РазноеСостав батарейки пальчиковой: Устройство пальчиковой батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Состав батарейки пальчиковой: Устройство пальчиковой батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Содержание

Что мы знаем о батарейках?

      Фотоаппараты, фонарики, таймеры, будильники, пульты дистанционного управления, звуковое оборудование, цифровые вспышки – сложно перечислить все виды техники, которая нуждается в питании от батареек. Главные требования, которые предъявляются к этому виду источника энергии, – это хорошо держать заряд и всегда быть под рукой.


Что представляют собой всем известные пальчиковые батарейки и, какими они бывают?

Первая батарейка АА или R6, которая в просторечии была прозвана «пальчиковая», увидела свет ещё в 1907 году и сегодня является одним из самых распространённых типов гальванических элементов питания. В СССР эти батарейки получили маркировки 316 – с солевым электролитом и А316 – со щелочным. Устройство и принцип работы достаточно просты. Каждая батарейка имеет металлический корпус цилиндрической формы, в котором содержится ёмкость с электролитом, обеспечивающим направленный поток заряженных электронов от одного электрода к другому, т. е. электроток. Залитый в батарейку электролит под действием постоянной химической реакции постепенно теряет свои свойства, создаёт меньше тока, батарейка, как говорят, «садится» и требует замены.

Стандартные форматы:

– АА или R6 – пальчиковые батарейки;

– ААА или R3 – мизинчиковые батарейки, отличающиеся уменьшенными размерами;

– R4 и R20 – так называемые «бочонки» с большим запасом мощности, которые обычно применяются в фонарях, активной акустике, различных радиоустройствах с достаточно высоким энергопотреблением;

– крона – батарейки в форме параллелепипедов с напряжением 9В;

– CR – специальные дисковые батарейки для миниатюрной техники: наручных часов, калькуляторов, датчиков, слуховых аппаратов, которые ещё часто называют «часовыми».

Разновидности батареек

Многих пользователей вводят в заблуждение маркировки и названия батареек – щелочные, солевые, литиевые, что, соответственно, усложняет их выбор. Надо понимать, что главное в батарейке – это химический состав электролита. По этому параметру они делятся на следующие виды.

Солевые. Батарейки, внутри которых находится солевой раствор. Они ещё называются уголь-цинковые. Обычно на их упаковках производителями химический состав не указывается. Они являются самыми дешёвыми компактными источниками тока из существующих, не способны создавать длительных нагрузок и, по сути, самые слабые. Обычно их мощности хватает для работы в пультах ДУ, таймерах, калькуляторах и других устройств, энергопотребление которых не превышает десятки миллиампер. Ещё одним большим недостатком этого вида батареек является тот факт, что при низких температурах окружающего воздуха их ёмкость резко падает, вплоть до нуля.


Щелочные. Батарейки нового поколения со щёлочным электролитом. Их ещё иногда называют «алкалиновыми», потому что с английского языка слово «alkaline» переводится как «щелочной». Отрицательный электрод такой батарейки состоит из специального цинкового порошка, который служит для ускорения химических процессов, а значит и для увеличения отдаваемого устройством электрического тока. В качестве положительного электрода в щелочных устройствах применяется устойчивый к водной среде диоксид марганца, а в качестве электролита используется гидроксид калия – химическое соединение, обладающее сильно выраженной щелочной реакцией. Щелочные батареи способны функционировать с системами, энергопотребление которых может доходить до нескольких сотен миллиампер в час. Это означает, что при ёмкости в 2-3А/ч они демонстрируют хорошую продолжительность работы.

Самый большой недостаток щелочных батареек – высокий показатель внутреннего сопротивления, а точнее сильная зависимость мощности устройства от нагрузки. Это приводит к тому, что при нагрузках токами большой величины, напряжение устройства сильно падает, а большая часть энергии уходит на нагрев самой батарейки. Так, при разряде током силой 0.025А/ч устройство может выдать 3А/ч, при 0.25А реальная ёмкость составит уже 2А/ч, а при токе в 1А – станет ниже 1А/ч. Всё это говорит о том, что щелочная батарея может справляться с большими нагрузками, но время работы при этом будет небольшим. На практике это может выглядеть следующим образом. Если на солевых батареях фотоаппарат, скорее всего, попросту не запустится, то на щелочных – сможет проработать в течение получаса при интенсивной съёмке.


Литиевые. Батареи, получившие в последние годы большое распространение. Главным их преимуществом перед щелочными устройствами является низкое внутреннее сопротивление, поэтому их ёмкость практически не зависит от величины тока нагрузки. При малых её значениях оба вида устройств имеют примерно равную ёмкость – 3А/ч. Однако если установить их, например, в фотоаппарат, который потребляет 1000мА, то литиевые батареи прослужат значительно дольше. Причём они могут храниться до 5-7 лет, не разряжаясь и не теряя других своих первоначальных характеристик. Они являются отличным выбором для фототехники и других устройств со сравнительно большим энергопотреблением. Причём в отличие от щелочных, литиевые батареи не замерзают и могут устойчиво работать даже при отрицательных температурах воздуха.

Единственный минус этого вида батареек – сравнительно высокая цена. В этом случае при выборе вида батарейки каждый пользователь решит для себя сам, что лучше, купить комплект литиевых батареек, заплатив дороже, но при этом, обеспечив длительную работу своего устройства, либо несколько сэкономить, купив щелочные батарейки и мириться с перебоями в работе, вызванными необходимостью их замены.

В итоге, рассмотрев принцип действия и характеристики разных видов пальчиковых батареек, можно сделать простой вывод. На солевые батарейки вообще не следует обращать внимание. Для пультов ДУ, обычных фонариков и других устройств с низким энергопотреблением лучше выбирать щелочные батарейки. А для техники, требующей больше энергии, следует останавливать выбор на комплектах литиевых батареек или покупать сразу большее количество щелочных.

Что же касается производителей, то специалисты, проводившие тесты на разной аппаратуре, советуют обращать внимание на продукцию таких брендов как Energizer, Duracell, Kodak, GP, Philips, Sony, Panasonic. Эти батарейки отличаются от массы других, которыми буквально завален отечественный рынок, высочайшим качеством исполнения и безупречными характеристиками. Они прошли проверку практикой и показали себя с лучшей стороны.

Обзор батареек в «КиноСкладе»

Мы предлагаем своим покупателям лучшее. Наши специалисты специально отобрали модели батареек, которые востребованы звукорежиссёрами, фотографами и другими работниками, занятыми в сфере производства кино. Как говорят, самые «ходовые» батарейки, такие как:

– Energizer Ultimate Lithium АА – литиевая пальчиковая батарейка на 1.5V, которая идеальна для обеспечения питания микрофонов, радиосистем, звукозаписывающего оборудования, фото- и видеотехники;

– Energizer Ultimate Lithium ААА – литиевая мизинчиковая батарейка на 1. 5V;

– щелочные батарейки Energizer – пальчиковые, мизинчиковые, кроны;

– литиевые и щелочные батарейки Duracell;

литиевые батарейки Kodak.

Батарейки высокого качества в «КиноСкладе» – это то, что нужно для успешной работы многих видов оборудования, используемого на съёмочной площадке. А значит, их достаточный запас всегда должен быть рядом.

Правила и рекомендации по эксплуатации элементов питания

Для того, чтобы элементы питания (ЭП) прослужили Вам максимально возможный срок, а также чтобы устройства, с которыми они работают, радовали Вас своей безотказной работой, советуем придерживаться следующих несложных правил и рекомендаций:

Избегайте механических повреждений и теплового воздействия на элементы питания


При деформации корпуса и сильном нагреве внутренние компоненты батареи вступают в непредусмотренную конструктивом реакцию, в результате которой бурно выделяется газообразная субстанция. Газы оказывают чрезмерное давление на всю внутреннюю поверхность цилиндра гальванического элемента. Такая ситуация приводит к разрушению корпуса, протечке электролита или взрыву, что вполне может нанести ущерб здоровью пользователя или используемой им технике.

Соблюдение же разумных правил и режима работы, аккуратное обращение с элементом питания, предотвращение чрезмерного нагрева (выше 50°С) его поверхности — в таком случае эксплуатация изделия исключает угрозу жизни и материальным ценностям.

Не устанавливайте одновременно новые и использованные батарейки, а также элементы различных типов и от разных производителей


Тип, изготовитель и степень эксплуатации элементов питания, применяемыx совместно в составе единого батарейного блока, должны быть строго одинаковыми. В противном случае, нагрузка в блоке перераспределяется, перегружая слабейший элемент, что быстро приводит к его выходу из строя. Кроме того, качество работы такой батареи будет определяться характеристиками самого худшего источника питания.

Для гарантированной работы приобретайте сразу необходимое количество элементов в заводской упаковке от известного бренда.
При использовании солевых батарей (R03, R6) не следует использовать один комплект сразу до полного разряда. К примеру, при работе радиоприёмника не стоит нагружать источник питания более двух часов. Будет лучше, чередовать работу от нескольких подобных комплектов, тем самым увеличивая суммарную продолжительность работы. Некоторая передышка от процесса выработки энергии позволяет солевым батарейкам восстановить однородность электролита и продлить их «жизнь».

Соблюдайте полярность. Не замыкайте контакты


Не соблюдение данного правила эксплуатации ведёт к нарушению целостности и формы корпуса ЭП, вздутию, утечке электролита и даже взрыву. Повышение внутреннего давления из-за неправильной работы конструкции, которое пытается найти выход в виде взрыва или разрушения стенок закрытого источника питания, может привести к заливанию отсека для батарей химическим реактивом и его порче, к попаданию активных реагентов на внутренние платы и микросхемы и даже к безвозвратному выходу из строя устройства потребителя.


Не стоит давать элементы питания детям


В процессе игры ребёнок может засунуть в рот и проглотить батарейку, что с большой долей вероятности приведёт к проблемам со здоровьем. Попытка же разобрать или повредить корпус источника энергии вызовет вытекание активного электролита, следствием которого может явиться ожог кожных покровов и слизистых оболочек тела. В подобном случае следует незамедлительно промыть пострадавший участок большим количеством воды и обратиться за медицинской помощью.

Возможность перезарядки элементов питания


Содержимое батарейки с течением времени меняется из-за химических реакций. Когда запас исходных элементов истощается, вырастает внутреннее сопротивление, и это означает, что батарейка исчерпала свой ресурс. Она становится непригодной для дальнейшего использования. Заряжать солевые, щелочные, а тем более литиевые батарейки категорически запрещается, так как пользователь подвергает себя и используемое устройство большой опасности, что обусловлено перегревом, и как следствие — высокой вероятностью взрыва, выбросом вредных компонентов и утечкой электролита. Отработанные ЭП требуется обязательно утилизировать в переработку.

Перезарядке подлежат только лишь аккумуляторы! Они имеют специально предназначенную для этого конструкцию. В аккумуляторе реализована возможность под воздействием силы тока повернуть химические реакции вспять, то есть с помощью зарядного устройства восстановить продукты реакции до исходного состояния. Зарядное устройство пропускает через аккумулятор электрический ток, но только в обратном направлении. Структура аккумулятора возвращается в рабочее состояние, и его можно снова задействовать по прямому назначению.
В среднем, никель-металлгидридные аккумуляторы способны выдержать до тысячи циклов перезарядки.

Ni-MH аккумуляторы после приобретения желательно «потренировать». Для этого нужно выполнить 3-4 цикла полной зарядки/разрядки, что позволит достигнуть заявленного предела ёмкости, потерянной при транспортировке и хранении устройства после выхода с конвейера.

Утилизация отработанных элементов питания


Аккумулятор или батарейка, рано или поздно, вырабатывают свой ресурс. Но выбрасывать с бытовым мусором их ни в коем случае нельзя. Под воздействием атмосферных процессов корпус ЭП будет со временем повреждён, и химические реактивы начнут отравлять почву и окружающую среду. Подсчитано, что одна пальчиковая батарейка, выброшенная на свалку, способна провести загрязнение примерно двадцати квадратных метров земли, а в лесу на этой площади живут и растут два дерева, два крота, один еж и несколько тысяч дождевых червей. Поэтому отслужившие свой срок источники питания необходимо сдавать только в специальные пункты приема, откуда они после сортировки пойдут в переработку. 
Переплавка позволит извлечь из утилизированных батарей металлы: железо, цинк, алюминий, литий, медь и пр. В общей сложности, около 98% компонентов можно переработать и использовать повторно без особого вреда для природы.

Рекомендуемые температурные режимы эксплуатации ЭП


При соблюдении указанного диапазона возможна нормальная работа источников питания с максимальным использованием заложенного ресурса по энергоотдаче и сроку службы:
— для солевых батареек: от 0°С до +50°С ;
— для щелочных батареек: от -20°С до +50°С ;
— для литиевых ЭП: от -25°С до +60°С ;
— для никель-металлгидридных аккумуляторов: от -20°С до +50°С.

Общие рекомендации по хранению ЭП


Батарейки очень желательно хранить в заводской упаковке. Это обеспечит их защиту от различных факторов окружающей среды и поможет не спутать новые элементы с уже использованными, предохранит контакты от соприкосновения с металлическими поверхностями.

В случае, когда заводская упаковка отсутствует, разместите батарейки в пластиковом или деревянном, но ни в коем случае не металлическом, контейнере.
Не храните вместе с батарейками монеты и другие металлические предметы. Разместите соседние батарейки так, чтобы их положительные и отрицательные полюсы не соприкасались. Если это трудноосуществимо, проложите контактные зоны изолирующим материалом, не проводящим ток.
Храните батарейки при комнатной или чуть более низкой температуре. В большинстве случаев подходит любое прохладное место, в которое не проникают прямые солнечные лучи. Даже при сравнительно высокой температуре 25°C обычная батарейка за год теряет лишь несколько процентов своего заряда.
Хранение батареек при отрицательных температурах не рекомендуется, так как увеличивается саморазряд. Перед использованием взятых из холода батареек лучше будет дать им согреться до комнатной температуры.

Контролируйте влажность воздуха. При повышенной влажности воздуха (более 50%) или опасности образования конденсата батарейки следует держать в герметичном контейнере.

от одноразовых к многократно используемым

Почему места обычных солевых и щелочных батареек все чаще занимают перезаряжаемые электрические аккумуляторы? Всегда ли возможна такая замена, и как сделать правильный выбор? На эти и подобные вопросы отвечает данный материал.

Батареи электропитания образуются из отдельных элементов, соединенных, например, последовательно или параллельно, с целью получения более высокого напряжения или тока. Но поскольку в повседневной жизни термин «батарейка» часто относится даже к одному такому элементу, не будем здесь нарушать это разговорное допущение. Более важно, что существуют гальванические, или первичные (одноразовые), и вторичные (перезаряжаемые) элементы питания, называемые также электрическими аккумуляторами. Все они являются химическими источниками тока, то есть, химические реакции, протекающие в них, используются для получения электрической энергии.

Весьма упрощенно химический источник тока можно представить как два электрода (катод и анод) из разных металлов, разделенных жидким или твердым электролитом.

Нас окружает множество электронных устройств, для функционирования которых необходимы элементы питания: это пульты дистанционного управления и ручные фонарики, игровые консоли и электронные будильники, беспроводные клавиатуры и компьютерные мышки, электробритвы и радиоуправляемые игрушки и т.п. Наиболее часто в подобных девайсах используются одноразовые солевые или щелочные, более известные, как алкалиновые (alkaline — щелочной), гальванические элементы с напряжением 1,5 В. Среди основных преимуществ этих батареек обычно называют их длительное хранение и возможность использования без предварительной подготовки (зарядки) сразу после покупки.

