Что такое алкалиновые батарейки и чем отличаются от щелочных

Что такое алкалиновая батарейка

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

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

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

Оболочка (6) препятствует короткому замыканию.

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

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

Преимуществами считаются:

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

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

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

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

Особенности алкалиновых батареек

Анод щелочных батареек представлен пропитанным гидроокисью калия цинковым порошком. Он наполняет полость между стенкой корпуса и центральной емкостью. Заряд с него снимается латунным стержнем из отрицательного полюса в виде тарелки. В качестве катода используется смесь марганцевой двуокиси, сажи и графита, заполняющая центральную емкость. Катод и анод разделяет пропитанный электролитом сепаратор. Электролит представлен щелочным раствором (обычно гидроксидом калия, реже – натрия и лития). Выполненный из никеля корпус включает положительный вывод и покрыт оболочкой, предотвращающей короткое замыкание. В стенке корпуса находится газовый отсек. В нем скапливаются газы, выделяющиеся при разряде. Их количество меньше, чем у солевых аналогов, поэтому меньше и отсек. Для предотвращения взрыва при повышении давления алкалиновые или щелочные устройства оснащены разрушаемой мембраной, выпускающей электролит.

Напряжение в зависимости от типоразмера составляет 1,5-10 В, емкость – 1000-3000 мАч. Алкалиновые батарейки рассчитаны на температурный диапазон от -30 до 50°C. Большой запас реагентов обеспечивает эксплуатационный срок в 3-7 лет в зависимости от емкости и особенностей применения. В любом случае скорость разрядки не превышает 10% в год. Срок хранения составляет 3-5 лет. Саморазряд отсутствует.

Как работают батарейки

Чтобы понять, в чем разница между алкалиновыми и солевыми батарейками, следует обратиться к общему принципу работы этих устройств. Когда к батарейке подключается прибор, происходит реакция, в результате которой появляется электрическая энергия. Такую реакцию называют электрохимической.

Внутри батарейки движутся электроны, создавая электрический ток, от которого и питаются приборы. Анод и катод разделены электролитом, то есть изолятором. Электроны собираются вокруг анода, отрицательно заряженного конца батарейки. Они перемещаются к катоду, когда два противоположных конца батарейки соединяет провод снаружи. Как только прибор отключают, соединение пропадает, а вместе с ним и электрический ток. Анод в батарейках – это цинк, а катод – диоксид магния.

Рейтинг лучших солевых и алкалиновых батареек

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

Какие батарейки вы бы выбрали или посоветовали?

Принять участие в опросе

Достоинства и недостатки

Достоинства и недостатки элементов сильно разнятся в зависимости от химического типа элемента питания типа «С». Наиболее заметными минусы можно встретить у следующих батареек:

Солевые элементы питания могут потечь, что приведет к короткому замыканию электрической платы и разъеданию токоведущих дорожек.
Литиевые аккумуляторы и батарейки могут взорваться.
Щелочные имеют значительный вес, что особенно заметно, когда в держатель прибора устанавливается несколько батарей этого типа.
Никель-металлогидридные изделия обладают довольно высоким уровнем самостоятельного разряда.

Существенным недостатком может являться стоимость источников тока типоразмера «С». По этому параметру существенно уступают литиевые батареи, цена которых может отличаться в большую сторону в несколько десятков раз, по сравнению с самыми дешевыми изделиями.

Положительными характеристиками батареек могут являться:

Низкая стоимость при покупке солевых.
Значительный запас электроэнергии у щелочных элементов.
Устойчивость к большим нагрузкам и экологическая безопасность у никель-металлогидридных изделий.
Большой ресурс работы у литиевых элементов питания.

В качестве положительных особенностях источника тока также могут рассматриваться возможность работы при отрицательных температурах воздуха. По этому показателю неплохо себя зарекомендовали литиевые АКБ.

