РазноеБатарейки щелочные или алкалиновые – какие лучше, отличия алкалиновых аккумуляторных батарей от солевых и литиевых

Батарейки щелочные или алкалиновые – какие лучше, отличия алкалиновых аккумуляторных батарей от солевых и литиевых

Содержание

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.

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

Алкалиновая или щелочная батарейка — Морской флот

Солевые батарейки

для производителя:
— дешевизна и доступность сырья
— простота технологии производства
для покупателя:
— низкая конечная стоимость, определенная низкими затратами производителя;
— удобство использования;

— удовлетворительные для большинства облостей применения электрические параметры.

Именно соотношение цены и качества дало возможность им почти полтора века удерживать пальму первенства. Но все-таки в последнее время многие производители неуклонно сокращают их производство или полностью отказываются от их выпуска, что объясняется повышением требований производителей современного электронного оборудования к электрическим параметрам источников питания.

К числу недостатков солевых батареек относятся:
— резкое падение напряжения в течении разряда;
— значительное снижение отдаваемой емкости при увеличении разрядных токов до значений, необходимых для современных устройств;
— резкое ухудшение характеристик при отрицательных температурах;
— маленький срок хранения (порядка двух лет).

Понятие «номинальная емкость» редко употребляется для характеристики марганцево-цинковых батареек, так как их емкость сильно зависит от режимов и условий эксплуатации.

Основными недостатками этих элементов являются значительная скорость снижения напряжения на всем протяжении разряда и значительное уменьшение отдаваемой емкости при увеличении тока разряда. Конечное разрядное напряжение устанавливают в зависимости от нагрузки в интервале 0,7-1,0 В.

Важна не только величина тока разряда, но и временной график нагрузки. При прерывистом разряде большими и средними токами работоспособность батареек заметно увеличивается по сравнению с непрерывным режимом работы. Однако при малых разрядных токах и многомесячных перерывах в работе емкость их может снижаться в следствии саморазряда.

Элементы работоспособны в интервале температур от -20 до +60 °С. При длительном воздействии высокой температуры увеличивается саморазряд элементов. А при низкой температуре заметно уменьшается отдаваемая емкость. Но при корректировке рецептуры электролита выпускается серия хладостойких батареек, работоспособных в диапазоне температур от -40 до +40 °С.

На работоспособность солевых марганцево-цинковых элементов существенно сказывается время их хранения с момента изготовления. Саморазряд их определяется, главным образом, коррозией цинкового электрода, а также взаимодействием активных масс положительного электрода с загустителями электролита. В зависимости от рецептур активных масс и электролита, конструктивного исполнения и размеров элементов их сохранность колеблется от 1 года до 3 лет. К концу гарантированного срока утрата емкости может составлять 30-40 %.

При использовании в устройствах, у элементов на последней стадии разряда и по его окончании может произойти течь электролита, что связано с повышением объема активной массы положительного электрода и выдавливанием электролита из его пор. Особенно сильно этот эффект проявляется после разряда большими токами или короткого замыкания. В конце разряда в результате медленного разложения диоксида марганца может также выделяться кислород, а в результате коррозии цинка — водород, что тоже способствует увеличению внутреннего объема батарейки.

Электроды и электролит. Активная масса положительного электрода (называющаяся «агломерат») состоит из смеси диоксида марганца с чешуйчатым графитом либо ацетиленовой сажей и электролитом. При этом технология изготовления MnO 2 заметно сказывается на электрических характеристиках элементов. Графит и сажа увеличивают электрическую проводимость активной смеси. Их массовая доля составляет 8-20% в зависимости от назначения источника тока. Чем выше разрядные токи, на которые рассчитан марганцево-цинковый элемент, тем выше содержание токопроводящих добавок. Для повышения степени использования окислителя активную массу пропитывают раствором электролита.

Отрицательный электрод изготовляется из коррозионно-стойкого цинка высокой степени чистоты (массовая доля цинка 99,94% и более). Цинк содержит маленькое количество свинца, галлия или кадмия (десятые или сотые доли процента), которые являются ингибиторами коррозии цинка.

