Все используют электронные устройства с автономным источником питания. В большинстве случаев это одноразовые элементы питания, называемые батарейками.
Батарейки используются для того, чтобы электронные устройства работали без подключения к электрической сети. Первые батареи назывались гальваническими элементами.
Что такое батарейка
В батареях электричество вырабатывается при взаимодействии различных химических веществ. Это источник электроэнергии, который действует на основе химических взаимодействий определенных веществ между собой
Устройство батарейки простое, поэтому различия между разными типами батарей минимальны. В основе каждой конструкции имеются:
Полюс положительный — анод.
Полюс отрицательный — катод.
Электролит.
Виды и типы батареек
Батарейки различают по типу элемента питания и по форме.
Виды батареек по типу элемента питания
Помимо тех, которые уже сняты с производства или редко встречаются на рынке из-за их высокой стоимости или токсичности, существует 4 основных разновидности батареек по типу питания:
- Солевые.
- Щелочные.
- Литиевые.
- Серебряные.
Характеристики и отличия
Самыми дешевыми батарейками выступают солевые. Разряжаются быстрее остальных, особенно в холодную погоду, может протечь, если не использовать. Неэффективны в работе с высокими нагрузками. Срок хранения: от 1 до 3 лет.
Щелочные (алкалиновые) дольше держат заряд, стойкие на морозе. Стоимость выше солевых, по весу тоже тяжелее, содержат много ртути. Срок хранения: 3-5 лет.
Литиевые отличаются постоянным напряжением, работают на больших значениях тока — при достижении определенного порога батарейки долго не разряжаются. Но даже при максимальном пороговом значении эти элементы работают дольше других типов. У этих батареек высокая стоимость. Срок хранения: до 12 лет.
Самые долговечные батарейки — с оксидом серебра. Они не разряжаются еще дольше литиевых, обладают высокой емкостью. В разговорной речи такие батарейки называют «таблетками».
Чтобы отличить одну батарейку от другой, нужно обратить внимание на общую маркировку, которая буквами обозначает вид:
- R — солевые.
- LR — щелочные.
- CR — литиевые.
- SR — серебряные.
Размеры батареек
Существует несколько размеров батареек. В таблице приведена классификация батареек с их обиходными названиями.
| тип | форма | размеры | В речи |
| АAA | цилиндр | 44,5 х Ø10,5 | «мизинчиковая» |
| АA | цилиндр | 50,5 х Ø14,5 | «пальчиковая» |
| С | цилиндр | 50,0 х Ø26,2 | «эска» |
| D | цилиндр | 61,5 х Ø34,2 | «бочка» |
| Крона | параллелепипед | 48,5 х 26,5 х 17,5 | «крона» |
| Плоская | параллелепипед | 67 х 62 х 22 | «плоская» |
Самыми распространенными батарейками считаются типы AA и AAA, они используются для одних и тех же типов устройств в зависимости от модели. Батарейки типов C, D встречаются реже, в основном в мощных осветительных приборах, аудио- и радиоаппаратуре и игрушках.
Виды батареек по форме
Выделяют три формы батареек:
- Цилиндрические. Самая часто используемая форма. Как уже говорилось выше, бывают солевыми, щелочными и литиевыми. Размеры разнообразные: от миниатюрных AAAA до бочек D.
- Прямоугольные. Имеют напряжение в 9В. В России их называют «Крона» по названию советского производителя таких элементов, хотя сейчас они выпускаются под разными марками.
- Маленькие батарейки дисковой формы — «таблетки» или «монеты». Небольшие размеры позволяют использовать эти батарейки для наручных часов. Поэтому их еще называют часовыми. Но они также используются в других компактных устройствах — датчиках, калькуляторах, лазерных указках.
Ртутные и серебряные батарейки встречаются довольно редко, хотя по своим свойствам не сильно уступают литиевым.