Тест никель-металлгидридных (Ni-MH) аккумуляторов размера AAA (HR03)

Наименование	Ёмкость	E/En	Сопротивление	Цена	Цена амперчаса	Страна
ENERGIZER 1000 mAh	890	89%	0,12	113,9	127,98	Япония
GP 750 mAh	670	89%	0,12	42,84	63,94	Китай
PHILIPS 700 mAh	540	77%	0,14	45,00	83,33	Китай
SAMSUNG 900 mAh	710	79%	0,12	75,39	106,18	Китай
SONY 900 mAh	830	92%/TD>	0,12	105,98	127,69	Китай

Пояснения к аккумуляторам:

Дата проведения экспериментов – май 2009.
“Емкость” – измеренная емкость в миллиамперчасах.
“E/En” – соотношение измеренной и номинальной (заявленной изготовителем) емкостей. Данный параметр характеризует добросовестность и честность фирмы-изготовителя.
“Сопротивление” – внутреннее сопротивление аккумулятора в омах: чем меньше, тем лучше. Малое внутреннее сопротивление дает возможность более глубоко разряжать аккумулятор, то есть в большей степени использовать его емкость.
“Цена” указана для одного аккумулятора в рублях (на оптовом складе).
“Цена амперчаса” – соотношение цены аккумулятора в рублях к его емкости в амперчасах.Для аккумуляторов это не слишком важный показатеть, поскольку платим один раз, а пользуемся многократно.
“Страна” – страна, в которой был изготовлен аккумулятор (исходя из надписи на упаковке)
Ни один изготовитель не указал дату выпуска или срок годности на упаковке. Также нет и достоверной информации о влиянии срока хранения на ёмкость

В чём сходство солевой и алкалиновой батареек

Для выбора нужного им варианта, потребителям приходится сравнивать первичные элементы питания между собой.

И солевые. и алкалиновые относятся к марганцево-цинковым, работают по одному принципу, выпускаемые размеры аналогичные. Возможно использование в одних устройствах. Одно значение напряжения, от 1,5 до 12 вольт.

Невозможность подзарядки (имеют способность взрываться).

Одинаковая утилизация. Просто выбросить отработанные элементы в мусорное ведро нельзя, поскольку они способны самостоятельно разлагаться и могут быть опасными для населения. Существуют специальные пункты по переработке.

ЗАРЯЖАЕМЫЕ БАТАРЕЙКИ

Заряжаемая щелочная батарейка, габарит АА.

Существуют способы подзарядки щелочных батареек, продлевающие их срок службы, но производителями такие действия не рекомендуются, результат подзарядки может быть самым непредсказуемым. Возможность небольшой зарядки щелочных батареек дает обратимость электрохимической реакции, протекающей при разряде, но конструкция не обеспечивает безопасную зарядку. Поэтому были разработаны специальные перезаряжаемые щелочные батареи, получившие названия полуторавольтовые аккумуляторы, заряжаемые щелочные батарейки или RAM (Reusable Alkaline Manganese, Rechargeable Alkaline Manganese – многократно используемые щелочные марганцевые), исключающие утечку электролита или разгерметизацию которые могут произойти при многократной перезарядке. Патент на первое поколение таких батареек был получен в Канаде. Их выпуск был начат в конце восьмидесятых годов.

