Меню

Алкалиновые батарейки ток разряда



Алкалиновые батарейки: технические характеристики, виды, область применения и отличие от солевых батареек

Аккумуляторы и батарейки питают бытовые устройства, которые работают автономно от электрической сети: пульты управления, фонарики, кухонные весы, часы или детские игрушки. Действие электрического тока отличается для разных электролитов в их составе. Долгим сроком службы и надежностью отличаются щелочные или алкалиновые батарейки, тогда как солевые элементы питания разряжаются быстрее.

Алкалинвоые батарейки известных торговых марок

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.

Массовое производство электрических элементов питания началось в середине 19 в. во Франции инженерами Жоржем Лекланше и Эрнестом Барбье. Тогда их применяли в оборудовании телеграфных сетей и железных дорог.

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.

Щелочные и алкалиновые батарейки – отличия

Щелочные батарейки также называются алкалиновыми. Название происходит от английского слова «alkaline», которое переводится как «щелочь» и определяет тип электролита в составе устройств питания. На оболочках батареек иностранного производства есть соответствующая надпись на английском языке.

Отличие щелочных батареек от солевых

Чем отличаются солевые и щелочные элементы питания:

  • конструкция аккумуляторов различаются типом анода (цинковый компонент используется в виде стакана или порошка, из-за чего во втором случае увеличивает площадь химической реакции);
  • срок годности солевых батареек в 2-3 раза ниже, чем алкалиновых, при этом солевые элементы постепенно саморазряжаются даже без использования для питания техники;
  • высокие токи разряда не подходят для солевых аккумуляторов из-за внутреннего сопротивления устройств, тогда как алкалайн-батарейки могут использоваться в качестве силового источника тока (в импульсных фотоосветителях, моделях на радиоуправлении);
  • в работе при перепадах температур солевые батарейки нестабильны, на холоде теряют емкость заряда, в отличие от щелочных аналогов;
  • удельная емкость алкалиновых элементов повышается при увеличении нагрузки и составляет показатель в 2-10 раз больше, чем у солевых;
  • герметичность корпуса алкалиновых аккумуляторов позволяет не вынимать их из неработающего девайса, в случае солевого аналога риск вытекания раствора со временем возрастает;
  • цена щелочных аккумуляторов выше, чем солевых.

Состав батарейки

Состав щелочных аккумуляторов идентичен с солевыми аналогами. Характеристики устройства повышаются за счет разницы в проводящем ток растворе и измененной конструкции.

Из каких химических компонентов состоят алкалиновые аккумуляторы:

  • анодная паста – загущенный цинковый порошок;
  • катод – активная часть батарейки из диоксида марганца вперемешку с углем или графитом;
  • электролит – щелочной раствор (преимущественно калия (KOH), отдельные производители используют литий (LiOH) или натрий (NaOH)).

Как устроен элемент питания

Составные части элементов питания на щелочной основе расположены в обратном порядке в сравнении с конструкцией солевых АКБ.

Общее устройство алкалиновый батарейки

Компоненты алкалиновых батареек:

  • внутренняя часть аккумулятора состоит из анода, перемешанного с раствором щелочи;
  • латунный стержень находится в центре анода, чтобы подавлять отрицательный потенциал желеобразной смеси порошка цинка с раствором KOH;
  • защитный сепаратор, который также смешан с электролитом, находится между элементами анода и катода;
  • в основании расположена стальная тарелка (отрицательный вывод), вся конструкция помещена в стакан из никеля (положительный вывод);
  • защитные оболочки, мембраны и прокладки из полиэстера между элементами препятствуют короткому замыканию и подавляют давление газа при химической реакции.

При нарушении условий эксплуатации концентрация газов в оболочке возрастает, конструкция разгерметизируется и электролит вытекает. Чтобы увеличить срок годности алкалиновых батареек, в раствор щелочи добавляются загустители, а порошок цинка дополнительно ингибируется против коррозии.

Классификация алкалиновых батареек

Маркировка щелочных аккумуляторов отличается у производителей из разных стран, поэтому устройства классифицируют по нескольким параметрам.