Однако, чем больше становится электронных гаджетов c одноразовыми элементами питания, тем чаще приходится сталкиваться с ситуацией, когда батарейки внезапно «сели» (истощились) и их нужно срочно менять на новые.

В то же время массовое потребление одноразовых элементов питания наносит серьезный удар по экологии. Трудно представить, но на игровые консоли у заядлого геймера за год уходит более сотни щелочных батареек. А ведь они требуют отдельной утилизации и выкидывать вместе с общим мусором их нельзя. Куда сдавать батарейки на переработку можно узнать, например, на сайте экологического движения «Раздельный Сбор».

Всего один перезаряжаемый аккумулятор, благодаря многократному использованию, сможет заменить несколько сотен одноразовых элементов питания. При этом купить его оказывается дешевле, чем замещаемое им количество даже самых недорогих солевых батареек. Вот, например, каждая из моделей аккумуляторов Panasonic Eneloop и Varta Endless готова стать эквивалентом более двух тысяч последовательно заменяемых щелочных элементов. Действительно, 1,5-вольтовые солевые и алкалиновые батарейки во многих случаях можно без проблем поменять на никель-металлгидридные аккумуляторы (NiMH), выполненные в таком же форм-факторе — АА или ААА.

Напомним, что в ходу оказались обозначения элементов питания вовсе не по европейскому (IEC) или американскому (ANSI) стандартам. Так, щелочной элемент питания LR6 (IEC) или 24A (ANSI) чаще называют просто AA, а свою очередь, LR03 (IEC) или 15A (ANSI) – AAA. Причем в обиходе АА – это «пальчиковая» (диаметр 14,5 мм, высота 50,5 мм), а ААА — «мизинчиковая» (диаметр 10,5 мм, высота 44,5 мм) батарейка.

Но вернемся к вопросу замены одноразовых солевых и щелочных элементов никель-металлгидридными аккумуляторами, которые при всех своих недостатках, в отличие от никель-кадмиевых (NiCd), практически не страдают от «эффекта памяти», уменьшающего емкость, и не наносят такого вреда окружающей среде. Эти довольно неприхотливые источники питания, выпущенные в том числе и под знакомыми «батарейными» брендами Duracell, Energizer, GP, могут использоваться во многих электронных устройствах с разным уровнем энергопотребления. К сожалению, приборы с высоким порогом отключения, например, некоторые фотоаппараты, светодиодные вспышки, электронные весы, детские игрушки и т.п. очень капризны к уровню питающего напряжения и замещение на никель-металлгидридные аккумуляторы могут попросту «не понять». Короче говоря, рабочее напряжение никель-металлгидридного аккумулятора (1,2 В) они воспримут как истощение элемента питания и перестанут работать.

Помимо щелочных гальванических (одноразовых!) элементов встречаются и перезаряжаемые алкалиновые аккумуляторы, также обеспечивающие выходное напряжение 1,5 В. В этом случае надпись Alkaline на корпусе обязательно будет дополнена пояснением — Rechargeable. Особая конструкция корпуса перезаряжаемых марганцево-щелочных элементов RAM (Rechargeable Alkaline Manganese), первое поколение которых появилось еще в 1970-х годах, допускает пару десятков полных перезарядок, причем количество возможных циклов зависит от уровня разряда.

В особо заманчивых предложениях на площадке AliExpress речь сегодня идет о нескольких сотнях, а, например, у алкалиновых аккумуляторов под брендом Okoman вообще до тысячи циклов. Правда, похоже, что посчитано просто количество небольших «доливов» в разряженные менее чем на четверть щелочные элементы питания. Кстати, для их перезаряда необходимо применять специальные или профессиональные устройства. Алкалиновые аккумуляторы отличаются высокой степенью готовности, поскольку продаются уже заряженными, а с учетом низкого саморазряда до первого использования могут храниться довольно долго. Их рекомендуют использовать в устройствах с низким потреблением тока и периодическим характером использования, таких, например, как пульты ДУ для аудио- и видеоаппаратуры, беспроводные телефоны, погодные станции, компьютерные мышки, беспроводные клавиатуры и т.п.

А вот никель-цинковые элементы (NiZn), как часто утверждают их производители, объединяют лучшие свойства никель-металлгидридных и никель-кадмиевых аккумуляторов. Высокое номинальное напряжение (1,6 В), максимальный ресурс до 500 перезарядок и способность отдавать большие разрядные токи делают их хорошим выбором при замене одноразовых щелочных батареек, особенно когда нужны высокая мощность и продолжительность работы, например, в фотоаппаратуре, радиоуправляемых игрушках, электробритвах и т. п. Заметим, что на корпусах этих элементов значение емкости указывается не в миллиампер-часах (mAh), а более честно — в милливатт-часах (mWh), ведь напряжение-то у них выше. Чтобы получить миллиампер-часы, значение в милливатт-часах делится на напряжение (1,6 В). Например, 2 500 мВт*ч – это примерно 1 560 мА*ч.

Для регенерации NiZn-аккумуляторов требуются специальные зарядные устройства. Следует также иметь в виду появление высокого выходного напряжения (1,85-1,9 В) на клеммах сразу после полной зарядки. Отсутствие в составе NiZn-аккумуляторов токсичных веществ (по сравнению, например, c никель-кадмиевыми) предполагает более простой процесс их утилизации. В качестве примеров перезаряжаемых элементов питания с такой «электрохимией» можно привести продукцию под брендами Ansmann, BPI, Melasta, PkCell и российским Robiton.

Заменой одноразовых солевых и щелочных батареек для случая, когда требуется выходное напряжение в 1,5 В, могут также стать литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы, выгодно отличающиеся значительной емкостью и низким саморазрядом. Поскольку номинальное напряжение таких батарей обычно составляет 3,7 В, то, чтобы получить на выходе заветные 1,5 В, конструкцию аккумулятора дополняют встроенным импульсным преобразователем одного уровня постоянного напряжения в другой, более низкий (Step-Down DC/DC Converter). Кроме того, реализуют температурную защиту, а также функции предохранения от пониженного напряжения и короткого замыкания.

Примером базовой микросхемы в данном случае может служить чип LC9200D (выше на фото, справа от него — другие аналогичные решения).

Для зарядки таких аккумуляторов обычно предлагается фирменное устройство, которое подключается буквально к любому USB-порту, поскольку максимальное значение тока не превышает возможности данного интерфейса (500 мА). В качестве примеров здесь можно привести подобные элементы питания под торговыми марками Jugee и Palo.

А вот 1,5-вольтовые литий-ионные аккумуляторы под брендом Kentli существенно отличаются конструктивно – у них для заряда базового элемента питания на 3,7 В используется дополнительный контакт на торце, отделенный от анода (1,5 В) изолирующим кольцом. Разумеется, фирменное зарядное устройство для аккумуляторов АА/ААА получило дугообразные положительные электроды, которые могут соприкасаться только с дополнительными кольцевыми контактными площадками на таких аккумуляторах.

Некоторые производители перезаряжаемых элементов питания пошли еще дальше. В частности, они дополнили конструкцию литий-полимерных аккумуляторов в форм-факторах АА и ААА не только импульсным преобразователем напряжения до 1,5 В, но и схемой управления питанием. Отдельное зарядное устройство в этом случае уже не требуется.

Если на боковой поверхности корпуса типа AAA хватает места только для установки microUSB-розетки, то вот для АА-аккумуляторов используется либо такое же решение, либо вилка USB-разъема (тип А) встраивается прямо в торец корпуса со стороны анода. Так что в последнем случае для соединения с USB-розеткой на источнике тока кабель уже не нужен. Правда, к ней нельзя сразу подключить до четырех аккумуляторов, как в случае использования microUSB-разъема.

У аккумуляторов Blackube в форм-факторе АА размещение разъема microUSB на торце у анода даже запатентовано.

А вот, например, для перезаряжаемых батареек под брендами Fuvaly и Twharf и разъем оказался не нужен. Они вполне обходятся USB-кабелем с магнитными контактами-защелками, ну а на крайний случай дополняются зарядным устройством на 5 В.

Мерам безопасности у выпускаемых элементов питания крупные производители стараются уделять особое внимание. Вот, например, в аккумуляторах ARB-L14-1600U под брендом Fenix, помимо клапанов сброса давления, предусмотрено несколько уровней защиты.

Рассмотренные выше литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы отличаются практически неизменным напряжением (1,5 В) на протяжении всего цикла разряда. Помимо упомянутых брендов, подобную продукцию можно найти под торговыми марками EBL, GTF, Power Etinesan, Sorbo, Znter и т.д.

Вот, например, под российским брендом «Даджет» предлагаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В в форм-факторах AA и AAA, емкостью 1200 мА*ч и 400 мА*ч, соответственно, которые обещают до 500 циклов перезарядки. При этом полное время регенерации, которое можно отслеживать по светодиодному индикатору, составляет час-полтора. OEM-производителем аккумуляторов является компания Wenzhou Sorbo Technology (бренд Sorbo).

Надо иметь в виду, что литий-ионные и полимерные аккумуляторы, по сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, трудно назвать дешевыми, а уж дополненные электроникой и встроенными разъемами, тем более.

Так, под сингапурским брендом Rombica в России продаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В, выполненные к тому же в стильно оформленных корпусах AA (1300 мА*ч) и AAA (400 мА*ч). Конструкции у них одинаковые – оба корпуса с розетками microUSB на боковой поверхности рядом с анодом, поэтому в комплекте с каждым аккумулятором идет свой кабель microUSB-USB. Получившие имена собственные элементы питания Neo X2 и Neo X3 обещают аж до 3 тысяч циклов перезаряда. Вот и цена на эти аккумуляторы в разы выше, чем, например, на элементы питания «Даджет».

Кстати, покупая импортные аккумуляторы, первым делом стоит посетить сайты российских дилеров, поскольку цены у них иной раз оказываются даже ниже, чем в зарубежных интернет-магазинах.

Итак, можно резюмировать, что одноразовые 1,5-вольтовые солевые и щелочные батарейки в форм-факторах АА и ААА чаще всего без особых проблем можно заменить на никель-металлгидридные аккумуляторы таких же типоразмеров. Но вот в отдельных случаях стоит рассмотреть более дорогие решения на базе никель-цинковых (1,6 В), а также литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов (1,5 В), в том числе с прямой зарядкой от USB-портов. И не забывайте, пожалуйста, об экологии!

Каталог продукции — Блоки питания, батарейки, аккумуляторы — Батарейки — Батарейки пальчиковые

Каталог продукции

Обновлен: 06.06.2021 в 13:30

  • Aвтоматика, Робототехника, Микрокомпьютеры
  • Акустические компоненты
  • Блоки питания, батарейки, аккумуляторы
  • Датчики
  • Двигатели, вентиляторы
  • Измерительные приборы и модули
  • Инструмент, оборудование, оснастка
    • Аксессуары для пайки
    • Антистатические принадлежности
    • Бокорезы, ножницы, резаки
    • Дрели, фрезеры, бормашины
    • Жала для паяльников и станций
    • Инструмент для зачистки изоляции
    • Инструмент для обжима
    • Лупы, микроскопы
    • Нагреватели инфракрасные
    • Ножи, скальпели
    • Отвёртки
    • Отсосы для припоя
    • Паяльники газовые и горелки
    • Паяльники электрические
    • Паяльные станции и ванны, сварочные автоматы
    • Пинцеты, зажимы
    • Плоскогубцы, круглогубцы
    • Подставки для паяльников и штативы
    • Принадлежности для паяльников и станций
    • Прочий инструмент и оснастка
    • Сверла, фрезы, боры
    • Термоклеевые пистолеты
    • Тиски, станины
    • Штангенциркули, линейки
  • Источники света и индикация
  • Кабель, провод, шнуры
  • Коммутация, реле
  • Конструктивные элементы, корпуса, крепеж
  • Материалы и расходники
  • Пассивные элементы
  • Полупроводниковые приборы, микросхемы, радиолампы
  • Разъёмы, клеммы, соединители, наконечники
  • Текстолит, платы
  • Товары бытового назначения
  • Трансформаторы, сердечники, магниты
Информация обновлена 06. 06.2021 в 13:30

Вид:

Сортировка:

По наличиюпо алфавитупо цене

Кол-во на странице: 244860120

Тестирование батареек формата АА — Статьи

Введение


Несмотря на широчайшее распространение аккумуляторов всевозможных типов, обычные одноразовые батарейки до сих пор не исчезли из продажи. Более того, многие люди используют их и для питания устройств, потребляющих достаточно большие токи – иногда вынужденно (например, пребывая вдали от розетки, где можно было бы зарядить комплект аккумуляторов), иногда лишь потому, что производители недорогих фотоаппаратов и беспроводных «мышей» до сих пор поставляют в комплекте с ними батарейки…

В нашей сегодняшней статье мы попытаемся не только сравнить различные батарейки между собой, но и выяснить, насколько они пригодны для различных применений.

Методика тестирования


С методикой, согласно которой мы проводим тестирования, можно ознакомиться по ссылке: «Методика тестирования аккумуляторов и батареек». Так как она включает в себя не только описание тестовой установки, но и пояснения относительно различных типов элементов питания и особенностей их эксплуатации, то рекомендуется к прочтению перед ознакомлением с настоящей статьёй.

Ниже для каждой из батареек мы будем приводить фотографию и графики разрядных кривых (зависимость напряжения батарейки от времени при заданной нагрузке). Так как графиков этих много, а интерес они представляют лишь ограниченный и для узкого круга читателей, то мы будем просто ставить на них ссылки, не перегружая статью картинками. В более наглядном же виде результаты тестирования приведены в конце статьи.

Если вас интересует именно сравнение разрядных характеристик, будет удобнее скачать PDF-файл (1 Мбайт), где они собраны в одну большую таблицу.

Солевые батарейки


Camelion

Несмотря на надпись «Super Heavy Duty», перед нами обычные солевые батарейки малой ёмкости. Маркетинговое обозначение «Heavy Duty» в своё время появилось для разделения двух типов солевых батареек – но «слабый» тип давно уже не выпускают, а название так и осталось.


Батарейки довольно необычно вели себя при разряде током 750 мА: в определённый момент напряжение на них начало расти, хотя ток нагрузки поддерживался постоянным. Такое возможно из-за разогрева батареек (при увеличении температуры увеличивается и скорость протекания химических реакций в них), однако в данном случае это маловероятно – во-первых, в нашей тестовой установке батарейки при разряде обдуваются вентилятором, во-вторых, однотипные батарейки других производителей, в том числе тестировавшиеся одновременно с Camelion, такого эффекта не продемонстрировали. Так что, вероятно, причиной тому стали какие-то особенности химии именно батареек Camelion.

Впрочем, по разрядной кривой видно, что для питания сильноточных устройств солевые батарейки всё равно малопригодны: на токе 750 мА они садятся почти моментально.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

GP Greencell

Продукция компании Gold Peak Group (GP) весьма распространена в розничной продаже – трудно встретить магазин, торгующий батарейками, в котором не было бы батареек GP. Серия Greencell – это весьма недорогие солевые батарейки.


Разрядные кривые батареек GP Greencell приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

GP Supercell


Хотя по приставке «Super» кажется, что эти батарейки должны превзойти GP Greencell, реальность немного удивляет: Supercell показали худший результат среди солевых батареек, заметно отстав от Greencell.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Panasonic Special Power

Батарейки Panasonic – одни из немногих солевых (цинк-угольных) батареек, для которых это указано прямо на этикетке: как правило, производители указывают тип лишь на щелочных батарейках.