Электролитом в элементах этой системы ранее был раствор хлорида аммония (классические элементы Лекланше). Хлорид аммония принимает участие в токообразующих реакциях, обеспечивает ионную проводимость электролита и стабилизирует pH электролита при незначительных токах разряда. Но образование малорастворимых комплексных соединений, выпадающих в объеме катодной массы, приводит, с одной стороны, к росту внутреннего сопротивления элемента, а с другой — к избыточному выведению электролита из области реакции. Поэтому позднее электролит из раствора хлорида аммония был заменен на раствор хлорида цинка, иногда с добавкой хлорида кальция. Такие марганцево-цинковые батарейки могут разряжаться длительное время с относительно высокими плотностями тока и имеют более пологую разрядную кривую. Хлорид цинка ускоряет загустевание электролита, обладает буферными и антигнилостными свойствами. Работоспособность таких элементов при пониженных температурах значительно выше, чем классических. Для снижения температуры замерзания электролита в его состав вводят хлорид кальция. Кроме упомянутых ранее ингибиторов коррозии цинка, иногда дополнительно вводят бихромат калия и сульфат хрома, являющийся дубителем, предотвращающим разжижение электролита при увеличении температуры.

При использовании хлорида аммония электродные процессы описываются следующим уравнением токообразующей реакции:

2MnO 2 + 2NH 4 Cl + Zn → ZnCl 2 · 2NH 3 + H 2 O + Mn 2 O 3

При использовании хлорида цинка уравнение имеет вид:

8MnO 2 + 4Zn + 2ZnCl 2 + 9H 2 O → 8MnOOH + ZnCl 2 · 4ZnO · 5H 2 O

Энергетические показатели элементов с хлоридно-цинковым электролитом существенно выше: при средних и повышенных токах нагрузки они могут обеспечить в 1,5-2 раза большую длительность работы. Работоспособность их при пониженных температурах тоже выше.

Конструкция солевых батареек

Алкалиновая или щелочная батарейка
Конструкция солевой батарейки

Щелочные (Алкалиновые) батарейки

Окислителем является диоксид марганца, а восстановителем — цинк в виде порошка, что позволяет значительно развить поверхность и тем самым уменьшить вероятность пассивации поверхности цинка при больших токах разряда.

Для замедления коррозии раньше использовалось амальгамирование как объемное, так и поверхностное. После введения ограничений на применение ртути, применяются цинковые порошки высокой степени чистоты, легированные определенными металлами, а также органические ингибиторы коррозии.

Компоненты щелочных батареек. Активным материалом анода является порошкообразный цинк высокой степени чистоты. Для уменьшения скорости коррозии цинк может быть легирован небольшими добавками свинца, индия, висмута и алюминия. Скорость коррозии цинка существенно возрастает при увеличении содержания в нем железа, поэтому очень важно снижать долю железа до минимального уровня. Средний диаметр частиц цинка — в границах 155-255 мкм, удельная поверхность составляет около 0,02 м 2 /г.

Активная масса анода содержит цинк (объемная доля 18-33 %), загуститель (гель-компонент), раствор электролита, оксид цинка и ингибитор коррозии (см. таблицу). В качестве гель-компонента используют производные целлюлозы, полиакрилаты, поливиниловый спирт и другие полимеры.

Типичный состав анодной массы щелочной батарейки

КомпонентСодержание (масс. %)
Порошок цинка55-75
Раствор KOH (32-55%)25-45
Оксид цинкадо 2
Загуститель0,4-2
Ингибитор коррозиидо 0,05

Активная масса катода содержит кроме диоксида марганца, графит либо ацетиленовую сажу, раствор KOH и связующее (см. таблицу). Содержание компонентов в активной массе катода у различных изготовителей может колебаться в широком диапазоне. Например, содержание углеродистых материалов может достигать 15 % и выше.

Типичный состав катодной массы щелочной батарейки

КомпонентСодержание (масс. %)
Диоксид марганца79-85
Углерод7-10
Раствор KOH (35-55%)7-10
Связующее0-1

В качестве электролита применяются концентрированные растворы KOH (иногда NaOH) с добавками ZnO, а иногда и LiOH. Электролит загущен природными или синтетическими полимерными соединениями, содержащими OH-группы.

В начале процесса разряда происходит окисление цинка с образованием цинката ZnO 2 2- (или Zn(OH) 4 2- ). После насыщения раствора электролита цинкатом, начинается вторичный процесс:

Zn + 2OH — → Zn(OH) 2 + 2е —

с последующим разложением гидроксида цинка на ZnO и Н 2 О. На второй стадии в элементе наступает баланс выделения и поглощения ионов ОН — и щелочь не расходуется, благодаря этому для его работы хватает малого количества электролита, который заполняет только поры электродов и межэлектродное пространство.

Порошковый цинковый электрод обеспечивает существенное увеличение коэффициента использования активного материала в сравнении с солевыми элементами. При беспрерывном разряде средними и повышенными токами щелочные элементы обеспечивают емкость большую (до 7-10 раз), чем солевые элементы тех же габаритов. Щелочные элементы лучше функционируют и при низких температурах: при -20 °С отдают такую же емкость, как солевые в режиме беспрерывного разряда при комнатной температуре. Скорость саморазряда щелочных марганцево-цинковых элементов меньше: после 1 года хранения при +20 °С или 3 месяцев при +50 °С потери емкости составляют примерно 10 % начальной емкости.

Гарантийный срок хранения щелочных элементов составляет 5-7 лет, иногда он достигает 10 лет.

Итак, при одинаковых размерах солевых и щелочных батареек продолжительность работы последних при одинаковых малых токах в 1,5-2 раза больше, а при больших — в 4-10 раз больше.

Алкалиновая или щелочная батарейка
Разрядные кривые марганцево-цинкового элемента при разных токах разряда: а-солевого, б-щелочного

Конструкция щелочных батареек

Алкалиновая или щелочная батарейка
Устройство щелочной батарейки:
1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка

Из-за более плотной активной массы и применения стального корпуса щелочные батарейки при тех же размерах обычно тяжелее солевых на 25-50 %.

Емкость и энергия щелочных батареек. Как и у всех химических источников тока, емкость батареек с щелочным электролитом уменьшается при увеличении тока разряда и снижении температуры, но менее резко, чем у элементов с солевым электролитом. Удельная емкость элементов с щелочным электролитом при разряде малыми токами приблизительно в 1,5 раза превышает удельную емкость элементов с солевым электролитом. При разряде большими токами это различие достигает 4-10-кратного.

Емкость источника тока при прерывистом разряде средними и большими нормированными токами выше, чем при непрерывном разряде. Но при прерывистом разряде малыми токами емкость источника тока меньше емкости при непрерывном разряде вследствие саморазряда.

Во всем мире в производстве наблюдается стабильная тенденция по росту доли более энергоемких щелочных марганцево-цинковых элементов.

Следует еще раз особо подчеркнуть, что для уменьшения саморазряда элементов в настоящее время используются не ртуть и кадмий, а другие ингибиторы коррозии цинка которые менее токсичны.

Алкалиновая или щелочная батарейка

Количество продаваемых ежедневно в мире батареек исчисляется миллионами. Львиная доля из этого числа приходится на щелочные батарейки – элементы питания, в которых роль электролита выполняет раствор щелочи (гидроксид калия). К их достоинствам можно отнести невысокую стоимость, способность длительно работать в режиме постоянной нагрузки и сохранять заряд на протяжении 3-5 лет.

Батарейка ААА щелочная

В приборах с низким энергопотреблением, например, в пультах управления телевизионной и видеотехникой чаще всего используются щелочные батарейки типоразмера ААА, называемые еще «мизинчиковыми» или «мини-пальчиковыми». По стандартам Международной электрической комиссии они маркируются LR6. Емкости данных элементов достаточно для поддержания работоспособности пульта ДУ на протяжении 1-2 лет.

Щелочные пальчиковые батарейки

Элементы питания типоразмера АА именуемые в народе «пальчиковыми», являются универсальной «рабочей лошадкой» и находят свое применение в музыкальных детских игрушках, портативных приемниках и плеерах, фонариках, телефонных аппаратах, офисной технике и множестве других устройств. Для длительной работы в фототехнике, которая требует максимальной энергоотдачи, разработаны специальные фото-элементы, узнать которые можно по приставке «фото» в названии. Емкость обычных элементов с щелочным электролитом колеблется от 1500 до 3000 мА/ч, а выдаваемое ими напряжение находится на уровне 1,5В.