Пять видов батареек

По внешней оболочке различаются:

  • монеты (таблетки, пуговицы, маркировка CR) – устройства круглой формы с диаметром 0,3-0,47 см, металлический защитный корпус и маленькие размеры обуславливают сферу применения (используются для наручных часов, кухонных весов, пультов сигнализации);
  • микропальчиковые (маркировка ААА) – элементы цилиндрической формы длиной 4,45 см, весом до 15 г, за счет небольших размеров и высокой производительности распространены в бытовых приборах (игрушках, технике, пультах управления);
  • пальчиковые (маркировка АА) – цилиндрические аккумуляторы длиной 5 см, весом до 20 г, также широко используются в быту (преимущественно в радио- или фототехнике, радиоуправляемых моделях);
  • кроны – по названию одноименных батареек производства СССР, прямоугольные элементы высотой до 5 см и весом до 55 г, со штекером и гнездом с двух сторон, применяются в радиотехнике;
  • бочонки (маркировка D) – устройства питания весом 60-140 г для приборов с повышенным потреблением тока (акустические системы, бумбоксы, фонари).

Алкалиновые батарейки имеют на корпусе маркировку: L, LR, Alkaline Battery.

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.

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.

Алкалиновые батарейки с индикацией

Преимущества и недостатки батареек на щелочной основе

Щелочные аккумуляторы обладают следующими положительными сторонами:

  • слабое выделение газов внутри контура и герметичность последнего уменьшают риск протечки щелочи и, как следствие, порчи электронного прибора;
  • без использования хранятся 3-5 лет, при этом не разряжаются самостоятельно;
  • при стандартных размерах обладают повышенной емкостью, из-за чего лучше работают и служат дольше;
  • адаптируются к перепадам температуры, высоким нагрузкам;
  • разряжаются равномерно, нет резкого падения мощности при потере заряда.
  • стоят больше обычных солевых батареек;
  • утилизируются специальными методами, т. к. при попадании на почву или свалку наносят вред окружающей среде;
  • тяжелый вес моделей отдельных производителей;
  • не перезаряжаются из-за необратимости химических реакций, при попытке подзарядки нагреваются или взрываются.

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки?

Перезаряжаемые алкалиновые устройства выпускаются не всеми производителями. На коробке и корпусе элементов есть отметка RAM (Rechargeable Alkaline Manganese Battery, т. е. перезаряжаемая щелочная марганцевая батарея).

Стоят полуторавольтовые аккумуляторные батареи дороже, но быстро окупаются. Важно отметить, что их емкость рассчитана на 20-25 подзарядок, затем устройство изнашивается и отправляется на утилизацию.

Обычные батарейки на щелочной основе являются одноразовыми и не предусматривают повторного использования. Восстановить емкость элемента способами, придуманными для солевых батареек, не получится, и применять их небезопасно.

Аналоги щелочных батареек и их цена

Наряду с элементами питания на основе щелочных растворов используются сухие (солевые угольно-цинковые или хлорид цинковые), ртутные, серебряные, литиевые источники энергии.

Алкалиновые батарейки Energizer

Отличительные черты этих устройств:

  • сухие солевые элементы распространены в массовом производстве, но имеют наименьшую емкость и неустойчивы к воздействию, цена – 4-50 руб. за 1 шт.;
  • батарейки heavy duty (с хлоридом цинка) имеют небольшую емкость, но хорошо работают при высоком напряжении или низкой температуре, цена – 5-90 руб. за 1 шт.;
  • ртутные устройства питания отличаются равномерной подачей напряжения, увеличенными емкостью и энергоплотностью, но высокая цена и сложность утилизации сократили их производство до минимума;
  • серебряные батареи, несмотря на высокую производительность и технические характеристики, используются редко, преимущественно для часов и медицинского оборудования, цена стартует от 50 руб. за 1 шт.;
  • литий обеспечивает элементы маленькими размерами, наивысшей емкостью, выходным напряжением до 4,5 В и медленным разряжением, цена – 50-300 руб. за 1 шт.
Читайте также:  Как узнать какую силу тока выдает генератор

Полезные рекомендации

За 12 месяцев хранения щелочная батарейка теряет 10-15% заряда, поэтому рекомендуется использовать устройство сразу после покупки, не выбирать товары с истекающим сроком годности.

Несмотря на отметку о допустимой рабочей температуре до -30°С, переохлаждение не идет алкалиновым аккумуляторам на пользу. Со временем механизм изнашивается и емкость становится меньше.

Забытые в слоте питания батарейки часто протекают из-за усиливающейся при саморазряде химической реакции. Это чревато порчей техники, поэтому из неиспользуемых пультов, игрушек или других приборов элементы лучше вынимать.