К неоспоримым преимуществам следует отнести возможность приобретения химического источника питания готового к работе без предварительной зарядки. Если после приобретения аккумулятора его нужно вначале зарядить, а потом использовать, то заряжаемые батарейки можно сразу устанавливать бытовую технику, не имея под рукой зарядного устройства. Приобретая заряжаемую батарейку, мы получаем первичный источник тока. После первого разряда батарейку можно зарядить и она становится вторичным источником тока. Таким образом, заряжаемые батарейки занимают промежуточное положение между первичными и вторичными источниками тока. Напряжение батарейки составляет 1,5 вольта и почти не меняется до полного разряда. Эти батарейки могут работать в режиме разрядных токов до 600 миллиампер. Емкость батарейки габарита АА достигает 2 ампер-часа. Их внутренне сопротивление выше, чем внутреннее сопротивление обычных батареек. Активные вещества цинк и оксид марганца. Перезаряжаемые щелочные батарейки являются хорошей заменой никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. В заряженном состоянии заряжаемые батарейки могут храниться несколько лет. Цена заряжаемых батареек в два раза выше цены обычных щелочных, но ниже цены аккумуляторов. Длительный срок хранения, превосходящий показатели никель-кадмиевых, никель-магниевых аккумуляторов, отсутствие вредных веществ позволяет заряжаемым щелочным батарейкам составить конкуренцию аккумуляторам, применяемым в бытовой технике.

Если батарейки разряжены менее чем на 25 %, то они могут перезаряжаться несколько сот раз до напряжения величиной 1,42 вольта, если они разряжены более чем на 25 % и менее чем на 50 %, то возможен перезаряд до 50 раз до напряжения уровнем 1,32 вольта. Сильно разряженная батарейка может перезаряжаться не более 20 раз. Батарейки могут использоваться в любом устройстве, которое поддерживает стандартные габариты (AA, AAA, C, D, и другие). Батарейки этого типа более всего подходят для устройств с низким потреблением тока в дежурном режиме, которые используются периодически. Например: пульты дистанционного управления, портативные радиостанции, карманные фонарики и другие. В некоторых странах заряжаемые батарейки получили широкое распространение. Есть бытовые приборы, в которых они рекомендованы в инструкциях. Некоторые приборы, ориентированные на этот тип батареек оснащены блоком питания, обеспечивающим два варианта зарядки – аккумулятор или батарейка. Блок питания таких приборов, рассчитанных на габарит АА, поддерживает зарядный ток в диапазоне 10…20 миллиампер для исключения последствий из-за возможной путаницы между заряжаемыми батарейками и обычными. При низких температурах эти батареи подходят только для маломощных устройств.

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

Что такое алкалиновая (щелочная) батарейка

Алкалиновая батарейка также состоит из анода – порошкообразный цинк, катода – диоксид марганца и электролита, в качестве которого выступает гидроксид калия, который является щелочью. Следовательно, отсюда идет название и самих батареек. Алкалиновыми батарейки стали называть только потому, что на английский язык щелочь переводится как Alkaline, и на многих батарейках зарубежного производства есть эта надпись.

Алкалиновая батарейка

Принцип работы у алкалиновых батареек такой же, как и у солевых. Химические элементы анода и катода аналогично взаимодействуют посредством электролита, а вырабатываемый ток передается устройствам через токоотводы.

Появились такие батарейки в 1959 году благодаря изысканиям и научным разработкам Льюиса Урри. Напряжение 1,5 В. Стандартные размеры батареек АА и ААА, LR 14, LR 20, 6F22.

Преимущества алкалиновой батарейки:

Большая емкость.
Хорошо работают при средних нагрузках.
Могут работать при низких температурах.
Надежная герметизация.
Низкий показатель саморазряда.
Срок хранения до 7 лет.

Недостатки:

Высокая цена.
Более тяжелые.
Когда ресурс выработан, мгновенно «умирают».

Алкалиновые батарейки применяются там, где нужно среднее и высокое токопотребление, например:

Мощные фонари.
Аудиоплееры.
Диктофоны.
Фотоаппараты и фотокамеры.
Пульты от сигнализации.

Пальма первенства среди фирм производителей таких батареек принадлежит американским компаниям Duracell и Energizer, за ними следуют японские Sony и Toshiba.

Что общего у солевых и алкалиновых батареек

Имеют одинаковый стандартный размер.
Могут быть использованы в одних и тех же устройствах (но солевые выйдут из строя очень быстро).
Одинаковое напряжение.
И те и другие батарейки нельзя подзаряжать, это может привести к их взрыву.
Оба типа батареек, после использования необходимо правильно утилизировать.

