Батарейки используются в приборах

Батарейки. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Батарейки являются одними из наиболее популярных и распространенных источников питания. Их часто применяют для различной электроники и мелкой техники. Это разнообразные игрушки, ручные часы, дистанционные устройства, фонари, электронные весы, бритвы, небольшие устройства с моторчиком. Потребность в этих источниках питания постоянная, поэтому в магазинах их можно встретить практически повсеместно.

Большую часть этих источников питания нельзя перезарядить, они не вечны и через некоторое время разряжаются. Но при этом один вид батареек может служить на порядок дольше, чем другие виды. Естественно, что стоят они несколько дороже. Также необходимо учитывать, что некоторые источники питания плохо держат напряжение, могут течь и даже портить электронику и другую технику. Чтобы выбрать правильные источники питания, необходимо знать их особенности и учитывать нюансы их использования.

Батарейки имеют пять основных видов. Во многом это зависит тем, какие материалы применяются при их производстве. В особенности это касается их активных компонентов, в частности электролита, катода и анода.

Можно выделить следующие виды элементов питания:

Особенности, плюсы и минусы

Солевые источники питания. К примеру, это Duracell и Energizer из США, «Орион» из России, Toshiba из Японии. К преимуществам таких элементов относится невысокая цена. Однако у них имеются существенные минусы — небольшая емкость заряда.

Батарейки используются в приборах

Щелочные или так называемые алкалайновые источники питания. В данном случае применяется щелочной электролит. Создателем данных элементов была фирма Duracell. Электрод здесь выполнен из двуокиси марганца и цинка, при этом в виде электролита применяется гидроксид калия. Данные источники питания особенно популярны среди создателей электроники. В большей части случаев на корпусе щелочного элемента питания пишется название «ALKALINE».

Батарейки используются в приборах

К преимуществам таких элементов относится существенный срок действия. При эксплуатации напряжение на электродах изменяется меньше. Минусом будет высокая цена, которая превосходит стоимость солевых элементов.

Серебряные. Электролитом в данном случае является гидроксид калия либо гидроксид натрия. Эксплуатационные свойства этих устройств во многом схожи с ртутными элементами. К их преимуществам относятся значительное время хранения, плотность энергии, постоянное напряжение, отсутствие токсичности, большая емкость на единицу массы. Среди минусов можно назвать достаточно высокую цену.

Батарейки используются в приборах

Ртутные. Здесь анодом выступает цинк, а катодом — оксид ртути. Их разделяют сепараторный элемент и диафрагма, которые пропитаны электролитным составом, выполненного из адсорбентированного гидроксида калия. Необходимо отметить, что ртутный элемент на цинковой основе может действовать как аккумуляторное устройство, но его емкость будет постепенно снижаться от заряда к разряду. Вызвано это слипанием ртути при разряде, а также увеличением дендритов цинка во время заряда.

Батарейки используются в приборах

К преимуществам этих элементов питания можно отнести постоянство напряжения, емкость и энергоплотность. Однако их цена достаточна высока, а ртуть токсична. Поэтому при их использовании нельзя нарушать герметичность корпуса устройства.

Литиевые источники питания. Здесь используется литиевый катод, а также органический электролит. Такие элементы выделяются значительным сроком хранения, работоспособностью при различных температурах, плотностью энергии. К минусам следует отнести сравнительно высокую цену.

Батарейки используются в приборах

Батарейки можно классифицировать по форме и размерам. В большей части случаев их разделяют по американскому стандарту, которая признана и применяется в большинстве стран мира. Вместе со стандартом США используются и другие классификации в виде международных систем ANSI, IEK, а также ГОСТ. Они могут различаться по диаметру и иным габаритам, химсоставу, емкостным параметрам и напряжению.

Типы

  • Пальчиковые либо AA.
  • Мизинчиковые либо AAA.
  • Четыре А, либо AAAA.
  • Дюймовочка, либо C.
  • Бочка, либо D.
  • Квадратная.
  • Крона, либо PP3.
  • Миниатюрные источники питания.
Устройство

Батарейки используются в приборах

Конструктивно щелочной элемент имеет общее строение с солевым. Однако главные части в нем располагаются в обратном порядке. Анод выполнен из цинка, который пропитан электролитом из щелочи. Сепаратор отделяет анод от общей электролитной массы. Вывод с «плюсом» сделан из стального никелированного элемента, вывод с «минусом» изготавливается в виде тарелки из стали.

Чтобы не было замыкания, оболочка изолируется. Прокладка удерживает газы, которые образуются во время работы. Камера сбора газов в данном элементе питания небольшая, так как газы здесь образуются в небольшом количестве. Предохранительная мембрана защищает от взрыва элемента питания в случае неправильной эксплуатации, к примеру, в случае короткого замыкания. Если долго и неправильно использовать элемент питания, то мембрана может порваться, вследствие чего может произойти разгерметизация. В итоге вытечет электролит.

Принцип действия

Все батарейки имеют положительный и отрицательный полюс, а также электролит. Все эти три элемента являются основой источника питания. Электроток идет от анода к катоду, однако между ними должна иметься нагрузка в виде диода или лампочки. Катод выступает в качестве восстановителя, то есть он запитывается электронами от анода. Электролит является средой, где движутся ионы, образующиеся в результате химреакции.

В процессе химреакции происходит разрушение электродов, в том числе появление новых веществ. Это приводит к тому, что емкость падает и уже невозможно использовать элемент питания по-прежнему.

Применение

Солевые батарейки применяются в часах, фонарях, где небольшое потребление электротока, в разнообразных игрушках, а также пультах дистанционного управления.

Щелочные применяются в устройствах, где требуется высокое потребление электротока, к примеру, фотоаппараты с вспышкой, видеокамеры, магнитофоны, игрушки с моторчиком, а также иные устройства.

Серебряные применяются в калькуляторах, наручных часах, различных электрических инструментах, слуховых аппаратах.

Литиевые элементы питания применяются в фотоаппаратах, мобильниках, электронных книжках, пультах дистанционного управления, устройствах, которые требуют постоянного и надежного потребления электротока.

Устройство, виды и обозначения батареек

Батарейки используются в приборах

Содержание

Батарейки используются в приборах

Как вы выбираете батарейки, например, для пульта? Чаще всего это происходит следующим образом – приходите в магазин и приобретаете любые, например, пальчиковые. Не обратив внимания на год изготовления, вы вставляете их в пульт, и он исправно «трудится» несколько недель. А потом пульт отказывается работать. Почему? Все просто – соляные батарейки теряют до 40% своей емкости в конце рабочего периода. Не учтя дату производства, вполне можно натолкнуться на просроченный элемент питания.

Как же разобраться в маркировке батареек, нюансах их выбора и устройстве? Все эти вопросы мы рассмотрим далее.

Что собой представляет батарейка?

Батарейки используются в приборах

Это компактный, независимый от электросети источник питания гальванического типа. Суть работы довольно проста: две детали из разных металлов (анод изготовлен из цинка, а катод – из меди) погружаются в жидкость – электролит. В результате протекания реакций между этими частями образуется разница потенциалов – напряжение.

Виды батареек

Все различие – в материалах, которые используются при изготовлении основных частей каждого элемента питания: катода, анода и электролита. Именно от них зависит срок службы гальванических элементов, а также их емкость. Рассмотрим подробнее, какие типы батареек существуют.

У них электроды выполняются из оксида марганца и цинка. Кроме того, каждый из этих элементов находится в своем электролите – в обоих случаях это хлорид аммония. Контактируют катод и анод с помощью моста, который их соединяет. Чаще всего солевые питательные элементы используются в пультах, часах, игрушках для детей и др.

Преимущества соляных батареек: самая низкая стоимость среди всех элементов.

Недостатки: резкое падение напряжения во время разряжения элемента; снижение емкости на 40% в конце допустимого срока хранения, а также при нахождении на морозе.

Другое название – алкалиновые – от слова «alkaline». Главное конструктивное отличие от солевых – в типе применяемого электролита. В этом качестве выступает гидроксид калия. А электроды выполняются из цинка и двуокиси марганца. На сегодняшний день щелочные батарейки применяются чаще любых других гальванических элементов. Они устанавливаются в мобильные телефоны, планшеты и другое портативное оборудование.

Преимущества щелочных батареек: повышенная емкость, а значит, долгий рабочий период; невосприимчивость к перепаду температуры и ее минусовым значениям; прочный корпус, а значит, они не протекут и не испортят другие детали в устройстве; срок службы составляет до 5 лет; малый саморазряд – не более 10% к первому году.

Батарейки используются в приборах

Недостатки: саморазряд все-таки присутствует; цена намного выше по сравнению с солевыми; большая масса (в среднем превышает вес солевых на 20 – 25%).

Анод у элементов выполняется из цинка, а катод – из оксида ртути. Разделение этих двух электродов осуществляется с помощью диафрагмы, напитанной раствором электролита, и специального сепаратора. В роли электролита берется щелочной раствор с концентрацией 40%.

Полезно знать! Ртутные батарейки обладают свойством аккумулятора, то есть их можно подзаряжать после разрядки. Однако с увеличением числа циклов заряда–разряда емкость устройства уменьшается. Происходит из-за того, что ртуть слипается в шарики и стекает. Чтобы избежать такого явления, специалисты рекомендуют добавлять гидроксид магния в анод и порошок серебра (до 9%) – в катод.

Преимущества: главные отличия ртутных батареек от алкалиновых заключаются в более стабильном напряжении и повышенной емкости.

Недостатки: к минусам можно отнести токсичность устройств, особенно при нарушении целостности оболочки и вытекании ртути. Кроме того, их стоимость на порядок превышает цену алкалиновых. И утилизация этого вида питательных элементов затруднена.

У этого вида элементов материал анода – это цинк, а катода – оксид серебра. Электролитом же является щелочь, то есть гидроксид натрия или калия.

Преимущества: по многим характеристикам серебряные батарейки очень похожи на ртутные, а именно: стабильным напряжением, длительным периодом хранения, долгим сроком службы (на 40% больше, чем у литиевых устройств), а также повышенной энергетической плотностью. Однако главное отличие серебряных от ртутных заключается в большей емкости элемента на единицу веса и полным отсутствием токсичности.

Недостатки: стоимость серебряных элементов высока.

Батарейки используются в приборах

Имеют следующую конструкцию: катод выполнен из лития, анод – из разных материалов (оксида меди, йода, диоксида серы и т.д.). Органический электролит напитывается в диафрагму и сепаратор, функция которых заключается в разделении катода и анода.

Преимущества: отсутствие зависимости емкости от значения тока нагрузки. Это означает, что при очень больших нагрузках по току литиевые элементы продолжат функционировать существенно дольше, нежели их щелочные аналоги. Кроме того, период их хранения очень велик и составляет порядка 11 – 12 лет.

Недостатки: высокая цена.

Классификация батареек

Различаются элементы питания по нескольким главным параметрам, среди которых можно выделить форму, размеры, тип и т.д. Широко распространена система классификации США – латинскими буквами.

Название по системе СШАОбозначение по ГОСТ
А (А23)
ААЭлемент 316
АААЭлемент 286
АААА
СЭлемент 343
DЭлемент 373
Элемент 3336
PP3

Обозначение батареек

Кроме типа элемента, на его корпусе имеются еще некоторые символы, которые несут полезную информацию. Обозначаются батарейки также согласно IEC – стандартам международной электрической комиссии.

К примеру, солевые обозначаются буквой «R». Цифра, которая идет вслед за буквой, характеризует размер элемента. Так, батарейка R6 – это пальчиковый элемент, а R03 – мизинчиковый. Буква «L», которая идет перед «R», говорит о том, что этот элемент щелочного типа. А маркировка 3LR14 свидетельствует, что перед вами – алкалиновая плоская. Буква «С» ставится перед «R», если нужно пояснить, что элемент – литиевый.

Обозначение по IECТип элемента
RСолевые
LRЩелочные
SRСеребряные
CRЛитиевые
PRВоздушно-цинковые

На примере нескольких типов элементов разберем обозначения, которые имеют батарейки по американской и международной системам.

Обозначение по американской системеОбозначение по международной классификации (IEC)
Для наглядности взят солевой элемент
Обозначение по международной классификации (IEC)
Для наглядности взят алкалиновый элемент
А (А23)R23LR23
ААR03LR03
АААR6LR6
ААААR40LR40
СR14LR14
DR20LR20
3R123LR12
PP36P226LP22

По каким параметрам выбирать батарейки

Напряжение – значение разницы потенсиалов, которое элемент того или иного вида может обеспечить во время своей работы. Этот параметр напрямую зависит от вида самого питательного элемента. К примеру, солевые пальчиковые могут выдавать 1,2 и 1,5 В, щелочные – 1,5 В. Литиевые же рассчитаны на 3 В, однако встречаются модели и на 1,5 В. Квадратные или элементы 3336 рассчитаны на 4,5 В, а батарейки крона – на 9 В.

Емкость – одна из важнейших характеристик любого элемента. Проще говоря, это количество электроэнергии, которое находится в батарейке. Именно от емкости устройства зависит и длительность ее работы. Рассмотрим, как рассчитать теоретический период работы на наглядном примере.

У нас есть батарейка емкостью 1,2 А*ч. Ее планируется вставить в прибор с током 200 мА, то есть 0,2 А. В таком случае теоретический срок ее службы составляет 1,2 / 0,2 = 6 ч.

Следует помнить! Рассчитанный срок «жизни» батарейки не всегда соответствует реальному на 100%, так как на него влияют внешние причины, такие как: температура воздуха в помещении, реальный уровень заряда, интенсивность эксплуатации элемента и т.д.

Саморазряд – это процесс потери энергии батарейкой, который протекает со временем, постепенно. Происходит он из-за необратимых химических реакций, протекающих в элементе. Причем саморазряд больше, когда устройство не эксплуатируется – тогда он может достигать до 30% в год от общей емкости элемента (конкретная цифра зависит от типа химической системы, которая используется в батарейке). Кроме того, особенно негативно на разряд элементов влияют резкие перепады температур, а также эксплуатация на морозе.

Где используются разные виды батареек

Не всегда батарейка может подойти для питания нужного вам устройства. Чтобы избежать траты денег на приобретение лишних элементов, разберем сферу применения каждого вида.

Значение емкости солевых батареек мало – всего около 700 – 850 мА*ч, что делает их подходящими для устройств с малым потреблением энергии – для пульта ДУ, весов, часов и т. п. Солевые не годятся для работы в мощных приборах, таких как профессиональные фотоаппараты, не подходят для оборудования с электромоторами – например, некоторых игрушек для детей. Они мало подходят, например, для фонариков, плееров – всех приборов с высокой нагрузкой.

Что будет, если такую батарейку вставить, например, в фотоаппарат? Вы сможете сделать около 2 – 3 снимков – далее элемент питания просто закончится. В фонарике она проработает всего 15 – 20 минут.

Щелочные батарейки имеют емкость примерно 1500 – 3200 мА*ч, поэтому их можно использовать в оборудовании повышенного потребления энергии: фотоаппараты, плееры, телефоны и «мыши» от компьютера.

Существуют также алкалиновые батарейки с маркировкой «фото». Как понятно из названия, они предназначены для фотоаппаратов. Их конструкция продумана специально для того, чтобы максимально быстро передавать энергию устройству – это положительно сказывается на качестве полученных фотографий.

Если же вставить щелочной элемент питания в часы или пульт, то они проработают около 2 – 3 лет.

Ртутные батарейки ранее (около 25 лет назад) использовались весьма широко – в медицинской технике, например, в кардиостимуляторах, и военном оборудовании. На сегодняшний день их производят намного реже из-за их вреда для человеческого организма и сложной утилизации.

Батарейки из серебра ввиду своей высокой цены не использовались повсеместно в отличие от других видов элементов питания. Они незаменимы в устройствах, где требуются маленькие порции серебра: в компьютерных платах в вычислительном оборудовании, в дорогих наручных часах, маленьких калькуляторах и пр.

Литиевые батарейки из-за длительного срока работы применяются в мощной технике, которая потребляет большое количество электроэнергии. Именно поэтому такие элементы питания предпочтительны в медицинском, компьютерном оборудовании, а также в военной и авиационной отрасли.

После ознакомления с самой важной информацией по маркировке и устройству батареек вы без проблем сможете выбрать и купить батарейку как для своего фотоаппарата, так и для часов в квартиру. Если вы сомневаетесь с подходящей моделью, то позвоните по телефону, указанному на сайте. Менеджер сделает индивидуальный подбор товара и оформит заказ.

Источник