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.
Что такое алкалиновая или щелочная батарейка
В составе аккумуляторных батареек алкалинового или щелочного типа, используются: размельченный в порошок цинк в роли анода, в роли катода диоксид марганца, а электролитом является щелочной материал – гидроксид калия.
Принцип работы полностью идентичен солевой батарейке. Напряжение в алкалиновой АКБ тоже совпадает – 1.5В. К стандартным размер относятся: АА, ААА, LR20, LR14, 6F22, но существуют и другие габариты. Данный аккумулятор имеет большую емкость, переносит низкие температуры, долгий срок хранения, но стоит дороже солевого и тяжелее его.
Щелочные или алкалиновые батарейки подходят для использования в устройствах со средним и высоким энергопотреблением:
- в мощных фонариках и требовательных к электрическому заряду детских игрушках;
- различных аудиоплеерах и радиоприемниках, как карманного, так и настенного типа;
- диктофонах и карманных MP3-плеерах;
- современных фотоаппаратах и видеокамер;
- автомобильных устройствах;
- в пультах для дистанционного управления.
Что такое алкалиновые батарейки
В алкалиновых батарейках в качестве катода применяется диоксид марганца, для анода применяется цинковый порошок, а электролит – раствор гидроксида калия. Благодаря такому составу их срок службы намного больше, чем у солевых аналогов. Некоторые могут путать солевые и алкалиновые батарейки или считать, что это одно и то же.
Важно отметить, что алкалиновые элементы питания можно даже заряжать. Это позволит продлить их жизнь и сэкономить бюджет (пусть и незначительно)
Однако к этому делу необходимо подходить с максимальной ответственностью. Ведь в процессе зарядки могут возникнуть различные проблемы:
- перегрев;
- утечка электролита.
Поэтому реанимировать можно лишь перезаряжаемые батарейки. При этом строго запрещено стучать по корпусу или делать на нём надрезы. Также нельзя разбирать элемент. Эти простые правила помогут сберечь не только элемент питания, но и ваше здоровье.
Для зарядки необходимо взять зарядное устройство с показателем тока 9–12 вольт. Также помните про провода, которые нужно собрать в особую схему. Не забудьте про мультиметр, при помощи которого будет проверяться напряжение. Также не будет лишним и термометр для измерения температуры, который позволит контролировать процесс.
При достижении 50 градусов зарядное устройство нужно отключить от сети. После этого батарейка должна остыть минуту и её можно повторно заряжать. Всего такая процедура займёт 5–10 минут.
Если же говорить о брендах, то, конечно же, — «впереди планеты всей знаменитый Duracell». Их продукция отличается продолжительным сроком службы (как заявляет производитель, работают в 10 раз дольше, чем дешёвые аналоги). Однако у такого элемента питания есть один существенный недостаток – высокая цена. Позволить себе такую покупку может не каждый, ведь стоимость одной — 70–120 рублей.
Если же говорить об отечественных алкалиновых батарейках высокого качества, то неплохо проявили себя элементы питания под названием «Космос». Многочисленные тесты показали, что изделие данного бренда лучше всего проявляет себя в условиях интенсивной эксплуатации. Также источники питания «Космос» медленно разряжаются, держат заряд при минусовых температурах, обладают неплохой производительностью.
Алкалиновые батарейки
Появившись впервые в начале прошлого века, они очень быстро стали популярными. Такие элементы называют щелочными, так как слово Alkaline в переводе на русский значит «щелочь».
По конструкции такие батарейки очень похожи на солевые, отличие лишь в том, как располагаются части. Здесь также есть электролит и пара электродов. Анодом выступает цинковый порошок, который обработан гидроокисью калия. Находится внутри, имеет отрицательный заряд, снимаемый латунным стержнем.
Катодом является двуокись марганца с небольшим количеством сажи либо графита. Обе части разделяются сепаратором, пропитанным электролитом. Короткое замыкание исключается благодаря оболочке.
Строение алкалиновой батарейки
Благодаря предохранительной мембране исключается риск взрыва батарейки. Когда давление газов повысится, мембрана разорвется, что приведет к разгерметизации элемента. Как следствие – появится течь электролита.
