечить прибор повышенным напряжением. Элемент используется в пультах ДУ, электроизмерительных приборах, детских игрушках.

Бочонки. Большие бочонки позволяют обеспечить электроэнергией приборы, потребляющие большой ток, без подключения их к электрической сети. Наиболее часто элементы питания этого типа применяются в музыкальных проигрывателях, детских игрушках, фонариках.

Отличить щелочную батарейку от солевой совсем несложно. На корпусе изделия должна быть маркировка LR, которая указывает на наличие щелочного электролита внутри корпуса.

Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые

Щелочные батарейки лучше солевых изделий по многим параметрам. Прежде всего, изделия этого типа предпочитают обычным батарейкам по причине значительно большей ёмкости. Разница в продолжительности работы элементов может достигать более 5 раз.

Если необходимо использовать электрическое устройство на морозе, то в этом случае также необходимо устанавливать в прибор алкалиновые батарейки, которые эффективно работают при температуре до — 20 градусов. Солевые батарейки становятся неработоспособными при любой отрицательной температуре.

Во время сильного разряда из корпуса солевой батарейки может вытечь электролит, что может привести к порче электрического устройства. Щелочные элементы практически лишены такого недостатка.

Преимущества и недостатки алкалиновых батарей

Среди преимуществ щелочных источников питания можно назвать следующие:

Низкий саморазряд.
Возможность работы при отрицательной температуре воздуха.
Продолжительный срок годности.
Хорошо переносят относительно большие токи разряда.
Равномерный разряд батареи.

К недостаткам этого типа батарей относятся:

Относительно большой вес изделия.
Высокая стоимость.

Значительно более высокая цена изделия компенсируется продолжительным периодом эксплуатации. К недостаткам таких изделий можно также невозможность использовать его повторно.

Сравнение AAA и AA

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки

Если щелочная батарейка разрядилась, то её необходимо утилизировать. Не следует пытаться восстановить элемент питания с помощью зарядного устройства.

Подобные действия могут привести к разгерметизации корпуса батареи. Разрыв изделия может привести к травмам или возгоранию, поэтому категорически запрещается заряжать алкалиновые батарейки.

Солевые батарейки: характеристики, строение, виды

Повсеместное использование потребителем мелкой бытовой техники влечет за собой потребность в источниках питания, или цепи одиночных гальванических элементов, которые в быту называются батарейками. Их первое появление произошло в 1800 году, благодаря итальянскому физику Алессандро Вольта. Они различаются по габаритным размерам и форме, напряжению, емкости, типу элемента питания. Широкое распространение на рынке малой техники и электроники получили щелочные и солевые батарейки.

Что такое солевые батарейки?

Солевые батареи — источники электрического тока, возникающего в простейшем устройстве благодаря химической реакции. Иногда их называют карбон цинковые батарейки или карбоновые. Вид элементов считается наиболее дешевым, но с малой энергоемкостью, поэтому хорошо подходят для маломощных устройств. В приборах с высоким энергопотреблением, либо с характерными скачками тока нагрузки и температуры, они проработают недолго, поэтому не используются.

Обозначение солевых элементов питания

Обозначение солевых батареек принято по нескольким стандартам:

Американская система классификации.
Международная система (IEC).
Межгосударственный стандарт (ГОСТ).

Американская система классификации	Международная классификация IEC	ГОСТ	Размер, мм	Емкость, мАч
A	R23		17х50
AA	R6	316	14,5х50,5	1100
AAA	R03	286	10,5х44,5	540
C	R14	343	26,2х50	3800
D	R20	373	34,2х61,5	8000
F	R25		33х91
1/2AA	R14250	312	14,5х25	250
R10	R10	332	21,5х37,3	1800

Например, маркировка солевой батарейки R 6 означает: круглая, цилиндрической формы, пальчиковая, солевой тип элемента, габаритных размеров 14,5х50,5, емкостью 1100 мАч. Стандартное напряжение — 1,5V. По обозначению R — солевая, которое наносится на этикетку корпуса, видно как отличить солевые батарейки от других разновидностей элементов питания (щелочных или литиевых).