Трудно сказать, в чём заключается «специальная мощность» солевых батареек Panasonic – по результатам тестов среди конкурентов они ничем не выделяются.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Sony New Ultra

Ну ладно исторически сложившееся «Heavy Duty», но всё же набранное огромными буквами «New Ultra» – это, на наш взгляд, избыточно претенциозное название для обычных солевых батареек.


Тем более, что по результатам тестирования они ничуть не выделяются среди конкурентов.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Varta Superlife

А вот компания Varta с названиями перехитрила саму себя: батарейки Longlife – солевые, Lognlife Extra – щелочные, а Superlife – снова солевые.


Разрядные кривые представлены по ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Щелочные батарейки


«Auchan»

Эти безымянные «Батарейки алкалиновые» (отдельный минус владельцам марки за издевательское отношение к русскому языку) продаются в магазинах торговой сети «Ашан». Настоящий производитель неизвестен, на упаковке указан адрес самого «Ашана». Кроме того, у батареек необычайно маленький срок годности – всего два года (обычно он составляет пять-семь лет).


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Camelion Oxy-Alkaline

Название этих батареек Camelion наводит на мысли о батарейках Oxyride, разработанных компанией Panasonic и предназначенных для использования в устройствах с высоким энергопотреблением. От щелочных они отличаются не только названием, но и составом: в них используется оксид-гидроксид никеля NiOOH.


Мы не знаем, случайно ли совпадение названий, однако нельзя не заметить, что разрядные характеристики отличаются от типичных щелочных батареек: начальное напряжение Oxy-Alkaline превышает 1,6 В, абсолютный рекорд среди протестированных нами батареек.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Duracell

«Полубезымянные» (на них не указано какое-либо имя собственное, только название производителя) батарейки Duracell предназначены для устройств с небольшим и средним энергопотреблением.


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Duracell Turbo

А вот батарейки Duracell Turbo рассчитаны уже на более серьёзную нагрузку: упаковка батареек приводит в качестве примеров таковой фотоаппараты, плееры и розового «зайца Duracell». В ассортименте Duracell также есть батарейки и ещё большей мощности, но они пока на наши тесты не попали.


И действительно, Duracell Turbo ведут весьма уверенно, особенно заметна разница на больших нагрузках.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Energizer

По количеству представленных в нашей сегодняшней статье моделей батареек с Energizer может соперничать только GP – по четыре штуки. Их рыночные сегменты пересекаются лишь частично: GP занимает уровень от нижнего до среднего, а Energizer – от среднего до верхнего.


Впрочем, первая батарейка, не имеющая собственного имени, в линейке Energizer – младшая.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Energizer Maximum

А вот батарейки Energizer Maximum относятся уже к более новой и технически более совершенной серии. Предназначены они для питания устройств с большим энергопотреблением.


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Energizer Ultra+

Хотя по названию определить, что же лучше – Ultra+ или Maximum – проблематично, субъективные предпочтения оказываются скорее на стороне Maximum. Новый дизайн, блестящая зеркальная обёртка…


Что интересно, по результатам тестов первое место нельзя отдать ни Ultra+, ни Maximum: в одном тесте они сравнялись, в другом впереди оказался Maximum, а в третьем – Ultra+.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

GP Super Alkaline

Если предыдущие две батарейки GP были солевыми, то тип следующих двух ясен уже по их названию – щелочные.


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

GP Ultra Alkaline

И в очередной раз мы замираем перед полкой магазина: что лучше, «Super» или «Ultra»?.. Эх, нет бы просто указывать ёмкость или ещё какой-нибудь однозначный численный параметр, как у аккумуляторов. Разве что указание на упаковке (по крайней мере, на одном из её вариантов) Ultra Alkaline их пригодности для питания цифровой техники может дать подсказку.


Впрочем, тестирование расставляет точки над «i»: «Ultra» – это лучше, чем «Super»! По крайней мере, у GP.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

IKEA Alkaline

Как нетрудно догадаться, эти батарейки продаются в магазинах «IKEA». Говорят, раньше на них можно было встретить эмблему Varta, но на наших образцах истинный производитель указан не был, так что о происхождении батареек остаётся только гадать.


К счастью, продаются батарейки IKEA в уже собранном виде.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Kodak Max

Не знаем, рекомендует ли компания Kodak использовать со своими фотоаппаратами только эти батарейки, однако нам кажется, что многие другие компании упускают свой шанс немного порекламироваться, не следуя примеру Kodak и не выпуская батареек под своим именем.


Тем более, что и по результатам тестов Kodak Max хоть и не стали лидером, но в первую десятку прошли без проблем.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Samsung Pleomax

Под маркой Pleomax компания Samsung продаёт сразу несколько групп товаров – начиная от несложной компьютерной периферии и заканчивая лампочками и батарейками. На наш взгляд, использование одной торговой марки, к тому же пока малоизвестной покупателям, несколько обезличивает конкретные продукты, однако маркетологам компании виднее.


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Sony Stamina Plus

С определением, какое из названий батареек Sony соответствует их большей мощности и ёмкости, проблем не возникает: лицевая сторона упаковки сообщает нам, что Stamina Plus даст нам дополнительные 10 % энергии (относительно чего именно – указано в другом месте и куда более мелким шрифтом), а задняя сторона – что если и этого мало, то есть ещё Stamina Platinum.


Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Sony Stamina Platinum

Итак, как уверяет нас производитель, предыдущую модель эти батарейки должны заметно превзойти…


Интересно, что подтверждается это только на больших токах – в то время как на относительно малых Stamina Plus выходит немного вперёд. Напоминает ситуацию с Energizer Ultra+ и Maximum, не правда ли?

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

TDK Power Alkaline

Если выше мы жаловались, что продукты и одного-то производителя трудно сравнивать по названию, то что уж говорить о производителях разных. Ну вот что лучше – Power Alkaline или Ultra Alkaline? Или это одно и то же? Господа, введите уже какую-нибудь общую методику и пишите на ваших батарейках понятные обычным людям ампер-часы!


По результатам же наших тестов TDK Power Alkaline оказались в группе середнячков.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Varta High Energy

По причинам административно-технического характера маломощные щелочные батарейки Varta (например, Longlife Extra) в нашу сегодняшнюю статью не вошли – в отличие от батареек мощных, рассчитанных на питание техники с высоким энергопотреблением.


И действительно, в двух тестах из трёх Varta High Energy заняли первую строчку рейтинга.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Varta Max Tech

Батарейки Varta Max Tech позиционируются как элементы питания для техники с очень высоким потреблением. Но что именно это означает? Большую ёмкость?


Как показали измерения – не совсем: при разряде малыми и средними токами Max Tech проигрывают серии High Energy, а вот при разряде очень большим током – напротив, выигрывают. Означает это одно: при сравнимой с High Energy ёмкостью у Max Tech меньше внутреннее сопротивление.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Космос

Завершает же нашу статью продукция отечественного производителя – точнее, продающаяся под отечественной маркой. Увы, его отношения с родным языком сложны и неоднозначны, о чём явственно свидетельствует надпись «Алкалиновая батарейка».


Разрядные кривые батареек «Космос» можно посмотреть по ссылкам:

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Космос Максимум

Крупная надпись «Алкалин» ещё отчётливее демонстрирует неоднозначность взаимоотношений между компанией «Космос» и русским языком. Не очень понятно, разве что, почему ниже написано «0 % ртути», а не «0 % меркурия» – ну, просто для поддержания общей стилистики смеси английского с нижегородским.


Также интересно, что батарейки «Космос Максимум» не смогли продемонстрировать ощутимого превосходства над батарейками «Космос» – в двух тестах они почти равны, а в третьем «Максимум» сильно отстали.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Старт Super Alkaline

Если продукция, продающаяся под маркой «Космос», выпускается на мощностях компании Eastpower International, то батарейки «Старт» производятся уже знакомой нам Gold Peak Group.


Судя по результатам измерений, слова «Super Alkaline» в названии не случайны – заметная разница между Старт Super Alkaline и GP Super Alkaline есть лишь в одном тесте из трёх.

Разряд током 250 мА
Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Литиевые батарейки


Литиевые батарейки с рабочим напряжением 1,5 В (иначе говоря, взаимозаменяемые с щелочными и солевыми) встречаются достаточно редко, и потому в нашей статье представлена лишь одна их модель…

Energizer Ultimate Lithium

Производитель указывает для этих батареек ёмкость 3 А*ч. Паспортная ёмкость большинства щелочных батареек также равна 3 А*ч, однако есть один нюанс: у щелочных батареек она измеряется при разряде током всего лишь 25 мА и, как мы видели выше, при росте разрядного тока ёмкость быстро падает. У литиевых же эффективная ёмкость от разрядного тока почти не зависит.


И действительно, даже при токе нагрузки 750 мА, когда все без исключения щелочные батарейки изрядно «просели», измеренная ёмкость литиевой осталась равна 3 А*ч! С честью выдержала эта батарейка и жесточайший режим импульсной нагрузки, амплитуда тока в котором достигает 2,5 А – более четырёх часов работы, в то время как лишь немногие из щелочных батареек дотянули хотя бы до одного часа.

Тестирование на токе 250 мА мы решили не проводить по вполне понятным причинам – после такого успеха на больших токах это просто не имеет смысла.

Разряд током 750 мА
Импульсный разряд 2,5 А

Обобщение результатов


Выше мы приводили для каждой из протестированных батареек разрядные графики – зависимость напряжения на батарейке от времени при заданной нагрузке. Однако сравнивать батарейки по ним трудно, поэтому ради большей наглядности мы рассчитали для каждой из батареек её ёмкость и свели результаты в несколько диаграмм.

Впрочем, перед тем, как переходить к числам, стоит поговорить о самой ёмкости. Традиционно её указывают в ампер-часах: ёмкость 1 А*ч означает, что батарейка может отдавать ток 1 А в течение часа. Вообще говоря, такое определение ёмкости неверно – ведь ёмкость есть количество запасённой в батарейке энергии, энергия измеряется в джоулях, которые, в свою очередь, пересчитываются в «электрические» единицы по формуле 1 Дж = 1 Вт*с. Соответственно, и ёмкость батареек надо измерять в ватт-секундах (или, что удобнее, в ватт-часах), а вовсе не в ампер-часах.

Проиллюстрируем сказанное простым примером. Допустим, мы взяли две батарейки напряжением по 1,5 В и паспортной ёмкостью по 1 А*ч и соединили их последовательно. Мы получили батарею с ёмкостью тот же 1 А*ч – если её нагрузить током 1 А, она сядет через 1 час, ведь в течение этого часа каждая из батареек будет отдавать ток 1 А. Но ведь на самом деле ёмкость такой батареи – вдвое больше, чем у каждой отдельной батарейки. Поэтому правильнее учитывать ёмкость именно в ватт-часах. В приведённом выше примере для одной батарейки она будет равна 1,5 Вт*ч, для двух – 3 Вт*ч независимо от способа их соединения (последовательно или параллельно).

Особенно важно это учитывать при сравнении батареек и аккумуляторов с разными рабочими напряжениями: так, в литий-ионном аккумуляторе с паспортной ёмкостью 1 А*ч и рабочим напряжением 7,4 В энергии запасено много больше, чем в Ni-MH аккумуляторе с паспортной ёмкостью 2,7 А*ч и напряжением 1,2 В – 7,4 Вт*ч против 3,24 Вт*ч.

Для элементов питания с одинаковым паспортным напряжением указание ёмкости в ватт-часах приобретает смысл, если учесть, что при разряде напряжение на них падает по-разному. Скажем, если две батарейки на токе 1 А сели за час, но первая почти всё время держалась на напряжении около 1,2 В, а вторая быстро просела до 0,9 В – очевидно, что первая отдала больше энергии.

Впрочем, если привязываться к реальным нагрузкам, то у них может быть разный характер энергопотребления: как правило, простые устройства (фонари, электромеханические детские игрушки и так далее) потребляют тем больший ток, чем больше напряжение батарейки, а вот электронные устройства (фотоаппараты, плееры и так далее) склонны потреблять постоянную мощность – то есть, чем больше напряжение питания, тем меньший ток им требуется, и тем легче режим работы батарейки в них. Поэтому для вторых ёмкость в ватт-часах имеет наибольшее значение.

Кроме того, важно определиться, что мы считаем окончанием разряда. В своих статьях для батареек мы будем брать две точки: падение напряжения батарейки до 0,9 В и до 0,7 В. Первая выбрана из соображений, что многие устройства могут просто отказаться работать при меньшем напряжении, поэтому в них батарейку, «просевшую» ниже 0,9 В, можно смело считать разряженной. Однако есть и устройства, способные работать при напряжениях вплоть до 0,7 В – это различная электроника, использующая для получения нужного ей питания повышающие импульсные преобразователи. Продолжать тестирование при падении напряжения ниже 0,7 В смысла нет – абсолютное большинство батареек при достижении этой границы уже полностью разряжены, и далее напряжение на них спадает до нуля почти мгновенно. Поэтому в качестве второй точки мы выбираем момент, когда батарейка разрядилась до 0,7 В.

Также, чтобы нашим читателям было проще ориентироваться в цифрах, приведём табличку с результатами измерений энергопотребления различных устройств из предыдущей статьи:


Итак, для каждой батарейки в каждом из тестов будут представлены четыре значения: ёмкость в ампер-часах и в ватт-часах при разряде до 0,9 В и до 0,7 В. Сортируются результаты по значениям для разряда до 0,9 В, как по наиболее жёсткому из критериев.


Среди солевых батареек на малом токе победила продукция Camelion, в аутсайдеры попали батарейки GP Supercell, продемонстрировав изрядное отставание от серии Greencell того же производителя. При этом в целом все батарейки показали очень скромный результат, лишь одна смогла дотянуть до 0,5 А*ч, да и то – при глубоком разряде до 0,7 В.


При пересчёте в ватт-часы картина не меняется. В средней группе поменялись местами две пары батареек, но разрыв между ними и в предыдущем тесте был на уровне погрешности измерений.


На токе 750 мА результат крайне печален: до границы 0,9 В все батарейки «просели» почти мгновенно. Использовать солевые батарейки в фонаре, фотоаппарате и тому подобной аппаратуре по этой причине совершенно бессмысленно: в лучшем случае, время их работы исчисляется минутами, в худшем – устройство вообще не включится.

При разряде до 0,7 В вперёд вышла батарейка Camelion – выше мы уже обсуждали её странное поведение при разряде большими токами. Впрочем, погоды это не сделает, результат всё равно крайне скромен.


При переходе к измерению ёмкости в ватт-часах позиции в рейтинге сохраняются.


А вот щелочные батарейки при разряде малым током показывают совсем другие значения! Более того, для них довольно невелика разница между ёмкостями, измеренными по падению напряжения до 0,9 В и до 0,7 В – а значит, батарейка эффективно отдаёт большую часть накопленной в ней энергии до того, как её напряжение серьёзно «просядет».


Лидируют батарейки Varta High Energy, вплотную за ними идут Sony, «Космос» и другие. Хуже всех выглядят батарейки IKEA Alkaline и GP Super Alkaline (в том числе и продающиеся под маркой «Старт»). Интересны в этом графике два момента: во-первых, «высокомощные» батарейки, такие как Energizer Maximum, Sony Stamina Platinum и Varta Max Tech не только не заняли первых позиций, а и проиграли менее мощным моделям тех же производителей. Во-вторых, батарейки Camelion Oxy-Alkaline, по ёмкости в ампер-часах занявшие последнюю позицию в рейтинге, при пересчёте в ватт-часы заметно продвинулись к его середине – связано это с их высоким рабочим напряжением. Впрочем, соперничать с Varta High Energy они всё равно не могут.