Плюсы
- хорошо переносят минусовые температуры;
- хорошая емкость (десятикратно превышает емкость солевых элементов);
- клапан, который предотвращает взрыв;
- большой срок эксплуатации (до 7-ми лет);
- батарейки не саморазряжаются;
- газов выделяется мало, а потому герметизация надежна (если, к примеру, фонарик сейчас не используется, то батарейки можно не вынимать из него довольно долго).
Минусы
- большой вес;
- нельзя «реанимировать»;
- относительная дороговизна.
Также элементы используются во многих устройствах – от фотоаппаратов до мощных фонариков. Что еще характерно, чем выше емкость щелочных батареек, тем медленнее они разряжаются.
Характеристики щелочных элементов питания
Производители АКБ на основе щелочных растворов указывают следующие характеристики устройств:
- напряжение – 1,5-10 В (в зависимости от типоразмера батарейки);
- запас мощности (электрическая емкость) элементов питания различается пропорционально объему компонентов – 1000-3000 мА/ч;
- рекомендуемая температура для хранения и работы – -30…+50°С.
Параметры напряжения и мощности необходимо учитывать при выборе батареек для работы с токами высоких разрядов. Наибольшая производительность отмечается при чередовании повышенных нагрузок и продолжительного бездействия устройств.
Пять популярных типоразмеров элементов питания.
Виды
Существует различная классификация батареек: в зависимости от типа, выдаваемого напряжения, размера, состава. Покупатель может купить все разновидности элементов питания.
Разберем классификацию, исходя из материалов, что входят в их состав (анода, катода, электролита).
Солевые
Быстро разряжаются, их нельзя зарядить обратно. При длительной эксплуатации гальванический элемент может протечь. При минусовых температурах солевые аккумуляторы перестают работать. Несмотря на многие недостатки, данный продукт востребован на рынке.
Щелочные, или алкалиновые
Алкалиновые батарейки появились в 1964 году, а выпустила их . Электролитом выступает щелочь – гидроксид калия (КОН), отсюда и название у данного элемента питания. Щелочные аккумуляторы имеют большую мощность, нежели их солевые аналоги, они более герметичны (а значит меньше риск протекания), почти не подвержены саморазряду.
Их легко отличить от других – на упаковке присутствует надпись ALKALINE. Применяют их в детских игрушках, пультах ДУ, радио и ночниках. Недостатками считается большая масса и высокая стоимость.
Ртутные батарейки
Не получили широкого распространения из-за высокой стоимости и повышенной токсичности. Ведь они могут протечь, а ртуть опасна для человека. Но такой гальванический элемент можно перезаряжать несколько раз. Хотя со временем теряется его емкость — за счет того, что ртуть стекает и собирается каплями внутри батареи.
Достоинствами данных изделий можно назвать хорошую бесперебойную работу в суровых атмосферных условиях, длительный срок годности.
Серебряные
Работают по аналогии с ртутными аккумуляторами. Недостаток только один – очень высокая стоимость. Но при этом у них емкость на 30-50% больше, чем у литиевых батареек. Серебряные элементы питания хорошо работают при высоких и низких температурах, обладают длительным сроком службы.
Литиевые
Появились сравнительно недавно. Обладают большим сроком службы и хранения, герметичны, работают в суровых условиях, их можно перезаряжать. На данный момент это самые лучшие аккумуляторы на рынке, хотя их стоимость нельзя назвать низкой. Подходят для приборов с повышенным энергопотреблением: портативных колонок, фонарей, детских игрушек со звуковым сопровождением.
Виды
Виды батареек АА.
Первым видом пальчиковых элементов АА были цинк-углеродные источники питания. Отличаются они невысокой стоимостью и хорошей энергоэффективностью в устройствах с низким потреблением, например, часах или фонариках. Если девайсу нужно много энергии с быстрым поступлением, цинк-углеродная батарейка будет терять свои электрические свойства и мощность. Устройства, требующие мало энергии, наоборот, позволяют реагентам восстанавливаться в течение нескольких часов.
Самым популярным в бытовом плане является второй тип батареек АА – щелочный (алкалиновый). Он обеспечивает высокую мощность и хорошо работает при низких температурах. Стоимость щелочного элемента питания не сильно отличается от цинк-углеродного, но в плане производительности превосходит в несколько раз.
Для питания энергозатратных устройств, например, цифровой камеры, предусмотрены литиевые пальчиковые батарейки АА. Они по всем характеристикам превосходят щелочные источники питания, особенно, если используются в мощных электронных девайсах. Однако за повышенную производительность приходится дополнительно платить.
Последний тип пальчиковых батареек АА – никель-металлгидридные. Они отличаются экономичностью при производстве и не содержат вредных для природы веществ. После использования никель-металлгидридные источники питания не обязательно утилизировать, так как они перезаряжаемы. Это позволяет не только защищать экологию от лишнего мусора, но и экономить деньги на покупке новых батареек.
Срок годности батареек «Дюрасел»
Источники питания этого производителя считаются настоящим прорывом в данной области, поскольку сам производитель утверждает, что эксплуатационный срок составляет целых 10 лет, что стало возможным благодаря уникальной технологии производства этих источников питания. Компания заявляет, что такой срок был получен экспериментальным путем в результате лабораторных исследований.
Реальное же положение дел немного отличается от заявленного срока. Как показывает практика, максимальный срок службы таких батареек составляет не более 5 лет. Вышеуказанная цифра была заявлена потому, что лабораторные исследования проводились в искусственных условиях. Стоит отметить, что такая же ситуация наблюдается и со сроком годности батареек «Энерджайзер».
Что такое алкалиновая (щелочная) батарейка
Алкалиновая батарейка также состоит из анода – порошкообразный цинк, катода – диоксид марганца и электролита, в качестве которого выступает гидроксид калия, который является щелочью. Следовательно, отсюда идет название и самих батареек. Алкалиновыми батарейки стали называть только потому, что на английский язык щелочь переводится как Alkaline, и на многих батарейках зарубежного производства есть эта надпись.
Алкалиновая батарейка
Принцип работы у алкалиновых батареек такой же, как и у солевых. Химические элементы анода и катода аналогично взаимодействуют посредством электролита, а вырабатываемый ток передается устройствам через токоотводы.
Появились такие батарейки в 1959 году благодаря изысканиям и научным разработкам Льюиса Урри. Напряжение 1,5 В. Стандартные размеры батареек АА и ААА, LR 14, LR 20, 6F22.
Преимущества алкалиновой батарейки:
- Большая емкость.
- Хорошо работают при средних нагрузках.
- Могут работать при низких температурах.
- Надежная герметизация.
- Низкий показатель саморазряда.
- Срок хранения до 7 лет.
Недостатки:
- Высокая цена.
- Более тяжелые.
- Когда ресурс выработан, мгновенно «умирают».
Алкалиновые батарейки применяются там, где нужно среднее и высокое токопотребление, например:
- Мощные фонари.
- Аудиоплееры.
- Диктофоны.
- Фотоаппараты и фотокамеры.
- Пульты от сигнализации.
Пальма первенства среди фирм производителей таких батареек принадлежит американским компаниям Duracell и Energizer, за ними следуют японские Sony и Toshiba.
Что общего у солевых и алкалиновых батареек
- Имеют одинаковый стандартный размер.
- Могут быть использованы в одних и тех же устройствах (но солевые выйдут из строя очень быстро).
- Одинаковое напряжение.
- И те и другие батарейки нельзя подзаряжать, это может привести к их взрыву.
- Оба типа батареек, после использования необходимо правильно утилизировать.
Сегодня все больше стран уделяют внимание утилизации солевых и алкалиновых батареек. Большинство развитых государств создают специальные пункты приема, куда можно отнести использованные элементы, а при покупке новых даже получить скидку
Батарейки отправляются на специальные заводы, где из них извлекают опасные металлы и химические соединения, для вторичной переработки. Если этого не делать, токсичные вещества могут попасть в землю, воду, а при сжигании мусора и в воздух, а это чревато, в свою очередь, серьезными последствиями для всех живых организмов на планете.
Где используются щелочные батарейки
Хорошая производительность и широкий выбор технических параметров сохраняют востребованность этих элементов у потребителей.
Какие приборы питаются от алкалиновых батареек:
- техника для взвешивания (бытовые, напольные, торговые или лабораторные весы);
- пульты управления (для телевизоров, кондиционеров, видео- и аудиотехники);
- часы (электронные настенные, настольные или напольные);
- модели на радиоуправлении;
- игрушки для детей;
- медицинское оборудование (электронные приборы для измерения артериального давления, температуры тела, слуховые аппараты, холтеры и пр.);
- радиоприемники, магнитофоны, бумбоксы, портативные колонки;
- цифровые фотоаппараты.
У некоторых алкалиновых батареек есть температурный индикатор заряда.
Алкалиновые батарейки
Появившись впервые в начале прошлого века, они очень быстро стали популярными. Такие элементы называют щелочными, так как слово Alkaline в переводе на русский значит «щелочь».
По конструкции такие батарейки очень похожи на солевые, отличие лишь в том, как располагаются части. Здесь также есть электролит и пара электродов. Анодом выступает цинковый порошок, который обработан гидроокисью калия. Находится внутри, имеет отрицательный заряд, снимаемый латунным стержнем.
Катодом является двуокись марганца с небольшим количеством сажи либо графита. Обе части разделяются сепаратором, пропитанным электролитом. Короткое замыкание исключается благодаря оболочке.
Строение алкалиновой батарейки
Благодаря предохранительной мембране исключается риск взрыва батарейки. Когда давление газов повысится, мембрана разорвется, что приведет к разгерметизации элемента. Как следствие – появится течь электролита.
Плюсы
- хорошо переносят минусовые температуры;
- хорошая емкость (десятикратно превышает емкость солевых элементов);
- клапан, который предотвращает взрыв;
- большой срок эксплуатации (до 7-ми лет);
- батарейки не саморазряжаются;
- газов выделяется мало, а потому герметизация надежна (если, к примеру, фонарик сейчас не используется, то батарейки можно не вынимать из него довольно долго).
Минусы
- большой вес;
- нельзя «реанимировать»;
- относительная дороговизна.
Также элементы используются во многих устройствах – от фотоаппаратов до мощных фонариков. Что еще характерно, чем выше емкость щелочных батареек, тем медленнее они разряжаются.
Виды и характеристики батарейки ААА
Существует несколько видов источника питания с маркировкой ААА. Необходимо это иметь в виду, ведь от типа используемого электролита, катода и анода зависит срок эксплуатации, номинальная мощность, ёмкость, а также стоимость.
Так, батарейки ААА имеют следующие параметры:
- Количество ампер. Такие элементы питания не могут похвастаться большой силой тока. Обычно она не превышает четырёх ампер-часов.
- Ёмкость. Существует три разновидности элементов питания: солевая, алкалиновая, аккумуляторная. Поэтому ёмкость будет зависеть от выбранного варианта. Так, ёмкость солевого источника тока составляет 540 мА⋅ч, алкалинового — 1250 мА⋅ч, энергетическая плотность аккумуляторных батареек варьируется от 300 до 1100 мА⋅ч.
- Вольтаж. Напряжение солевых и алкалиновых источников питания не превышает 1,5 вольт. У аккумуляторов с никель-металлогидридным наполнением оно равно 1,2 V. Если вы сомневаетесь, подойдёт ли вольтаж для конкретного прибора, изучите его паспорт.
- Размер. Все источники тока с маркировкой ААА имеют стандартные габариты: длина — 44,6 мм, диаметр — 10,5 мм.
- Вес. Параметр зависит от типа используемого катода, анода, а также электролита. В среднем он составляет 12 г.
- Срок годности. Обычно эта характеристика указывается производителем на каждом конкретном изделии. У некоторых источников питания он составляет 8 лет. При этом время эксплуатации зависит от ряда параметров: прибора, в котором он установлен, температуры окружающей среды. Наиболее морозоустойчивыми являются алкалиновые и аккумуляторные батарейки.
- Температурный режим. Диапазон варьируется от -40 до +60 градусов.
В продаже представлены несколько вариантов батареек типа ААА:
- Солевые. Это самый маломощный вариант, рассчитанный на минимальную нагрузку. Они дополнительно обозначаются буквой L. Непродолжительный срок эксплуатации объясняет их низкую стоимость. Они удобны в использовании, доступны, подходят для большинства бытовых приборов. Поэтому являются наиболее распространёнными. К минусам можно отнести: высокий саморазряд, непродолжительный срок эксплуатации, плохое функционирование при низких температурах.
- Алкалиновые. Являются «середнячком» по продолжительности работы и стоимости. В качестве электролита в них применяется калия гидроксид. Благодаря этому химическому элементу увеличивается скорость химической реакции. Они отличаются высокой энергоёмкостью, длительным сроком эксплуатации, низким саморазрядом, возможностью работать при низких температурах.
- Литиевые. Могут похвастаться продолжительной работой, высокой мощностью. Однако стоят такие батарейки существенно дороже, чем другие варианты.
- Аккумуляторные. Такой источник питания является многоразовым, то есть при необходимости их можно повторно заряжать. Используют их в устройствах с большим потреблением электроэнергии. К минусам можно отнести высокую стоимость.
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.
История возникновения
Первая батарейка была изобретена в 1800 году, физиком из Италии – Алессандро Волта. Её устройство выглядело как соединенные оцинковано-серебряные диски с намоченным в солевом растворе картоном. Это позволило создать первый аккумулятор слабой мощности солевого типа. Через 20 лет, изобретатель Джон Даниэль смог разработать более мощную батарейку в 1.1 Вольт с применением сульфатов: металлов меди и цинка. Это позволило создать практически «вечную» батарейку для устройств тех времен.
Первую алкалиновую батарейку изобрели американские ученые Вольдемар Юнгнер, и Томас Эдисон в начале двадцатого века, но приобрели популярность они только к середине этого же века. В них использовалась ртуть, но в сегодняшних аналогах её содержание снижено до минимальных значений.
Что такое солевая батарейка
Устройство солевой батарейки чрезвычайно простое. Она состоит из цинкового катода, анода – двуокись марганца и электролита – хлорид аммония. Отсюда происходит само название солевая батарейка, поскольку в качестве электролита выступает соль.
Между реагентами расположена специальная прокладка, благодаря ей ингредиенты не смешиваются, но она пропускает электролит. Между электролитом и химическими элементами анода и катода возникает реакция и выделяется электрический ток. После того как ток образовался, он переходит на токосниматели, которые расположены внутри батарейки, а затем на раздельные электроды с разных концов батарейки и в итоге передается электронному устройству.
Напряжение в такой батарейке равно 1,5 В. Стандартные размеры АА (пальчиковая) и ААА (мизинчиковая).
Кроме стандартных размеров, которые встречаются наиболее часто, используются батарейки следующего типа:
- С или LR 14 (похожа на маленький бочонок).
- D или LR 20 (большой бочонок).
- 6F22 «крона» (прямоугольная батарейка чуть меньше спичечного коробка).
Преимущества солевой батарейки:
- Маленький вес.
- Дешевизна.
- Возможно продлить срок службы если дать батарейке «отдохнуть».
- Низкие энергетические показатели.
- Плохо работают при низких температурах.
- Небольшой срок хранения.
- Быстрый саморазряд.
- Плохая герметичность, окисление оболочки.
Солевые батарейки обладают интересной способностью работать еще некоторое время, после того как, казалось бы, уже не могут. Дело в том, что если вытащить батарейку из устройства, к тому же немного потрясти ее или немножко постучать по ней, то можно выровнять комки электролита, который находится внутри и использовать его до конца.
Эти недорогие батарейки с небольшой мощностью подходят для приборов, не требующих высокого токопотребления, например:
- Детские игрушки.
- Небольшие фонарики.
- Пульты телевизоров.
- Часы.
- Радиоприемники.
Лидерами в производстве солевых батареек в России являются компании Космос, Энергия, Фотон. Среди мировых производителей на первом месте Sanyo и GP.
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.
Классификация
Классификация щелочных энергоэлементов основана на форм факторе.
- Таблетки (монеты, пуговицы). Устройства дисковой конфигурации, обозначаемые маркировкой CR. Встречаются в нескольких диаметрах от 0,3 до 0,47 мм. Применяются в миниатюрных устройствах вроде часов, пультов, весов.
- Мизинчиковые. Цилиндрические батарейки ААА. Обширно применяются в бытовых устройствах вроде часов и пультов.
- Пальчиковые. Цилиндрические энергоэлементы АА ввиду большей мощности и емкости используются в более энергопотребляющих приборах вроде камер и мультимедийных устройств.
- Кроны. Устройства прямоугольной формы в поперечном разрезе F22 с гнездом и штекером по разные стороны. Рассчитаны на радиотехнику.
- Бочонки. Цилиндрические элементы большего размера, обозначаемые маркировкой D. Ориентированы на высокопроизводительные устройства вроде фонарей и акустических систем.
- Маленькие бочонки. Аналогичны по форме предыдущему типу, но меньше. Встречаются под маркировками LR14 и C.