Конструкция и состав

Устройство солевой батарейки достаточно простое и представляет собой:

Катод — он же корпус солевой батарейки сделан из цинка, с улучшенными антикоррозийными свойствами и высокой степенью очистки (минус).
Анод — агломерат, изготовлен методом прессовки, с пропиткой электролитом (плюс).
Электролит — хлорид аммония либо хлорид цинка, с добавлением загустителя (крахмал).
Угольный токовод — проходит по центру, обработан парафиновым составом.
Газовая камера — находится вверху, предназначена для сбора газов от химической реакции.
Прокладка — расположена в верхней части, выполняет функцию герметика.
Защитный футляр — картонный или жестяной для защиты от коррозии, протечек электролита.

Рассмотрим состав солевой батарейки с точки зрения химии:

Катод — высоко очищенный цинк, стойкий к коррозии.
Анод — смесь MnO_2,графита, пропитка электролитом.
Электролит – хлорид аммония, либо хлоридно-цинковая смесь с хлоридом кальция.

Какие батарейки лучше солевые (1) или щелочные (2)?

Сравнение можно провести в виде таблицы, где хорошо видны преимущества либо недостатки разных типов элементов:

Параметры сравнения	1	2
Температурные режимы, условия эксплуатации	Снижается качество работы при низких температурах, не выдерживают скачки тока	Хорошо работают при низких температурах — до — 20^о, легко переносят перепады, не боятся резкого повышения тока нагрузки
Срок годности	2-3 года	5 лет
Применение	Подходят для использования в приборах с малым током потребления	Подходят для работы в технике со средним и высоким потреблением энергии
Приборы, технические устройства	Будильники, настенные часы, пульты ДУ, мини фонари, несложные игрушки	Плееры, фонари, музыкальные игрушки, диктофоны, тонометры

Выбирая источник питания для прибора с определенными требованиями эксплуатации, нужно знать, как отличить солевую батарейку от щелочной. Если солевая маркируется буквой R, то на щелочных перед ней добавляется буква L – LR.

Выводы и рекомендации

Источник питания этого типа имеет более легкий вес, бюджетную цену. Но срок годности солевых батареек не велик — от 2 до 3 лет, и в процессе хранения может наступить частичный саморазряд, а при использовании — во время резкого скачка тока. Поэтому, учитывая довольно слабые характеристики, но относительно низкую стоимость можно легко приобрести несколько комплектов элементов питания про запас.

Невысокая емкость солевой батарейки (в 2 – 3 раза меньше, в отличие от других видов), ограничивает их использование простыми приборами с малым током нагрузки.

Можно ли заряжать солевые батарейки определить просто: на корпусе устройства, предназначенного для зарядки – аккумулятора, указана его емкость в мАч. Если такой величины нет, то это обычная батарейка, и несмотря на многочисленные советы умельцев, этого делать не стоит, зарядка не даст продолжительного ожидаемого эффекта, либо может привести к несчастному случаю из-за перегревания корпуса и протечки электролита. При необходимости иметь более надежный источник энергии на длительный срок, лучше потратиться на щелочной аналог либо аккумулятор.

Интересный факт: солевая батарея своими руками может быть изготовлена очень просто. Потребуются монеты по 50 копеек, фольга, бумага, раствор соли. Монеты перед работой лучше окунуть в уксусный раствор для очистки поверхности от налета и загрязнений. Собираем устройство: монетка, смоченная в растворе соли бумага, фольга. Повторяем таким образом несколько раз, получив столбик, на одном конце монета (плюс), на другом — фольга (минус). Ток возникает из-за разности потенциалов, создаваемой электролитом (раствором соли) между металлом фольги и монеты. Такое изобретение получило название Вольтов столб, величина напряжения которого напрямую зависит от количества примененных монет: чем их больше, тем выше напряжение удастся получить. Но после эксперимента монеты уже не пригодны, они будут иметь налет ржавчины.

batareykaa.ru

Алкалиновые батарейки

Импортные щелочные батарейки имеют маркировку “Alkaline”.

График разряда щелочной батарейки Duracell MN1500 при температуре 210 С.

На графике видно, что при токе разряда 1 ампер батарейка может проработать 1 час до снижения напряжения до 0,9 вольт, а при токе разряда 0,25 ампер батарейка работает 9 часов. Существуют щелочные батарейки с намного большей емкостью. Duracell MN903 при напряжении 7,5 вольт работая на нагрузку 2,7 Ом, в начале разряда дает ток 2,7 ампера. Продолжительность работы при снижения напряжения до уровня в 3,5 вольта достигает 18 часов, а при начальном токе разряда 750 миллиампер на нагрузку 10 Ом батарейка может работать более семидесяти часов.