Устройство батареек
Конструктивные особенности батареек в первую очередь связаны с их размером и формой. Цилиндрическая батарейка имеет удлиненный корпус, оболочка в таких элементах часто бывает металлической (эта деталь надежно изолирована от внутренних частей). Сразу за диэлектрической оболочкой находится тонкий стакан из токопроводящего металла (цинк в соляных батареях). Этот элемент подключается к отрицательному выводу батарейки. В середине цилиндрической батарейки находится графитовый стержень, который является плюсовым выводом. В контактной части на эту деталь надевается металлический колпачок для защиты от механических повреждений. В пространстве между центральным стержнем и отрицательной оболочкой находится электролит и деполяризующая смесь.
Круглая (миниатюрная) кнопочная батарейка — незаменимая батарейка в наручных часах и других миниатюрных электрических устройствах. Срок службы таких аккумуляторов, как правило, выше, чем у пальчиковых, но причина длительной эксплуатации связана, прежде всего, с низким энергопотреблением устройств, в которых установлен этот элемент. Такой элемент питания состоит из положительного и отрицательного полюсов, между которыми находятся вещества, вступающие в химическую реакцию при подключении к источнику тока.
Противоположные контакты в таких изделиях надежно изолированы друг от друга диэлектрическим материалом. Чаще всего кнопочные батарейки производятся по воздушно-цинковой технологии. Крона отличается от других аккумуляторов тем, что внутри элемента есть 6 небольших блоков питания на 1,5 Вольт. Принцип работы каждого изделия в отдельности не отличается от пальчиковых или кнопочных батареек. Корпус Кроны выполнен из металла, но также используется и прочный пластик. Отдельные элементы располагаются сверху вниз и соединяются последовательно. Положительный и отрицательный выводы находятся на одной из плоскостей, которая сделана из диэлектрика.
Принцип работы батарейки
Сегодня в магазинах можно увидеть большое разнообразие батареек. Однако они различаются по некоторым принципам, но имеют одинаковую схему работы.
Любой элемент питания имеет положительный полюс (анод-цинк), отрицательный полюс (катод-марганец) и электролит (может быть сухим, жидким). Именно эти компоненты являются основными элементами батареек. Электрический ток проходит от анода, основного источника электронов, (+) к катоду (-), но между ними должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то еще). Если нагрузка отсутствует, то произойдет короткое замыкание.
Катоды действуют как восстановитель, то есть принимают электроны от поступившего анода. Электролит – это среда, в которой движутся ионы, образующиеся в ходе химической реакции, способные проводить ток. В процессе работы батарейки постепенно образуются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются – батарейка разряжается.
В этом заключается принцип работы элементов питания.
Параметры выбора батареек
Чем больше энергии нужно потребителю, тем интенсивнее протекает реакция внутри батарейки и тем быстрее она выйдет из строя. При выборе батареек можно учитывать такие параметры:
- Напряжение– величина разности потенциалов, которую может обеспечить элемент того или иного типа в процессе своей работы. Этот параметр напрямую зависит от вида самого питательного элемента.
- Емкость– одна из важнейших характеристик любой батарейки. Проще говоря, это количество электричества, которое находится в батарейке. Продолжительность ее работы зависит от мощности устройства, в котором она применяется.
- Саморазряд– это процесс потери энергии батареей, который происходит постепенно с течением времени. Это происходит из-за необратимых химических реакций, происходящих в элементе. Более того, саморазряд больше, когда устройство не используется. Тогда он может достигать до 30% в год от общей емкости батарейки. К тому же резкие перепады температур, а также работа на морозе, особенно негативно сказываются на разряде элементов.
Срок работы батарейки легко определить как произведение её ёмкости на силу тока прибора. К примеру, если ёмкость составляет 1 А*ч, а сила тока 0,2 А, тогда время работы рассчитывается как: 1 / 0,2 = 5 ч.
Следует помнить, что расчетное время автономной работы не всегда соответствует реальному на 100%, так как на него влияют внешние факторы, такие как: температура воздуха в помещении, реальный уровень заряда, интенсивность работы элемента и т. д.
Видео о самых «сильных» батарейках:
