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.
Виды батареек по химическому составу
В быту «батарейками» называют гальванические элементы, которые создают электрический ток за счет химической реакции. Гальванические элементы производят электрическую энергию благодаря реакциям между двумя металлами в растворе электролита. Один металл является «минусом», другой «плюсом». Между ними протекает реакция окисления (на «минусе») и восстановления (на «плюсе»), за счет которой и возникает ток.
Традиционно с химической точки зрения батарейки разделяют на виды в зависимости от того, какие металлы или какой тип электролита в них используется.
Солевые батарейки
Это старейший тип батареек, разработанный компанией Eveready еще в 20-х годах прошлого века. В качестве «минуса» в нем используется цинк, а в качестве «плюса» — двуокись марганца. Электролит, который обеспечивает протекание реакции — хлорид аммония. Это соль, поэтому батарейка называется солевой.
Солевые батарейки имеют международную маркировку R. Такие батарейки подходят для устройств, не требующих большой мощности питания: детских игрушек, пультов ДУ для телевизоров, часов, ручных фонариков, небольших радиоприемников.
Преимущества
дешевизна маленький вес возможность возобновить работу батарейки после разряда
Недостатки
невысокая выработка тока не работают при минусовых температурах небольшой срок хранения проблемы с герметичностью и быстрая разрядка при неиспользовании
Щелочные батарейки
Щелочные батарейки также называются алкалиновыми (от французского alcaline — щелочной). Они также состоят из марганца и цинка, но в качестве электролита, в котором протекает реакция, в них используется гидроксид калия. Это щелочь, поэтому у батарейки такое название.
Щелочная батарейка маркируется буквами LR. Эти батарейки подходят для устройств со средним и высоким потреблением тока, таких как ручные прожекторы, плееры и диктофоны, фотоаппараты.
Преимущества
большая емкость, чем у солевых могут работать при низких температурах герметичны малая скорость саморазряда — могут храниться до 7 лет
Недостатки
цена чуть выше более тяжелый вес одноразовые — после выработки заряда использоваться больше не могут
Ртутные батарейки
В этих батарейках в качестве «минуса» служит цинк, а «плюса» — оксид ртути. Они разделяются слоем электролита, в роли которого выступает 45% раствор щелочи (гидроксид калия, как и в алкалиновых).
Ртутные батарейки в наше время используются очень редко из-за общеизвестного факта: ртуть токсична. Однако еще в недалеком прошлом они активно применялись в электронных часах, весах, медицинской технике — слуховых аппаратах, кардиостимуляторах.
Преимущества
стабильность напряжения большая ёмкость высокая энергоплотность стойкость к перепаду температур долгое время хранения
Недостатки
ядовитость ртути при нарушении герметичности дороговизна сложность утилизации
Серебряные батарейки
Есть и такие. В них роль «минуса» опять играет цинк, а роль «плюса» — оксид серебра. Реакция с выделением электрического тока протекает при помощи щелочного электролита — гидроксида калия или натрия.
Международная маркировка серебряной батарейки — SR. Используются они в тех же сферах, что и ртутные, и по достоинствам и недостаткам практически им аналогичны. Главное преимущество серебряных батареек перед ртутными — безопасность: серебро нетоксично, и при нарушении герметичности корпуса нет риска отравления. Главный минус — серебряные батарейки дороже всех остальных видов батареек.
Литиевые батарейки
Наконец, последний тип батареек — литиевый. У этих батареек в качестве «плюса» используется литий, а вот «минус» и электролит могут быть представлены различными веществами: диоксид марганца, монофторид углерода, пирит, тионилхлорид и другие.
Литиевые батарейки могут использоваться в разной портативной электронике и имеют маркировку CR. Они объединяют в себе все преимущества предыдущих типов и, по факту, являются самым хорошим гальваническим элементом питания. Но по сравнению с щелочными и солевыми элементами литиевые батарейки дороговаты (хотя в зависимости от используемых веществ цена может сильно различаться). Поэтому первые тоже выпускаются в большем количестве для бюджетного сегмента.
