No Image

Щелочная батарейка это алкалиновая

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Количество продаваемых ежедневно в мире батареек исчисляется миллионами. Львиная доля из этого числа приходится на щелочные батарейки – элементы питания, в которых роль электролита выполняет раствор щелочи (гидроксид калия). К их достоинствам можно отнести невысокую стоимость, способность длительно работать в режиме постоянной нагрузки и сохранять заряд на протяжении 3-5 лет.

Батарейка ААА щелочная

В приборах с низким энергопотреблением, например, в пультах управления телевизионной и видеотехникой чаще всего используются щелочные батарейки типоразмера ААА, называемые еще «мизинчиковыми» или «мини-пальчиковыми». По стандартам Международной электрической комиссии они маркируются LR6. Емкости данных элементов достаточно для поддержания работоспособности пульта ДУ на протяжении 1-2 лет.

Щелочные пальчиковые батарейки

Элементы питания типоразмера АА именуемые в народе «пальчиковыми», являются универсальной «рабочей лошадкой» и находят свое применение в музыкальных детских игрушках, портативных приемниках и плеерах, фонариках, телефонных аппаратах, офисной технике и множестве других устройств. Для длительной работы в фототехнике, которая требует максимальной энергоотдачи, разработаны специальные фото-элементы, узнать которые можно по приставке «фото» в названии. Емкость обычных элементов с щелочным электролитом колеблется от 1500 до 3000 мА/ч, а выдаваемое ими напряжение находится на уровне 1,5В.

Щелочные батарейки типа D

Элементы питания типа D, имеющие народное название «бочка» или «бочонок» чаще всего используются в радиоприемниках и радиопередатчик, счетчика Гейгера и рациях, то есть там, где нужна большая емкость. По стандарту Международной электрической комиссии они маркируются LR20. Рабочее напряжение составляет 1,5В, а емкость может достигать уровня в 16000 мА/ч.

Щелочные и алкалиновые батарейки – отличия

Достаточно часто продавцы техники оперируют термином «алкалиновые» батарейки. Хотя это название и звучит достаточно внушительно, происходит оно от английского слова «alkaline», обозначающего все ту же щелочь и используемого в маркировке щелочных батареек иностранного производства. Таким образом, и алкалиновые, и щелочные батарейки ничем не отличаются друг от друга, а эти два названия являются разговорными синонимами.

Отличие щелочных батареек от солевых

Хотя и солевые, и щелочные батарейки неизменно занимают лидирующие строчки по продажам, они имеют существенные различия:

  • разряжаются полностью примерно за 2-3 года хранения;
  • более подвержены колебаниям температуры, что значительно сокращает срок хранения;
  • под воздействием внутренних химических процессов в конце разряда частенько «дают течь», заливая контакты техники и пачкая все вокруг, поэтому их категорически нельзя оставлять в неиспользуемых устройствах;
  • имеют относительно невысокую емкость и время работы;
  • не выдерживают высоких нагрузок и подходят для использования лишь в устройствах с малым энергопотреблением: часах, кухонных весах, пультах ДУ;
  • относятся к низкой ценовой категории.
  • сохраняют работоспособность на протяжении 3-5 лет;
  • практически не реагируют на температурные перепады;
  • не дают протечек;
  • удельная емкость у щелочных батареек превышает аналогичный параметр солевых элементов питания в 1,5 раза при малоточных нагрузках и в 4-10 раз при высокоточных нагрузках;
  • подходят для техники с любым уровнем энергозатрат, но наилучшие результаты показывают в условиях постоянной нагрузки;
  • относятся к средней ценовой категории.

Щелочной элемент питания — марганцево-цинковый гальванический элемент питания, в котором в качестве катода используется диоксид марганца, анода — порошкообразный цинк, а в качестве электролита — раствор щёлочи, обычно гидроксида калия.

Содержание

История изобретения [ править | править код ]

Впервые использовать щелочной электролит в химических источниках тока предложили независимо друг от друга Вальдемар Джангнер ( англ. ) в 1899 году и Томас Эдисон в 1901 году [1] [2] . Они использовали щелочной электролит в никель-кадмиевых аккумуляторах.

В марганцево-цинковых элементах питания щелочной электролит впервые применил канадский инженер Льюис Урри (англ.) русск. в середине 1950-х годов, работавший в Union Carb > ( англ. ) , выпускавшей элементы питания под маркой «Eveready». Льюис Урри использовал наработки Томаса Эдисона [3] . В 1960 году Урри вместе с Карлом Кордешем и Полом Маршалом получил патент на конструкцию щелочного элемента [4] .

Характеристики [ править | править код ]

Типичные характеристики щелочного элемента питания [5] [6] :

  • ЭДС элемента: 1,5 В;
  • Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;
  • Удельная мощность: 100—150 кВт/м³;
  • Рабочая температура: -30. +55 °С.

Химические процессы [ править | править код ]

На аноде проходят реакции окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка:

Zn + 2OH − → Zn(OH)2 + 2e −

Который затем разлагается на оксид цинка и воду.

На катоде, в свою очередь, происходят реакции восстановления оксида марганца (IV) в оксид марганца (III):

В целом, химические процессы внутри элемента при использовании KOH в качестве электролита можно описать следующим уравнением:

Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e − → 2e − + ZnO + 2KOH + Mn2O3

В отличие от солевого элемента, в щелочном электролит в процессе разрядки батареи практически не расходуется, а значит, достаточно малого его количества. Поэтому в щелочном элементе в среднем в 1,5 раза больше диоксида марганца.

Читайте также:  Far cry primal трейлер на русском

Конструкция [ править | править код ]

По конструкции щелочной элемент похож на солевой, но основные части в нём расположены в обратном порядке. Анодная паста (3) в виде цинкового порошка, пропитанного загущённым щелочным электролитом, располагается во внутренней части элемента и имеет отрицательный потенциал, который снимается латунным стержнем (2). От активной массы, диоксида марганца, смешанного с графитом или сажей (5), анодная паста отделена сепаратором (4), также пропитанным электролитом. Положительный вывод, в отличие от солевого элемента, выполнен в виде стального никелированного стакана (1), а отрицательный — в виде стальной тарелки (9). Оболочка (6) изолирована от стакана и предотвращает короткое замыкание, которое может возникнуть при установке нескольких элементов в батарейный отсек. Прокладка (8) воспринимает давление газов, образующихся при работе. Выделение газов в щелочном элементе значительно меньше, чем в солевом, поэтому объём камеры для их сбора тоже меньше. Для предотвращения взрыва батареи при неправильном использовании (например, коротком замыкании), в ней имеется предохранительная мембрана (7). При превышении давления газов происходит разрыв мембраны и разгерметизация элемента — результатом обычно становится течь электролита.

Для увеличения срока хранения в ранних конструкциях элементов производилось амальгамирование цинкового порошка, однако такой способ продления срока хранения элементов делает элементы опасными для использования в быту. Поэтому в современные элементы вводят специальные органические ингибиторы коррозии.

Производство [ править | править код ]

Хранение и эксплуатация [ править | править код ]

Срок хранения щелочного элемента больше, чем у солевого, за счёт герметичной конструкции, также он не столь требователен к условиям хранения.

В отличие от солевых элементов щелочные могут работать при большем разрядном токе. Кроме того, отсутствует эффект «усталости» элемента, когда после работы на большой нагрузке происходит значительное падение напряжения на выводах элемента, и для восстановления его работоспособности требуется определённое время «отдыха». Однако при коротком замыкании или установке в неверной полярности также возможна течь электролита.

Области применения [ править | править код ]

Щелочной элемент имеет то же рабочее напряжение, что и обычный марганцево-цинковый при большей ёмкости, разрядном токе, сроке хранения и рабочем диапазоне температур. Щелочные элементы выпускаются в тех же типоразмерах, что и солевые, и потому могут применяться в тех же приборах, например, в фонарях, электронных игрушках, переносных магнитофонах и т.д. Однако за счёт лучших разрядных характеристик возможно применение их как в устройствах, потребляющих значительный ток (фотовспышки, радиоуправляемые модели), так и в устройствах, потребляющих относительно небольшой ток в течение длительного времени (электронные часы).

Сравнение солевых и щелочных элементов [ править | править код ]

Благодаря такой конструкции, у щелочного элемента есть следующие особенности:

  • Отсутствие расхода электролита, а значит меньшее его количество, необходимое для работы
  • Анодом является порошкообразный цинк, а не цинковый стакан, поэтому реакция идёт на значительно большей поверхности.
  • Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным.

Отсюда можно выделить следующие преимущества и недостатки:

Для многих приборов лучше всего подходят щелочные батарейки или марганцево цинковые гальванические элементы. Они же алкалиновые или alkaline battery. Найти их можно в любой торговой точке за небольшую стоимость. Что же это такое? Что они представляют из себя? По сути это мощнейшие элементы питания, внутри которых бурно протекает химическая реакция, в результате которой образуется ток.

Основным элементом служит диоксид марганца, он является катодом. Анодом у них является цинк в виде порошка. Электролитом служит гидроксид калия, то есть это и есть щелочь за счет которой он получил свое название. Чаще всего такие батареи используют для питания игрушек, фонарей, радиоприемников и других подобных устройств.

Использовать щелочь в качестве электролита впервые независимо друг от друга предложили два ученых это Эдисон и Вальдемар Джангнер. Тогда она применялась ими в никель кадмиевых аккумуляторах. В обычных батарейках это вещество стал впервые использовать инженер Льюис Урри. Когда настал 1950 год он выпустил элементы питания с названием Eveready. В 1960 году он и его партнеры обзавелись патентом на щелочные 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.

Читайте также:  Хард ресет ноутбука acer

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!

Основные параметры

На корпусе можно сразу заметить надпись alkaline battery. Такая маркировка щелочных батареек дает сразу понять, что это именно они.

Напряжение или ЭДС равно 1.5 – 9 вольт.

Емкость щелочной батарейки доходит до 3000 mAh. Это у самых крупных.

Удельная мощность 100—150 кВт/м³.

Температура, при которой источники тока могут работать от – 30 до + 55 C 0 .

Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;

Производством занимаются такие страны как Россия, США, Китай, Япония.

Форма: цилиндры, прямоугольники, сплющенные диски.

Химия в щелочных батареях

Прежде всего на аноде наблюдается окислительная реакция цинка. Первым делом появляется гидроксид цинка:

Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−

Дальше идет распад на оксид цинка и воду.

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

Что же касается катода, то на нем идет реакция восстановления оксида марганца (IV) в оксид марганца (III):

2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−

Если электролитом является KOH, то уравнение будет выглядеть следующим образом:

Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e− → 2e− + ZnO + 2KOH + Mn2O3

Когда садиться батарейка щелочной электролит не заканчивается. Это означает что для производства потребуются небольшое его количество. В итоге в такой источник питания добавляют диоксида марганца на полтора раза больше, чем в те же солевые элементы тока.

Устройство щелочной батарейки

О стандартном строение источника тока можно прочесть в этой статье. Там приведено более детальное описание.

Ток получается, когда происходит реакция между катодом и анодом.

Состав катода щелочной батарейки:

  • Специальные вещества для связывания – 1%.
  • Ацетиленовая сажа выступает в роли графита – около 10%.
  • Диоксид марганца занимает до 85%.
  • Щелочной компонент калия гидроксида – до 35%.

В качестве последнего может выступать так же активные элементы лития и натрия. В процессе производства электролит делают густым для этого добавляют специальные вещества синтетического или природного происхождения с гидроксильной группой ОН.

Анод делают из очищенного цинка. Проводят процедуры, которые не дают попадать на него ржавчине. Затем подмешивают в него алюминий и висмут.

Щелочная батарея имеет изнаночное строение если сравнивать ее с солевыми источниками тока.

  1. Внутрь помещена паста (3) выполненная на основе цинка. Этот металл там содержится в порошке. Такой подход позволяет ему значительно увеличить площадь взаимодействия. Поэтому емкость щелочные батарейки имеют высокую чем солевые.
  2. На цинке, который с помощью специального гелиевого вещества загущен, генерируется отрицательный потенциал. Он поступает на стержень (2), созданный из латуни.
  3. Углерод из графита, золы или сажи (5) перемешанный с диоксидом марганца отделяется от цинка с помощью специального устройства сепаратора (4).
  4. Плюс батарейки — это стальной стакан (1), обнесенный никелем.
  5. Минусовой полюс выполнен в виде тонкой дискеты из металла (9).
  6. Покрытие (6) изолировано от основного стаканчика. Так не возникает замка.
  7. Специальная прокладка (8) принимает на себя давящие газы. Их не много, примерно 20%.
  8. Встраивают в щелочную батарейку мембрану (7) и камеру для поглощения газов. При повышении давления газы прорывают мембрану, и она разрывается. В этот момент выходит электролит.