Не рекомендуется пытаться зарядить любые элементы питания, кроме аккумуляторных батарей, которые имеют соответствующую отметку. Для перезарядки используются специальные приборы, другие способы небезопасны и не гарантируют результата.

Утилизацией использованных батареек занимаются компании по переработке токсичных отходов. В крупных российских городах обязательно есть по несколько пунктов приема.

Выбрать форму, размер и емкость устройства поможет инструкция по эксплуатации техники. Выбор производителя остается за покупателем, однако на рынке востребованы товары мировых брендов (Philips, Toshiba, Sony, Duracell, Panasonic и др.).

Источник

ЩЕЛОЧНЫЕ (АЛКАЛИНОВЫЕ) БАТАРЕЙКИ

Импортные щелочные батарейки имеют маркировку “Alkaline”.

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. Это иллюстрирует график разряда цилиндрической батарейки Duracell MN1500 в корпусе АА.

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.

Читайте также:  Смарт ток для андроид

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

Источник

Щелочные батарейки которые алкалиновые

Для многих приборов лучше всего подходят щелочные батарейки или марганцево цинковые гальванические элементы. Они же алкалиновые или alkaline battery. Найти их можно в любой торговой точке за небольшую стоимость. Что же это такое? Что они представляют из себя? По сути это мощнейшие элементы питания, внутри которых бурно протекает химическая реакция, в результате которой образуется ток.

Основным элементом служит диоксид марганца, он является катодом. Анодом у них является цинк в виде порошка. Электролитом служит гидроксид калия, то есть это и есть щелочь за счет которой он получил свое название. Чаще всего такие батареи используют для питания игрушек, фонарей, радиоприемников и других подобных устройств.

Щелочные батарейки

Использовать щелочь в качестве электролита впервые независимо друг от друга предложили два ученых это Эдисон и Вальдемар Джангнер. Тогда она применялась ими в никель кадмиевых аккумуляторах. В обычных батарейках это вещество стал впервые использовать инженер Льюис Урри. Когда настал 1950 год он выпустил элементы питания с названием Eveready. В 1960 году он и его партнеры обзавелись патентом на щелочные батарейки.

Характеристики

Щелочные батарейки производятся разных типоразмеров в основном это АААА, ААА, АА, D, С, Крона – 6F22 и плоский монеточный вид.

Таблеточные щелочные батарейки

Они представляют собой маленький плоский диск диаметром от 4.8 до 30 мм. Напряжение равно 1.5 – 3 вольта. Их корпус полностью выполнен из металла. В связи с этим алкидные батарейки можно применять в плохих погодных условиях. Анод от катода отделен изолятором. Это предотвращает короткое замыкание и их порчу. За счет своей миниатюрности и компактности они и получили большое распространение. Без проблем вставляются в часы, калькуляторы, брелки и другие мини устройства.

Пальчиковые источники тока или АА

Являются наиболее популярными. Используются там, где нужен большой разрядный ток. Их напряжение равно 1.5 вольт. Нашили свое применение в часах, игрушках, радио приемниках, фонариках, медицинском оборудовании, весах, компьютерных мышках и других электронных устройствах.

Все подробности изложены в статье пальчиковые батарейки!

Щелочные батарейки бочонки

К ним можно отнести два типа это D и C.

DC

Позволяют обеспечить прибор электричеством без подключения его к сети на 220 вольт. Используются в магнитофонах, радиоприемниках, фонарях, игрушках. Имеют повышенную емкость. В приборе, который потребляет мало энергии проработают долго.

Если видите на корпусе надпись LR, то это 100% щелочные батарейки.

Мизинчиковые источники тока

Имеют типоразмер ААА. Производители изготавливают их в виде цилиндра диаметром 10.5 мм. В длину обычно такие типы бывают до 44,5 мм. Их масса составляет около 14 грамм. Данные могут отличаться в зависимости от компании. В устройство щелочных батареек иногда могут добавлять дополнительные элементы для защиты.

Используются в разных электронных приборах, например, таких как пульты для телевизора, будильники, фонарики, приемники, плееры и т.д. Узнать, что это именно щелочной элемент можно по надписи alkaline battery.

Подробнее об этих источниках тока читайте в этой статье!

Щелочной элемент Крона

Имеет нестандартную форму и используется в измерительных приборах, медицинском оборудовании, фонарях, металлоискателях. Такие алкалайн батарейки имеют напряжение 9 вольт и работают достаточно длительный срок. Плюс данного источника энергии заключается в том, что он может обеспечить прибор большим тока имея маленькие габариты.