Батарейка Duracell MN903 и ее разряд при температуре 210 С.

Во время реакции электролит расходуется очень незначительно, поэтому его требуется меньше чем в солевой батарейке. При реакции не выделяются газы, что позволяет исключить из конструкции камеру для сбора газов. Эти особенности электрохимической реакции с участием щелочного электролита позволяют лучше использовать объем батарейки. Отрицательный электрод представляет собой цинковый порошок, занимающий 20-30 % объема, а не стакан как у солевой батарейки. Конструкция батарейки дает возможность значительно увеличить срок службы и повысить максимальный ток, отдаваемый в нагрузку.

КОНСТРУКЦИЯ ЩЕЛОЧНОЙ БАТАРЕЙКИ

Конструкция щелочной цилиндрической батарейки.

Отрицательный электрод, расположенный в центральной части батарейки, представляет собой пасту из цинкового порошка, электролита и загустителя. Для предотвращения коррозии применяется цинк высокой чистоты, имеющий специальные добавки других металлов. Это позволило отказаться от применения ртути. Внутри порошка находится латунный стержень, выполняющий функцию токоотвода. Использование порошка позволяет значительно увеличит площадь соприкосновения электрода с электролитом, что снижает внутреннее сопротивление батарейки и увеличивает ток разряда. Удельная поверхность цинкового порошка составляет около 0,02 м2/г. Большой запас вещества отрицательного электрода позволяет значительно продлить срок службы батарейки. Отрицательный и положительный электроды разделены пористой мембраной, пропитанной электролитом. Мембрана исключает перемешивание паст положительного и отрицательного электродов. Положительный электрод состоит из смеси оксида марганца и графита, заполняющей объем между мембраной и стальным герметичным корпусом батарейки. В щелочной батарейке находится в полтора раза больше оксида марганца, чем в солевой батарейке. Отсутствие выделения газов при электрохимической реакции в щелочной батарейке позволяет делать ее корпус герметичным. В нижней части батарейки расположен защитный клапан, защищающий батарейку от взрыва. Если при прохождении химических процессов или из-за нагрева внутри будут накапливаться газы, то откроется защитный клапан и часть электролита выйдет наружу, герметичность будет нарушена. Батарейки и аккумуляторы выпускаются в одинаковых корпусах. Использование щелочных батарей и аккумуляторов может привести к попытке зарядить щелочную батарейку в стандартном зарядном устройстве. При заряде будет происходить накопление газов внутри батарейки и ее нагрев. Клапан предохраняет батарейку от взрыва при возрастающем давлении при экспериментах с зарядом. Положительным полюсом является стальной стакан, являющийся корпусом батарейки, отрицательным полюсом является стальная тарелка, расположенная в нижней части корпуса и соединенная с латунным стержнем. Элементы конструкции положительного и отрицательного полюсов разделены изолирующей прокладкой.

О конструкции дисковых щелочных батареек рассказано в статье “Конструкция батареек”.

Щелочные дисковые батарейки в корпусах 164 и PX625A.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Благодаря особенностям конструкции щелочная батарейка имеет преимущества и недостатки. Главным преимуществом является увеличенный ток разряда. По сравнению с солевыми батарейками щелочные имеют значительно увеличенный срок службы благодаря большому запасу реагентов. Срок хранения также увеличился и может составлять несколько лет. После года хранения емкость снижается не более чем на 10 %. Батарейки хорошо работают в широком температурном диапазоне. При работе напряжение батарейки долгое время не изменяется и только в конце срока службы резко уменьшается.

Щелочные батарейки дороже солевых, их вес больше из-за особенностей конструкции. Способы восстановления солевых батареек неприменимы к щелочным батарейкам. Так как емкость щелочных элементов питания существенно превышает емкость солевых, то их необходимо использовать в устройствах со средним и высоким потреблением энергии. Это электробритвы, плееры, диктофоны, а также фотовспышки и мощные фонари.

ЗАРЯЖАЕМЫЕ БАТАРЕЙКИ

Заряжаемая щелочная батарейка, габарит АА.

Существуют способы подзарядки щелочных батареек, продлевающие их срок службы, но производителями такие действия не рекомендуются, результат подзарядки может быть самым непредсказуемым. Возможность небольшой зарядки щелочных батареек дает обратимость электрохимической реакции, протекающей при разряде, но конструкция не обеспечивает безопасную зарядку. Поэтому были разработаны специальные перезаряжаемые щелочные батареи, получившие названия полуторавольтовые аккумуляторы, заряжаемые щелочные батарейки или RAM (Reusable Alkaline Manganese, Rechargeable Alkaline Manganese – многократно используемые щелочные марганцевые), исключающие утечку электролита или разгерметизацию которые могут произойти при многократной перезарядке. Патент на первое поколение таких батареек был получен в Канаде. Их выпуск был начат в конце восьмидесятых годов.

К неоспоримым преимуществам следует отнести возможность приобретения химического источника питания готового к работе без предварительной зарядки. Если после приобретения аккумулятора его нужно вначале зарядить, а потом использовать, то заряжаемые батарейки можно сразу устанавливать бытовую технику, не имея под рукой зарядного устройства. Приобретая заряжаемую батарейку, мы получаем первичный источник тока. После первого разряда батарейку можно зарядить и она становится вторичным источником тока. Таким образом, заряжаемые батарейки занимают промежуточное положение между первичными и вторичными источниками тока. Напряжение батарейки составляет 1,5 вольта и почти не меняется до полного разряда. Эти батарейки могут работать в режиме разрядных токов до 600 миллиампер. Емкость батарейки габарита АА достигает 2 ампер-часа. Их внутренне сопротивление выше, чем внутреннее сопротивление обычных батареек. Активные вещества цинк и оксид марганца. Перезаряжаемые щелочные батарейки являются хорошей заменой никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. В заряженном состоянии заряжаемые батарейки могут храниться несколько лет. Цена заряжаемых батареек в два раза выше цены обычных щелочных, но ниже цены аккумуляторов. Длительный срок хранения, превосходящий показатели никель-кадмиевых, никель-магниевых аккумуляторов, отсутствие вредных веществ позволяет заряжаемым щелочным батарейкам составить конкуренцию аккумуляторам, применяемым в бытовой технике.

Если батарейки разряжены менее чем на 25 %, то они могут перезаряжаться несколько сот раз до напряжения величиной 1,42 вольта, если они разряжены более чем на 25 % и менее чем на 50 %, то возможен перезаряд до 50 раз до напряжения уровнем 1,32 вольта. Сильно разряженная батарейка может перезаряжаться не более 20 раз. Батарейки могут использоваться в любом устройстве, которое поддерживает стандартные габариты (AA, AAA, C, D, и другие). Батарейки этого типа более всего подходят для устройств с низким потреблением тока в дежурном режиме, которые используются периодически. Например: пульты дистанционного управления, портативные радиостанции, карманные фонарики и другие. В некоторых странах заряжаемые батарейки получили широкое распространение. Есть бытовые приборы, в которых они рекомендованы в инструкциях. Некоторые приборы, ориентированные на этот тип батареек оснащены блоком питания, обеспечивающим два варианта зарядки – аккумулятор или батарейка. Блок питания таких приборов, рассчитанных на габарит АА, поддерживает зарядный ток в диапазоне 10…20 миллиампер для исключения последствий из-за возможной путаницы между заряжаемыми батарейками и обычными. При низких температурах эти батареи подходят только для маломощных устройств.

Щелочные батарейки имеют множество преимуществ перед батарейками других типов. Это позволило им завоевать популярность во всем мире.

xn--80aabspfh9bq.xn--p1ai

Алкалиновая батарейка. В чём разница между солевыми и алкалиновыми батарейками? :: SYL.ru

Почти у каждого современного человека есть устройство, работающее на батарейках или аккумуляторах: пульт, часы, фонарик, мобильный телефон или ноутбук. Всё это стало привычным, мало кто задумывается о принципах работы батареек, а между тем с момента их изобретения прошло уже более двухсот лет.

История открытия

Многие научные открытия совершаются людьми, далёкими от области, в которой открытие находит свое применение. Так было и с батарейками. Явление протекания электрического тока между разными металлами в солёной среде открыл физиолог Луиджи Гальвани, и с тех пор оно называется гальванизмом. Произошло это совершенно случайно: во время препарирования лягушек лаборант обратил внимание на подергивание их лапок при контакте со скальпелем. Инструмент был стальным, а лягушки закреплялись медными зажимами, средой при этом служили их мышцы. Таков был первый гальванический элемент. Электрический импульс возбуждал нервные окончания в лапках, что и приводило к сокращению мышц.