Щелочные батарейки типа D

Элементы питания типа D, имеющие народное название «бочка» или «бочонок» чаще всего используются в радиоприемниках и радиопередатчик, счетчика Гейгера и рациях, то есть там, где нужна большая емкость. По стандарту Международной электрической комиссии они маркируются LR20. Рабочее напряжение составляет 1,5В, а емкость может достигать уровня в 16000 мА/ч.

Щелочные и алкалиновые батарейки – отличия

Достаточно часто продавцы техники оперируют термином «алкалиновые» батарейки. Хотя это название и звучит достаточно внушительно, происходит оно от английского слова «alkaline», обозначающего все ту же щелочь и используемого в маркировке щелочных батареек иностранного производства. Таким образом, и алкалиновые, и щелочные батарейки ничем не отличаются друг от друга, а эти два названия являются разговорными синонимами.

Отличие щелочных батареек от солевых

Хотя и солевые, и щелочные батарейки неизменно занимают лидирующие строчки по продажам, они имеют существенные различия:

  • разряжаются полностью примерно за 2-3 года хранения;
  • более подвержены колебаниям температуры, что значительно сокращает срок хранения;
  • под воздействием внутренних химических процессов в конце разряда частенько «дают течь», заливая контакты техники и пачкая все вокруг, поэтому их категорически нельзя оставлять в неиспользуемых устройствах;
  • имеют относительно невысокую емкость и время работы;
  • не выдерживают высоких нагрузок и подходят для использования лишь в устройствах с малым энергопотреблением: часах, кухонных весах, пультах ДУ;
  • относятся к низкой ценовой категории.
  • сохраняют работоспособность на протяжении 3-5 лет;
  • практически не реагируют на температурные перепады;
  • не дают протечек;
  • удельная емкость у щелочных батареек превышает аналогичный параметр солевых элементов питания в 1,5 раза при малоточных нагрузках и в 4-10 раз при высокоточных нагрузках;
  • подходят для техники с любым уровнем энергозатрат, но наилучшие результаты показывают в условиях постоянной нагрузки;
  • относятся к средней ценовой категории.

Алкалиновая или щелочная батарейка

Когда устройство, работающее на батарейках, имеет значительную мощность, то возникает необходимость в приобретении элементов питания, которые способны обеспечивать прибор необходимым током, в течение длительного времени. Алкалиновые батарейки хорошо справляются с этой задачей, поэтому, несмотря на более высокую стоимость, они пользуются большой популярностью у покупателей.

Что из себя представляет алкалиновая батарея

Щелочной или алкалиновый(alkaline переводится с английского, как щелочь) источник питания представляет собой элемент, в котором в качестве катода применяется диоксид марганца, а анодную функцию выполняет цинковый порошок. В качестве электролита в составе этого типа батарей используется раствор гидроксида калия, который является щёлочью, что и отразилось на названии этого типа элементов питания.

Алкалиновая или щелочная батарейка

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

Разновидности и типоразмеры алкалиновых (щелочных) батарей

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

Таблетки (монетки). Этот тип щелочных элементов питания представляет собой диск, диаметр которого может быть от 4,8 до 30 мм. Изделие имеет металлический корпус, поэтому могут быть успешно использованы в устройствах, работающих в неблагоприятных условиях. Компактность – основное преимущество этого типоразмера щелочных батарей, поэтому наиболее часто их устанавливают в наручные часы, брелоки сигнализаций и слуховые аппараты.

Мизинчиковые батарейки (AAA). Мизинчиковые батарейки представляют собой цилиндр, диаметр которого равен 10,5 мм. Длина изделия – 44,5 мм, а вес — около 14 г. Щелочные батарейки этого типа имеют на корпусе обозначение alkaline battery ААА, поэтому их несложно будет отличить от солевых или литиевых. Применяют мизинчиковые батарейки в фонариках, игрушках, радиоприёмниках и пультах дистанционного управления.