При разряде током 750 мА лидер остался тот же – Varta High Energy – но «высокомощные» батарейки заметно подтянулись к верхней части списка, а часть «маломощных», наоборот, резко провалилась вниз. Скажем, Energizer Maximum и Ultra+, Sony Stamina Platinum и Stamina Plus, по сути, поменялись местами.


При переходе к ватт-часам порядок в общем и целом сохраняется, за тем исключением, что батарейки Camelion Oxy-Alkaline благодаря своему высокому рабочему напряжению снова совершают прыжок вверх по рейтингу. В целом же можно с некоторой печалью отметить, что ёмкость всех батареек с ростом тока нагрузки сильно упала: ни один из участников не добрался даже до полутора ватт-часов.

Из сравнения диаграмм для разных нагрузок становится очевидно, что однозначно лучших батареек не бывает: разные их типы действительно приспособлены под разные задачи. Скажем, для светодиодного фонарика, потребляющего 100 мА, нет смысла переплачивать за дорогие батарейки максимальной мощности – это именно мощность, а не ёмкость, поэтому в устройстве, потребляющем небольшой ток, служат они ничуть не дольше более дешёвых собратьев.


Импульсный разряд с амплитудой тока 2,5 А – самый жестокий из наших тестов, зато именно в нём и проявляются преимущества «высокотехнологичных» мощных батареек. На первое место выходит Varta Max Tech, следом за ней идут Camelion Oxy-Alkaline, Sony Stamina Platinum и Energizer Maximum – то есть модели, изначально предназначенные для устройств с очень большим энергопотреблением.


При переходе к ватт-часам лидером становится Camelion Oxy-Alkaline – благодаря своему большому рабочему напряжению. В остальном картина не меняется.

В целом же надо отметить, что импульсная нагрузка с амплитудой 2,5 А – очень тяжёлая задача даже для щелочных батареек.


И, наконец, литиевые батарейки. Так как из представителей этого типа гальванических элементов в нашей статье присутствует только Energizer Ultimate Lithium, то сравнивать мы его будем с лидерами среди щелочных и солевых батареек – это позволит оценить, на что же способны литиевые батарейки и стоят ли они своих денег.


Впрочем, из этих двух диаграмм уже всё очевидно: на токе 750 мА литиевые батарейки в разы превосходят щелочные, результаты же солевых можно и вовсе не учитывать. Более того, при переходе к ватт-часам разрыв только увеличивается – литиевая батарейка лучше держит напряжение по мере разряда.


В тесте на импульсный разряд с амплитудой тока 2,5 А солевые батарейки сдаются сразу: первый же импульс просаживает напряжение на них почти до нуля.


Литиевая батарейка не просто сохраняет позиции, а и ещё более увеличивает отрыв от щелочной: при пересчёте в ватт-часы разница достигает пяти раз! И это, заметьте, по сравнению не с абстрактной «обычной батарейкой», а с лидером наших предыдущих тестов.

И, наконец, последняя таблица: внутреннее сопротивление батареек. Оно рассчитывалось по падению напряжения в тесте с импульсной нагрузкой, для расчёта брался участок графика, на котором напряжение с приходом импульса проседало до 1,0 В. Скажем, если при приходе очередного импульса напряжение просело с 1,32 до 1,0 В, то сопротивление равно (1,32В — 1,0В)/2,5А = 0,128 Ом.


Мощные батарейки, во главе которых Varta Max Tech, расположились в верхней части рейтинга. Camelion Oxy-Alkaline занял среди щелочных последнее место, но выше мы неоднократно отмечали, что выйти на первые места по реальной ёмкости ему помогает относительно высокое рабочее напряжение. Оно же помогло и литиевой Energizer Ultimate Lithium, чьё внутреннее сопротивление также оказалось относительно высоко.

В остальном же наибольшее сопротивление ожидаемо оказалось у батареек GP, IKEA и «Космос» – аутсайдеров нашего тестирования. Ну и, разумеется, все солевые батарейки показали очень большое внутреннее сопротивление – как уже отмечалось выше, тест импульсного разряда для них чрезмерно жесток.

Вместо заключения: батарейки против аккумулятора


Из полученных данных можно сделать много интересных выводов, основные из которых удобно собрать компактным списком:

солевые батарейки принципиально непригодны для устройств с большим потреблением;
разные щелочные батарейки оптимальны с точки зрения соотношения ёмкости и цены для разных применений: мощные и дорогие батарейки не обеспечат большей ёмкости при разряде малым током, нежели более дешёвые собратья, но выиграют на разряде очень большими токами;
ёмкость и солевых, и щелочных батареек сильно зависит от разрядного тока: чем он больше, тем меньше ёмкость;
ёмкость литиевых батареек от разрядного тока почти не зависит, поэтому на больших токах они обеспечивают в разы большую ёмкость, чем лучшие из щелочных.

Тем не менее, возникает ещё один вопрос – а насколько хорошо батарейки конкурируют с аккумуляторами? Особенно он важен в том свете, что стоимость литиевых батареек приближается к стоимости хороших Ni-MH аккумуляторов с ёмкостью 2700 мА*ч.

О работе аккумуляторов с малыми нагрузками мы поговорим в следующей статье, а сейчас я позволю себе привести три диаграммы с одним и тем же масштабом оси времени, на которых показана работа разных элементов питания с нашей импульсной нагрузкой:


Щелочная батарейка


Литиевая батарейка


Ni-MH аккумулятор
Проигрыш щелочной батарейки очевиден, а вот между литиевой и аккумулятором наблюдается паритет – с одной стороны, литиевая батарейка имеет немного большую ёмкость и большее рабочее напряжение, с другой стороны, по ширине линии отлично видно, что внутреннее сопротивление аккумулятора втрое меньше.

Вывод из этого можно сделать простой: щелочные батарейки при работе с большими токами в принципе не способны достичь характеристик современных Ni-MH аккумуляторов. Литиевые батарейки в целом способны конкурировать с аккумуляторами, но ярко выраженного превосходства не демонстрируют – поэтому их использование оправдано в случаях, когда аккумуляторы недоступны. Если своевременная зарядка комплекта Ni-MH аккумуляторов не является для вас проблемой, то они будут лучшим способом питания любых устройств с большим энергопотреблением – фонарей, фотоаппаратов, плееров, игрушек…

О том же, какие именно аккумуляторы выбрать, мы поговорим в нашей следующей статье.

Другие материалы по данной теме


Методика тестирования аккумуляторов и батареек

Блог » Аккумуляторы, батареи, батарейки и батареечки

Как правильно выбрать батарейку и не ошибиться в размерах?

1. Элементы питания.

2. Типоразмеры:
а) 18650
б) 16340 (CR123)
в) Пальчиковые батарейки (АА)
г) Мизинчиковые (Micro) батарейки (ААА)

3. Сопутствующие товары

Элементы питания — неприметные персонажи в мире техники сродни «бойцов невидимого фронта». О них, в лучшем случае, вспоминают в последнюю очередь, а порою и вовсе лишь тогда, когда портативная техника по «неизведанным причинам» перестает работать. Хорошо, если пользователь бывалый и не забывает о том, что источники питания — это та сила, которая заставляет биться «сердце» любого переносного энергозависимого инструмента, а если нет? А вот если об этом забыть, то мы рискуем оказаться с исправным, но нерабочим прибором на руках в ответственный момент. Досадная ситуация, не так ли? Следующий момент истины может наступить при выборе подходящих или наиболее выгодных элементов питания как сточки зрения цены, так и с позиции совместимости и необходимой емкости. Сегодня мы постараемся раскрыть тему батареек через призму ассортимента наших товаров, так как одно из основных направлений нашей деятельности — это реализация энергозависимых портативных осветительных приборов и источников питания к ним.

Батарейками в обиходе называют источники электричества, которые позволяют автономно питать энергозависимые приборы и устройства. По типу химических реакций они могут быть первичными — это отдельный гальванический элемент одноразового использования, или вторичные — это аккумулятор многоразового действия с обратимыми химическими процессами.

Типоразмеры самых популярных на сегодняшний день батареек умещаются в довольно скромный список: ААА (мизинчиковые), АА (пальчиковые), С (маленький бочонок), D (большой бочонок), 18650 и 16340 (CR123). Мы же будем рассматривать преимущества наиболее ходовых элементов питания в области портативных осветительных приборов. Итак, ведущие производители фонарей в основном выпускают модели, совместимые с элементами питания следующих параметров:

а) Типоразмер 18650.

По химическому составу это Li-ion (литий-ионный) аккумулятор, который имеет низкий показатель саморазряда, большое количество циклов заряда-разряда, длительное время хранения и устойчивость к низким и высоким температурам. Элементам питания типоразмера 18650 предпочтение отдается в тех случаях, когда необходима большая емкость, так что для светодиодных фонарей — это наилучший выбор автономного питания. Аккумуляторная батарея по форме похожа на батарейки АА или ААА, но больше в размерах (диаметр 18мм, длина 66,5мм). Пользуется высоким спросом, так как напряжение и емкость сбалансированны отлично — емкость варьируется в пределах 2200-3400 мА/ч, напряжение на выходе — 3.7V (Рабочее 3.0 — 4.2V).

Подводные фонари компании Ferei и MagicShine работают преимущественно на аккумуляторах типа 18650 так же, как и большинство представителей поисковых и туристических серий продукции Fenix (ТК и PD). Фонари для дайвинга MagicShine, как правило, поставляются с аккумуляторами 18650 в комплекте, но при необходимости и без потерь качества их можно заменить аналогом от других производителей.

Недостатки Li-ion аккумуляторов заключаются в невозможности заряжаться при низких температурах и в высоких рисках перегрева. Проблема с перегревом решается посредством внедрения в аккумулятор электронной схемы, которая контролирует температурный режим во время заряда, а также исключает возможность перезарядки и полной разрядки батареи.

б) Типоразмер 16340 (CR123)

Может представлять собой как аккумулятор, так и одиночный гальванический элемент. Так же, как и в случае с аккумуляторами типа 18650, химическим источником электрического тока в многоразовых батарейках 16340 является литий-ионная составляющая, однако, размер данных элементов питания составляет ? от размера одного аккумулятора 18650. Емкость одной батареи типоразмера 16340 варьируется в пределах 750-1200 мА/ч при напряжении 3.7V. Более высокий показатель емкости может достигаться за счет пониженного напряжения, из чего следует, что при необходимости получить больший показатель напряжения с сохранением емкости, целесообразней использовать две батареи типоразмера 16340 (CR123) вместо одной 18650. Таким образом, например, мы можем увеличить яркость фонарика или продолжительность его работы, подобрав соответствующие элементы питания.

Некоторые представители бюджетной серии светодиодных фонарей Fenix совместимы с батареями типа 16340 (CR123), например, модель Fenix Е15, а также Е35 и Е50, для которых можно использовать как 18650, так и 2хCR123.

в) Типоразмер АА

Пальчиковые батарейки (диаметр 14.мм, длина 50.5мм) выпускаются как первичного (одноразовые) так и вторичного (многоразовые) никель-металл-гидридные аккумуляторы (Ni-MH), пожалуй, это самый распространенный вариант элементов питания для большинства энергозависимых приборов. Рекомендуем использовать щелочные батарейки (Alkaline), и не приобретать более дешевые солевые батарейки из-за чрезвычайно низкой емкости и частых случаях протечки электролита.

Практически все фонари бюджетной серии Е и туристической серии LD компании Fenix работают на пальчиковых батарейках (АА). Среди представителей тактической серии ТК также предусмотрены модели, работающие на доступных элементах питания типоразмера АА — это ТК41 и ТК45. В нашем магазине также представлены никель-металл-гидридные аккумуляторы (Ni-MH) от японского концерна Sanyo, которые являются отличным решением в поисках наиболее выгодных элементов питания.

г) Типоразмер ААА

Мизинчиковые (Micro) батарейки — самые маленькие из цилиндрических элементов питания (10,5мм в диаметре и 44.5мм в длину). ААА бывают как первичными, так и вторичными и обычно используются в малогабаритных устройствах без острой необходимости в большой силе тока. В зависимости от типа электролита меняется показатель номинального напряжения (1.5V в солевых и щелочных батарейках и 1.2V у Ni-MH аккумуляторов) и емкости: 500мА/ч — солевые батарейки, 1250мА/ч — щелочные, от 300 до 1250мА/ч — типичная емкость аккумуляторов стандарта ААА.

На мизинчиковых батарейках работают самые миниатюрные фонарики из ассортимента компании Fenix, например, наключники Е01, Е05, LD01 или налобный фонарь-трансформер HL10, который может использоваться и как налобник, и как брелок.

3.Сопутствующие товары

Дорогие друзья, очевидным является тот факт, что решив использовать аккумуляторы, вам придется приобретать и зарядное устройство для их обслуживания. Чтобы не случилось досадной ошибки, не забывайте интересоваться, насколько совместимо понравившееся зарядное устройство с типоразмером ваших элементов питания. На сегодняшний день все чаще встречаются универсальные зарядки, которые могут принимать «на постой» аккумуляторы всех популярных типоразмеров, однако, такие станции весьма дорогостоящие. При выборе более доступного зарядного устройства, обязательно уточните его возможности, а если Вас терзают сомнения — обратитесь к операторам за консультацией.

Важно! Друзья, все батарейки содержат химические элементы, которые, вступая в реакцию, производят так нужное нам электричество. При неправильном использовании, хранении и утилизации элементы питания крайне токсичны и опасны для здоровья человека, разрушаясь, наносят непоправимый вред природе и окружающей среде. По этой причине все батарейки имеют пиктограмму, указывающую на то, что данный продукт должен быть правильно утилизирован. На сегодняшний день у нас достаточно слабо развит сбор отработанных элементов питания, однако, пункты приёма имеются и, при желании, найти их можно. Будьте ответственными — не выбрасывайте яд в мусорное ведро.

Купить элементы питания в России
Купить элементы питания в Украине

Осторожно, батарейки!

Осторожно, батарейки!

  • Пятница, 4 апреля 2014 г.

Эколог Фания Усманова рассказывает, почему использованные батарейки могут быть опасны для жизни, здоровья и окружающей среды.

Почему отработанные, то есть использованные батарейки и аккумуляторы опасны? Вы знаете ответ на этот вопрос?

А мы знаем и вам расскажем…

Аккумуляторы содержат в себе много различных химических веществ: это разные металлы – железо, марганец, цинк, литий, натрий, алюминий, в том числе и такие опасные и ядовитые как ртуть, никель, кадмий; щелочи или кислоты, солевые растворы, играющие роль электролитов и состоящие из тех самых металлов.

Что такое щелочи и кислоты, наверное, знают все. Если вы еще не знаете, что это за «химия», то стоит сказать, что это химически активные, едкие вещества, контакт с которыми приводит к разрушению, коррозии материалов и предметов, а для человека они опасны тем, что вызывают ожоги кожных покровов.

Состав батареек может быть разным, в зависимости от их типа. Например, алкалиновые содержат в себе щелочной электролит, ртутные элементы питания ‒ оксид ртути и щелочь (катод выполнен из смеси порошка цинка и ртути, анод и катод разделены сепаратором и диафрагмой, пропитанной 40% раствором щелочи), литиевые батарейки ‒ литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов.

