Солевые батарейки: их состав и конструкция, виды и размеры

Что такое алкалиновая батарейка

Первая алкалиновая батарейка была изобретена американскими учеными Вольдемаром Юнгнером, и Томасом Эдисоном в начале двадцатого столетия, но популярность такие батарейки обрели не сразу. «Alkaline» в переводе с английского языка на русский означает «щёлочь», поэтому они ещё называются щелочными.

По своей конструкции щелочные батареи напоминают солевые. Разница состоит только в расположении частей. У алкалиновых также имеются два электрода и электролит. Порошкообразный цинк, пропитанный гидроокисью калия (3), играет роль анода. Располагается внутри элемента и обладает отрицательным зарядом, для снятия которого используется стержень из латуни (2),

Роль катода играет двуокись марганца, в которую добавляется графит или сажа (5). Они разделены сепаратором (4), который пропитан электролитом. Элемент с положительным выводом имеет форму стального стакана, покрытого никелем (1), а отрицательный выполнен из стали и напоминает тарелку (9).

Оболочка (6) препятствует короткому замыканию.

Газы, выделяющиеся при работе, давят на прокладку (8). Поскольку в данном элементе газов выделяется немного (в сравнении с солевым), то и размеры камеры тоже значительно меньше.

Предохранительная мембрана (7) предотвращает от возможного взрыва батареи. При превышении давления газов мембрана просто разорвётся и элемент разгерметизируется. В результате образуется течь электролита.

Преимуществами считаются:

довольно большая емкость;
длительный срок службы (до семи лет), благодаря значительному запасу реагентов (через год снижение ёмкости не превышает 10 %);
отсутствие саморазряда;
надёжность герметизации, благодаря минимальному количеству выделяемых газов, их можно достаточно долго не вынимать из устройств, которые в данный момент не используются;
наличие предотвращающего взрыв клапана,
удельная ёмкость щелочной батарейки при минимальной нагрузке выше в полтора раза,
в течение постоянного разряда щелочные элементы обеспечивают ёмкость в 10 раз большую, чем у солевых таких же габаритов,
способность работать даже при минусовых температурах.

Недостатки: довольно большая масса, дороговизна и невозможность «реанимации».

Сфера применения охватывает большое количество приборов. Такие батарейки необходимы для работы мощных фонариков, аудиоплееров, фотокамер, пультов от сигнализации. Самыми популярными считаются Duracell и Energizer, которые выпускаются американскими компаниями. Неплохо зарекомендовали себя Sony и Toshiba японского производства.

Между ёмкостью щелочных батареек и их разрядом существует обратно пропорциональная зависимость. Уменьшение ёмкости происходит постепенно, и при разрядке большими токами различие с солевыми будет десятикратное.

Солевые батарейки: особенности, устройство

Солевая батарейка долгое время считалась одним из наиболее востребованных элементов питания и это несмотря на практически не изменившийся с момента появления внешний вид и устройство. Сложно представить, но солевая батарейка практически 150 лет была лидером рынка электротоваров вплоть до недавнего времени. Идеальное сочетание качественных характеристик и умеренной цены позволяло уверенно удерживать пальму первенства.

Устройство элемента чрезвычайно простое. В основе – анод – цинковый порошок, пропитывающий активное вещество батарейки – марганцевый диоксид, цинковый катод со специальными добавками (для замедления коррозионного процесса в цинке) и непосредственно электролит, представленный хлоридом аммония. Именно благодаря последнему солевая батарейка получила свое название, ведь электролит, содержащийся в ней, по сути, соль.

Между электродами солевого элемента питания расположен сепаратор – прокладка, изолирующая реагент друг от друга и предотвращающая их смешивание между собой. Но при этом она пропускает через себя электролит. В результате чего между анодом, катодом и непосредственно амониевым хлоридом возникает реакция, приводящая к выделению электрического тока. Последний попадает на расположенные внутри элементы питания, а от них – на электроды, передающие конечный заряд электронному устройству, в котором находится солевая батарейка.

Достоинства

Невысокая стоимость (что обусловлено незначительными материалозатратами, простым процессом производства);
Простота и комфорт эксплуатации;
Практически универсальные параметры (характеристики батареек позволяют применять их в большинстве областей).

Недостатки

Ощутимое снижение емкости элемента питания при повышении разрядного тока до уровня, необходимого современным электронным устройствам;
Снижение качественных характеристик в условиях низких температур;
Незначительный срок хранения (не более 2 лет);
Существенное снижение напряжения в процессе разряда;
Окисление оболочки из-за недостаточной герметичности.