Алкалиновая или щелочная батарейка

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

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

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

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

Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые

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

Алкалиновая или щелочная батарейка

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

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

Преимущества и недостатки алкалиновых батарей

Среди преимуществ щелочных источников питания можно назвать следующие:

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

К недостаткам этого типа батарей относятся:

  • Относительно большой вес изделия.
  • Высокая стоимость.

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

Алкалиновая или щелочная батарейкаСравнение AAA и AA

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки

Если щелочная батарейка разрядилась, то её необходимо утилизировать. Не следует пытаться восстановить элемент питания с помощью зарядного устройства. Подобные действия могут привести к разгерметизации корпуса батареи. Разрыв изделия может привести к травмам или возгоранию, поэтому категорически запрещается заряжать алкалиновые батарейки.

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.

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки в зарядном устройстве?

Большая часть современных приборов работает не от сети, а на батарейках. За все время своего существования они не раз изменяли свой облик, постоянным оставался лишь принцип работы. Алкалиновая батарейка называется еще щелочной.

Алкалиновые батарейки

Алкалиновые батарейки

Конструкция и принцип работы алкалиновой батарейки

Элементы подобной конструкции впервые появились на рынке в 60-х гг. Свое наименование они получили из-за надписи на корпусе. Щелочными их стали называть из-за электролита, который находится внутри.

В остальном батарейка не отличается устройством от других представителей этой группы элементов питания. Реакции, идущие внутри, похожи на те, что происходят в солевой батарее. Отрицательный электрод расположен в цинке, а положительный находится в оксиде марганца.

Электролит из щелочи повышает срок службы устройства. Во время работы он тратится медленнее, чем это происходит в солевой батарее.

В отличие от нее, в щелочной не образуются газы, поэтому нет необходимости создавать камеру-сборник. Поэтому полезный объем щелочной батареи больше, чем у солевой.

Отрицательный электрод занимает в ней только 30%. У солевого электролита он составляет весь объем стакана.

Схема строения батареи

Устройство

Устройство

В центре батареи находится электрод. Он представляет собой смесь порошка цинка, загустителя состава и электролита. На батарейки идет только цинк повышенной чистоты с добавкой нескольких металлов. Данная схема исключает в их составе ртуть.

В цинке размещен стержень из латуни. Он играет роль токоотвода. Благодаря такому строению увеличивается площадь соприкосновения стержня с порошком. Большой запас элемента, образующего отрицательный заряд, дает возможность продлить срок его использования.

Плюс и минус разделены мембраной, которая пропитана цинком. Она не позволяет положительной и отрицательной составляющей перемешиваться.

Первый электрод представлен смесью марганцевого оксида и графита. Положительного вещества в щелочной батарее в 1,5 раза больше, чем в солевой.

Поскольку в ходе работы устройства газы не выделяются, корпус батарейки герметичен. У нее есть защитный клапан, предохраняющий ее от взрыва. Выпускаются щелочные батареи с разным напряжением — от 1,5 до 12 В.

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку

Щелочное устройство теряет свой заряд при длительном хранении. За год исчезает около 10%. Вопрос, можно ли зарядить алкалиновую батарейку, утрачивает свою остроту.

Помимо щелочных, появились и другие типы изделий, которые служат еще дольше и эффективнее. Поэтому чаще всего намного выгоднее приобрести новую модель, которая стоит не так и дорого, чем пытаться зарядить старую.

Способы, применяемые к солевым батареям для восстановления заряда, не подходят к щелочным.

Следует выяснить, можно ли заряжать алкалиновую батарейку. Способы обновить щелочное устройство есть, но сами производители предупреждают, что делать этого не стоит. Итог такой процедуры никто не сможет предсказать.

Производители пошли на встречу потребителям и разработали модели с возможностью повторной подзарядки.

Утечка электролита или разгерметизацияУтечка электролита или разгерметизация

Процесс возобновления энергии в алкалитовых батарейках может привести к утечке электролита или разгерметизации швов

Можно ли заряжать щелочные батарейки и насколько это безопасно:

  1. При восстановлении простого устройства может произойти утечка электролита или разгерметизация.
  2. Чем чаще пытаются зарядить такую модель, тем выше риск возникновения проблем.
  3. В батареях-аккумуляторах такой угрозы нет. Даже если элемент питания неоднократно заряжался.