От типа и состава батареек, конечно же, зависит область их применения. Так, литиевые аккумуляторы обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. Главная сфера их применения – это аккумуляторы для сотовых телефонов, ноутбуков, велосипедов и автомобилей, работающих на электричестве и других мобильных устройств. Если говорить о других видах батареек, то солевые и щелочные – это в основном те батарейки, которые мы привыкли называть «пальчиковыми» и «мизинчиковыми». И именно их мы чаще всего используем. Довольно широко используются и плоские батарейки («таблетки»), например, для часов, в компьютерах, приборах и детских игрушках.

Почему батарейки опасны?

Когда мы пользуемся батарейками, они не представляют опасности ни для нас, ни для окружения. НО, как только они исчерпают свой ресурс, то попадают в окружающую среду, где становятся опасными отходами. И именно поэтому на них нанесен знак, который вы видите на картинке, означающий «Не выбрасывать, необходимо сдать в специальный пункт утилизации» (если такого знака на батарейке нет, это говорит о ее низком качестве и отсутствии сертификата, а не об ее безопасности).

Это связано с тем, что батарейка на открытом воздухе, при повышенной влажности или других условиях в окружающей среде, непременно разрушается, нарушается ее герметичность, и при разложении все содержащиеся в ней химические вещества попадают в почву, воздух, воду и передаются по пищевым цепям в живые организмы.

Мы уже знаем, что в батарейках содержится множество различных металлов ‒ ртуть, никель, кадмий, свинец, литий, марганец и цинк. Все эти металлы имеют свойство накапливаться в живых организмах, в том числе и в организме человека, и наносить существенный вред здоровью. Например, свинец накапливается в почках и вызывает заболевания мозга, нервные расстройства, кадмий накапливается в печени, почках, костях и щитовидной железе, приводит к нарушениям кальциевого обмена в организме и является канцерогеном, то есть провоцирует рак. Ртуть влияет на мозг, нервную систему, почки и печень, накапливается в почках. Вызывает нервные расстройства, ухудшение зрения, слуха, нарушения двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы. 

Кстати, стоит отметить, что по результатам экологического мониторинга, проведенного еще в давние времена в СССР, было выяснено, что в городах очень часто наблюдается повышенный уровень содержания ртути, в сельской местности такой вид загрязнения практически отсутствовал. Так что человек, живущий в городе, подвергается гораздо большим экологическим рискам. Наиболее уязвимы к действию тяжелых металлов дети. По степени воздействия на организм человека все три металла относятся к 1-му классу опасности ‒ «чрезвычайно опасные вещества».

Подсчитано, что одна пальчиковая батарейка, выброшенная в мусорное ведро, загрязняет тяжелыми металлами примерно 20 квадратных метров земли, а в лесу на этой площади живут и растут два дерева, два крота, один ежик и несколько тысяч дождевых червей!

Дорогие горожане, давайте вместе заботиться о своем здоровье и чистоте нашего любимого города!

Приносите использованные батарейки на «Дармарку» (ярмарка бесплатных подарков), которая состоится 19 апреля в ТРК «Плаза». Возможно, там же будет постоянный пункт приема отработанных батареек, сейчас ведутся переговоры с администрацией этого комплекса.

Просмотров: 17196 (с 04.04.2014 10:41:56)

Что внутри батареи

Главная »Что внутри батареи?

Что внутри батареи?

Обычной батарее для выработки электричества необходимы 3 части:

  • Анод — минус АКБ
  • Катод — плюс батареи
  • Электролит — химическая паста, которая разделяет анод и катод и преобразует химическую энергию в электрическую.

Внутри каждой батареи есть восстанавливаемые ресурсы, независимо от ее типа

Возьмем, к примеру, одноразовую щелочную батарею.Это батареи неперезаряжаемого типа, которые бывают AAA, AA, C, D, 9 вольт и различных размеров кнопочных элементов.

В среднем батарея на 25% состоит из стали (корпуса). Знаете ли вы, что сталь можно перерабатывать бесконечно? Наш механический процесс позволяет восстановить 100% стали в каждой батарее для повторного использования.

Аккумулятор на 60% состоит из таких материалов, как цинк (анод), марганец (катод) и калий. Все эти материалы — элементы земли. Эта комбинация материалов на 100% восстанавливается и повторно используется в качестве питательных микроэлементов при производстве удобрений для выращивания кукурузы.

Остальные 15% по весу составляют бумага и пластик (этикетка и защитная крышка). Эти материалы отправляются на предприятие по переработке отходов для производства электроэнергии.

Утилизируя щелочные батареи в Raw Materials Company, вы можете быть уверены, что 100% каждой батареи используется повторно и никакие материалы не будут отправлены на свалку.

Вы живете в Онтарио, Канада?

Если да, то вы можете найти ближайший к вам магазин по переработке батарей.Просто введите свой почтовый индекс или название города в наш инструмент поиска. Если вы живете за пределами Онтарио, обратитесь в местный муниципалитет, чтобы найти ближайший пункт переработки.


Спасибо

Мы получили ваше сообщение и вскоре ответим вам.

Быстрые ссылки

Для вашего удобства здесь приведены важные ссылки, связанные с этой страницей.


Знаете ли вы?

Raw Materials Company использует механический процесс, который разделяет все компоненты первичной батареи, чтобы их можно было должным образом переработать.Восстановленные материалы используются для производства новых продуктов, экономя ограниченные ресурсы нашей земли и энергию, необходимую для их добычи из руды.

Узнайте больше о нашей технологии и о том, как вместе мы превращаем отходы в ценный ресурс.

Аккумуляторные реакции и химия | HowStuffWorks

Многое происходит внутри батареи, когда вы вставляете ее в фонарик, пульт дистанционного управления или другое беспроводное устройство. Хотя процессы, с помощью которых они производят электричество, немного отличаются от батареи к батарее, основная идея остается той же.

Когда нагрузка замыкает цепь между двумя выводами, батарея вырабатывает электричество посредством серии электромагнитных реакций между анодом, катодом и электролитом. Анод подвергается реакции окисления , в которой два или более иона (электрически заряженные атомы или молекулы) из электролита объединяются с анодом, образуя соединение и высвобождая один или несколько электронов. В то же время катод проходит через реакцию восстановления , в которой катодное вещество, ионы и свободные электроны также объединяются с образованием соединений.Хотя это действие может показаться сложным, на самом деле это очень просто: реакция на аноде создает электроны, а реакция на катоде их поглощает. Чистый продукт — электричество. Батарея будет продолжать вырабатывать электричество до тех пор, пока на одном или обоих электродах не закончится вещество, необходимое для протекания реакций.

В современных батареях для стимуляции реакций используются различные химические вещества. Обычный химический состав аккумуляторов включает:

  • Цинк-угольные батареи : химические соединения цинка и углерода распространены во многих недорогих сухих батареях AAA, AA, C и D.Анод — цинк, катод — диоксид марганца, а электролит — хлорид аммония или хлорид цинка.
  • Щелочная батарея : Этот химический состав также характерен для сухих батарей AA, C и D. Катод состоит из смеси диоксида марганца, а анод — из цинкового порошка. Он получил свое название от электролита гидроксида калия, который является щелочным веществом.
  • Литий-ионный аккумулятор (перезаряжаемый) : Химический состав лития часто используется в высокопроизводительных устройствах, таких как сотовые телефоны, цифровые камеры и даже электромобили.В литиевых батареях используются различные вещества, но наиболее распространенной комбинацией является катод из оксида лития-кобальта и угольный анод.
  • Свинцово-кислотный аккумулятор (перезаряжаемый) : это химический состав, используемый в типичном автомобильном аккумуляторе. Электроды обычно изготавливаются из диоксида свинца и металлического свинца, а электролит — это раствор серной кислоты.

Лучший способ понять эти реакции — увидеть их собственными глазами. Перейдите на следующую страницу, чтобы узнать о некоторых практических экспериментах с аккумулятором.

Что такое аккумулятор? — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 22

Введение

Батареи представляют собой совокупность одной или нескольких ячеек, химические реакции которых создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и какого-то электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны проходить через цепь и возвращаться к катоду, где происходит другая химическая реакция. Когда материал катода или анода расходуется или больше не может быть использован в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «разряжена».

Батареи, которые необходимо выбросить после использования, известны как первичные батареи .Батареи, которые можно перезаряжать, называются вторичными батареями и .

Литий-полимерные батареи, например, заряжаемые

Без батарей ваш квадрокоптер пришлось бы привязать к стене, вам пришлось бы вручную провернуть машину, а ваш контроллер Xbox должен был бы быть постоянно подключен к розетке (как в старые добрые времена). Батареи позволяют хранить потенциальную электрическую энергию в переносном контейнере.

Батареи бывают разных форм, размеров и химического состава.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с удивительной аварии, связанной с рассечением лягушки.

Что вы узнаете

В этом руководстве будут подробно рассмотрены следующие темы:

  • Как были изобретены батарейки
  • Из каких частей состоит аккумулятор
  • Как работает аккумулятор
  • Общие термины, используемые для описания батарей
  • Различные способы использования батарей в схемах

Рекомендуемая литература

Есть несколько концепций, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться перед тем, как начать читать это руководство:


Хотите изучить различные батареи?

Мы вас прикрыли!

Щелочная батарея 9 В

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac.Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с…

1

История

Термин Батарея

Исторически слово «батарея» использовалось для описания «серии подобных объектов, сгруппированных вместе для выполнения определенной функции», как в артиллерийской батарее. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он соединил вместе для своих экспериментов с электричеством.Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических ячеек, связанных вместе с целью обеспечения электроэнергии.

Батарея «конденсаторов» Лейденской банки, соединенных вместе
(Изображение любезно предоставлено Альвинруном из Wikimedia Commons)

Изобретение батареи

В один роковой день 1780 года итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани рассекал лягушку, прикрепленную к медному крючку. Когда он коснулся лягушачьей лапы железным отростком, нога дернулась.Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега-ученый Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта выдвинул гипотезу, что импульсы лягушачьей лапки на самом деле вызываются разными металлами, пропитанными жидкостью. Он повторил эксперимент, используя ткань, пропитанную рассолом, вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои открытия в 1791 году, а позже создал первую батарею, гальваническую батарею, в 1800 году.

Гальваническая свая состояла из пакета цинковых и медных пластин, разделенных тканью, пропитанной рассолом

Стопка

Volta страдала от двух основных проблем: из-за ее веса электролит вытек из ткани, а особые химические свойства компонентов привели к очень короткому сроку службы (около часа).Следующие двести лет уйдут на совершенствование конструкции Вольты и решение этих проблем.

Исправления к вольтовым сваям

Уильям Круикшанк из Шотландии решил проблему утечки, положив гальваническую батарею на бок, чтобы сформировать «желобную батарею».

Лотковая батарея решила проблему утечки гальванической сваи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана разложением цинка из-за примесей и скоплением пузырьков водорода на меди.В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвратит разложение.

Британский химик Джон Фредерик Дэниелл использовал второй электролит, который вступал в реакцию с водородом, предотвращая накопление на медном катоде. Батарея Даниэля с двумя электролитами, известная как «ячейка Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения энергией зарождающихся телеграфных сетей.

Коллекция клеток Даниэля из 1836 г.

Первая аккумуляторная батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух прокатанных листов свинца, погруженных в серную кислоту.Путем реверсирования электрического тока через батарею химия вернется в исходное состояние, создав первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камилла Альфонс Фор улучшила конструкцию Планте, превратив листы свинца в пластины. Эта новая конструкция упростила производство аккумуляторов, и свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн обычного «автомобильного аккумулятора» существует уже более 100 лет
(Изображение любезно предоставлено Эмилианом Робертом Виколом из Wikimedia Commons) <-

Сухая камера

Вплоть до конца 1800-х годов электролит в батареях был в жидком состоянии.Это сделало транспортировку аккумуляторов очень осторожным делом, и большинство аккумуляторов никогда не предназначались для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею с цинковым анодом, катодом из диоксида марганца и раствором хлорида аммония в качестве электролита. Хотя электролит в элементе Лекланше был все еще жидким, химический состав батареи оказался важным шагом для изобретения сухого элемента.

Карл Гасснер придумал, как создать электролитную пасту из хлорида аммония и гипса.Он запатентовал новую батарею с «сухими элементами» в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «угольно-цинковыми батареями», производились массово и пользовались огромной популярностью до конца 1950-х годов. Хотя углерод не используется в химической реакции, он играет важную роль в качестве электрического проводника в углеродно-цинковой батарее.

-> Угольно-цинковая батарея 3 В 1960-х годов
(Изображение любезно предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

В 1950-х годах Льюис Урри, Пол Марсал и Карл Кордеш из компании Union Carbide (позже известной как «Eveready», а затем «Energizer») заменили электролит хлористого аммония щелочным веществом на основе химического состава батареи, сформулированного Вальдемаром. Юнгнер в 1899 году.Щелочные батареи с сухими элементами могут содержать больше энергии, чем угольно-цинковые батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Щелочные батареи приобрели популярность в 1960-х годах, обогнали угольно-цинковые батареи и с тех пор стали стандартными первичными элементами для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение любезно предоставлено Aney ~ commonswiki из Wikimedia Commons) <-

Аккумуляторы 20-го века

В 1970-х годах компания COMSAT разработала никель-водородную батарею для использования в спутниках связи.Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, по-прежнему используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлгидридной (NiMH) батареи. NiMH батареи были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой никель-водородным аккумуляторным элементам меньшего размера.

Компания Asahi Chemical из Японии построила первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году.В конце 1990-х годов был создан мягкий гибкий корпус для литий-ионных аккумуляторов, в результате чего появилась «литий-полимерная» или «LiPo» батарея.

Химические реакции в литий-полимерной батарее практически такие же, как и в литий-ионной батарее

Очевидно, что было изобретено, произведено и устарело гораздо больше химикатов батарей. Если вы хотите узнать больше о современных и популярных технологиях аккумуляторов, ознакомьтесь с нашим руководством по технологиям аккумуляторов.

Компоненты

Батареи

состоят из трех основных компонентов: анода , катода и электролита . Сепаратор часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Для хранения этих компонентов аккумуляторы обычно имеют какой-то кожух .

Хорошо, большинство батарей на самом деле не разделены на три равные части, но идею вы поняли.Лучшее поперечное сечение щелочной ячейки можно найти в Википедии.

И анод, и катод относятся к типу электродов . Электроды — это проводники, через которые электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны выходят из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анод .

На аккумуляторах анод помечен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов на аноде.Эти электроны хотят перейти к катоду, но не могут пройти через электролит или сепаратор.

Катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет от катода .

На батареях катод помечен как положительный (+) вывод

В батареях в химической реакции внутри катода или вокруг него используются электроны, образующиеся на аноде.Электроны могут попасть на катод только через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит — это вещество, часто жидкость или гель, которое способно переносить ионы между химическими реакциями, происходящими на аноде и катоде. Электролит также препятствует потоку электронов между анодом и катодом, так что электроны легче проходят через внешнюю цепь, чем через электролит.

-> В щелочных батареях может протекать электролит, гидроксид калия, если они подвергаются воздействию высоких температур или обратного напряжения
(Изображение любезно предоставлено Вильямом Дэвисом из Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе аккумулятора.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в виде цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы представляют собой пористые материалы, которые предотвращают соприкосновение анода и катода, что может вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, включая хлопок, нейлон, полиэстер, картон и синтетические полимерные пленки. Сепараторы не вступают в химическую реакцию ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

В гальванической куче использовалась ткань или картон (разделитель), пропитанные рассолом (электролитом), чтобы электроды разнесены

Ионы в электролите могут быть положительно заряженными, отрицательно заряженными и иметь различные размеры. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, но не пропускают другие.