Преимущества
легкость долгое время хранения (до 12 лет) термическая стойкость стабильное напряжение высокая энергоплотность и энергоемкость
Недостатки
высокая стоимость Как видите, литиевые батарейки — это единственный тип, у которого достоинства решительно перевешивают недостатки. Поэтому рекомендуем попробовать:
Можно ли заряжать щелочные элементы
Многие спрашивают о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, «раскачав» их с помощью тех или иных показателей тока, чтобы они могли дольше работать, не уменьшая своей производительности.
Если подходить к делу с максимальной «строгостью», обычные батарейки даже не принято называть аккумуляторами, поскольку повторной зарядке они не подлежат, и она рискует закончиться плачевно: перегрев, утечка электролита, а если кому-то взбредет в голову подзарядить литиевые элементы «экстремальными» токами — в некоторых случаях может произойти и взрыв, так как литий является наиболее опасным веществом.
Следует иметь в виду то, что существуют как перезаряжаемые, так и неперезаряжаемые элементы питания. На корпусе батареи всегда есть обозначение о том, перезаряжаемая она или нет. Если элемент импортный, на нем можно найти английское слово rechargeable, что в переводе означает «перезаряжаемый». В случае, когда приходится иметь дело с обычными недорогими батарейками, чаще всего на них можно увидеть надпись do not recharge («не перезаряжать»).
Однако в народе всегда находятся смельчаки и умельцы, которые, невзирая на потенциальную опасность, могут «реанимировать» элементы со слабым уровнем емкости. В этом случае не лишним будет все же напомнить о том, что литиевые батарейки не стоит подвергать такому эксперименту: «тест» может быть небезопасным для смельчака. По идее, обыкновенные АКБ не предназначены для подзарядок, и любой электролит может либо вытечь или взорваться.
Можно ли зарядить их — в принципе, да, но после такой «реанимации» они не будут работать долго.
Преимущества и недостатки
К сильным сторонам alkaline battery стоит отнести:
- Для эксплуатации необходимо гораздо меньшее количество электролита, чем в случае с соляными элементами питания;
- Удачная конструкция: химическая реакция протекает на достаточно большой площади;
- Выделения газообразных веществ практически не происходит;
- Достаточно долгий срок годности и малая опасность потери первоначального заряда;
- Возможность работы при низких температурах;
- Устойчивость к напряженной работе с повышенным потреблением тока;
- Разрядка в процессе использования происходит относительно равномерно.
Однако относить данный продукт к категории идеальных было бы ошибкой, потому что он отличается:
- Достаточно высокой ценой в сравнении с прочими типами химических источников тока;
- Относительно высокий вес;
- Для абсолютного большинства изделий, имеющихся в продаже, не допустима перезарядка без опасности взрыва находящегося внутри газа.
Типы батареек по размеру и их обозначения
В настоящее время в мире очень большое распространение получила система обозначений батареек, принятая в США. Она основана на физических размерах источников питания. Далее рассматриваются самые распространенные из них.
| Название | Маркировка и Тип | Диаметр, мм | Высота, мм | Емкость, мАч* |
|---|---|---|---|---|
| A | Солевая (R23) Щелочная (LR23) | 17 | 50 | н/д |
| AA | Солевая (R6) Щелочная (LR6) Литиевая (FR6) | 14,5 | 50,5 | 1100-3500 |
| AAA | Солевая (R03) Щелочная (LR03) Литиевая (FR03) | 10,5 | 44,5 | 540-1300 |
| AAAA | Щелочная (LR8D425) | 8,3 | 42,5 | 625 |
| B | Щелочная (LR12) | 21,5 | 60 | 8350 |
| C | Солевая (R14) Щелочная (LR14) | 26,2 | 50 | 3800-8000 |
| D | Солевая (R20) Щелочная (LR20) | 34,2 | 61,5 | 8000-19500 |
| F | Солевая (R20) Щелочная (LR20) | 33 | 91 | н/д |
| N | Солевая (R1) Щелочная (LR1) | 12 | 30,2 | 1000 |
| 1/2AA | Солевая (R14250) | 14,5 | 25 | 250 |
| R10 | Солевая (R10) | 21,5 | 37,3 | 1800 |
* Технологии развиваются очень быстро из-за этого не сегодняшний день емкость может быть выше, чем указана в таблице (2018 год)
Далее будут более подробно рассмотрены типоразмеры батареек и их характеристики.
Маркировки батареек
Согласно стандарту IEC (Международная электротехническая комиссия), маркировку гальванических источников тока делают исходя из состава электролита и активного металла, применяющихся в их конструкции.
По этой классификации существует 5 самых распространенных типов круглых (цилиндрических) батареек: солевые, щелочные, литиевые, серебряные и воздушно-цинковые. Буква R в их обозначении означает круглую форму (от английского round).
Солевые батарейки (R). Имеют катод из цинка, анод из диоксида марганца и электролит из хлоридов аммония и цинка. Они обеспечивают напряжение 1,5 вольта, имеют небольшую емкость, высокий саморазряд и низкий срок хранения (до 2-х лет). При низких температурах они неработоспособны.
Солевые батарейки самые дешевые и имеют посредственные технические характеристики. В обиходе их также называют цинк-карбоновыми и угольно-цинковыми.
Литиевая и Щелочная батарейка
Щелочные батарейки (LR). Имеют катод из цинка, анод из диоксида марганца и электролит из гидроксида щелочного металла. Они имеют напряжение 1,5 вольта, увеличенную емкость, низкий саморазряд и большой срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -20 градусов.
Эти источники тока недороги, в обиходе их еще называют алкалиновыми и щелочно-марганцевыми.
Литиевые батарейки (CR). Имеют катод из лития, анод из диоксида марганца и органический электролит. Они имеют напряжение 3 вольта, большую емкость, малый саморазряд и большой срок хранения до 10-12 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -40 градусов. Эти источники тока довольно дороги.
Серебряные батарейки (SR). Имеют катод из цинка, анод из оксида серебра и электролит из гидроксида щелочного металла. Они имеют напряжение 1,55 вольта, высокую емкость, малый саморазряд и длительный срок хранения до 10 лет. Они сохраняют работоспособность при низких температурах до -30 градусов. Как правило, применяются в часах. В обиходе их также называют серебряно-цинковыми.
Воздушно-цинковые элементы (PR). Имеют катод из цинка, анод из кислорода и электролит из гидроксида щелочного металла.
Эти источники тока являются самыми чистыми с точки зрения экологии, благодаря чему широко используются в специальных медицинских устройствах, но имеют самый малый срок эксплуатации (несколько недель после вскрытия упаковки). Они имеют среднюю стоимость, имеют напряжение 1,2-1,4 вольта и очень высокую емкость (больше, чем у литий-ионных элементов в 2-3 раза), сохраняют работоспособность при температурах от -20 до +35 градусов.
Alkaline battery: можно ли заряжать?
Абсолютное большинство щелочных элементов не подходят для повторной зарядки. Производители изделий предупреждают об опасности такого действия.
Тем не менее, известны опыты успешного пополнения части заряда первичных зарядных элементов. Это объяснялось старой конструкцией батарей, в которых использовались соли. За время жизни обычного элемента около трети вещества оставалось неизрасходованным. Поэтому небольшого механического воздействия было достаточно, чтобы продлить батарее жизнь. Главное – не допустить опасной течи гальванического элемента.
Некоторые любители на свой страх и риск умудрялись перезаряжать не предназначенные для этого алкалиновые батареи. Применяли они для этого такие хитрости:
- Использовался ток низкой пульсации (от 40 до 200 импульсов в секунду). Если не соблюсти это правило, перезарядка может привести к взрыву простроченных батарей.
- Ток нужно пускать в обратном направлении, дабы сместить установившееся после утери заряда химическое равновесие реагентов.
- Производить такие манипуляции лучше не для полностью израсходованных батарей, а для частично потерявших заряд вследствие длительного хранения.
И все же лучше не рисковать своим здоровьем и при необходимости приобрести перезаряжаемый щелочной элемент.
Что такое батарейка
Батарейка – это автономный гальванический элемент питания различных устройств, работающих от электрической энергии. Принцип действия батареек основан на использовании необратимой химической реакции двух металлов (или их оксидов) в электролите, сопровождающейся появлением электродвижущей силы. Из-за необратимости проходящих в таких источниках питания реакций, связанных с образованием электроэнергии, их называют первичными.
Вторичные источники питания (аккумуляторы), работают с использованием тех же принципов действия, но с химическими веществами, которые могут восстанавливаться после заряда, что делает возможным их многократное использование.