Заряжаемые щелочные батареи

Впервые новый тип батареек появился в Канаде в конце 80-х гг. В отличие от простого аккумулятора, их нет необходимости заряжать. Они готовы к эксплуатации сразу. После того как элемент истощит свои резервы, его можно поставить на зарядку и использовать вторично.

Подобные алкалиновые устройства занимают переходное положение между простыми конструкциями и аккумуляторами. Напряжение данной модели равно 1,5 В и остается таким до конца ее работы.

Элемент сохраняет заряд в течение нескольких лет. Самое главное преимущество таких устройств — абсолютная их безвредность для человека. Если не разряжать конструкцию полностью, а сохранять около 25%, то ее удастся использовать долгое время.

Производители утверждают, что их батарейки можно заряжать в зарядном устройстве до 50 раз. Перезаряжать конструкцию полностью — только 20 раз.

AA, AAA, C, DAA, AAA, C, D

Классификация групп батареек D, C, AA, AAA

Элементы с восстанавливаемым зарядом имеют стандартные размеры, по классификации их относят к группам AA, AAA, C, D. Их лучше применять в приборах с низким уровнем потребления тока и тех, которые работают периодически. К таким устройствам относятся пульт, фонарь. В некоторых государствах эти элементы используются чаще, чем простые щелочные.

Иногда приборы изначально продаются в комплекте с зарядкой к ним. Блоки питания для нее чаще всего ориентирован на элементы класса АА.

Этот тип устройств не рекомендуется применять при низких температурах.

Если только они не будут работать в маломощных приборах короткое время. Щелочные конструкции с восстанавливаемым зарядом занимают свою нишу. В торговых точках их можно встретить на полках и возле касс. Их стоимость выше, чем у простых батареек, но все расходы окупаются за счет более долгого срока использования.

Как выбрать батарейки или аккумуляторы

Чтобы понять чем отличаются источники питания и сделать правильный выбор, прочтите эту статью.

В современном техническом мире производится такое огромное количество батареек и  аккумуляторов, что при выборе этой простой вещи возникает столько много вопросов. Ведь каждому хочется, чтобы купленный источник питания стоил своих денег, а не оказался пустой тратой. Чтобы понять чем отличаются источники питания и сделать правильный выбор, прочтите эту статью.

Батарейки.

Батарейки по химическому составу бывают нескольких видов: соляные, алкалиновые(щелочные), ртутные, серебряные, литиевые. У каждого вида есть свои плюсы и минусы.

Наиболее распространены цилиндрические элементы питания, о которых и поговорим более подробно.

Соляные батарейки.

Емкость соляных батареек в несколько раз меньше алкалиновых, что неблагоприятно сказывается на сроке их службы в электроприборах с большой потребляемой мощностью. Главным преимуществом соляных батареек является их низкая цена. Существенные недостатки: срок хранения всего 2 года, к концу срока годности они теряют 30-40% своей ёмкости, в период разряда существенно снижается напряжение, плохо переносят низкие температуры. Соленые батарейки будут удобны и практичны в изделиях с малым током, используемых в помещениях: пульт, говорящая кукла, настенные часы. 

Щелочные батарейки.

Емкость щелочных (алкалиновых) батареек значительно выше солевых, что дает им преимущество в виде большего время работы, чем у солевых батареек.  Щелочные батарейки весьма популярны среди разработчиков портативной электротехники и используются в большинстве электронных устройств, являясь самыми распространенными в мире. Преимущества данного вида батареек в том, что они могут работать при низких температурах, они более герметичны, что дает более надежную защиту от протечек, высокий срок хранения(до 5 лет), низкий уровень саморазряда.

Но не смотря на все плюсы, есть и недостатки данного вида батареек:  более высокая цена батарейки(даже в пределах одного производителя цена солевых и алкалиновых батареек отличается на 40-80%, а иногда и более). Еще один недостаток алкалиновых элементов питания предопределяется их высоким внутренним сопротивлением, что негативно отражается на работе в условиях больших нагрузок. Фактически под нагрузкой часть энергии батарейки переходит в тепловую энергию (нагрев, расход лишней энергии, снижая КПД). С малыми нагрузками данный элемент питания, однозначно, справляется лучше, дольше работая без перерывов. Но если алкалиновые батарейки помещены в мощную схему разряда, то срок их действия существенно снижается. Щелочные батарейки могут включать растворенные тяжелые вещества, металлы, токсичные для окружающей среды и человека. А значит, утилизировать алкалиновые батарейки необходимо в специальном порядке, не бросая их в общий домашний мусор!

