Разница между алкалиновыми батарейками и щелочными

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.

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.

История развития

Предок современных батареек – вольтов столб – был изобретен в начале 19 в. итальянским ученым Алессандро Вольта. В составе первого в мире автономного источника питания поочередно соединялись медные и цинковые пластинки – гальванические элементы. Электрический ток возникал из-за химического взаимодействия металла с солевым раствором.

Современные устройства отличаются меньшими размерами и улучшенной производительностью, но имеют такой же принцип действия.

Первый источник тока в промышленных батареях – марганцево-цинковый с солевым раствором – был разработан Лекланше. Позднее в производстве стали пользоваться другими первичными элементами анода и катода, экспериментировать с составом электролита, чтобы уменьшить размеры корпуса, но увеличить удельную емкость и срок службы батареек.

Щелочной раствор для химического взаимодействия анода и катода впервые использовали в 20 в. Томас Эдисон и Вальдемар Джангнер, но работали изобретатели независимо друг от друга. В 1950 г. канадский инженер Льюис Урри применил щелочь для марганцево-цинковых батареек, а уже через 10 лет запатентовал эту разработку.

Что общего между щелочными и солевыми изделиями?

Чтобы выбрать тот или иной вариант, следует сравнить оба типа батареек.

Так, они изготавливаются на марганцево-цинковой основе, принцип действия у них один, размеры такие же. Применяются в тех же приборах. Рабочее напряжение варьируется в пределах 1,5-12 В. Подзаряжать такие батарейки нельзя.

Утилизируются они тоже одинаково. Просто так выбрасывать использованные элементы в мусорку нельзя, ведь они «умеют» разлагаться, а потому потенциально опасны для людей. Для этого есть специальные перерабатывающие пункты.

Вред, наносимый планете батарейкамиКуда идут переработанные батарейки

Виды батареек по химическому составу

В быту «батарейками» называют гальванические элементы, которые создают электрический ток за счет химической реакции. Гальванические элементы производят электрическую энергию благодаря реакциям между двумя металлами в растворе электролита. Один металл является «минусом», другой «плюсом». Между ними протекает реакция окисления (на «минусе») и восстановления (на «плюсе»), за счет которой и возникает ток.

Традиционно с химической точки зрения батарейки разделяют на виды в зависимости от того, какие металлы или какой тип электролита в них используется.

Солевые батарейки

Это старейший тип батареек, разработанный компанией Eveready еще в 20-х годах прошлого века. В качестве «минуса» в нем используется цинк, а в качестве «плюса» — двуокись марганца. Электролит, который обеспечивает протекание реакции — хлорид аммония. Это соль, поэтому батарейка называется солевой.

Солевые батарейки имеют международную маркировку R. Такие батарейки подходят для устройств, не требующих большой мощности питания: детских игрушек, пультов ДУ для телевизоров, часов, ручных фонариков, небольших радиоприемников.

Преимущества

дешевизна маленький вес возможность возобновить работу батарейки после разряда

Недостатки

невысокая выработка токане работают при минусовых температурахнебольшой срок храненияпроблемы с герметичностьюи быстрая разрядка при неиспользовании

Щелочные батарейки

Щелочные батарейки также называются алкалиновыми (от французского alcaline — щелочной). Они также состоят из марганца и цинка, но в качестве электролита, в котором протекает реакция, в них используется гидроксид калия. Это щелочь, поэтому у батарейки такое название.

Щелочная батарейка маркируется буквами LR. Эти батарейки подходят для устройств со средним и высоким потреблением тока, таких как ручные прожекторы, плееры и диктофоны, фотоаппараты.

Преимущества

большая емкость, чем у солевых могут работать при низких температурах герметичны малая скорость саморазряда — могут храниться до 7 лет

Недостатки

цена чуть вышеболее тяжелый весодноразовые — после выработки заряда использоваться больше не могут

Ртутные батарейки

В этих батарейках в качестве «минуса» служит цинк, а «плюса» — оксид ртути. Они разделяются слоем электролита, в роли которого выступает 45% раствор щелочи (гидроксид калия, как и в алкалиновых).

Ртутные батарейки в наше время используются очень редко из-за общеизвестного факта: ртуть токсична. Однако еще в недалеком прошлом они активно применялись в электронных часах, весах, медицинской технике — слуховых аппаратах, кардиостимуляторах.

Преимущества

стабильность напряжения большая ёмкость высокая энергоплотность стойкость к перепаду температур долгое время хранения

Недостатки

ядовитость ртути при нарушении герметичностидороговизнасложность утилизации

Серебряные батарейки

Есть и такие. В них роль «минуса» опять играет цинк, а роль «плюса» — оксид серебра. Реакция с выделением электрического тока протекает при помощи щелочного электролита — гидроксида калия или натрия.

Международная маркировка серебряной батарейки — SR. Используются они в тех же сферах, что и ртутные, и по достоинствам и недостаткам практически им аналогичны. Главное преимущество серебряных батареек перед ртутными — безопасность: серебро нетоксично, и при нарушении герметичности корпуса нет риска отравления. Главный минус —  серебряные батарейки дороже всех остальных видов батареек.

Литиевые батарейки

Наконец, последний тип батареек — литиевый. У этих батареек в качестве «плюса» используется литий, а вот «минус» и электролит могут быть представлены различными веществами: диоксид марганца, монофторид углерода, пирит, тионилхлорид и другие.

Литиевые батарейки могут использоваться в разной портативной электронике и имеют маркировку CR. Они объединяют в себе все преимущества предыдущих типов и, по факту, являются самым хорошим гальваническим элементом питания. Но по сравнению с щелочными и солевыми элементами литиевые батарейки дороговаты (хотя в зависимости от используемых веществ цена может сильно различаться). Поэтому первые тоже выпускаются в большем количестве для бюджетного сегмента.

Преимущества

легкость долгое время хранения (до 12 лет) термическая стойкость стабильное напряжение высокая энергоплотность и энергоемкость

Недостатки

высокая стоимость

Как видите, литиевые батарейки — это единственный тип, у которого достоинства решительно перевешивают недостатки. Поэтому рекомендуем попробовать:

Типы часовых батареек

Подразделение всех часовых элементов питания, которые можно встретить в продаже, производится на 2 больших класса:

1. С малым внутренним сопротивлением.
2. С высоким внутренним сопротивлением.

где сопротивление R прямо зависит от химического состава автономного элемента питания.

Для примера приведем виды часовых батареек, оносящиеся к первой и второй группе:

1. (малое сопротивление) — гидро-оксид калия.
2. (высокое сопротивление) — гидро-оксид натрия.

Первая группа батареек характеризуется способностью единоразового мощного выброса энергии, применяется в часах со звуковыми сигнализаторами, с подсветкой, с хронографом и прочими дополнительными энергоемкими опциями.

Понятно, что недостатками данной группы элементов будут:

• быстрый разряд;
• малый срок службы;
• вероятность протекания электролита.

Вторая группа часовых батареек не обладает высокой мощностью, но выигрывает за счет стабильности и плавности в работе. Такие батарейки служат дольше и надежнее, чем их «активные собратья» из первой группы.

Формула и ее особенности

Итак, следует использовать такую формулу:

Время непосредственно заряда= (емкость вашего аккумулятора / ток зарядки) * коэффициент

Чтобы эта формула работала, нужно выполнить несложные условия:

• На заряд уходит время от 4 до 20 часов, не меньше и не больше. Если на заряд уходит менее 4-х часов, зарядное устройство самостоятельно перекроет ток. Аккумулятор будет готов к использованию. Если на заряд уходит более 20-ти часов, значит, на аккумулятор воздействуют слишком малые зарядные токи. Аккумулятор может оставаться в устройстве до недели. Никакой угрозы для него нет.
• Емкость АКБ можно найти на корпусе, а также на упаковке, в инструкции.
• Ток непосредственно зарядки указывают на корпусе, а также в инструкции. Ток также часто выставляется вручную и отражается на специальном дисплее, если такой предусмотрен конструкцией.

Популярные производители и их особенности

Гарантировано приобрести качественную продукцию можно только в том случае, если покупать щелочные батарейки известных производителей. На сегодняшний день наибольшим спросом пользуются маргацево щелочные элементы следующих производителей:

1. Energizer – достоинство алкалиновых элементов питания от известного американского производителя электротехники заключается в том, что изделие позволяет поддерживать необходимое напряжение в устройстве, на протяжении всего времени эксплуатации изделия.
2. Duracell – щелочные элементы питания этой фирмы обладают минимальным саморазрядом и максимальной ёмкостью при стандартных размерах.
3. Рanasonic – батареи этого производителя отличаются стабильной отдачей электроэнергии, а также повышенной ёмкостью и устойчивостью работы при отрицательной температуре воздуха.
4. Сamelion – щелочные изделия этой фирмы производятся в Китае, но качество изделий очень достойное. Батареи Сamelion хорошо переносят глубокий разряд, и сохраняют номинальное напряжение в течение всего срока эксплуатации.