Кожух

Большинству батарей требуется способ удерживать химические компоненты. Кожухи, также известные как «кожухи» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних компонентов батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор в пластиковом корпусе

Корпуса батарей

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, пакетов из мягкого полимерного ламината и так далее. В некоторых батареях используется токопроводящий стальной кожух, который электрически соединен с одним из электродов. В случае обычного щелочного элемента AA стальной корпус соединен с катодом.

Операция

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По крайней мере, одна реакция происходит внутри или вокруг анода, и одна или несколько реакций происходят внутри или вокруг катода. Во всех случаях реакция на аноде производит дополнительные электроны в процессе, называемом окислением , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны активируют химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию окисления-восстановления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. При переносе электронов между химическими веществами происходят окислительно-восстановительные реакции. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы они выходили за пределы батареи и питали нашу цепь.

Анодное окисление

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначенные как e ).

В некоторых реакциях окисления образуются ионы, например, в литий-ионной батарее. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычных щелочных батареях. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны — нет.

Катодное восстановление

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит в катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются во время восстановления.

В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся во время реакции окисления, расходуются во время восстановления.В других случаях, например, в щелочных батареях, во время восстановления образуются отрицательно заряженные ионы.

Электронный поток

В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части, реакции будут происходить с полной силой только тогда, когда между анодом и катодом замыкается электрически проводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может течь и тем быстрее протекают химические реакции.

Короткое замыкание в аккумуляторе (в данном случае даже случайное) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже задыхаются или загораются при коротком замыкании.

Мы можем пропускать эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», для выполнения чего-то полезного. В анимационном ролике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку движущимися электронами.

Батарея разряжена

Химические вещества в батарее в конечном итоге достигают состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате аккумулятор больше не будет генерировать электрический ток. На данный момент аккумулятор считается «мертвым».

Первичные элементы необходимо утилизировать, когда батарея разряжена. Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем пропускания через батарею обратного электрического тока.Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, говоря о напряжении батареи, емкости, возможности источника тока и так далее.

Ячейка

Элемент относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для выработки напряжения и тока. Батарея может состоять из одной или нескольких ячеек.Например, одна батарея AA — это одна ячейка. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть ячеек по 2,1 В.

Обычная 9-вольтовая батарея содержит шесть щелочных элементов по 1,5 В, установленных друг над другом

Первичная

Первичные клетки содержат химический состав, который нельзя обратить вспять. В результате аккумулятор необходимо выбрасывать после того, как он разрядился.

Среднее

Вторичные элементы можно перезаряжать, и их химический состав возвращается в исходное состояние.Эти элементы, также известные как «перезаряжаемые батареи», можно использовать много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение аккумулятора — это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи типа AA указаны как имеющие напряжение 1,5 В. В этой статье Mad Scientist Hut показано, что их испытанные щелочные батареи начинаются с напряжения около 1,55 В, а затем медленно теряют напряжение по мере разряда. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или пусковому напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разряда для их LiPo-элементов, начиная с 4,2 В и снижаясь до 2,8 В по мере разряда. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo-элементов, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению аккумулятора в течение его цикла разряда.

Вместимость

Емкость аккумулятора — это величина электрического заряда, который он может доставить при определенном напряжении. Большинство аккумуляторов рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Этот LiPo аккумулятор рассчитан на 1000 мАч, что означает, что он может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем он будет считаться разряженным.

Большинство графиков разряда батареи показывают зависимость напряжения батареи от емкости, например, эти тесты батареи AA, проведенные PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли емкости аккумулятора для питания вашей схемы, найдите самое низкое допустимое напряжение и найдите соответствующий номинал мАч или Ач.

C-скорость

Многие батареи, особенно мощные литий-ионные, обозначают ток разряда как «C-Rate», чтобы более четко определить характеристики батареи.C-Rate — это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1С — это количество тока, необходимое для разрядки аккумулятора за 1 час. Например, аккумулятор емкостью 400 мАч, обеспечивающий ток 1С, будет обеспечивать 400 мА. 5C для той же батареи будет 2 A.

Большинство батарей теряют емкость при более высоком потреблении тока. Например, этот график информации о продукте от Chargery показывает, что их LiPo-элемент имеет меньше мАч при более высоких показателях C-Rates.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать LiPo батареи при 1С или меньше.


MIT предлагает фантастическое руководство по спецификациям и терминологии аккумуляторов, которое идет намного дальше этого обзора.

Использование

Однокамерный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Этот щит фотонной батареи питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

серии

Чтобы увеличить напряжение между выводами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает штабелирование ячеек встык, соединение анода одного с катодом следующего.

Последовательно соединяя батареи, вы увеличиваете общее напряжение. Сложите напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены последовательно.Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий набор аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовых электронных устройств, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареек 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или литий-полимерные батареи последовательно, вам необходимо использовать специальные схемы, известные как «балансировщик», чтобы гарантировать равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельно

Если напряжение одного элемента соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении аккумуляторов! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. В случае разницы напряжений может произойти короткое замыкание, что приведет к перегреву и, возможно, возгоранию.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серия

и параллельный

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения одинаков для батарей, включенных параллельно, так как может произойти короткое замыкание.

В этом примере полное напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация для схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные массивы батарей, соединенных последовательно и параллельно.

Ресурсы и движение вперед

К настоящему времени вы должны понимать, как были изобретены батареи и как они работают. Батареи — это один из способов обеспечения вашего проекта электроэнергией, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите больше узнать о батареях, вот еще несколько уроков:

Хотите увидеть аккумуляторы в действии? Взгляните на эти проекты, в которых используются разные батареи в разных конфигурациях:

Simon Splosion Wireless

Это учебное пособие, демонстрирующее один из многих методов «взлома» Саймона Сэйса. Мы выделим технику, чтобы взять ваш Simon Says Wireless.

Перезаряжаемые батареи лучше щелочных? Большую часть времени

Многие из моих любимых вещей в детстве — например, мой Walkman — требовали батареек AA или AAA.Батареи тогда не всегда были надежными. Иногда я открывал батарейный отсек в редко используемой игрушке, чтобы найти хрустящий, беловатый разряд из-за дырявого AA внутри, или оставлял аккумуляторы 90-х годов заряжаться на громоздком зарядном устройстве только на целый день. чтобы они умерли всего через несколько часов использования.

С тех пор аккумуляторные батареи стали дешевле, надежнее и долговечнее. Как объясняет Исидор Бухманн, генеральный директор и основатель канадской компании по производству аккумуляторов Cadex Electronics, на сайте образовательных ресурсов компании Battery University, многие из сегодняшних аккумуляторных батарей сделаны из никель-металлгидрида (NiMH), более эффективного материала. чем щелочные многоразовые, и имеют химическую герметизацию, чтобы предотвратить повреждение электроники протечкой батареи.Они держат заряд намного дольше, чем аккумуляторные батареи, которые были доступны в 1990-х или даже несколько лет назад, и вы можете заряжать их сотни раз.

[Wirecutter тратит сотни часов на исследование и тестирование оборудования, так что вам не придется. Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку , чтобы получать рекомендации и реальные советы по улучшению вашей жизни. ]

В большинстве случаев сегодня лучше использовать аккумуляторные батареи, чем одноразовые.Они безопасны и надежны, они создают меньше отходов для окружающей среды, и, как мы объясняем в руководстве Wirecutter по перезаряжаемым батареям, они окупаются примерно после шести подзарядок, даже с добавленной стоимостью настенного зарядного устройства (для которого у нас также есть рекомендация).

Исходя из тематического исследования, проведенного в 2012 году Департаментом переработки и восстановления ресурсов Калифорнии, мы можем подсчитать, что ежегодно в США отправляется около 4 миллиардов одноразовых батарей. Это означает, что средняя семья в США сжигает около 47 батарей в год.Но вы можете покупать всего 12 аккумуляторных батарей каждые четыре года (средний срок службы некоторых популярных аккумуляторных батарей) вместо 188 одноразовых батареек, которые вам в противном случае понадобились бы. И вы не потеряете много производительности: лучшие аккумуляторы могут обеспечивать питание ваших устройств от одной зарядки так же долго, как и большинство высококачественных одноразовых батарей, но со временем за небольшую часть стоимости.

Однако в некоторых случаях одноразовые батареи по-прежнему являются лучшим вариантом:

Устройства с низким энергопотреблением

Электроника, которая постоянно потребляет небольшое количество энергии, например, некоторые настенные часы, фары или велосипедные фонари, лучше работает с одноразовые щелочные батарейки.Щелочные батареи начинаются с немного более высокого напряжения, которое во многих условиях падает быстрее, чем у аккумуляторных батарей. В то время как щелочная батарея может довольно быстро перейти из состояния «заряжается» в состояние «разрядиться», аккумуляторная батарея может оставаться при более низком напряжении немного дольше, что приводит к неожиданному поведению, например к тусклому свету или часам, которые не могут отсчитывать время.

Дымовые извещатели

Большинство производителей извещателей не рекомендуют использовать аккумуляторные батареи для питания дымовых извещателей.Дымовые извещатели, не встроенные в электрическую систему вашего дома, получают питание одним из двух способов: от встроенной батареи, рассчитанной на срок службы до 10 лет, или от одноразовой 9-вольтовой батареи, которую следует заменять один раз в год. Независимо от того, какие у вас есть дымовые извещатели, по данным Управления пожарной охраны США, вы должны проверять аккумулятор ежемесячно и заменять все устройство каждые 10 лет.

«Это похоже на то, как когда ваш мобильный телефон сообщает вам о низком уровне заряда батареи, дымовая сигнализация должна издавать звуковой сигнал или щебетать, чтобы сообщить вам, когда пришло время заменить батарею, и она должна продолжать щебетать не менее семи дней», — сказал Ричард Ру, старший специалист по электрике Национальной ассоциации противопожарной защиты.«Если вы не используете батарею рекомендованного типа, дымовая пожарная сигнализация может перестать издавать звуки, прежде чем вы поймете, что ее нужно заменить».

Если вы не уверены, какой тип батареи рекомендует производитель, и у вас нет под рукой руководства по эксплуатации, сказал Ру, вы всегда можете найти его в Интернете, используя серийный номер, напечатанный на дымовой пожарной сигнализации.

Аварийные ситуации, комплекты для оказания экстренной помощи или при нехватке электроэнергии

Одноразовые батареи также являются лучшим выбором для комплектов аварийной готовности, потому что, как сказал г-н.Бухманн объясняет на сайте Battery University, что у них гораздо более длительный срок хранения, чем у аккумуляторов — до десяти лет по сравнению с несколькими годами. Просто не забудьте проверить срок годности одноразовых батарей, чтобы примерно знать, когда их заменять.

«Когда вы покупаете молоко в магазине, на нем есть дата, но когда вы покупаете щелочные батарейки, вы обычно не проверяете дату», — сказал г-н Бухманн в интервью.

Одноразовые батарейки также могут пригодиться, когда перезарядка неудобна или невозможна.Buchmann, например, в походах или походах. Он добавил: «Материалы и химический состав щелочных батарей более прочные, чем аккумуляторные, поэтому они могут выдерживать больше злоупотреблений».

Независимо от того, какой тип батареи вы используете, ни одна батарея не работает вечно. Чтобы узнать, как безопасно утилизировать изношенные батареи всех типов, обратитесь в Earth911 или в местный центр утилизации.

Версия этой статьи доступна по адресу Wirecutter.com .

Различные типы батарей, их применение и применение

Аккумулятор — это основной источник питания для любого беспроводного электронного устройства, будь то смартфон, ноутбук, часы или пульт.Вы можете представить ситуацию без этих источников энергии? Мы не сможем построить какое-либо беспроводное электронное устройство, и нам придется полагаться только на проводной источник питания, даже электромобили и космические миссии были бы невозможны без батарей. Сегодня в этом руководстве мы кратко обсудим различные типы батарей, их классификацию, терминологию и характеристики.

Что такое аккумулятор и почему он используется?

Давайте посмотрим на основное отличие между батареей и элементом .Также давайте выясним, почему нам именно нужен аккумулятор и почему мы не можем использовать переменное питание (то есть питание переменного тока от настенных розеток) вместо питания постоянного тока.

Ячейка: Ячейка — это источник энергии, который может выдавать только постоянное напряжение и ток в очень малых количествах. Например, если мы возьмем элементы, которые мы используем в часах или пультах дистанционного управления, они могут дать максимум 1,5 — 3 В.

Батарея: Функциональность батареи точно такая же, как у элемента, но батарея представляет собой набор элементов, расположенных последовательно / параллельно , так что напряжение может быть повышено до желаемых уровней.Самый известный пример аккумулятора — это внешний аккумулятор, который используется для зарядки смартфонов. Если мы когда-нибудь увидим внутреннюю часть блока питания, мы сможем найти набор батарей, расположенных последовательно / параллельно в зависимости от требований. Батареи расположены последовательно для увеличения напряжения и параллельно для увеличения тока.

Now Почему постоянный ток предпочтительнее переменного тока ? В большинстве портативных электронных устройств переменный ток не может храниться там, где постоянный ток может храниться без каких-либо проблем. Даже потери из-за мощности переменного тока больше по сравнению с мощностью постоянного тока.По этой причине DC предпочтительнее для портативных электронных устройств.

Технические термины, используемые при работе с аккумуляторами

Мы не можем просто продолжать использовать только напряжение и ток, чтобы объяснить функциональность батареи, есть некоторые уникальные термины, которые определяют характеристики батареи, такие как ватт-час (мАч), рейтинг C, номинальное напряжение, напряжение зарядки и т. Д. зарядный ток, разрядный ток, отключенное напряжение, срок хранения, срок службы — вот несколько терминов, используемых для определения характеристик батарей.

Давайте кратко обсудим каждый термин,

Мощность :

Это энергия, хранящаяся в батарее , которая измеряется в ватт-часах

Ватт-час = В * I * часы {поскольку напряжение остается постоянным, поэтому оно измеряется в Ач / мАч}

Обычно при чтении спецификаций смартфона мы видим емкость аккумулятора 2500 мАч или 4000 мАч. Что это обозначает?? Давайте посмотрим

Пример: 2500 мАч это означает, что аккумулятор имеет емкость 2.Ток 5А / 2500мА на нагрузку в течение 1 часа. Продолжительность непрерывной работы батареи зависит от потребляемого ею тока нагрузки. Таким образом, если нагрузка потребляет только 25 мА тока, батарея может проработать 100 часов. Как это?

25 мА * 100 часов {т. Е. 25 мА тока в течение 100 часов}

Аналогично 250 мА в течение 10 часов Итак…

Хотя теоретические расчеты кажутся идеальными, срок службы батареи меняется в зависимости от температуры, потребления тока и т. Д.

Допустимая мощность :

Это означает количество тока, которое батарея может доставить . Он также известен как C-рейтинг.

Теоретически рассчитывается делением A-h на 1 час.

Пример. Рассмотрим аккумулятор емкостью 10000 мАч.

После деления 10000 мА час / 1 час дает 10000 мА = 10 А = 10 C

Таким образом, батарея емкостью 10000 мАч будет иметь рейтинг C 10 C, что означает, что батарея способна выдавать ток 10 А при постоянном напряжении (фиксированное напряжение / номинальное напряжение).