 

Исходя из практического опыта и анализа различных производителей батареек, можно отметить, что наиболее «долгоиграющие» батарейки производят компании: DURACELL, ENERGIZER, PANASONIC. В фонарики большой мощности лучше приобретать именно такие. В то же время, согласно исследованиям, цена отданной энергии ниже у батареек ТРОФИ, КОСМОС, GP. Но тут уж решать Вам, чаще менять и носить с собой более дешевый вариант батареек или взять одну, но хорошую батарейку, которой хватит на большее время.

Еще у производителей, стремящихся улучшить показатели своих батареек, периодически выходят обновленные версии продукции. Например, DURACELL TURBO работает на 10-15% дольше классической батарейки DURACELL.

Ртутные батарейки

Ртутные батарейки отличаются большим постоянством напряжения, более высокой емкостью и энергоплотностью, а так же, более высокой стоимостью. Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотность, устойчивость к высоким и низким температурам, продолжительный срок хранения. Недостатки: высокая стоимость, токсичность ртути при нарушении герметичности, проблемы сбора и безопасной утилизации.

Серебряные батарейки

Серебряные батарейки по своим эксплуатационным характеристикам во многом сходны с ртутными батарейками. Они, так же как и ртутные батареи обладают постоянство напряжения, высокой плотностью энергии, способны храниться продолжительное время но, в отличие от ртутно-цинковых систем, серебряные батареи обладают большей емкостью на единицу массы и не токсичны. Достоинства: постоянство напряжения, высокая энергоемкость и энергоплотность, устойчивость к высоким и низким температурам, длительный срок службы (серебряные батареи служат на 40% больше литиевых аналогов), продолжительный срок хранения. Недостаток: достаточно высокая стоимость.

Литиевые батарейки

Литиевые батарейки обладают постоянством напряжения, самой большой емкостью на единицу массы, высокой плотностью энергии. Преимуществом литиевых батареек является то, что их емкость практически не зависит от тока нагрузки и при большом токе нагрузки они прослужат в несколько раз дольше, чем щелочные той же емкости. Они легкие, отличаются очень большим сроком хранения (до 10-12 лет), устойчивые к высоким и очень низким температурам(поскольку не содержат воды). Недостаток: очень высокая стоимость.

Аккумуляторы

Теперь поговорим об аккумуляторах. Главным отличием аккумуляторов от батареек, конечно же, является их способность к перезарядке с помощью зарядного устройства. Разрядился аккумулятор, поставили его на зарядку на ночь и вуаля утром новенький готовый к работе источник энергии.

Аккумуляторы чаще всего бывают никель-металлогидридные Ni-MH, никель-кадмиевые Ni-cd, никель-марганцевые, ионно-литиевые.

Ni-cd аккумуляторы

Ni-cd аккумуляторы Если вы используете аккумуляторы и зимой и летом, в помещении и на улице, то вам нужны аккумуляторы, которые не сильно чувствительны к изменению температуры и не  разряжаются даже в мороз. Этим свойством обладают никель-кадмиевые Ni-cd аккумуляторы. Они легко переносят и перепады температуры. Имеют очень низкое внутреннее сопротивление, за счет чего могут быстро заряжаться и отдавать большие токи. Лучше всего подходят для устройств с непродолжительным высоким потреблением тока. Рабочее напряжение данного элемента питания около 1.37 В.  Это единственный вид аккумуляторов, который рекомендуется хранить в полностью разряженном состоянии. Несколько «тренировочных» циклов – глубокий разряд и полный заряд приводят батарею в работоспособное состояние после длительного хранения.  Недостатки: относительно малая емкость, высокий саморазряд при хранении (около 10% в месяц), они не долговечны и рассчитаны на малое количество перезарядок. К тому же, их можно ставить на зарядку только после того, как они полностью разрядятся. Поэтому выбирая зарядное устройство, выберите такое, у которого есть функция полной разрядки.