Сегодня все больше стран уделяют внимание утилизации солевых и алкалиновых батареек. Большинство развитых государств создают специальные пункты приема, куда можно отнести использованные элементы, а при покупке новых даже получить скидку. Батарейки отправляются на специальные заводы, где из них извлекают опасные металлы и химические соединения, для вторичной переработки

Если этого не делать, токсичные вещества могут попасть в землю, воду, а при сжигании мусора и в воздух, а это чревато, в свою очередь, серьезными последствиями для всех живых организмов на планете

Батарейки отправляются на специальные заводы, где из них извлекают опасные металлы и химические соединения, для вторичной переработки. Если этого не делать, токсичные вещества могут попасть в землю, воду, а при сжигании мусора и в воздух, а это чревато, в свою очередь, серьезными последствиями для всех живых организмов на планете.

Солевые батарейки старше алкалиновых

Первую батарейку изобрел итальянский физик Алессандро Волта в 1800 году, и она была солевой. Его открытие заключалось в том, что он соединил металлические диски из цинка и серебра и намоченный солевым раствором картон. С тех пор ученые усовершенствовали дизайн и состав батареек.

В 1820 году британский ученый Джон Даниэль разработал батарейки, в которых в качестве электролита можно было использовать сульфат цинка и меди. Мощность таких устройств составляла 1,1 вольт, и их могло хватить на 100 лет при использовании в дверных звонках, телефонах и других приборах.

Алкалиновые батарейки были впервые разработаны в конце 19 – начале 20 века учеными Томасом Эдисоном и Вольдемаром Юнгнером. Широкой публике они были представлены только в 1960 году. Первые продаваемые алкалиновые батарейки содержали небольшое количество ртути. В современных ее количество сокращено до минимума.

Новинка 2021 года. Сравнение элементов питания CR2032 Duracell и Smartbuy

Устанавливая батарейки CR2032 в автомобильные пульты я часто слышу от клиентов, что первая батарейка была от известного бренда и проработала много лет, а нынешние китайские и года не работают. Из любопытства я купил Duracell и Smartbuy и сравнил их ёмкость разряжая через управляемую нагрузку током в 20 мА. Вот что получилось: батарейка CR2032 от Duracell стоимостью 120 руб. показала 62 mAh. Батарейка CR2032 Smartbuy стоимостью 20 руб. показала 56 mAh. Разница в ёмкости незначительная. Следует отметить, что рекомендуемый производителем максимальный ток разрядки значительно ниже, чем 20 мА, поэтому ёмкость элементов при меньшем токе может оказаться значительно выше, но разница между элементами разных производителей останется примерно такой же.
Видео о проведении эксперимента.

Что общего между щелочными и солевыми изделиями?

Чтобы выбрать тот или иной вариант, следует сравнить оба типа батареек.

Так, они изготавливаются на марганцево-цинковой основе, принцип действия у них один, размеры такие же. Применяются в тех же приборах. Рабочее напряжение варьируется в пределах 1,5-12 В. Подзаряжать такие батарейки нельзя.

Утилизируются они тоже одинаково. Просто так выбрасывать использованные элементы в мусорку нельзя, ведь они «умеют» разлагаться, а потому потенциально опасны для людей. Для этого есть специальные перерабатывающие пункты.

Вред, наносимый планете батарейками

Куда идут переработанные батарейки

Характеристики

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

Таблеточные щелочные батарейки

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

Пальчиковые источники тока или АА

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

Все подробности изложены в статье пальчиковые батарейки!

Щелочные батарейки бочонки

К ним можно отнести два типа это D и C.

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

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

Мизинчиковые источники тока

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

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

Подробнее об этих источниках тока читайте в этой статье!

Щелочной элемент Крона

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

Детальнее о кроне читайте в этой статье!

Разница между алкалиновыми батарейками и щелочными