НА ЗАМЕТКУ.

Солевые батарейки можно использовать практически на 100%. Казалось бы, в ситуации, когда заряда практически не осталось и элемент питания «выдохся», можно ненадолго продлить его жизнеспособность. Для этого необходимо вытащить его из электроприбора и немного постучать по корпусу. Так можно выровнять комки электролита: это позволит элементу питания проработать еще некоторое время.

Чем отличаются щелочные батарейки от солевых

Лучше понять, в чём заключается разница между ними, поможет сравнительная таблица.

Параметр	Солевые	Алкалиновые
Условия эксплуатации.	Не выдерживают скачков напряжения и низких температур.	Легко переносят перепады и скачки.
Срок хранения.	3 года.	5 лет.
Сфера применения.	Предназначены для техники с невысоким уровнем потребления.	Можно использовать с мощными приборами.

Выбор подходящего элемента питания зависит от того, с каким прибором вы его собираетесь использовать. Это необходимо учитывать при покупке батареек. Сделать правильный выбор вам поможет инструкция по эксплуатации.

Можно ли заряжать щелочные элементы

Многие спрашивают о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, «раскачав» их с помощью тех или иных показателей тока, чтобы они могли дольше работать, не уменьшая своей производительности.

Если подходить к делу с максимальной «строгостью», обычные батарейки даже не принято называть аккумуляторами, поскольку повторной зарядке они не подлежат, и она рискует закончиться плачевно: перегрев, утечка электролита, а если кому-то взбредет в голову подзарядить литиевые элементы «экстремальными» токами — в некоторых случаях может произойти и взрыв, так как литий является наиболее опасным веществом.

Следует иметь в виду то, что существуют как перезаряжаемые, так и неперезаряжаемые элементы питания. На корпусе батареи всегда есть обозначение о том, перезаряжаемая она или нет. Если элемент импортный, на нем можно найти английское слово rechargeable, что в переводе означает «перезаряжаемый». В случае, когда приходится иметь дело с обычными недорогими батарейками, чаще всего на них можно увидеть надпись do not recharge («не перезаряжать»).

Однако в народе всегда находятся смельчаки и умельцы, которые, невзирая на потенциальную опасность, могут «реанимировать» элементы со слабым уровнем емкости. В этом случае не лишним будет все же напомнить о том, что литиевые батарейки не стоит подвергать такому эксперименту: «тест» может быть небезопасным для смельчака. По идее, обыкновенные АКБ не предназначены для подзарядок, и любой электролит может либо вытечь или взорваться.

Можно ли зарядить их — в принципе, да, но после такой «реанимации» они не будут работать долго.

Что из себя представляет солевая батарея

Батарея состоит из группы электрических двухполосников, которые соединены между собой последовательно или параллельно. Несмотря на иное значение термина, в повседневной жизни слово «батарейка» закрепилось за одиночными гальваническими элементами, закрепленными в единую цепь.

Пальчиковая AA R6

Как правило, они используются для питания различных электроприборов, что позволяет сделать их портативными, независимыми от стационарного источника питания. Первые солевые батарейки, которые также именуются элементами Лекланше, были изобретены в далеком 1865 году.

Подобные изделия идеально подходят для использования в устройствах, потребляющих малое и умеренное количество энергии. Их конструкция очень проста, что позволяет сделать процесс производства максимально дешевым. Подобные элементы питания относятся к «сухому типу», к которому помимо них, причисляют угольно-цинковые батареи (в зависимости от состава).

В чем разница?

Ключевое понятие в данном случае — это химический состав электролита в элементе. Если коротко, состав электролита у солевых батареек — это, разумеется, солевой раствор, а у алкалиновых — щелочь. Во избежание путаницы следует знать о том, что само понятие «батарейки alkaline» — не что иное, как именно щелочные (таков перевод английского слова).

В качестве примера можно привести популярные солевые элементы, электролит которых состоит из хлорида цинка. Алкалиновые АКБ содержать в себе жидкость, в качестве которой применяется не солевой, а щелочной раствор (обычно это гидроксид калия). При взаимодействии с полюсами аккумулятора щелочь выделяет гораздо больше химической энергии, чем соль. Именно поэтому щелочные батарейки отличаются лучшей производительностью, и их ОКПД (общий коэффициент полезного действия) намного выше, чем у солевых аналогов.