 

Ni-MH аккумуляторы.

Если аккумуляторам предстоит работать в помещение с примерно постоянным температурным режимом обратите внимание на Ni-MH аккумуляторы. Они быстро разряжаются на холоде и в жару. Но при средней температуре функционируют почти идеально. Они более мощные и способны перенести довольно большое количество перезарядок. Их нет необходимости полностью разряжать перед следующей зарядкой. В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, их можно хранить заряженными. Соответственно они готовы работать в любое время, когда Вам это понадобиться. Вы не будете вспоминать когда же заряжали аккумуляторы в последний раз. Ni-MH аккумуляторы имеют примерно на треть большую емкость, но меньший срок службы и больший в 1.5-2 раза саморазряд. При разряде держат стабильное напряжение и резко снижают его при полном истощении элемента. Напряжение этого элемента около 1.2 В. Оптимальный режим работы – разряд током не более 0.5 С (где С – номинальная емкость элемента. То есть, при емкости аккумулятора 2000мАч максимально допустимый ток нагрузки не должен превышать 1 А). Хранить никель-металлгидридные аккумуляторы следует полностью заряженными, при низкой, но не ниже 0 градусов, температуре.  Достоинства: высокая емкость сразу после заряда, стабильное выходное напряжение. Недостатки: высокий саморазряд при хранении, значительная (до 30%) потеря емкости при низких температурах, малый срок службы (300-500 циклов заряд-разряд).

 

Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили. Такие аккумуляторы выпускаются как цилиндрической формы, так и плоской прямоугольной и даже в форме крышки смартфона. Номинальное напряжение такого элемента питания составляет 3,7-3,8 В, максимальное — до 4,4 В, а минимальное — от 2,5 до 3,0 В. Достоинства:  высокая энергетическая плотность (ёмкость),  низкий саморазряд, не требуют обслуживания. Недостатки:  эффект памяти, снижение ёмкости при низких температурах, взрывоопасность

Зарядное устройство.

Без зарядного устройства постоянная жизнь аккумуляторных батарей невозможна.  Если вы приобретаете, к примеру, аккумуляторные батареи Duracell, советуем присмотреть зарядное устройство той же марки. Так как при покупке  дешевых устройств для зарядки аккумуляторов могут возникнуть проблемы при отключении питания при полной зарядке и отключении устройства при быстром нагреве элементов питания. В подобных случаях Вы потеряете как зарядное устройство, так и приобретенные аккумуляторы.

Так же советуем покупать зарядные устройства для зарядки разных видов батареек, потому что, по опыту, придет время и Вам пригодится второй вид батареек.

А теперь переходим к самому сложному: типоразмер батареек. Вы наверняка сталкивались с тем, что на устройстве написано, что требуется батарейка типа АА. И что это за батарейка, попробуй, догадайся.

Типоразмеры батареек

Таблица покажет нам, какие бывают самые популярные типоразмеры, что означает надпись непонятного содержания на батарейке или аккумуляторе и как могут обозначатся элементы питания одинакового размера.

ТИПОРАЗМЕР (размер,мм) Обозначение Вид хим. состава Типовая ёмкость*
мАч
AA ( 14,5 × 50,5 ) пальчиковая

Солевая

Щелочная

(Li-FeS2)

Ni-MH

(Ni-Zn)

1100

2700-3000

3000-3500

1700-2900

1800-2000

ААА (10,5 x 44,5)

мизинчиковая

Солевая

Щелочная

(Li-FeS2)

Ni-MH

(Ni-Zn)

540

1000-1100

1100-1300

800—1000

650-750

В (21,5 x 60) LR12 Щелочная 8350

С (26,2 x 50)

Baby

 

 

 

Солевая

Щелочная

NiMH

 

D (34,2 x 61,5)

Солевая

Щелочная

(NiMH)

N (12 x 30,2) LR1 1000
R10 (21,5 x 37,3) R10 Солевая 1800

* типовая ёмкость может отличаться в зависимости от производителя, модели и года выпуска элемента питания.
Приятного Вам выбора и полезных покупок!

С Уважением, Компания ЧелСпецСтиль.

 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о