Если батарея имеет номинал 1С, она способна выдавать ток 1А.

Примечание : Чем выше рейтинг C, тем больше ток, который может потребляться от батареи.

Номинальное напряжение:

При определении мощности у нас есть единица под названием Вт · ч, , которую можно представить как В * I * час, но куда пропало напряжение? Поскольку напряжение батареи будет постоянным и неизменным, оно считается номинальным напряжением и (фиксированное напряжение).Таким образом, поскольку напряжение фиксировано, только Ампер и час считаются единицей ( Ач / мАч) .

Зарядный ток:

Это максимальный ток , который может применяться для зарядки аккумулятора , то есть практически максимум 1A / 2A может применяться, если встроена схема защиты аккумулятора, но все же 500 мА — лучший диапазон для зарядки аккумулятора.

Напряжение зарядки:

Это максимальное напряжение, которое должно быть приложено к аккумулятору для его эффективной зарядки.Обычно 4,2 В — лучшее / стандартное напряжение зарядки. Хотя мы подаем на батарею 5 В, она принимает только 4,2 В.

Ток разряда:

Это ток , который может быть получен от батареи и передан на нагрузку . Если ток, потребляемый нагрузкой, превышает номинальный ток разряда, аккумулятор разряжается очень быстро, что приводит к быстрому нагреву аккумулятора, что также приводит к взрыву аккумулятора. Поэтому следует с осторожностью определять величину тока, потребляемого нагрузкой, а также максимальный ток разряда, который может выдержать аккумулятор.

Срок годности:

Может возникнуть ситуация, когда батареи будут бездействовать / опломбированы, особенно в магазинах / магазинах, в течение длительного периода времени. Итак, срок годности определяет период времени, в течение которого батарея может оставаться включенной, и должна иметь возможность использовать ее в течение номинального периода времени . Срок годности в основном рассматривается для неперезаряжаемых батарей, потому что их можно использовать и выбрасывать. Для аккумуляторных батарей, даже если срок хранения меньше, мы все равно можем их зарядить.

Напряжение отключения:

Это напряжение , при котором аккумулятор можно считать полностью разряженным. , после чего, если мы все же попытаемся разрядить его, аккумулятор повредится. Таким образом, за пределами напряжения отключения аккумулятор должен быть отключен от цепи и должен быть заряжен соответствующим образом.

Срок службы:

Предположим, что батарея полностью заряжена и разряжена до 80% от своей реальной емкости, тогда считается, что батарея проработала один цикл.Точно так же количество таких циклов , которые батарея может заряжать и разряжать, определяет срок службы цикла. Чем больше продолжительность цикла, тем лучше будет качество аккумулятора. Но если батарея разряжена, скажем, на 40% от ее фактической емкости, учитывая, что батарея изначально полностью заряжена, это не может считаться циклическим сроком службы.

Удельная мощность:

Он определяет мощность батареи для заданной массы объема.

Например, 100 Втч / кг (стандартная удельная мощность щелочных батарей) означает, что для 1 кг химического состава обеспечивается 100 Втч мощности.

Теперь объем щелочной батареи AAA составляет 11,5 грамма. Итак, если 1 кг может дать емкость 100 Втч, то сколько может дать 11,5-граммовая батарея AAA ?? Давайте посчитаем.

Втч (для 11,5 г) = 100 * 11,5 / 1000 = 1,15 Втч

Итак, мы знаем, что номинальное напряжение щелочной батареи составляет 1,5 В. Таким образом, он обеспечивает 1,5 В * (1,15 / 1,5) А * 1 час дает 0,76 Ач = 760 мАч емкости, что почти равно емкости стандартной щелочной батареи AAA.

Типы аккумуляторов

Батареи в основном делятся на 2 типа:

  • Неперезаряжаемые батареи (первичные батареи)
  • Аккумуляторы (аккумуляторные батареи)

Неперезаряжаемые батареи

В основном они рассматриваются как первичные батареи , потому что их можно использовать только один раз.Эти батареи нельзя перезарядить и использовать снова. Давайте посмотрим на обычные, повседневные первичные батареи, которые мы видим.

  • Щелочные батареи: Он в основном сконструирован с химическим составом цинка (Zn) и диоксида марганца (MnO 2 ), так как в нем используется гидроксид калия, который является чисто щелочным веществом, которое называется батареей. щелочная батарея с удельной мощностью 100 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Срок службы больше
  2. Более совместимый и эффективный для питания портативных устройств.
  3. Срок годности больше.
  4. Маленький размер.
  5. Высокоэффективный.
  6. Низкое внутреннее сопротивление, поэтому состояние разряда в состоянии покоя меньше.
  7. Утечка низкая.

Недостатки:

  1. Стоимость немного высока. Кроме этого все является преимуществом.

Приложения:

Может использоваться в фонариках, пультах дистанционного управления, настенных часах, небольших портативных гаджетах и ​​т. Д.

  • Плоские батарейки: Химический состав спиральных батарей также имеет щелочную природу. Помимо щелочного состава, для производства этих батарей будут использоваться химические вещества оксида лития и серебра, которые более эффективны в обеспечении стабильного и стабильного напряжения в таких небольших размерах. Он имеет удельную мощность 270 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Легкий
  2. Маленький
  3. Высокая плотность
  4. Низкая стоимость
  5. Высокое номинальное напряжение (до 3 В)
  6. Легко получить высокое напряжение путем последовательного размещения
  7. Длительный срок хранения

Недостатки:

  1. Требуется держатель
  2. Возможность низкого потребления тока

Приложения:

Используется в часах, настенных часах, миниатюрных электронных продуктах и ​​т. Д.

Аккумуляторы

Обычно они называются вторичными батареями , которые можно перезаряжать и использовать повторно. Хотя стоимость высока, их можно перезаряжать и использовать повторно, и они могут иметь огромный срок службы при правильном использовании и безопасной зарядке.

Свинцово-кислотные батареи

Он состоит из свинцово-кислотного вещества, которое очень дешево и используется в основном в автомобилях и транспортных средствах для питания систем освещения в нем.Они более предпочтительны для продуктов, где размер / пространство и вес не имеют значения. Они имеют номинальное напряжение от 2 В до 24 В и чаще всего используются как батареи 2 В, 6 В, 12 В и 24 В. Он имеет удельную мощность 7 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Недорого по стоимости
  2. Легко перезаряжаемый
  3. Высокая выходная мощность

Недостатки:

  1. Очень тяжелый
  2. Занимает много места
  3. Очень низкая удельная мощность

Приложения:

Используется в автомобилях, ИБП (источники бесперебойного питания), робототехнике, тяжелой технике и т. Д..

Никель-кадмиевые батареи

Эти батареи сделаны из никеля и кадмия по химическому составу. Хотя они используются очень редко, они очень дешевы и имеют очень низкую скорость разряда по сравнению с никель-металлгидридными батареями. Они доступны во всех стандартных размерах, таких как AA, AAA, C и прямоугольной формы. Номинальное напряжение составляет 1,2 В, часто соединенные вместе по 3 штуки, что дает 3,6 В. Он имеет удельную мощность 60 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Недорого по стоимости
  2. Легко заряжается
  3. Может использоваться во всех средах
  4. Поставляется всех стандартных размеров

Недостатки:

  1. Более низкая удельная мощность
  2. Содержит токсичный металл
  3. Необходимо очень часто заряжать, чтобы избежать роста кристаллов на пластине аккумулятора.

Приложения:

Используется в радиоуправляемых игрушках, беспроводных телефонах, солнечных батареях и в основном там, где важна цена.

Ni-MH батареи

Никель-металлогидридные батареи намного предпочтительнее никель-кадмиевых батарей из-за их меньшего воздействия на окружающую среду. Его номинальное напряжение составляет 1,25 В, что больше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов. У них меньшее номинальное напряжение, чем у щелочных батарей, и они являются хорошей заменой из-за своей доступности и меньшего воздействия на окружающую среду.Удельная мощность Ni-MH аккумуляторов составляет 100 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Доступны все стандартные размеры.
  2. Высокая удельная мощность.
  3. Легко заряжается.
  4. Хорошая альтернатива щелочному раствору, имеющая почти все сходства, а также перезаряжаемая.

Недостатки:

  1. Саморазряд очень высок.
  2. Дороже, чем никель-кадмиевые батареи.

Приложения:

Используется во всех приложениях, аналогичных щелочным и никель-кадмиевым батареям.

Литий-ионные аккумуляторы

Они состоят из металлического лития и являются новейшими аккумуляторными батареями. Поскольку они имеют компактный размер, их можно использовать в большинстве портативных приложений, требующих высокой мощности. Это лучшие аккумуляторные батареи из имеющихся. Они имеют номинальное напряжение 3.7 В (чаще всего у нас 3,6 В и 7,2 В) и имеют различные диапазоны мощности (от 100 мАч до 1000 мАч). Даже C-рейтинг колеблется от 1C до 10C, а плотность мощности литий-ионных аккумуляторов составляет 126 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Очень легкий.
  2. Высокий рейтинг C.
  3. Плотность мощности очень высока.
  4. Напряжение элемента высокое.

Недостатки:

  1. Это дороговато.
  2. При коротком замыкании клемм аккумуляторная батарея может взорваться.
  3. Требуется схема защиты аккумулятора.

Li-Po аккумуляторы

Их также называют литий-ионными полимерными перезаряжаемыми батареями, потому что в них вместо жидкого электролита используется полимерный гель / полимерный электролит с высокой проводимостью. Они относятся к литий-ионной технологии. Это немного дорого. Но батарея очень хорошо защищена по сравнению с литий-ионными батареями.Он имеет удельную мощность 185 Втч / кг.

Преимущества:

  1. Они обладают высокой защитой по сравнению с литий-ионными аккумуляторами.
  2. Очень легкий
  3. Тонкая структура по сравнению с литий-ионными батареями.
  4. Плотность мощности, номинальное напряжение сравнительно очень высоки по сравнению с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями.

Недостатки:

  1. Дорого.
  2. При неправильном подключении может взорваться.
  3. Не допускайте сгибания или воздействия высокой температуры, которая может привести к взрыву.

Применения: Может использоваться во всех портативных устройствах, требующих перезарядки, таких как дроны, робототехника, радиоуправляемые игрушки и т. Д.

19 различных типов батарей (подробная классификация батарей)

Типов батареек намного больше, чем AA, AAA и автомобильных.Фактически, аккумуляторные технологии стремительно развиваются. Узнайте о множестве различных классификаций батарей и о том, что делает каждый тип (то есть, что они питают и как)

Батареи существуют очень давно и стали чрезвычайно важным и удобным устройством для подачи энергии. По сути, батареи хранят химическую энергию, которая преобразуется в электрическую и заставляет работать другие устройства. По сути, батареи — это крошечные химические реакторы, которые производят энергичные электроны в качестве конечной реакции и протекают через подключенное устройство.

Батареи сегодня настолько распространены, что без них трудно представить современную жизнь. Однако батареи не всегда были «вездесущими». Считается, что в 1938 году директор Багдадского музея обнаружил «Багдадскую батарею» в подвале своего музея. Батарея в форме кувшина имела длину 5 дюймов (12,7 см) и состояла из железного стержня, заключенного в медь; При исследовании выяснилось, что эта необычная батарея датируется примерно 200 г. до н. э. С момента открытия специалисты воспроизводили модель различными способами, чтобы произвести электрический заряд.Эти багдадские батареи в основном использовались для религиозных или медицинских целей или для гальваники.

В 1749 году один из отцов-основателей Соединенных Штатов Бенджамин Франклин использовал термин «батарея», когда проводил электрические эксперименты с параллельными конденсаторами. Но только в 1800 году была изобретена первая настоящая батарея. Алессандро Вольта — итальянский физик — создал первую батарею, составив чередующиеся диски из цинка, картона и серебра. Этот набор различных элементов был назван «гальванической связкой» и был первым устройством, выпускавшим непрерывный и продолжительный ток.К сожалению, первая батарея оказалась не самой лучшей, поскольку имела немало недостатков. В 1859 году появился самый прочный аккумулятор — свинцово-кислотный. Батареи этого типа все еще используются и могут считаться самой старой формой «аккумуляторных батарей».

Сегодня вы найдете батареи самых разных размеров, форм, моделей и функций; каждая из которых различается в зависимости от типа батареи. В этом сообщении блога мы обсудим различные типы батарей, которые помогут вам понять, чем каждый тип отличается от другого.

Распространенные типы батарей

Хотя батареи можно разделить в зависимости от их размера, состава, формы и функций, они, как правило, делятся на следующие категории:

  • Первичные батареи
  • Вторичные батареи

Первичные батареи

Самое простое значение для понимания первичных батарей состоит в том, что эти батареи предназначены только для одноразового использования и затем должны быть утилизированы.Эти батареи также известны как неперезаряжаемые батареи, поскольку их нельзя перезаряжать и использовать снова. Именно такую ​​батарею первым изобрел Алессандро Вольта в 1800 году.

Неперезаряжаемые батареи обладают рядом преимуществ, которые делают эти устройства выбором номер один для большинства пользователей. Во-первых, первичные батареи стоят очень дешево по сравнению с другими интеллектуальными батареями. Помимо доступности, эти батареи легки, просты и удобны до такой степени, что любой новичок может использовать их без каких-либо проблем.

Часто рентабельные товары имеют короткий срок службы. Однако это не относится к первичным батареям, поскольку эти устройства имеют срок службы 10 лет. Эта характеристика делает эти батареи сверхнадежными и долговечными. Лучше всего то, что вы можете найти их в широком диапазоне размеров и форм, которые могут идеально подходить для различных типов приложений.

Существует несколько основных типов первичных батарей, которые подробно рассматриваются ниже:

Щелочные батареи

Это один из основных типов первичных батарей, которые получают энергию в результате химической реакции между металлическим цинком и диоксидом марганца.По сравнению с другими батареями, такими как угольно-цинковые батареи из хлорида цинка, щелочные батареи обладают большей плотностью энергии и более длительным сроком службы.

Вместо кислого хлорида аммония или хлорида цинка батарея состоит из щелочного электролита гидроксида калия и из-за этого свойства называется «щелочные батареи».

Щелочные батареи состоят из постоянного напряжения, которое обеспечивает лучшую плотность энергии и сопротивление утечкам, в отличие от угольно-цинковых батарей.Эти батареи получают эту характеристику в основном из-за наличия анода из диоксида марганца, поскольку он лучше и плотнее, и поэтому другие компоненты не занимают много ненужного места.

Основные пользователи щелочных батарей находятся в регионах Северной Америки и Европы. Однако в Латинской Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе вероятность роста рынка щелочных батарей выше. Это потому, что в этих регионах переходят от угольно-цинковых батарей к щелочным.Что касается Ближнего Востока и Африки, в обоих этих регионах наблюдается растущая тенденция использования этих батарей.

Вы можете найти щелочные батареи различных размеров, например AAA, AA, C, D, 9 В и т. Д. C, D и 9 В идеально подходят для устройств с высоким энергопотреблением, а AA и AAA — для приложений с низким энергопотреблением.

Литиевые батареи

Эти первичные батареи, также известные как литиевые аккумуляторные батареи, состоят из металлического лития в качестве анода.Сегодня они широко популярны, так как вы можете использовать их для питания таких устройств, как MP3-плееры, автомобильные замки, термометры, лазерные указки и слуховые аппараты.