Многие производители щелочных батарей поставляют на рынок качественные изделия, поэтому можно смело приобретать элементы питания таких фирм, как gp, smartbuy, космос, varta и др

Важно при покупке не нарваться на подделку, поэтому покупать батарейки следует только в проверенных торговых точках

Как это сделать

Перед тем как зарядить батарейку в домашних условиях, следует принять к сведению несколько простых советов:

• Не рекомендуется вскрывать элемент.
• Нельзя его разбирать.
• Не стоит делать надрезы на корпусе, стучать по элементу.

Такая техника безопасности поможет не только уберечь себя от возможных неприятных последствий, но и будет способствовать тому, чтобы зарядка алкалиновых батареек прошла успешно, и они смогли выработать свой остаточный потенциал.

Для «реанимации» потребуются:

• Сам щелочной элемент питания, нуждающийся в экстренной подзарядке.
• Зарядное устройство с показателем постоянного тока от 9 до 12 вольт.
• Провода — для того, чтобы правильно собрать простую схему.
• Мультиметр, с помощью которого будет проводиться тест напряжения.
• Желательно наличие термопары или термометра для измерения температуры элементов.

Алкалиновые батарейки можно заряжать, но с условием соблюдения техники безопасности и знанием основ сборки простой электронной схемы. Для начала следует понять, какой у них уровень остаточного заряда. Будет достаточно вставить их в то устройство, которое используется, и замерить показатели с помощью мультиметра или вольтметра. Затем можно приступить к самому процессу «реанимации», памятуя о том, что любая ошибка может быть чревата неприятными последствиями:

1. Оголяем у зарядного устройства контакты.
2. Подключаем его к розетке.
3. Присоединяем к контактам «зарядника» батарейку с помощью соединительных проводов, строго соблюдая полярность (минус к минусу, а плюс — к плюсу).
4. Далее батарейка начнет нагреваться, внимательно контролируем этот процесс с помощью термопары.
5. По достижении температуры в 50°С отключаем цепь.
6. Ждем две минуты до остывания батарейки.
7. Снова замыкаем цепь включением «зарядника» в розетку.
8. Следим за температурой.

Такую манипуляцию следует проводить в течение пяти минут, затем вставить элемент питания обратно в устройство и проверить его работу. Лучшим «тестером» может стать обычный карманный фонарик. Если он будет светить ярко, значит, подзарядка прошла успешно.

Теперь подзаряжаем батарейку так называемым «шоковым» способом:

1. Подключаем ее обратно в цепь.
2. Коротко включаем «зарядник» в розетку и тут же вынимаем его.
3. Так сделать нужно несколько раз, в течение полутора-двух минут.
4. Замеряем показатели напряжения (они могут быть выше прежних).
5. После всех «мучений» народные умельцы рекомендуют охладить батарейки в морозильнике, затем, после извлечения оттуда, довести их до комнатной температуры и вставить в устройство.

Если зарядить алкалиновые батарейки таким способом, это поможет ненадолго продлить им жизнь. Безусловно, метод может оказаться и полезным — в случае, если у вас нет подходящего зарядного устройства для батареек.

Но лучше всего приобрести новые элементы и всегда держать их поблизости в качестве запасных. Тем более, щелочные батарейки хранятся долго, не теряя своей работоспособности. 

Что выбрать

Так какие батарейки лучше: солевые или щелочные? Конечно, те, которые будут служить более продолжительное время.

Солевые в настоящее время практически вытеснили щелочные, поскольку их использование не выгодно. В интернете сейчас можно купить недорогие «Трофи» A27-5BL, тип электролита которых алкалиновый. Упаковка из пяти штук стоит порядка 150 рублей.

Самый передовой и хороший элемент питания на современном этапе, работающий даже при сильном морозе (до – 40 Цельсия), – литиевый.

Эти батарейки, по заверениям производителей, стопроцентно защищены от утечек и способны сохранять не менее половины заряда в течение двадцати лет.

Если попробовать определять вес, то окажется, что они в 3 раза легче щелочных, зато почти в 2 раза дороже. И в 10 раз превышают стоимость солевых.

Можно и в домашних условиях изготовить самую простую батарейку из обычных подручных предметов, которая пригодится, чтобы подзарядить простое и неэнергоёмкое устройство, такое как фонарик. Достаточно иметь под рукой лимон, медную монету, стальные гвозди и два изолированных провода.

Скорее всего, через какое-то время случится очередной технический взрыв, и обыденными станут уже не солевые или щелочные батарейки, а аккумуляторы, которые способны держать больший заряд. При необходимости их можно подзарядить, и, главное, они экологически безопасны.

Выбор элемента питания

Выбор пальчиковой батарейки, которую можно заряжать при помощи зарядного устройства, на первый взгляд, может составить некоторые трудности, ведь внешне такой элемент ничем не отличается от одноразового.