Многие считают, что наилучшие алкалиновые элементы — это Duracell, которые уже в течение долгого времени являются лидирами на рынке. Среди отечественных производителей неплохо показали себя батарейки «Космос», хотя российская алкалиновая АКБ отличается от мощной «дюраселки» более скромным показателем емкости и стоит намного дешевле.

Классификатор продукции, обычно, маркирует алкалиновые, солевые и литиевые элементы питания буквенными обозначениями, например, АА и ААА. В зависимости от размера, их можно использовать в фонариках, настенных часах, электронных игрушках, пультах для телевизоров и так далее. Можно сказать, что батарейки алкалиновые — лучшие после литиевых, от покупки которых потребителей часто удерживает цена.

Коротко различия между щелочными и солевыми батарейками можно обозначить в нескольких пунктах.

Характеристики солевых батареек:

После 2-3 лет хранения они полностью разряжаются и больше непригодны к использованию.
Неустойчивы к перепадам температуры, вследствие чего их емкость может быстро уменьшаться.
Часто «протекают» по причине того, что ближе к концу разряда солевой раствор дает сильную химическую реакцию. Если планируется долгое время не пользоваться устройством, их нельзя надолго оставлять внутри него.
Цена их минимальна: конечно, в этом есть и плюс, но и по времени работы они — далеко не лучший из возможных вариантов.
Если, все же, их использовать, оптимально будет ограничиться устройствами с самым низким потреблением энергии (часы, весы, пульты дистанционного управления).

В свою очередь, алкалиновая «линейка» имеет следующие преимущества:

Щелочные АКБ можно хранить к течение 3-5 лет, и их производительность будет хорошей, с минимальным разрядом.
Для алкалиновых аккумуляторов характерна стойкость к температурным колебаниям.
Они не протекают, их безопасно хранить внутри устройства, которое не используется.
Существенное отличие в плане производительности: удельная емкость алкалиновой батарейки в полтора раза больше, чему у солевой, при минимальных нагрузках. Если же нагрузка максимальна, работоспособность щелочной АКБ превышает этот показатель у солевой в 4-10 раз.
Самые высокие результаты работы щелочной аккумулятор будет показывать при условии равномерной нагрузки.
Цена — средняя, выше, чем у солевых, но это себя оправдывает.

Рейтинг лучших солевых и алкалиновых батареек

Фото	Название	Рейтинг	Цена
ТОП-6 лучших алкалиновых (щелочных) элементов
#1		Duracell AAA Turbo MAX LR03-8BL	99 / 100	Узнать цену
#2		ENERGIZER MAX+POWER SEAL	98 / 100 1 — голос	Узнать цену
#3		Panasonic Alkaline LR20 D 1.5В	96 / 100	Узнать цену
#4		GP LR20 (D) Super Alkaline, 1.5V	95 / 100 1 — голос	Узнать цену
#5		XIAOMI RAINBOW 7 HITACHI MAXELL	94 / 100 1 — голос	Узнать цену
#6		Varta CR123A	91 / 100	Узнать цену
ТОП-5 лучших солевых элементов
#1		KODAK Extra Heavy Duty R6/4S	99 / 100 1 — голос	Узнать цену
#2		Camelion R 6 BL-4 1.5В	98 / 100 1 — голос	Узнать цену
#3		ФАZА HeavyDuty R03 Shrink-4	97 / 100 2 — голоса	Узнать цену
#4		VARTA Superlife 3R12 4,5V/1BP	96 / 100 1 — голос	Узнать цену
#5		PEAKPOWER 6F22 Крона	95 / 100 2 — голоса	Узнать цену

Какие батарейки вы бы выбрали или посоветовали?

Принять участие в опросе

Преимущества алкалиновых перед солевыми

Благодаря своему составу, алкалиновые аккумуляторы в несколько раз превосходят своих младших братьев – солевых АКБ. Достоинств первых большое количество, важнейшим из которых является возможность подзарядки современных моделей. Другие характерные особенности и различия батареек из соли и щелочи:

Одно из основных различий, срок годности – 2-3 года солевых, 5-10 алкалиновые.
При полной разрядке первых, они приходят в непригодность, в то время как щелочные элементы питания аккумуляторы способны работать при минимальном уровне разряда.
Диапазон температур – щелочные батарейки способны работать в мороз.
Разница в цене – наименьшую имеют солевые АКБ, щелочные стоят в несколько раз дороже, из-за сложности изготовления и большого количества преимуществ перед первыми.
Производительность солевой в 4-10 раз меньше чем алкалиновой.
Наилучшие результаты алкалиновая АКБ показывает при равномерной работе и потреблении мощности, в то время как солевая лучше при сильной нагрузке.

Явным лидером считается алкалиновая батарейка, но её недостаток перечеркивает все достоинства – высокая цена может значительно ударить по кошельку.

Если требуется АКБ в слабое устройство, то чаще приобретают солевые, они дешевле и способны работать достаточное время в настенных часах, будильниках, пультах. Но вне зависимости от преимуществ алкалиновой аккумуляторной батареи, вне конкуренции, лидером остается, литиевая батарейка, но цена на неё превышает в несколько десятков раз аналоги других разновидностей. Солевые отличаются от щелочных в первую очередь своим составом и строением – давайте разберемся в особенностях устройства этих помощников.

О типах, видах и размерах

Разновидностей солевых батареек много. Каждый типоразмер имеет обозначение. Международная электротехническая комиссия установила, что для идентификации в обозначении должны обязательно быть комбинации букв и (или) цифр. Кроме вышеперечисленных, для классификации могут применяться стандарты ANSI/NEDA и ГОСТ/ТУ.

Есть два стандартных размера, которые можно отличать друг от друга визуально. Самые распространённые пальчиковые батарейки (АА) и мизинчиковые (ААА), с одинаковым напряжением в полтора вольта и корпусом цилиндрической формы.

Есть ещё три типа. Элементы типа С или LR 14 выпускаются в форме маленького бочонка.

Выпускаемые именно для фонариков в форме большого бочонка D или LR 20 раньше использовали в переносных магнитофонах.

Батарейки R10 выпускались в Советском Союзе. Они служили в качестве источников тока для измерительных приборов и игрушек.

У элементов, имеющих цилиндрическую форму, на торце, со стороны положительного полюса, есть выступы, это видно и на фото. А с противоположной стороны поверхность плоская. Батарейки 6 F22 (крона) изготавливают прямоугольной формы, похожими на спичечный коробок, но меньшего размера. На каждом элементе указана маркировка.

История создания

У данных элементов питания есть своя история развития. Батарейка как гальванический элемент стала популярна в 1920-х годах. Но ее изобретателем считают Джорджеса Лекланше — именно он в 1867 году создал прообраз известного нам элемента питания. Конечно, в то время батарейка имела совершенно другой вид.

Массово выпускать их для потребителей стала компания Eveready. Сначала направленностью фирмы были владельцы радиоприемников, но вскоре новинку оценили рабочие шахт, предприятий, мореплаватели.

В 1920 году на рынке появилась всем известная компания Duracell и стала выпускать различные элементы питания, которые пользовались особенной популярностью. Они стали более компактными, легкими и главное – дешевыми. Состояли они из графитного стержня, оксида марганца и цинкового стаканчика. Принцип работы базировался на возникновении электрического импульса.

Марганцево-цинковые батарейки за счет наличия графитового стержня называли иногда угольно-цинковыми. За всю историю существования такие аккумуляторы усовершенствовались, претерпели множество изменений и новшеств. На данный момент их можно найти в любом магазине. А на смену угольным батарейкам пришли другие, о чем написано ниже.

Алкалиновые батарейки

Конструктивное алкалиновые источники питание отличаются от солевых только одним – электролитом. В них применяется не хлорид цинка, а гидроксид калия, или обыкновенная щёлочь. Соответственно, батарейки с подобным веществом в середине, требуют особой утилизации.

Алкалиновые батарейки

Основной плюс таких источников питания – повышенная ёмкость. Например, простая алкалиновая батарейка напряжением 9 В, прослужит в 3-5 раз дольше чем солевая. Разность потенциалов алкалинового изделия падает ниже, разряд происходит дольше, да и сила тока щёлочных батареек в разы больше чем солевых. При этом стоимость ненамного выше.

При использовании щёлочи увеличивается и срок хранения алкалиновых изделий. При нормальной, сухой среде такие батарейки могут пролежать в законсервированном виде до 10 лет. И при этом их технические качества не ухудшатся.

Разновидности батареек

Батарейка — это автономный элемент питания, предназначенный для технических механизмов. Ее работа заключается в химической реакции двух металлов или их оксидов в электролите. При подключенной батарейке высвобождается энергия, которая используется для питания приборов. Чтобы правильно выбрать батарейки для конкретного вида техники, необходимо заранее осведомиться о том, какого размера и какой формы должен быть элемент питания. По этим критериям батарейки делятся на следующие виды.