Детальнее о кроне читайте в этой статье!

Основные параметры

На корпусе можно сразу заметить надпись alkaline battery. Такая маркировка щелочных батареек дает сразу понять, что это именно они.

Алкалайн

Напряжение или ЭДС равно 1.5 – 9 вольт.

Емкость щелочной батарейки доходит до 3000 mAh. Это у самых крупных.

Удельная мощность 100—150 кВт/м³.

Температура, при которой источники тока могут работать от – 30 до + 55 C 0 .

Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;

Производством занимаются такие страны как Россия, США, Китай, Япония.

Форма: цилиндры, прямоугольники, сплющенные диски.

Химия в щелочных батареях

Прежде всего на аноде наблюдается окислительная реакция цинка. Первым делом появляется гидроксид цинка:

Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−

Дальше идет распад на оксид цинка и воду.

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

Что же касается катода, то на нем идет реакция восстановления оксида марганца (IV) в оксид марганца (III):

2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−

Если электролитом является KOH, то уравнение будет выглядеть следующим образом:

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

Когда садиться батарейка щелочной электролит не заканчивается. Это означает что для производства потребуются небольшое его количество. В итоге в такой источник питания добавляют диоксида марганца на полтора раза больше, чем в те же солевые элементы тока.

Устройство щелочной батарейки

О стандартном строение источника тока можно прочесть в этой статье. Там приведено более детальное описание.

Ток получается, когда происходит реакция между катодом и анодом.

Состав катода щелочной батарейки:

  • Специальные вещества для связывания – 1%.
  • Ацетиленовая сажа выступает в роли графита – около 10%.
  • Диоксид марганца занимает до 85%.
  • Щелочной компонент калия гидроксида – до 35%.

В качестве последнего может выступать так же активные элементы лития и натрия. В процессе производства электролит делают густым для этого добавляют специальные вещества синтетического или природного происхождения с гидроксильной группой ОН.

Анод делают из очищенного цинка. Проводят процедуры, которые не дают попадать на него ржавчине. Затем подмешивают в него алюминий и висмут.

Щелочная батарея имеет изнаночное строение если сравнивать ее с солевыми источниками тока.

состав и строение щелочной батарейки

  1. Внутрь помещена паста (3) выполненная на основе цинка. Этот металл там содержится в порошке. Такой подход позволяет ему значительно увеличить площадь взаимодействия. Поэтому емкость щелочные батарейки имеют высокую чем солевые.
  2. На цинке, который с помощью специального гелиевого вещества загущен, генерируется отрицательный потенциал. Он поступает на стержень (2), созданный из латуни.
  3. Углерод из графита, золы или сажи (5) перемешанный с диоксидом марганца отделяется от цинка с помощью специального устройства сепаратора (4).
  4. Плюс батарейки — это стальной стакан (1), обнесенный никелем.
  5. Минусовой полюс выполнен в виде тонкой дискеты из металла (9).
  6. Покрытие (6) изолировано от основного стаканчика. Так не возникает замка.
  7. Специальная прокладка (8) принимает на себя давящие газы. Их не много, примерно 20%.
  8. Встраивают в щелочную батарейку мембрану (7) и камеру для поглощения газов. При повышении давления газы прорывают мембрану, и она разрывается. В этот момент выходит электролит.

Таким образом состав щелочной батарейки выглядит так, как было описано выше.

Аналоги щелочных батареек

Заменить данные источники тока можно любыми подходящими по размеру и напряжению батарейками. Но главное, чтобы вольтаж совпадал, а дальше можно что-нибудь придумать. Например, в качестве аналогов могут выступать литиевые, солевые, ртутные, серебряные элементы питания.

Если сделать распределение по ценовой категории, то оно будет выглядеть следующим образом:

  • Солевые.
  • Щелочные или алкалиновые батарейки.
  • Серебряные. Обычно имеют корпус в виде таблетки.
  • Литиевые.

Первые это самые дешевые.