Однако при покупке не обязательно прибегать к помощи продавцов-консультантов, достаточно разобраться в надписях на товаре.

Небольшие познания в английском также не помешают в такой ситуации. Надпись rechargeable на элементе в переводе означает – «перезаряжаемый», что говорит само за себя.

Читать также: Хомуты строительные для лесов

И наоборот – словосочетание do not recharge подскажет потенциальному потребителю то, что батарейка не подлежит попеременной зарядке.

Еще одним отличием является нанесение производителем значения емкости аккумуляторной батарейки, которая выражается в mAh (миллиампер час). На обычном одноразовом элементе такого параметра вы не встретите. Аккумуляторные батарейки пальчиковые, получающие «новую жизнь» от зарядного устройства, разделяются по типу материала, который является их основой.

Никель-кадмиевый элемент питания

Являются наиболее дешевыми по сравнению с остальными разновидностями. Несмотря на невысокую стоимость, такие аккумуляторные батарейки не лишены преимуществ, главное из которых – способность сохранять заряд при отрицательных температурах.

Недостатков несколько – неспособность воспринимать заряд до полной разрядки и его потеря даже без использования элемента в приборе.

Никель-металлогидридные

Такие элементы обладают способностью долго хранить свой заряд, но за такую возможность владелец расплачивается немалыми габаритами и стоимостью подобного аккумулятора.

Литий-ионные

Одни из самых современных батарей основное преимущество которых, является отсутствие «эффекта памяти», как в случае с элементами на основе Ni-Cd, и способность долгого сохранения заряда.

Основной недостаток заключается в высокой стоимости по отношению к другим разновидностям и эффектом быстрого саморазряда при работе в условиях отрицательных температур.

Изредка на некоторых батареях можно заметить надпись LSD. Английская аббревиатура расшифровывается – low self-discharge, что переводится как «низкий саморазряд».

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.

Где используются разные виды батареек

Представьте: вам поручили сделать несколько фото для отчёта, а камера разряжена. Какие батарейки лучше для фотоаппарата? Многие думают, что подойдут любые, лишь бы они подходили по размеру. Однако с разными батарейками получается разное качество снимков. Дело тут в напряжении. Самое стабильное значение показывают литиевые пальчиковые или мизинчиковые батарейки. Не говоря уже о том, что они медленнее разряжаются ― в то время, как на солевых вы сможете сделать только пару фотографий со вспышкой.

Для светильников и фонариков лучше подойдут щелочные батарейки. Солевые подойдут разве что для совсем маленьких подсветок (например, для книги).

Солевым тоже можно найти применение. Для пульта телевизора или настенных часов лучше брать какие-нибудь более бюджетные батарейки, поскольку энергии будет достаточно в любом случае.

Размер может быть разный. В пульты дистанционного управления чаще вставляют мизинчиковые . Сложнее определить, какие батарейки нужны для часов, вариаций здесь множество. Для старых настенных часов может даже потребоваться «Крона» (как и для старых раций, микрофонов, фонарей). Но более частый вариант ― несколько батареек формата ААА или АА.

Какие батарейки используются в наручных часах? «Монетка» подходящего размера может быть алкалиновой, литиевой или серебряной. Любой из них хватит на пару лет, но последние две ― самые надёжные. Их применяют также в материнских платах.

Щелочные AA и AAA ― оптимальный вариант для мыши, рабочего телефона, рации, литиевые ― для колонок. В сигнализациях дольше работают специальные батарейки A23 и A27, на них часто так и написано: «для сигнализаций».

Везде можно заменить солевые на щелочные, а щелочные на литиевые, просто не всегда в этом есть смысл. Главное ― не использовать батарейки разных типов вместе в одном устройстве.

Солевые батареи

Солевые батареи были созданы раньше, чем щелочные и долгое время являлись наиболее популярным элементом питания. К основным плюсам таких батареек можно отнести низкую стоимость, простоту эксплуатации и широкую область использования. Среди минусов солевых батареек выделяется сильное ухудшение работы при низких температурах, резкий спад уровня заряда и небольшой срок хранения.

Основными характеристиками солевых батареек, о которых следует знать покупателю, являются:

• Номинальное напряжение батареи равно 1,5В.
• Срок службы такой батарейки можно увеличить, если периодически давать ей «отдохнуть».
• Солевые батарейки плохо работают при низкой температуре.
• При нагревании батареи наоборот, можно повысить эффективность ее работы, однако следует учитывать, что так можно очень быстро вывести ее из строя.
• Срок хранения солевой батарейки составляет около 2-х лет.