Что отличает их от других типов батарей, так это то, что они обеспечивают высокую плотность заряда и высокую стоимость за единицу. Литиевые элементы известны тем, что вырабатывают напряжение от 1,5 В до 3,7 В, в зависимости от их модели и используемых химических соединений.

Однако литиевые батареи не следует путать с литиево-ионными батареями , поскольку они являются перезаряжаемыми аккумуляторными батареями, используемыми в таких устройствах, как ноутбуки, сотовые телефоны, КПК и плееры iPod.

Меркурий

Ртутная батарея, также известная как оксид ртути или ртутный элемент, представляет собой неперезаряжаемую электрохимическую батарею, которая может использоваться до 10 лет. В этой миниатюрной батарее используется химическая реакция между цинковыми электродами и оксидом ртути в щелочном электролите.

Благодаря длительному сроку службы и стабильному выходному напряжению, эти батареи являются наиболее распространенным типом батарей в 20 веке.Они широко используются в портативных электронных устройствах, таких как часы, калькуляторы, игрушки, фотоаппараты, цифровой термометр и т. Д.

В отличие от двух других батарей, которые обсуждались выше, ртутные элементы имеют форму и размер в виде кнопки, что делает эти батареи очень удобными и удобными для переноски.

Цинково-воздушная батарея

Воздушно-цинковые батареи, также называемые воздушно-цинковыми топливными элементами, представляют собой воздушно-металлические устройства, которые работают с комбинацией кислорода и окисляющего цинка.Эти батареи обладают высокой плотностью энергии и не требуют больших затрат в производстве. Вы можете приобрести эти батареи различных размеров по вполне доступной цене.

Цинково-воздушные топливные элементы содержат анод, состоящий из гранулированного порошка и электролита. Электролит действует как гелеобразующий агент, который помогает поддерживать контакт между частицами цинка и электролитом. Во-вторых, эти батареи также содержат катод, который помогает кислороду вступать в контакт с другим химическим соединением, чтобы могла произойти реакция.

Обычно воздушно-цинковые топливные элементы используются в часах, фонариках, пультах дистанционного управления, пленочных камерах, слуховых аппаратах , и т. Д. В зависимости от размера устройства вы можете выбрать воздушно-цинковую батарею соответственно.

Вторичные батареи

Также называемые аккумуляторными батареями , вторичные батареи поставляются с электрохимическими элементами, химические реакции которых можно легко обратить вспять, приложив некоторое количество напряжения в противоположном направлении.

В отличие от первичных батарей, вторичные элементы можно перезаряжать и использовать снова. Обычно эти элементы используются в устройствах с большим стоком или в ситуациях, которые могут быть слишком дорогими или непрактичными. Аккумуляторы можно использовать в мобильных телефонах, MP3-плеерах, компьютерах, телефонных станциях, наручных часах, слуховых аппаратах и ​​т. Д.

Ниже приведены типы аккумуляторных батарей, которые широко используются сегодня:

Свинцово-кислотный гель

Свинцово-кислотно-гелевый аккумулятор , также известный как «гелевые элементы», представляет собой аккумулятор VRLA (что означает свинцово-кислотный аккумулятор с регулируемым клапаном) с гелеобразным электролитом.Эта гелеобразная масса производится из смеси серной кислоты с коллоидальным кремнеземом. Гелевую ячейку часто путают с ячейками в стиле AGM, поскольку в них обоих находится взвешенный электролит. Однако, в отличие от ячеек AGM, гелевый элемент имеет кремнезем, который делает электролит жестким. Преимущество гелевых аккумуляторов перед другими видами аккумуляторов в том, что они служат дольше, особенно в жаркую погоду.

Имейте в виду, что это наиболее чувствительные батареи, так как они могут вызвать нежелательную реакцию, если они будут чрезмерно заряжены.Кроме того, если для питания свинцово-кислотных элементов используется неправильное зарядное устройство, устройство может плохо работать или полностью выйти из строя. Диапазон напряжения поглощения от 14,0 до 14,2 вольт.

Гелевые элементы

не так распространены, как другие батареи, такие как AGM, но они широко используются в инвалидных колясках, троллинговых двигателях и велосипедах для дома на колесах.

Литий-ионный аккумулятор Литий-ионные аккумуляторы

чрезвычайно популярны в наши дни, поскольку они используются для зарядки или перезарядки популярных гаджетов, таких как КПК, сотовые телефоны, плееры iPod и ноутбуки.Помимо того, что они помогают заряжать устройства, без которых мы не можем жить, эти батареи считаются самыми легкими и энергоемкими из имеющихся на рынке.

Эти батареи состоят из сверхвоздушного лития и углерода, поэтому они легкие по своей природе. Литий также обладает высокой реактивной энергией, что означает, что литий-ионные батареи могут накапливать чрезмерное количество энергии в своих атомных связях.

Более того, у литий-ионных аккумуляторов отсутствует эффект памяти.Это означает, что вам не нужно сначала их разряжать, чтобы перезарядить, как это бывает с некоторыми другими батареями. Прежде всего, эти элементы способны накапливать 5% своего заряда каждый месяц по сравнению с 20% -ными потерями, наблюдаемыми в NiMH батареях.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

Это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются металлический кадмий и гидроксид никеля. Чтобы эти клетки работали, их нужно поддерживать в пределах от +60 градусов по Цельсию до минус 20 градусов по Цельсию.

Выбор подходящего сепаратора, такого как полипропилен или нейлон, и электролита, такого как LiOH, NaOH и KOH, также имеет первостепенное значение для эффективной работы этих батарей. Эти составляющие сохраняют напряжение в никель-кадмиевых батареях, особенно в таких случаях, как сильноточная разрядка.

При неправильном использовании или неправильном обращении эти батареи могут вызвать опасно высокое давление, которое может полностью повредить устройство. Чтобы этого не произошло, в этих элементах есть обратимый предохранительный клапан.Лучшим преимуществом никель-кадмиевых элементов является то, что они очень долго остаются прочными.

Никель-металлогидридная батарея

Никель-металлогидридная батарея с аббревиатурой NiMH или Ni-MH предлагает множество преимуществ по сравнению с другими аккумуляторными батареями. Прежде всего, никель-металлогидридные батареи — это быстродействующие батареи, которые могут работать очень долго, не испытывая стресса.

Даже при неправильном использовании эти батареи могут обеспечить хорошую нагрузочную способность и довольно длительный срок хранения.Эти батареи не требуют особого обслуживания и могут храниться в разряженном состоянии. Несмотря на широкий спектр преимуществ, эти батареи экономичны и могут иметь различные размеры, формы и характеристики.

Однако аккумулятор имеет определенные ограничения. Например, по сравнению с более новыми системами батарей эти батареи излучают мало энергии. Эти батареи также требуют саморазряда даже после хранения. Хуже всего то, что кадмий — опасный металл, а это означает, что батарею нужно использовать осторожно, иначе она может вызвать серьезные разрушения.

Другие типы аккумуляторов

Промышленные аккумуляторы

Как следует из названия, эти батареи специально разработаны для промышленных целей. Они тяжелые, потребляют больше энергии и обеспечивают высокую прожорливость в промышленности.

Основное применение этих аккумуляторов — питание тяжелой техники, железных дорог и систем резервного питания для коммунальных служб и телекоммуникаций. Ниже приведены некоторые распространенные типы промышленных батарей , используемых сегодня:

Absolyte Battery

Это промышленный аккумулятор, который может похвастаться свинцово-кислотной конструкцией с регулируемым клапаном (VRLA).По сравнению с другими видами промышленных батарей, абсолитные батареи более безопасны, поскольку они препятствуют выделению вредного газообразного водорода и утечке кислоты. Этот аккумулятор имеет поразительно современный дизайн. Например, он состоит из сосуда, закрывающего термосварку, сепаратора с отличным сжатием, модульного стального поддона и т. Д.

Вы можете использовать эти батареи для телекоммуникаций, энергетических систем, аккумуляторов энергии, железнодорожной сигнализации и связи, распределительных устройств и фотоэлектрических устройств.

Никель-железный аккумулятор

Никель-железная батарея — это еще одна промышленная батарея, состоящая из никеля (III), оксидно-гидроксидных положительных пластин и железных отрицательных пластин.В дополнение к этому, высоковольтная батарея состоит из электролита гидроксида калия.

Эти батареи, как правило, обладают удивительным жизненным циклом и разнообразными областями применения. Первоначально он использовался в горных поездах и на железных дорогах. Однако сегодня у него есть совершенно новая область применения, так как он используется для перемещения и зарядки электромобилей.

Стальной корпус

Это надежные и чрезвычайно мощные промышленные аккумуляторы, которые используются в самых разных сферах — подъемники и вилочные погрузчики.

Чтобы идентифицировать эти батареи, вы должны знать, что они тяжелее, чем любой другой тип промышленных батарей, и весят от нескольких сотен килограммов до тысяч килограммов.

Батареи в стальном корпусе также доступны в виде лома, что означает, что они могут быть переработаны и использованы снова. Большинство складов металлолома готовы принять их, но, скорее всего, они не примут другие типы батарей.

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея

Залитые свинцово-кислотные батареи известны тем, что используют солнечную энергию и используются во многих автономных энергетических системах.Они имеют относительно долгий срок службы и дешевизну на ампер-час; но для того, чтобы максимально использовать эти преимущества, эти батареи требуют регулярного обслуживания , включая очистку и полив их внутренних компонентов .

Некоторыми распространенными примерами свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых только в солнечных и ветровых электрических системах, являются 2-вольтовые промышленные элементы, 6-вольтовые L-16 и 6-вольтовые батареи для гольф-каров.

Автомобильные аккумуляторы

Судя по названию, автомобильные аккумуляторы используются в таких транспортных средствах, как легковые автомобили, грузовики, велосипеды и т. Д.Эти батареи подают электрический ток в двигатель автомобиля, чтобы запустить его.

Когда двигатель начинает работать, автомобиль приводится в движение генератором переменного тока — внутренней функцией автомобиля, которая помогает заряжать аккумулятор автомобиля. Ниже приведены некоторые популярные типы автомобильных аккумуляторов, о которых вы должны знать:

Гибридный автомобиль

Аккумулятор гибридного автомобиля похож на любой другой аккумулятор, только он является перезаряжаемым и имеет достаточно заряда, чтобы автомобиль мог работать на многие километры.

Гибридные батареи состоят из двух электродов, которые помогают принимать и испускать электрический заряд. Эти электроды находятся в растворе на основе ионов, известном как электролит. Электроды разделены разделителем, чтобы избежать короткого замыкания. Двухпозиционный переключатель, подключенный к вашему телефону или ноутбуку, помогает электродам ячейки вырабатывать энергию, что приводит к электрохимической реакции.

Свинцово-кислотная батарея

Свинцово-кислотная батарея , изобретенная Гастоном Плантом (французским физиком) в 1859 году, является одной из старейших, но наиболее широко используемых батарей в мире.Это вид автомобильного транспортного средства, в котором используется губчатый свинец и перекись свинца для преобразования химической энергии в электрическую.

Хотя это обычный автомобильный аккумулятор, он также широко используется на различных электростанциях и подстанциях из-за его отличной емкости по напряжению и более низкой стоимости.

Сохранять химическую и электрическую энергию, хранящуюся в батарее, помогают две части батареи — контейнер и пластина. Контейнер свинцовой батареи изготовлен из стекла, свинца, эбонита или твердой резины, что помогает предотвратить разряд электролита.С другой стороны, пластина свинцово-кислотной батареи сконструирована из сетки, которая обеспечивает равномерное распределение тока. Без равномерного распределения электрический ток может просочиться наружу и повлиять на аккумулятор.

VRLA Аккумуляторы

VRLA — это необслуживаемые аккумуляторы среднего и большого размера, которые также иногда называют герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами. Внутри этой батареи есть элементы VRLA, которые состоят из плоских пластин, таких как заливная свинцово-кислотная батарея или спиральный рулон.

Батареи

VRLA поставляются с устройством сброса давления, которое активируется, когда давление газообразного водорода начинает расти. Эта активация клапана приводит к утечке некоторого количества газа и электролита. Это, в свою очередь, снижает общую емкость аккумулятора.

Один из распространенных методов зарядки аккумулятора VRLA — зарядка постоянным напряжением. Однако для быстрой зарядки методов VRLA используются и другие методы. Наличие VRLA в вашем автомобиле требует регулярного обслуживания.В противном случае могут возникнуть такие инциденты, как короткое замыкание и небольшие пожары.

Аккумуляторы, несомненно, являются наиболее надежным и компактным способом производства электроэнергии в различных устройствах, оборудовании, механизмах и транспортных средствах. Без разных типов батарей мир был бы тяжелым и тяжелым местом для жизни.

Напряжение батареи | PVEducation

Напряжение батареи — это основная характеристика батареи, которая определяется химическими реакциями в батарее, концентрацией компонентов батареи и поляризацией батареи.Напряжение, рассчитанное из условий равновесия, обычно называют номинальным напряжением батареи. На практике номинальное напряжение батареи не может быть легко измерено, но для практических аккумуляторных систем (в которых перенапряжения и неидеальные эффекты низкие) напряжение холостого хода является хорошим приближением к номинальному напряжению батареи.

Поскольку электрический потенциал (напряжение) от большинства химических реакций составляет порядка 2 В, в то время как напряжение, требуемое нагрузкой, обычно больше, в большинстве батарей многочисленные отдельные аккумуляторные элементы соединены последовательно.Например, в свинцово-кислотных аккумуляторах каждая ячейка имеет напряжение около 2 В. Шесть элементов соединены в типичную свинцово-кислотную батарею на 12 В.

Изменение напряжения при разрядке

Из-за эффектов поляризации напряжение аккумулятора при протекании тока может существенно отличаться от равновесного напряжения или напряжения холостого хода. Ключевой характеристикой аккумуляторной технологии является изменение напряжения аккумулятора в условиях разряда как из-за эффектов равновесной концентрации, так и из-за поляризации.Кривые разряда и зарядки аккумулятора показаны ниже для нескольких различных систем аккумуляторов. Кривые разряда и заряда не обязательно симметричны из-за наличия дополнительных реакций, которые могут иметь место при более высоких напряжениях, встречающихся при зарядке.

Рисунок: Изменение напряжения в зависимости от степени заряда для нескольких различных типов батарей.

Напряжение отключения

Во многих типах аккумуляторов, включая свинцово-кислотные, аккумулятор не может быть разряжен ниже определенного уровня, или аккумулятор может быть необратимо поврежден.Это напряжение называется «напряжением отключения» и зависит от типа батареи, ее температуры и скорости разряда батареи.

Измерение уровня заряда на основе напряжения

Хотя снижение напряжения аккумулятора при разрядке является отрицательным аспектом аккумуляторов, который снижает их эффективность, одним практическим аспектом такого снижения, если оно является приблизительно линейным, является то, что при данной температуре аккумулятор может использоваться для приблизительного определения состояния. заряда аккумулятора.В системах, где напряжение батареи не является линейным в некотором диапазоне состояния заряда батареи или в которых есть быстрые изменения напряжения с BSOC, будет труднее определить BSOC и, следовательно, будет труднее заряжать. Однако система батарей, которая поддерживает более постоянное напряжение со скоростью разряда, будет иметь высокий КПД по напряжению и ее будет легче использовать для управления нагрузками, чувствительными к напряжению.

Влияние температуры на напряжение

Напряжение батареи будет увеличиваться с увеличением температуры системы и может быть рассчитано по уравнению Нернста для равновесного напряжения батареи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *