Батарейки , прочно вошли в нашу жизнь. Польза от них неоспорима. Но немал и вред батареек для здоровья человека и окружающей среды.
Причина вреда батареек — наличие в их составе тяжелых металлов.
Батарейки. Виды и классификация. Типоразмеры.
Ознакомимся с типоразмерами батареек. Наглядно они представлены во фрагменте приведенной таблицы и охватывают наиболее распространенные типы.
(Полностью таблица приведена )
В первой колонке таблицы батарейки представлены по типу электрохимической системы. Детально мы ее рассмотрим ниже.
Во второй колонке батарейки классифицированы по размерам и форме. Химический состав не указывается.
Третья колонка — классификация Международной электрохимической комиссии (МЭК). Английская аббревиатура — IEC.
Согласно ей первая цифра обозначает количество элементов питания в батарейке (если он один цифра не ставиться).
Буква следующая за ней обозначает вид батарейки по составу катода, анода и электролита — С — литиевая, S -серебряно-цинковая, L — щелочная. Если такой буквы нет — значит солевая.
Буквы R и F указывают на форму батарейки, а последние цифры в обозначении указывают ее размер в условных единицах от 0,3 до 600.
По типу электрохимической системы батарейки подразделяются на:
Солевые — марганцево-цинковые и угольно-цинковые. В качестве анода у них используется цинковый корпус, катода — двуокись марганца, электролит — хлорид аммония. К ним относят и хлорид-цинковые с электролитом из хлорида цинка.
Щелочные (алкалиновые). В них катод из двуокиси марганца, анод из цинка. Электролит щелочной — гидроокись калия. Для защиты от коррозии ранее в них использовалась ртуть. Сейчас используются добавки содержащие свинец, висмут, индий или алюминий.
Литиевые . В качестве катода в них используются различные соединения лития в состав которых входят медь, иод, свинец, сера, марганец.
Никель цинковые . Анод — цинк, катод — окись никеля, электролит — гидроокись калия.
Никель-метал-гидридные . Анод — водород-металл-гидрид. Чаще всего это гидрид-никель-лантан либо гидрид-никель-литий. Катод — окись никеля. Электролит — гидроокись калия.
Ртутно-цинковые . Анод — цинк, катод — окись ртути, электролит — гидроокись калия. Добавки против восстановления металлической ртути. Вред батареек, содержащих ртуть очевиден.
Никель-кадмиевые . Анод — гидрат закиси кадмия, катод — гидрат закиси никеля, электролит — гидроокись калия с добавкой LiOH. также очевиден вред батареек, содержащих кадмий.
Вред батареек.
Вред батареек обусловлен наличием в них тяжелых токсических металлов и их соединений.
Наиболее значителен вред батареек содержащих кадмий.
Применение их в последнее время ограничивается, но из-за хороших рабочих характеристик они продолжают производиться. В быту это аккумуляторы, в том числе и для электроинструментов (дрелей, шуруповертов), батарейки для часов и т.п.
Кадмий
принадлежит к ряду токсичных (иммунотоксичных, нейротоксичных) металлов. Его соединения относятся к 1 группе безусловных канцерогенов.
Токсическое действие его проявляется даже при невысоких концентрациях. Обладает способностью накапливаться в организме.
Отравление кадмием вызывает:
Кардиопатию — поражение миокарда.
Эмфизему легких — растяжение альвеол и нарушение обмена кислорода и углекислого газа.
Остеопороз — снижение прочности костей.
Анемию — снижение концентрации гемоглобина в крови.
Дефицит кальция, цинка, железа,меди,селена в организме.
В первую очередь происходит поражение органов мочеполовой системы в виде простатопатии (аденома, предонкологические и онкологические заболевания предстательной железы) и нефропатии — поражение паренхимы и клубочкового аппарата почек.
Происходит, также, снижение активности пищеварительных ферментов , поражение печени снижение образования гликогена в ней, снижение уровня тестостерон а. При высоком содержании кадмия в крови поражается слух .
Отравление происходит при попадании в организм через желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути.
Конечно, все эти ужасы маловероятны в быту и характерны для производств в которых люди заняты изготовлением аккумуляторов или красителей.
Но дело в том, что громадное количество кадмия поступает в окружающую среду, например, через сточные воды (попадая, в последствии, в водопроводную воду), минеральные удобрения (накапливается в растениях), выхлопные газы (загрязняя воздух), промышленные и бытовые отходы (в том числе и не утилизированные элементы питания).
Ежегодно в мире производится около 1000 тонн кадмия утилизируется из которых всего около 10%.
Значительная часть кадмия поступает в организм с табачным дымом так как табак склонен к накоплению кадмия из почвы.
Если учесть перечисленные факторы, добавить кадмий от разгерметизированной батарейки в доме то отравление вполне вероятно.
Ртутно -цинковые. Вред батареек содержащих ртуть на сегодняшний день значительно снизился так как в большинстве стран они уже не производятся. Но поступление их к нам из стран где они производятся исключить нельзя. Из-за своей эффективности в работе они используются для питания часов и других приборов. Такой источник питания, оставленный разгерметизированным в доме может стать источником загрязнения.
Производитель, иногда, указывает, что ртуть при производстве не применяется. Об этом может свидетельствовать надпись —«Меркурия — 0%».
Но в производстве батареек используются не только ртуть и кадмий.
Вред батареек заключается еще и в том, что в качестве добавок в них, в незначительных количествах, применяются и другие тяжелые металлы и их соединения. Добавки эти используются для замедления окисления электродов, повышения проводимости электролита или для замедления отложения чистого восстановленного металла на электродах.
Такие добавки присутствуют и в объявленных безопасными литиевых и никель-металл-гидридных батарейках.
Добавки включают в себя такие металлы и их соединения:
Хром . Токсичен в чистом виде. Соединения хрома вызывают дерматиты, могут вызывать онкологические заболевания.
Висмут . В обычных условиях мало токсичен. Но в присутствии некоторых веществ (молочной кислоты или глицерина) соединения висмута могут вызвать тяжелые отравления.
Ванадий . При воздействии токсических доз ванадия возможны местные реакции кожных покровов, слизистых оболочек глаз, дыхательных путей. Могут вызываться аллергические реакции, лейкопения, анемия. Токсическая доза 0,25 мг., летальная — 4 мг.
Индий . Растворимые соединения индия поражают внутренние органы, вызывают раздражения глаз и кожи. Предельно допустимые концентрации индия в воздухе 0,1 г/м.куб.
Свинец . Токсичность свинца общеизвестна.
Кроме тяжелых токсичных металлов и их соединений в батарейках, в качестве электролита, используются гидроокиси активных металлов — щелочи. Это едкие, агрессивные химические соединения вызывают повреждение живых тканей (и не только живых) при попадании на них из протекших батареек.
К чему все это говориться?
Мы не можем визуально определить вред батареек, их опасность, так как не знаем, что, из перечисленного, вложено производителем в нашу батарейку.
Батарейки нельзя хранить в открытом виде, а после использования их необходимо утилизировать. Именно утилизировать. Не сжигать, потому, что при сжигании токсические вещества не уничтожаются, а возгоняются или остаются в золе, добавляя загрязнение в окружающую нас среду и усугубляя вред батареек .
А загрязнение вернется к нам с водой, пищей и вдыхаемым воздухом.
Что представляет собой батарейка? Как она работает? На какие виды подразделяются батарейки? Какую форму и какой размер могут они иметь? Как маркируют батарейки? Что обязательно следует учитывать, выбирая батарейку? Какими принципами нужно руководствоваться, на что следует обращать внимание при выборе батарейки?
Ниже попытаемся разобраться в этих вопросах и ответить на каждый из них.
Что представляют собой батарейки и как они работают
Батарейки аа оптом являются гальваническими элементами, каждый из которых представляет собой автономный компактный источник электрического тока.
Автономные источники постоянного электротока подразделяются на 2 разновидности: первичные - для одноразового применения, они не подлежат перезарядке, и вторичные - которые можно перезаряжать.
Батарейки возникли довольно давно. Официальная дата возникновения первой батарейки - 1867-й год. Её создал инженер из Франции Джорджес Лекланше
Выпускать батарейки в коммерческих целях первой начала фирма Eveready в США. Однако батарейки, производимые под маркой Eveready Dry Cell, были только отдалённо похожими на сегодняшние батарейки аа оптом. Первая партия тогда ещё экспериментальных батареек появилась на рынке в 1898-м году. Эти изделия были задуманы в качестве источников питания для радиоприёмников, однако позже получили распространение в автомобилестроении, горной промышленности, на флоте, а затем также в авиации.
Монополия Eveready завершилась в 1920-х гг., когда в США возникла ещё одна фирма - Duracell, наладившая изготовление батареек крупными партиями. В то время батарейки уже были распространены в различных портативных электротехнических устройствах, спрос на них возрастал, крупный опт батареек покупали всё чаще.
Главным преимуществом таких изделий была их дешевизна.
Минусы: низкая ёмкость, низкая надёжность, недолгое время эксплуатации и хранения (9-12 месяцев).
В течение более 100 лет своего существования обычные марганцево-цинковые батарейки пережили значительные усовершенствования и сейчас уже почти не используются в изначальном виде. Их сменили более совершенные, надёжные и ёмкие изделия.
Кроме марганцево-цинковых, сегодня встречаются и другие разновидности батареек.
Типы батареек
Батарейки мелким оптом в Москве подразделяются по материалам, использующимся для производства активных компонентов батареек (катода, анода и электролита).
Самые распространённые виды батареек:
. солевые;
. щелочные;
. ртутные;
. серебряные;
. литиевые.
Все эти разновидности батареек имеют определённые особенности, свои преимущества и недостатки.
Солевые батарейки
Преимущества батареек солевого типа: дешевизна (из всех батареек именно солевые являются наиболее дешёвыми).
Их минусы: трудность определения вида по словесной либо символической информации; значительное падение напряжения во время разряда; потеря ёмкости к концу гарантированного времени хранения составляет от 30 до 40 процентов; в условиях низких температур ёмкость солевой батарейки приближается к нулевому показателю.
Солевая батарейка от батареек других видов отличается надписью на корпусе: это могут быть слова Special Power, General Purpose, Long Life, Extra Power, Extra Heavy Duty, Heavy Duty, Super Heavy Duty и некоторые другие. Но на их смысл можно особого внимания не обращать, поскольку эти слова преимущественно служат маркетинговым приёмом и никак не отображают ёмкость батарейки и длительность её работы.
Щелочные батарейки
Такое название эти батарейки получили от типа используемого в них электролита. Электроды щелочных батареек изготовлены из диоксида цинка и марганца, а электролитом является гидроксид калия.
Сейчас щелочные батарейки пользуются высоким спросом со стороны разработчиков портативных электротехнических приборов и применяются в большей части электронных устройств, будучи наиболее распространёнными в мире.
Стоимость щелочных батареек несколько выше, чем солевых.
Отличительным признаком щелочной батарейки является надпись ALKALINE, нанесённая на корпус.
Преимущества щелочных батареек: большая ёмкость, обеспечивающая долгое время службы; высокий уровень работоспособности в условиях низких температур; хорошая герметичность (низкий риск протечки); длительный срок хранения (до пяти лет); низкая скорость саморазряда (потеря ёмкости после года хранения в условиях комнатной температуры - не выше 10%).
Минусы: спадающая кривая разряда; высокие стоимость и вес.
Ртутные батарейки
Такая батарейка является гальваническим элементом, где анодом служит цинк, а катодом - окись ртути. Катод и анод разделяют между собой диафрагма и сепаратор, пропитанные электролитом, в роли которого выступает раствор щёлочи 40%.
Отдельно необходимо подчеркнуть, что ртутно-цинковый элемент способен работать по принципу аккумулятора, то есть может быть обратимым. Но в случае циклирования (заряд-разряд) происходит деградация этого элемента и его ёмкость снижается.
Ртутные батарейки отличаются от щелочных более постоянным напряжением, большей ёмкостью, более высокой энергоплотностью и более высокой ценой.
Преимущества ртутных батареек: постоянное напряжение, высокие показатели энергоплотности и энергоёмкости, стойкость к низким и высоким температурам, длительное время хранения.
Минусы ртутных батареек: дороговизна, ядовитость ртути в случае нарушения герметичности, трудности со сбором и безопасностью утилизации.
Серебряные батарейки
В таких батарейках роль анода играет цинк, а катода - окись серебра. Электролитом в таких батарейках является щёлочь - гидроксид натрия либо калия.
Батарейки, которые созданы в соответствии с серебряно-цинковой схемой, в значительной степени по своим характеристикам совпадают с батарейками ртутного типа. Подобно ртутным батарейкам, они отличаются постоянным напряжением, значительной энергоплотностью, могут храниться длительное время, однако отличаются от ртутно-цинковых более высокой ёмкостью на единицу массы, а также нетоксичностью.
Плюсы серебряных батареек: постоянное напряжение, высокие показатели энергетической плотности и ёмкости, термическая стойкость, долгой срок эксплуатации (на 40 процентов дольше, чем у литиевых батареек), длительное время хранения.
Минусом серебряных батареек является их дороговизна. На серебряные батарейки аа оптом цена бывает очень высокой.
Литиевые батарейки
Эти батарейки имеют постоянное напряжение, наиболее высокую из всех видов батареек ёмкость на единицу веса и высокую энергоплотность. Литиевая батарейка содержит катод из лития и анод, который может быть сделан из любого материала.
Помимо постоянного напряжения и высоких показателей энергетической плотности и энергетической ёмкости, несомненный плюс литиевых батареек заключается в независимости их ёмкости от тока нагрузки. потому в случае большого тока нагрузки такая батарейка также сможет прослужить в несколько раз дольше щёлочной батарейки, имеющей такую же ёмкость.
Отличительным признаком батарейки литиевого типа является надпись LITHIUM на корпусе.
Литиевые батарейки характеризуются лёгкостью, длительным временем хранения (доходящим до 12-и лет), термической стойкостью.
Единственным недостатком литиевых батареек является их высокая цена.
Классификация батареек - формы, размеры и другие характеристики
По размерам и форме батарейки классифицируются на несколько видов.
Примечание. Данная таблица не включает миниатюрные батарейки типа «таблетки», подразделяющиеся на множество размеров и форм.
Технические характеристики
Правила маркировки батареек установлены Международной Электрической Комиссией (IEC) и используются в т. ч. в России. Расшифровка маркировки батареек приведена в следующей таблице:
Миниатюрные батарейки также имеют определённую маркировку, позволяющую определить параметры конкретной батарейки, но необходимо учитывать, что одновременно с общепринятой маркировкой изготовители нередко применяют свою, из-за чего замена отработанной батарейки порой становится затруднительной.
Ёмкость и напряжение батарейки
Напряжение батарейки аа оптом в Москве, которое она способна обеспечить, может быть довольно разным. Этот параметр нередко связан с разновидностью самой батарейки. К примеру, обыкновенные солевые «пальчиковые» батарейки способны обеспечивать напряжение 1,2 В и 1,5 В, щелочные - 1,5 В. Литиевые батарейки Дюрасел оптом в Москве выполняются в стандартных размерах, нередко имеют напряжение 3 В, однако иногда бывают и с напряжением 1,5 В.
Батарейки квадратной формы и батарейки типа «крона» вне зависимости от их электрохимической системы создают напряжение соответственно 4,5 В и 9 В.
Батарейки типа «таблетки» могут создавать напряжение 1,2 В, 1,5 В и 3 В.
Ёмкость батарейки определяет длительность работы устройства, в которое помещается батарейка.
Срок эксплуатации батарейки Duracell оптом определяется следующими факторами:
. фактическим уровнем её заряженности;
. режимом использования;
. температурой окружающей среды;
. током отсечки.
Понятие «ток отсечки» обозначает ток, при котором невозможна работу устройства даже в случае сохранения заряда батарейки. К примеру, батарейка, не работающая с определённого момента в фотоаппарате, нередко ещё может работать в пульте дистанционного управления либо в часах.
Саморазряд представляет собой самопроизвольную утрату ёмкости батарейки во время её хранения и применения.
Причиной саморазряда являются химические реакции, которые происходят внутри батарейки и продолжаются независимо от того, используется ли батарейка либо хранится.
Саморазряд начинается в момент выпуска батарейки и продолжается до окончания её эксплуатации. Когда батарейка не применяется, то в течение номинального срока хранения, который указан на корпусе, она может утратить от 10 до 30 процентов первоначальной ёмкости.
Наиболее сильно происходит разряжение батарейки в момент начала её хранения.
Температурные колебания провоцируют саморазряд.
Предназначение батареек различных видов и отрасли их применения
Батарейки могут предназначаться: для значительных нагрузок (сила тока 0,2 А), для средних нагрузок (сила тока 0,1 А) и для низких нагрузок (сила тока 0,01 А). Большая часть компаний-изготовителей указывает на упаковке для батареек разновидности устройств, для которых конкретная батарейка больше подходит. При отсутствии указаний на тип устройства правильно выбрать батарейку может помочь нижеуказанная информация.
Батарейки солевого типа совершенно непригодны для устройств, испытывающих высокие нагрузки (к примеру, цифровых фотоаппаратов со вспышкой), а также плохо пригодны для устройств, испытывающих средние нагрузки (к примеру, CD-плееров, фонариков, некоторых игрушек).
Они обладают низким уровнем ёмкости (от 600 до 800 мАч) и предназначаются для применения в устройствах, характеризующихся низким уровнем потребления энергии, к примеру, в пультах управления, электронных термометрах, тестерах, весах электронных кухонных и наполных, часах настенных и настольных. Солевые батарейки не рассчитаны на высокие нагрузки, потому недопустимо вставлять их в устройства, которые содержат электродвигатели (CD-плееры и электронные игрушки), фотоаппараты и фонарики. В фонарике либо в игрушке такой батарейки хватит на двадцать-тридцать минут, в фотоаппарате - на 3-5 фотографий со вспышкой.
Батарейки щелочного типа можно устанавливать в устройства как с низкими, так и со средними и высокими нагрузками. Такие батарейки везде способны обеспечить высокую эффективность.
Они характеризуются сравнительно большим уровнем ёмкости (от 1500 до 3200 мАч) и являются оптимальными для использования в устройствах, отличающихся умеренным и высоким уровнем потребления энергии: это цифровые фотоаппараты со вспышкой, фонарики, игрушки, CD-плееры, компьютерные мышки, офисные телефоны. Щелочные батарейки, имеющие пометку «фото», характеризуются высокой ёмкостью и созданы для фотоаппаратов. Стоимость их выше, но срок службы дольше. Фото-батарейки отдают энергию быстрее, что повышает скорость работы устройства, в которое такая батарейка установлена.
В устройствах с низким уровнем потребления энергии, в частности, пультах управления, такая батарейка будет работать несколько лет.
Батарейки ртутного типа сейчас имеют ограниченное распространение. В более чем половине стран мира их изготовление и использование запрещены по причине ядовитости ртути и трудности безопасного сбора и утилизации таких изделий.
Серебряные батарейки сейчас не имеют массового распространения по причине высокой стоимости серебра. Широким спросом пользуются только малоразмерные батарейки, для производства которых применяется мало серебра - это батарейки для материнских плат ПК, наручных часов, слуховых аппаратов, микрокалькуляторов, лазерных указок, микрофонариков, музыкальных открыток и брелоков, то есть всех устройств, в которых невозможно применять более крупные батарейки.
В авиации, на флоте, в космонавтике до появления батареек литиевого типа серебряно-цинковые батарейки были незаменимыми.
Батарейки литиевые на больших токах способны служить намного дольше лучших щелочных батареек, потому литиевые источники питания используют в большинстве устройств, характеризующихся высоким уровнем потребления энергии. Они широко применяются в компьютерной технике, фототехнике, игрушках и медицинской аппаратуре. Также их часто используют в авиации, военной промышленности, на флоте и в космонавтике, где они успешно заменяют серебряные и ртутные батарейки.
Завершение
Батарейка - небольшиие изделия, которые могут иногда представлять опасность.
Во избежание риска нанесения вреда здоровью следует соблюдать меры предосторожности: нельзя разбирать батарейку и бросать её в огонь.
Также нельзя пытаться «перезарядить» батарейку. Несмотря на то, что некоторые источники подчас содержат рекомендации от разных «Кулибиных» о «перезарядке» батареек - это делать ни в коем случае нельзя. Во-первых, в сколько-нибудь значительной мере увеличить срок эксплуатации батарейки таким путём всё равно не выйдет. Батарейка является первичным элементом, потому, в отличие от аккумулятора, являющегося вторичным элементом, реакции, которые в ней проходят, необратимы. К тому же во время «перезарядки» она может попросту взорваться. Полезнее и лучше всего отработавшую батарейку сдать в утилизацию.
Виды батареек, их размеры и формы бывают совершенно разными, поэтому порой, попав в магазин, человек попросту не знает, что ему нужно. Без аккумуляторов трудно представить современную жизнь. Они находятся во всех окружающих нас бытовых приборах: часах, ноутбуках, фонариках, электрорамках для фото, детских игрушках и пультах.
Все батарейки имеют маркировку и отличаются по емкости, стоимости и внешнему виду. При покупке нужно на многое обращать внимание, чтобы не приобрести некачественный аккумулятор. Ведь такой элемент прослужит очень короткое время, а в некоторых случаях может нарушить функциональность прибора. Узнаем, какие бывают батарейки, а также разберемся в их особенностях и характеристиках.
У данных элементов питания есть своя история развития. Батарейка как гальванический элемент стала популярна в 1920-х годах. Но ее изобретателем считают Джорджеса Лекланше - именно он в 1867 году создал прообраз известного нам элемента питания. Конечно, в то время батарейка имела совершенно другой вид.
Массово выпускать их для потребителей стала компания Eveready. Сначала направленностью фирмы были владельцы радиоприемников, но вскоре новинку оценили рабочие шахт, предприятий, мореплаватели.
В 1920 году на рынке появилась всем известная компания Duracell и стала выпускать различные элементы питания, которые пользовались особенной популярностью. Они стали более компактными, легкими и главное – дешевыми. Состояли они из графитного стержня, оксида марганца и цинкового стаканчика. Принцип работы базировался на возникновении электрического импульса.
Марганцево-цинковые батарейки за счет наличия графитового стержня называли иногда угольно-цинковыми. За всю историю существования такие аккумуляторы усовершенствовались, претерпели множество изменений и новшеств. На данный момент их можно найти в любом магазине. А на смену угольным батарейкам пришли другие, о чем написано ниже.
Виды
Существует различная классификация батареек: в зависимости от типа, выдаваемого напряжения, размера, состава. Покупатель может купить все разновидности элементов питания.
Разберем классификацию, исходя из материалов, что входят в их состав (анода, катода, электролита).
Их легко отличить по цене, ведь они являются самыми дешевыми. На рынке представлены фирмами «Дюраселл», «Сони», «Тошиба». Являются усовершенствованными марганцево-цинковыми батарейками. Желательно применять в приборах с низким потреблением напряжения: часах, весах, пультах.
Быстро разряжаются, их нельзя зарядить обратно. При длительной эксплуатации гальванический элемент может протечь. При минусовых температурах солевые аккумуляторы перестают работать. Несмотря на многие недостатки, данный продукт востребован на рынке.
Щелочные, или алкалиновые
Как выбрать батарейку
В современном разнообразии видов батареек и их названий можно потеряться. Все они имеют разную стоимость, которая зависит от бренда, состава аккумулятора, его вида и мощности выдаваемого напряжения.
При покупке обратите внимание на такие детали:
- Вид элемента питания. Если вам нужна батарейка для часов, возможно, стоит обойтись дешевой солевой. Но если вы не хотите ее менять каждые полгода, то берите щелочную. В мощные приборы приобретайте литиевые элементы питания.
- Срок годности. Все батарейки склонны к саморазряду, только у солевых это сильно заметно, а у других видов - нет. В любом случае, если вы купите аккумулятор со свежим сроком изготовления, то и прослужит он дольше.
- Нужное вам напряжение. Дисковые гальванические элементы способны выдавать от 1,5 до 3 V. Этого достаточно для бесперебойной работы наручных часов или маленького карманного фонарика. Пальчиковые же способны создавать напряжение 4-6 V.
- Фирму-производителя. Иногда лучше заплатить за бренд, чем чинить устройство из-за потекшего элемента питания. К тому же, многие компании дают гарантию на свою продукцию. В таком случае не выбрасывайте чек с датой и упаковку.
На некоторых элементах питания стоит пометка «rechargable»: значит, их можно подзарядить с помощью .
Многие производители техники конкретно пишут, какие марки батарей подходят для устройства. В таком случае возьмите с собой инструкцию и смело приобретайте нужный вам элемент питания.
Сегодня батарейки это такой же продукт первой необходимости, как и зубная паста или салфетки, без них не будет работать пульт, ночник, фонарик, калькулятор, часы и многое другое. Если вы сейчас сядете и посчитаете, сколько же приборов питается от этих маленьких элементов, то возможно удивитесь, практически половине устройств необходимо покупать батарейки. Как часто придется менять, зависит от грамотного подхода к выбору батареек. Почему элементы питания одной фирмы работают месяц, а другой пол года? Дело даже не в цене. Как правило, в магазине покупатель первым делом смотрит на форму и размер, может еще и на производителя. Лишь единицы подбирают батарейки по химическому составу, напряжению, емкости, проверяют сроки годности.
Что такое батарейка и когда она появилась?
Батарейка (она же гальванический элемент) – это источник электроэнергии, который действует на основе химических взаимодействий определенных веществ между собой. Первый химический элемент питания был изобретен Луиджи Гальвани. Точнее Гальвани первооткрыватель процесса, причем совершенно случайный. Ученый проводил опыты над лягушкой и когда он подсоединил к ее лапке две полоски разных металлов, то обнаружил протекание тока между ними.
Открытие Гальвани послужило толчком для другого ученого - Алессандро Вольта, который докопался до истины и дал развитие научной находке. В дальнейшем инициативу по усовершенствованию элементов питания подхватили компании, первой из которых была Eveready. Реализуемая компанией продукция лишь отдаленно напоминала современные виды элементов питания, основными действующими веществами были марганец и цинк. Предназначались первые батарейки для радиоприемников, в дальнейшем электропитание на основе химического взаимодействия распространилось в машиностроительной отрасли.
В 1920 годах на рынок выходит всем известная компания Duracell. Приборы с питанием от батареек распространялись все шире, производство росло в геометрической прогрессии. Первая батарейка Duracell изготавливалась из цинкового корпуса с графитным электродом и латунным колпачком. Заполнена она была оксидом марганца, стенки цинкового корпуса изнутри покрывали электролитом. Латунный колпачек был положительным, а донышко цинкового корпуса отрицательным полюсом. Такие батарейки выпускались вплоть до развала СССР. Но ввиду своих недостатков: малого срока службы, не безопасной конструкции они быстро ушли в прошлое. На смену старому образцу пришли современные элементы питания с долгим сроком жизни, безопасной конструкцией и высокой емкостью.
Современные виды батареек
В зависимости от состава и активных компонентов батарейки можно разделить на группы. У каждой группы есть плюсы и минусы.
- Солевые батарейки. Самый бюджетный вид элементов питания, характеризуются низкой отдачей тока, коротким сроком службы и хранения. При низких температурах емкость уменьшается намного быстрее. Устройство солевых батареек не далеко ушло от первых образцов компании Duracell. Электроды выполнены из оксида марганца, цинка и соединены между собой солевым мостом. Но несмотря на все недостатки потребители по-прежнему покупают солевые батарейки в больших количествах. Лучший способ применения для солевых гальванических элементов это приборы с низким потреблением: часы, пульты дистанционного управления, весы. Если солевую батарейку оставить в приборе и долго не использовать велика вероятность что она потечет. Связанно это с протеканием химических реакции, на последней стадии разряда характерно повышение активной массы положительного электрода, из-за чего увеличивается давление на электролит. Параллельно протекают процессы разложения диоксида марганца и коррозии цинка, что влечет за собой выделение кислорода и водорода, объем и давление внутри батарейки повышаются.
- Щелочные (алкалайновые) батарейки. Универсальные как по цене, так и по сроку службы батарейки, занимающие большую долю рынка. В качестве электролита используется гидроксид калия, от чего у батареек такое название. Щелочные батарейки хранятся до пяти лет, имеют большую емкость, чем предшественники. У данного вида снижены риски протечки, долгая работоспособность при низких температурах и минимальная скорость саморазряда. Маркируются щелочные элементы питания надписью ALKALINE, что в переводе с английского значит щелочные. Рекомендуются для использования в приборах с умеренной нагрузкой, таких как: детские игрушки, ночники, радио, пульты ДУ и т.п.
- Литиевые батарейки. Появились сравнительно недавно, находятся выше по ценовой категории. С развитием всевозможных гаджетов и портативных устройств начал расти спрос на элементы питания, выдерживающие интенсивное потребление тока в длительный промежуток времени. Литиевые батарейки отвечают всем требованиям потребителя: долгий срок хранения и службы, устойчивость к температурам (высоким и низким), легкие по весу, не протекают. Следует отметить, литиевые батарейки обладают постоянным напряжением и высокой энергоплотностью, которую не обеспечит ни один предшественник. Подходят для оборудования с высоким энергопотреблением: фонари, вспышки, фотоаппараты, портативные колонки. Маркируются надписью на корпусе «Lithium».
Довольно редко встречаются ртутные и серебряные элементы питания, хотя по своим свойствам они схожи и мало чем уступают литиевым.
Недостатками ртутных элементов питания считается небезопасность использования при повреждении целостности конструкции, сложности с утилизацией.
Типоразмеры батареек
Батарейки отличаются не только размерами, но формой, одни распространены и широко известны (АА, ААА), другие приходится долго искать по магазинам. Несмотря на изобилие форм, все батарейки имеют классификацию согласно стандартам. Привычные на слух названия размеров АА, ААА, С, D принадлежат американскому стандарту.
Существуют и другие системы классификаций элементов питания: международные, национальные. В России размеры батареек регламентированы согласно ГОСТу, но данный вид маркировки не на слуху и мало кто из молодежи им пользуется.
АА (пальчиковые или R6/LR6) – цилиндрические тонкие батарейки, используются в пультах ДУ, часах, игрушках, фонарях и другой мелкой технике. Обозначение R6 говорит о размерности батарейки, а приставка L вносит ясность, что элемент щелочной.
ААА (мизинчиковые или R03/LR03) – цилиндрические батарейки, тоньше элементов АА, но могут применяться в тех же приборах.
С (R14/LR14) и D (R20/LR20) – похожие по форме и размеру элементы, по сравнению с АА и ААА очень громоздкие и тяжелые. Сегодня производители редко прибегают к установке данных элементов питания, так как размеры гаджетов становятся все меньше и компактнее, батарейки соответственно тоже.
Крона (6F22 / 6LR61)
– данный элемент питания отличается от предыдущих размерами, формой и самым высоким напряжением 9V. Контакты батарейки находятся с одной стороны. Применяется в современных приборах крайне редко.
К отдельной категории следует отнести миниатюрные элементы питания, выполненные в виде «таблетки». Они имеют собственную обширную маркировку и классификацию, отличаются по диаметру, высоте, емкости, химическому составу.
Важные особенности
- Саморазряд. Это потеря емкости батареи за период хранения, поэтому у каждого элемента питания есть срок годности. За время хранения (без использования) батарейки емкость может сократиться до 30%, так же многое зависит от температуры хранения. Происходит это из-за медленного протекания химических процессов внутри батарейки, т.е. процесс протекает все время, просто в рабочем режиме химические реакции проходят быстрее, а в состояние покоя медленнее. Когда покупаете батарейки, обязательно смотрите на дату производства, чем она свежее, тем больше емкость соответствует заявленной.
- Напряжение. В зависимости от вида и типа батарейки варьируется напряжение, которое она обеспечивает. Стандартное напряжение бюджетных элементов питания 1,5V, литиевые батарейки обеспечивают напряжение в 3V. Самым мощным элементом питания следует считать Крону, напряжение составляет 9V.
- Емкость. Показатель, определяющий количество «электричества» с батарейке, срок службы элемента питания напрямую зависит от емкости. Как рассчитать время выработки батарейки?
Для расчета важно знать два параметра: заряд и потребляемый ток. Допустим заряд батарейки 3 Ач и установлена она в устройство с потреблением тока 250 мАч (0,25Ач), рассчитываем сколько часов проработает батарейка: 3 Ач / 0,25 Ач = 12 часов.
Фактический срок службы может не совпадать с рассчетным по ряду причин:
Температура внешней среды
Саморазряд
Режимы использования
Ток отсечки
Подводим итоги
Многие производители указывают на упаковке для каких устройств подходит элемент питания. Но что делать, если область применения не указана? Подбираем батарейку в зависимости от целей использования:
- Солевые элементы питания нет смысла устанавливать в приборы, выдающие высокую мощность: профессиональные фонари, вспышки фотоаппаратов. В приборах со средними нагрузками солевые элементы питания тоже прослужат недолго. Все дело в маленькой емкости, всего 600-700 мАч.
- Щелочные батарейки так же не подойдут для мощных осветительных приборов, но долго прослужат во всех остальных гаджетах, начиная от музыкальной колонки и заканчивая детским паровозиком.
- Литиевые элементы питания подойдут абсолютно для любого устройства, но не всегда имеет смысл покупать дорогостоящий элемент. Оптимальный выбор для приборов частого использования.
Важно: просто выбросить отработанную батарейку в мусорное ведро не правильно!
На упаковке или корпусе всегда присутствует обозначение -не выбрасывать вместе с бытовым мусором. Если в вашем городе есть пункт приема, то не поленитесь сделать мир чуточку чище.
В большинстве случаев рядовой покупатель при выборе батарейки обращает внимание только на ее типоразмер и название фирмы-производителя. И совершенно напрасно.
Виды батареек
Главным достоинством солевых батареек
, выделяющим их среди всех остальных видов источников питания, является их дешевизна. В качестве электролита используется раствор хлорида аммония.
Каждый из электродов размещен в отдельном электролите, соединенным с другими электролитами посредством солевого моста.
К недостаткам солевых источников питания относятся небольшой (до 24 месяцев) срок хранения, потеря батареей 40% своей емкости к концу периода хранения и практически полное падение емкости при минусовой температуре окружающего воздуха.
Щелочные (алкалайновые) батарейки
получили свое название благодаря химическому составу электролита, состоящего из гидроксида калия. Электроды алкалайновых источников питания изготовлены из двуокиси марганца и цинка.
Щелочные батарейки имеют высокую герметичность корпуса и малочувствительны к низким температурам. Их гарантийный срок хранения достигает 5 лет, причем потеря емкости в первый год хранения составляет не более 10%.
Из недостатков щелочных батарей можно выделить спадающую кривую разряда, более высокие стоимость и вес, чем у солевых элементов питания. Щелочные батарейки можно однозначно идентифицировать по надписи ALKALINE на их корпусе.
Литиевые батарейки
состоят из литиевого катода, отделенного от анода сепаратором и диафрагмой с органическим электролитом.
Важное свойство литиевых источников питания – низкая зависимость их емкости от тока нагрузки, благодаря чему они являются самыми «выносливыми» среди всех остальных видов батареек.
Срок хранения таких источников питания достигает 15 лет, причем за все это время батарея почти не теряет емкость. Еще одно преимущество литиевых батареек – возможность полноценной эксплуатации при низких температурах окружающей среды.
Единственный их минус – высокая стоимость, они дороже щелочных батарей в 4-5 раз. Литиевые батарейки можно легко отличить от других по нанесенной на их корпусе надписи LITHIUM.
У ртутных батареек катод изготовлен из оксида ртути, анод — из цинка, в качестве электролита используется раствор щелочи. Ртутные элементы питания имеют высокие емкость и энергоплотность, отличаются длительным (до 10 лет) сроком хранения, устойчивы к перепадам температур.
К недостаткам ртутных батареек можно отнести их высокую стоимость и проблематичность утилизации использованных элементов питания.
По своим техническим и эксплуатационным характеристикам к ртутным источникам питания очень близки серебряные батарейки
с цинковым анодом, катодом из окиси и щелочным электролитом.
Они обладают высокой энергоемкостью и постоянством напряжения, хранятся до 10 лет, устойчивы к высоким и низким температурам окружающего воздуха.
Серебряные батареи имеют высокую стоимость, однако, в отличие от ртутных источников питания, обладают большей удельной емкостью и не несут угрозы здоровью в случае их разгерметизации.
Типоразмеры батареек
Наиболее распространенной системой классификации размеров батареек является американская буквенная система, в которой в зависимости от формы и размеров источников питания им присвоено определенное буквенно-цифровое обозначение.
Маркировка батареек
Тонкости выбора элементов питания
Использовать солевые батарейки в качестве источника питания целесообразно для устройств, потребляющих небольшой (до 10 мА) ток.
Пульты дистанционного управления, настенные и настольных часы, электронных весы и термометры, тестеры – вот неполный перечень таких потребителей.
Для устройств с умеренным и высоким энергопотреблением (от 10 до 200 мА) рекомендуется использовать щелочные батарейки.
К таким устройствам относятся радиоприемники, аудиоплейеры, цифровые фотоаппараты, и детские игрушки, оснащенные электрическими двигателями.
Щелочные источники питания можно вставлять в устройства с низким потреблением энергии, к примеру, в настенные часы или пульт ДУ. Тогда время до следующей замены батареек, в сравнении с соляными, увеличится в несколько раз.
Литиевые батарейки могут служить источником тока практически для любых электронных устройств.
Вопрос лишь в том, насколько экономически целесообразно использовать дорогостоящую литиевую батарею в электронном термометре с ничтожным током потребления?
Использование литиевых батареек оправдано для электроники и цифровых устройств с высоким энергопотреблением.
Серебряные батарейки востребованы в качестве миниатюрных источников питания в материнских платах компьютеров и ноутбуков, калькуляторах, наручных часах и прочих электронных устройствах. Причиной тому — высокая стоимость серебра.
Ртутные батарейки в настоящее время практически не используются, хотя еще лет двадцать назад были незаменимы в устройствах связи, военной технике, авиационных и медицинских приборах.
Удачного вам выбора! Пусть выбранные батарейки служат надежным источником питания для вашей техники!