Преимущества щелочных батареек

Несмотря на дешевизну эти элементы питания имеют ряд плюсов:

  • Легко заменяемые в отличие от АКБ. Не нужно ждать пока аккумулятор полностью зарядиться.
  • Всегда есть в продаже. Зайдите в любой магазин, хоть технический, хоть продуктовый они там есть. В каждом киоске вы их встретите.
  • Служат долго. Существуют устройства с встроенным АКБ, который выходит через 2-3 года. В итоге если прибор не разборный, то приходится его выбрасывать. А вот гаджеты на батарейках всегда имеют возможность выполнить замену.
  • Некоторые ЗУ для аккумуляторов очень долго выполняют зарядку, поэтому если вам дорого время можно без проблем их заменить на щелочные батарейки.
  • Обладают низким саморазрядом.
  • Неплохо справляются с работой при низких температурах.
  • Отлично выдерживают сильные тока разряда.
  • Батарея разряжается равномерно.
  • Имеют высокий срок годности.
  • Безопасные.
Читайте также:  Плазменный телевизор это источник электрического тока

Основные минусы щелочных батареек

Теперь же расскажем о минусах.

  • Иногда бывает высокая цена.
  • Большая масса.
  • Нет возможности использовать второй и последующие разы.

На цену можно закрыть глаза, так как щелочная батарея работает долго.

Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые?

Порой между пользователями возникает спор о том, какой элемент питания все же лучше солевой или щелочной? Если разобраться в вопросе более детальнее, то не вооруженным взглядом видно, что alkaline батарейки имеют значительно лучший рейтинг! Если не верите проведите простой тест. Приобретите 2 элемента питания с разным электролитом. И поставьте их в два одинаковых устройства. Включите и засеките время. Какой накопитель энергии проработает дольше тот и будет лучше!

Вот в чем отличия щелочных батареек от солевых:

  1. Емкость выше!
  2. Работают в 5 раз дольше!
  3. Спокойно выдерживают мороз до -20 градусов Цельсия!
  4. Электролит из корпуса не вытекает, когда элемент сильно разряжен!

Таким образом преимущества на лицо!

Различия между солевыми и щелочными элементами питания

Отличие заключается в том, что внутрь каждой кладут разную начинку. И в них происходят отличимые химические реакции.

У солевых используются соли хлорида, а щелочные начиняют гидратом окиси калия. За счет порошкообразного металла вторые служат дольше. В итоге уровень образуемой энергии заметно возрос. По некоторым данным он увеличился в целых 5 раз.

Другое отличие, которое имеют алкалиновые батарейки — это срок службы и условия эксплуатации. Они могут переносить мороз от -20 до +55 или даже +70 градусов Цельсия. Время хранения некоторых подобных элементов доходит до 5 лет. Ходят слухи что появились энергетические элементы, на щелочи, которые можно заряжать. Солевые же источники тока служат до 2-х лет.

Основные известные производители щелочных батареек

В действительности на рынке источников питания существует масса компаний и все они утверждают, что являются лучшими. Ниже представлены основные из них:

  • Camelion – компания работает из Китая и производит щелочные батарейки высокого качества. Стабильно работают с высоким разрядом длительное время.
  • Energizer – это американская компания выпускающая источники тока которые практически до самого конца держат напряжение на одном уровне.
  • Panasonic – известная фирма работающая на рынке несколько десятков лет. Производит источники энергии, прекрасно работающие на морозе и стабильно отдающие напряжение устройству.
  • Duracell – это самая популярная компания на рынке. Ее щелочные батарейки имеют малый саморазряд и большую емкость.

Кроме этих фирм существует множество других создающих высококачественные элементы питания.

Можно ли заряжать щелочные батарейки?

Алкалиновые батарейки заряду не подлежат. После того как элемент сядет его необходимо сдать в специальный утилизационный приемник. Подключение к ЗУ может вызвать кучу неприятностей от протечки электролита до взрыва и получения ожогов.

Разница между щелочными и литиевыми батарейками

Отличие состоит в том, что литиевые элементы питания служат в 7 раз дольше. Выдерживают морозы до -40 градусов Цельсия и могут храниться до 10 лет. По напряжению они превосходят щелочные элементы и имеют вольтаж 1.5;3;3.6;3.7 вольт. Держат уровень заряда на одном уровне, а в самом конце резко его теряют. Такие элементы питания будут легче. Их емкость в несколько раз больше. Литиевые батарейки могут взрываться при перезаряде, взаимодействии с водой, повреждении корпуса. Так же отличие имеется в строении.

Но если вы думаете какие батарейки лучше щелочные или литиевые, то непременно это элементы на основе лития.

Источник

Тест 16 «пальчиковых» батареек АА

Ох уж эти пальчиковые батарейки размером R6 (АА)! Их используют все. Во всяком случае, я не знаю таких людей, которые не пользовались бы ими. Разве у вас дома нет пульта от телевизора или фотоаппарата-мыльницы, плеера, приёмника, фонарика? Этот список можно продолжать до бесконечности, потому что с прогрессом растёт и количество приборов, в которых используются батарейки. Всем, наверное, надоела реклама по телевизору с бегающими и прыгающими зайцами, хотелось бы самому изучить и исследовать если не все, то, по крайней мере, большую часть наиболее популярных в России батареек размером АА. Эта тема давно открыта, и чтобы поставить точку в данном вопросе, решено было провести тест на выносливость батареек. Но сначала — немного общей информации.

История батарей началась в 1890 году в Нью-Йорке. Конрад Губерт запатентовал первый в мире маленький фонарик с марганцево-цинковым элементом питания на основе диоксида марганца, цинкового порошка и электролита из нашатырного спирта. В последующие годы эти элементы питания начали выпускать в Соединённых Штатах. Шли годы, технология производства совершенствовалась, в элементы питания начали добавлять ртуть для предотвращения коррозии в период их хранения. Позднее все ведущие производители мира начали производить безвредные и экологически чистые элементы питания. Ртуть была заменена на безопасные для человека и окружающей среды органические вещества.

Давайте рассмотрим внутренний состав батареек, то есть что именно мы покупаем в этих герметично закрытых цилиндрах.

Гальванические источники питания одноразового действия представляют собой контейнер, в котором находится электролит, абсорбируемый активным материалом сепаратора и электроды (анод и катод), они подразделяются на следующие типы:

Угольно-цинковые (марганцево-цинковые) элементы питания. В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах между эксплуатацией батарей они имеют свойства восстанавливаться — это обусловлено выравниванием локальных неоднородностей в композите электролита вызванных в результате разряда, что продлевает срок службы батарейки.

Samsung Super Heavy Duty

Panasonic Special Power

Щелочные элементы питания (алкалиновые) по составу напоминают марганцево-цинковые. Их отличает состав электролита в щелочных батарейках. Как видно из названия, используется щелочной электролит. В процессе эксплуатации щелочных элементов практически не происходит газовыделения, то есть выполнены они герметично, что очень важно для целого ряда применений. Они имеют продолжительный срок хранения, и в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

DURACELL 17 рублей

DURACELL Ultra M3

Panasonic Power Max3

Varta High Energy

Ртутные элементы питания. В них используют оксид ртути, катод выполнен из смеси порошка цинка и ртути, анод и катод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной 40% раствором щёлочи. Они также имеют длительные сроки хранения, при этом отличаются более высокой ёмкостью при таком же объёме и габаритах.

Серебряные элементы питания имеют катоды из оксида серебра, и напряжение их на 0,2 В выше, чем у угольно-цинковых в одних и тех же условиях. В остальном эти элементы питания похожи на угольно-цинковые.

Литиевые элементы питания обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов, так как литий имеет отрицательный наивысший потенциал по отношению к остальным металлам — следовательно, имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах.

Основными источниками питания, которыми пользуются потребители, являются марганцево-цинковые (солевые) и щелочные (alkaline). Вот их-то мы рассмотрим, но сначала расшифруем буквенные и цифровые значения на батарейках. Например на батарейке есть такая надпись: R6 AA 1.5V.

R в данном означает марганцево-цинковый цилиндрический элемент, 6 — порядковый номер в международной классификации, 1.5V — номинальное напряжение новой батареи, AA — типоразмер по американскому стандарту, также может стоять буква P, означающая «улучшенные». Если в обозначении батарейки стоит буква L — например LR6 AA 1.5V, — значит, это батарея щелочная, то есть «alkaline». На корпусах элементов питания производители могут писать «0% MERCURY & 0% CADMIUM», что, соответственно, обозначает: кадмия и ртути в составе элемента питания нет.

Ниже приведен список «подопытных» элементов питания, которые удалось найти в свободной розничной продаже. Каждый элемент питания был куплен в нескольких экземплярах с целью проведения теста при разных интенсивностях нагрузок, поскольку у каждого потребителя энергии разное потребление тока, а соответственно, поведение батареек должно быть разное.

В табличке перечислены все купленные нами экземпляры, а также указана их средняя розничная цена за штуку.

Источник