Странное поведение лягушек привело к возникновению теории гальванизма, которую проверил знакомый физиолога — Алессандро Вольта. Он продолжил исследования явления и в 1800 году создал первую батарейку. Конечно, она была мало похожа на современные, и до её повседневного использования было ещё очень далеко — электроприборы в основном встречались в научных лабораториях, а обычным людям демонстрировались на цирковых представлениях как интересные диковинки.

Современные батарейки

С момента появления гальванических элементов прошло много времени, их внешний вид сильно изменился. Несмотря на перемены, принцип работы таких элементов питания остался прежним. Они по-прежнему состоят из двух электродов (анод, катод) и электролита.

С распространением первых компактных электроприборов и накоплением опыта использования батареек стали видны их преимущества и недостатки. Они были громоздкими, много весили, случались потери электролита, окисление электродов, а также скапливание соли. Началась эволюция батареек, продолжающаяся и сегодня. Элементы питания разделились на два больших класса — первичные, к которым относят гальванические элементы, и вторичные, — чаще их называют аккумуляторами. Реакции, протекающие в первичных, необратимы, в конце концов они теряют весь заряд и подлежат утилизации. Вторичные позволяют восстанавливать заряд после разрядки и повторно использовать элемент питания, цикл которого повторяется много раз.

Также элементы питания различают по типу материалов, используемых для электродов, и виду электролитов. По виду католита различают солевые и щелочные, или алкалиновые, батарейки. Что это такое, рассмотрим более подробно. Электрод, как правило, изготавливают из металла, но есть и другие способы. Долгое время в качестве электродов и электролитов пробовались разные металлы и материалы. Одни вышли из употребления из-за высокой стоимости, другие из-за токсичности (ртутные), третьи имели низкую надёжность. Но многие типы батареек остались в употреблении и используются до сих пор. Почему так происходит? Всё дело в разнообразии электроприборов — разные устройства имеют различные требования к источнику питания.

Одни элементы питания очень дёшевы и просты в изготовлении, например солевые батарейки в часах или пульте дистанционного управления. Они работают с небольшой нагрузкой и требования к ним минимальны. Для других важна надёжность — это автомобильные аккумуляторы, источники бесперебойного питания. Однако из-за громоздкости и большой массы их применение ограничивается транспортом и стационарными устройствами. Также необходимо сочетание надёжности и компактности для современных мобильных телефонов и ноутбуков.

Солевая батарейка

Также известна как элемент Лекланше. Датой ее изобретения принято считать 1865 год. На данный момент это самые дешёвые и производимые элементы питания. Они распространены по всему миру и используются в большинстве электроприборов с низким энергопотреблением (часы, пульты). Устройство очень простое — одним электродом служит цинковая оболочка, другим угольный стержень (поэтому их ещё называют угольно-цинковыми), а в качестве электролита — хлорид аммония, загущённый с помощью крахмала. Помимо очевидных преимуществ, солевые батарейки имеют некоторые недостатки: высыхание электролита, засоление внутренней поверхности цинковой оболочки и её окисление. При окислении оболочка становится тоньше и может разрушиться, батарейку останется только выбросить. С засолением можно бороться с помощью приборов, подающих в устройство модулированный ток, что позволяет использовать ее намного дольше.

Щелочная батарейка

Или алкалиновая батарейка, отличить от солевой ее можно по созвучной с названием надписи на корпусе — Alkaline. Если солевые используются там, где не нужен сильный ток, то в устройствах с большим энергопотреблением (цифровые камеры, приборы с электродвигателями) применяются алкалиновые батарейки. Что это такое? Почти то же, что и солевые; главное отличие — цинк распределён в виде порошка по всем объёму электролита. Это позволяет увеличить площадь контакта и повысить надёжность при большом напряжении. Благодаря этому алкалиновая батарейка дольше хранится и устойчива к низким температурам. Поэтому в приборах, для которых характерны большие перерывы в работе (например, фонарики), они применяются чаще всего.

Алкалиновые батарейки — какие лучше?

Выбор источника питания зависит от элементов, в которых он используется. Для энергопотребляющих устройств, такие как фотокамера или радиоуправляемая модель, применяется алкалиновая батарейка. Если же нужно подзарядить менее энергозатратные пульт от бытовой техники или наручные часы, то, как правило, используются солевые в силу их дешевизны и долгого срока работы. В настоящее время имеется множество производителей щелочных элементов питания, но одними из самых надежных считаются алкалиновые батарейки Duracell. До недавнего времени их выпуск осуществляла компания Gilette, а после ее поглощения фирма Procter & Gamble.