По размеру

Размер батарейки всегда нужно учитывать, прежде чем ее приобретать. На них наноситься маркировка, которая отображает информацию о размере элемента питания.

Самыми распространенными считаются батарейки:

АА. Пальчиковая батарейка цилиндрической формы. Ширина составляет 14,5 мм, а высота – 50,5 мм.
ААА. Тонкий элемент питания, не более 10,5 мм в ширину. Используется в тех же устройствах, что и пальчиковая (например в часах, фонарях или детских игрушках).
D. Большая батарейка цилиндрической формы. Внешне напоминает бочонок. Применяется в меньшей степени, чем остальные, разве что в некоторых видах приборов и игрушек. Кроме того, существуют батарейки А23 (мини-мизинчиковая), АААА (маленькая мизинчиковая), С (средняя) и РР3 (крона). Все эти виды встречаются крайне редко.

По форме

В этом случае элементы питания разделяются на два критерия: цилиндрические и дисковые. Первый тип считается наиболее распространенным, хотя дисковые (имеют форму таблетки) востребованы в некоторых приборах. Зачастую их используют в наручных часах.

Из всего разнообразия батареек самыми дешевыми являются солевые батарейки. Они были изобретены в середине XX века. В составе таких элементов питания присутствуют электроды из оксида марганца и цинка. Каждый электрод находится внутри электролита, создающегося из раствора хлорида аммония. Между собой электроды соединяются солевым мостом. В незапамятные времена такие батарейки «текли» спустя пару месяцев, теперь же срок хранения продлен минимум до двух лет. Емкость таких элементов тоже увеличилась (особенно для продукции именитых брендов). А приблизительно в середине прошлого столетия были изобретены и щелочные (алкалиновые) батарейки. В веке нынешнем, в наше время они являются самыми распространенными.

Во-первых эти батарейки недорого обходятся в изготовлении, а во-вторых обладают приличной ёмкостью, и долгим сроком хранения. В химической системе таких батареек используются те же электроды, состоящие из двуокиси марганца и цинка. Однако в качестве электролита применяется уже гидроксид калия. На корпусе подобных элементов питания нанесена надпись «Alkaline» — так щелочную батарейку можно отличить от солевой. Эксклюзивом можно назвать ртутные и серебряные батарейки, но в рознице найти их практически невозможно. Такие элементы питания явление редкое и являются экспериментальными. В продаже их встретить практически невозможно из-за сложности в изготовлении и высокой стоимости. К тому же с ним возникают проблемы с утилизацией.

Всё большую популярность сейчас приобретают литиевые батарейки. В их составе присутствует литиевый катод и анод из разных материалов. Между катодом и анодом находятся сепаратор и диафрагма, которые пропитаны органическим электролитом. Иными словами, конструкция весьма сложная, зато в работе она значительно повышает энергоёмкость элемента питания. Еще одной отличительной чертой литиевой батарейки можно назвать независимость ёмкости от тока нагрузки. Срок хранения достигает приблизительно 10-12 лет. Отличить такую батарейку от щелочной или солевой можно по надписи «Lithium».

Отличия солевых батареек от алкалиновых

Ввиду малой стоимости соли солевые элементы – самый дешевый вид. К тому же она не токсична, поэтому, в отличие от алкалиновых, не требуются особые методы утилизации. Однако солевые батарейки характеризуются малыми емкостью и токоотдачей. Существует 2 типа элементов этой категории по составу: угольные и хлорид-цинковые. Это определяет отличия в характеристиках. Для первых емкость составляет 400-900 мАч, для вторых – 1000-1500 мАч. По КПД и эксплуатационному сроку солевые элементы уступают алкалиновым в несколько раз. Последнее обусловлено меньшей емкостью. Поэтому какие батарейки лучше солевые или щелочные – определяют в зависимости от назначения. Солевых достаточно для устройств малого энергопотребления. Однако к настоящему времени они в значительной степени вытеснены алкалиновыми. Их стоимость хотя и выше, но вполне приемлема. А существенная разница в параметрах компенсирует это.

Отдельно отмечают заряжаемые варианты солевых элементов. Они также встречаются в двух видах состава. Никель-металлгидридные аккумуляторы по емкости соответствуют угольным батарейкам (1000-1500 мАч). Никель-кадмиевые варианты более совершенны. При близкой к алкалиновым энергоэлементам емкости (1300-2900 мАч) они выгодно отличаются возможностью восполнения энергии.

Что такое солевые батарейки

Популярные производители

Что такое алкалиновая батарейка

Рекомендации и советы потребителям