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки?

Ответ на данный вопрос — нет. В данном случае выгоднее купить новое устройство, тем более срок их годности достаточно велик. При попытке подзарядки алкалиновая батарейка начнёт нагреваться и придёт в негодность, а может и взорваться. Однако срок эксплуатации самих батареек можно увеличить — для этого попеременно меняют источники питания, давая одному из них немного «подзарядиться». Что же касается вопроса о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, то ответ на него однозначно отрицательный.

www.syl.ru

Алкалиновые (Alkaline) или щелочные батареи

Работы над улучшением потребительских свойств первичных источников тока привели в шестидесятых годах к началу производства щелочных батареек. Название этот вид батареек получил по веществу электролита – концентрированному щелочному раствору. Для производства электролита используется гидроксид калия, реже гидроксид натрия. Сегодня щелочные батарейки часто называют алкалиновыми из-за надписи на корпусе батареек, выпущенных за рубежом “Alkaline” (щелочь). Другие участники электрохимической реакции в щелочной батарейке такие же как и у солевой батарейки – отрицательный электрод из цинка и положительный электрод из оксида марганца. Применение в качестве электролита раствора щелочи вместо раствора соли позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства батареек. Напряжение различных типов батареек составляет от 1,5 до 12 вольт. Существуют щелочные батарейки, рассчитанные на самые различные токи разряда. Малым током разряда обладают дисковые щелочные батарейки. Батарейка в корпусе 164 имеет емкость всего 8 миллиампер-часов, а в дисковой батарейке в корпусе PX625A содержится 190 миллиампер-часов. Ток разряда этих небольших батареек измерен при работе на нагрузку высокого сопротивления. Емкость батареек зависит от тока разряда. Во время реакции электролит расходуется очень незначительно, поэтому его требуется меньше чем в солевой батарейке. При реакции не выделяются газы, что позволяет исключить из конструкции камеру для сбора газов. Эти особенности электрохимической реакции с участием щелочного электролита позволяют лучше использовать объем батарейки. Отрицательный электрод представляет собой цинковый порошок, занимающий 20-30 % объема, а не стакан как у солевой батарейки. Конструкция батарейки дает возможность значительно увеличить срок службы и повысить максимальный ток, отдаваемый в нагрузку.
Конструкция щелочной цилиндрической батарейки. Отрицательный электрод, расположенный в центральной части батарейки, представляет собой пасту из цинкового порошка, электролита и загустителя. Для предотвращения коррозии применяется цинк высокой чистоты, имеющий специальные добавки других металлов. Это позволило отказаться от применения ртути. Внутри порошка находится латунный стержень, выполняющий функцию токоотвода. Использование порошка позволяет значительно увеличит площадь соприкосновения электрода с электролитом, что снижает внутреннее сопротивление батарейки и увеличивает ток разряда. Удельная поверхность цинкового порошка составляет около 0,02 м2/г. Большой запас вещества отрицательного электрода позволяет значительно продлить срок службы батарейки. Отрицательный и положительный электроды разделены пористой мембраной, пропитанной электролитом. Мембрана исключает перемешивание паст положительного и отрицательного электродов. Положительный электрод состоит из смеси оксида марганца и графита, заполняющей объем между мембраной и стальным герметичным корпусом батарейки. В щелочной батарейке находится в полтора раза больше оксида марганца, чем в солевой батарейке. Отсутствие выделения газов при электрохимической реакции в щелочной батарейке позволяет делать ее корпус герметичным. В нижней части батарейки расположен защитный клапан, защищающий батарейку от взрыва. Если при прохождении химических процессов или из-за нагрева внутри будут накапливаться газы, то откроется защитный клапан и часть электролита выйдет наружу, герметичность будет нарушена. Батарейки и аккумуляторы выпускаются в одинаковых корпусах. Использование щелочных батарей и аккумуляторов может привести к попытке зарядить щелочную батарейку в стандартном зарядном устройстве. При заряде будет происходить накопление газов внутри батарейки и ее нагрев. Клапан предохраняет батарейку от взрыва при возрастающем давлении при экспериментах с зарядом. Положительным полюсом является стальной стакан, являющийся корпусом батарейки, отрицательным полюсом является стальная тарелка, расположенная в нижней части корпуса и соединенная с латунным стержнем. Элементы конструкции положительного и отрицательного полюсов разделены изолирующей прокладкой.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ Благодаря особенностям конструкции щелочная батарейка имеет преимущества и недостатки. Главным преимуществом является увеличенный ток разряда. По сравнению с солевыми батарейками щелочные имеют значительно увеличенный срок службы благодаря большому запасу реагентов. Срок хранения также увеличился и может составлять несколько лет. После года хранения емкость снижается не более чем на 10 %. Батарейки хорошо работают в широком температурном диапазоне. При работе напряжение батарейки долгое время не изменяется и только в конце срока службы резко уменьшается.
Щелочные батарейки дороже солевых, их вес больше из-за особенностей конструкции. Способы восстановления солевых батареек неприменимы к щелочным батарейкам. Так как емкость щелочных элементов питания существенно превышает емкость солевых, то их необходимо использовать в устройствах со средним и высоким потреблением энергии. Это электробритвы, плееры, диктофоны, а также фотовспышки и мощные фонари.
Существуют способы подзарядки щелочных батареек, продлевающие их срок службы, но производителями такие действия не рекомендуются, результат подзарядки может быть самым непредсказуемым. Возможность небольшой зарядки щелочных батареек дает обратимость электрохимической реакции, протекающей при разряде, но конструкция не обеспечивает безопасную зарядку. Поэтому были разработаны специальные перезаряжаемые щелочные батареи, получившие названия полуторавольтовые аккумуляторы, заряжаемые щелочные батарейки или RAM (Reusable Alkaline Manganese, Rechargeable Alkaline Manganese – многократно используемые щелочные марганцевые), исключающие утечку электролита или разгерметизацию которые могут произойти при многократной перезарядке. Патент на первое поколение таких батареек был получен в Канаде. Их выпуск был начат в конце восьмидесятых годов.
К неоспоримым преимуществам следует отнести возможность приобретения химического источника питания готового к работе без предварительной зарядки. Если после приобретения аккумулятора его нужно вначале зарядить, а потом использовать, то заряжаемые батарейки можно сразу устанавливать бытовую технику, не имея под рукой зарядного устройства. Приобретая заряжаемую батарейку, мы получаем первичный источник тока. После первого разряда батарейку можно зарядить и она становится вторичным источником тока. Таким образом, заряжаемые батарейки занимают промежуточное положение между первичными и вторичными источниками тока. Напряжение батарейки составляет 1,5 вольта и почти не меняется до полного разряда. Эти батарейки могут работать в режиме разрядных токов до 600 миллиампер. Емкость батарейки габарита АА достигает 2 ампер-часа. Их внутренне сопротивление выше, чем внутреннее сопротивление обычных батареек. Активные вещества цинк и оксид марганца. Перезаряжаемые щелочные батарейки являются хорошей заменой никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. В заряженном состоянии заряжаемые батарейки могут храниться несколько лет. Цена заряжаемых батареек в два раза выше цены обычных щелочных, но ниже цены аккумуляторов. Длительный срок хранения, превосходящий показатели никель-кадмиевых, никель-магниевых аккумуляторов, отсутствие вредных веществ позволяет заряжаемым щелочным батарейкам составить конкуренцию аккумуляторам, применяемым в бытовой технике.
Если батарейки разряжены менее чем на 25 %, то они могут перезаряжаться несколько сот раз до напряжения величиной 1,42 вольта, если они разряжены более чем на 25 % и менее чем на 50 %, то возможен перезаряд до 50 раз до напряжения уровнем 1,32 вольта. Сильно разряженная батарейка может перезаряжаться не более 20 раз. Батарейки могут использоваться в любом устройстве, которое поддерживает стандартные габариты (AA, AAA, C, D, и другие). Батарейки этого типа более всего подходят для устройств с низким потреблением тока в дежурном режиме, которые используются периодически. Например: пульты дистанционного управления, портативные радиостанции, карманные фонарики и другие. В некоторых странах заряжаемые батарейки получили широкое распространение. Есть бытовые приборы, в которых они рекомендованы в инструкциях. Некоторые приборы, ориентированные на этот тип батареек оснащены блоком питания, обеспечивающим два варианта зарядки – аккумулятор или батарейка. Блок питания таких приборов, рассчитанных на габарит АА, поддерживает зарядный ток в диапазоне 10…20 миллиампер для исключения последствий из-за возможной путаницы между заряжаемыми батарейками и обычными. При низких температурах эти батареи подходят только для маломощных устройств.

audioakustika.ru