Таким образом состав щелочной батарейки выглядит так, как было описано выше.

Читайте также:  Dat файлы с видеорегистратора

Аналоги щелочных батареек

Заменить данные источники тока можно любыми подходящими по размеру и напряжению батарейками. Но главное, чтобы вольтаж совпадал, а дальше можно что-нибудь придумать. Например, в качестве аналогов могут выступать литиевые, солевые, ртутные, серебряные элементы питания.

Если сделать распределение по ценовой категории, то оно будет выглядеть следующим образом:

  • Солевые.
  • Щелочные или алкалиновые батарейки.
  • Серебряные. Обычно имеют корпус в виде таблетки.
  • Литиевые.

Первые это самые дешевые.

Преимущества щелочных батареек

Несмотря на дешевизну эти элементы питания имеют ряд плюсов:

  • Легко заменяемые в отличие от АКБ. Не нужно ждать пока аккумулятор полностью зарядиться.
  • Всегда есть в продаже. Зайдите в любой магазин, хоть технический, хоть продуктовый они там есть. В каждом киоске вы их встретите.
  • Служат долго. Существуют устройства с встроенным АКБ, который выходит через 2-3 года. В итоге если прибор не разборный, то приходится его выбрасывать. А вот гаджеты на батарейках всегда имеют возможность выполнить замену.
  • Некоторые ЗУ для аккумуляторов очень долго выполняют зарядку, поэтому если вам дорого время можно без проблем их заменить на щелочные батарейки.
  • Обладают низким саморазрядом.
  • Неплохо справляются с работой при низких температурах.
  • Отлично выдерживают сильные тока разряда.
  • Батарея разряжается равномерно.
  • Имеют высокий срок годности.
  • Безопасные.

Основные минусы щелочных батареек

Теперь же расскажем о минусах.

  • Иногда бывает высокая цена.
  • Большая масса.
  • Нет возможности использовать второй и последующие разы.

На цену можно закрыть глаза, так как щелочная батарея работает долго.

Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые?

Порой между пользователями возникает спор о том, какой элемент питания все же лучше солевой или щелочной? Если разобраться в вопросе более детальнее, то не вооруженным взглядом видно, что alkaline батарейки имеют значительно лучший рейтинг! Если не верите проведите простой тест. Приобретите 2 элемента питания с разным электролитом. И поставьте их в два одинаковых устройства. Включите и засеките время. Какой накопитель энергии проработает дольше тот и будет лучше!

Вот в чем отличия щелочных батареек от солевых:

  1. Емкость выше!
  2. Работают в 5 раз дольше!
  3. Спокойно выдерживают мороз до -20 градусов Цельсия!
  4. Электролит из корпуса не вытекает, когда элемент сильно разряжен!

Таким образом преимущества на лицо!

Различия между солевыми и щелочными элементами питания

Отличие заключается в том, что внутрь каждой кладут разную начинку. И в них происходят отличимые химические реакции.

У солевых используются соли хлорида, а щелочные начиняют гидратом окиси калия. За счет порошкообразного металла вторые служат дольше. В итоге уровень образуемой энергии заметно возрос. По некоторым данным он увеличился в целых 5 раз.

Другое отличие, которое имеют алкалиновые батарейки — это срок службы и условия эксплуатации. Они могут переносить мороз от -20 до +55 или даже +70 градусов Цельсия. Время хранения некоторых подобных элементов доходит до 5 лет. Ходят слухи что появились энергетические элементы, на щелочи, которые можно заряжать. Солевые же источники тока служат до 2-х лет.

Основные известные производители щелочных батареек

В действительности на рынке источников питания существует масса компаний и все они утверждают, что являются лучшими. Ниже представлены основные из них:

  • Camelion – компания работает из Китая и производит щелочные батарейки высокого качества. Стабильно работают с высоким разрядом длительное время.
  • Energizer – это американская компания выпускающая источники тока которые практически до самого конца держат напряжение на одном уровне.
  • Panasonic – известная фирма работающая на рынке несколько десятков лет. Производит источники энергии, прекрасно работающие на морозе и стабильно отдающие напряжение устройству.
  • Duracell – это самая популярная компания на рынке. Ее щелочные батарейки имеют малый саморазряд и большую емкость.

Кроме этих фирм существует множество других создающих высококачественные элементы питания.

Можно ли заряжать щелочные батарейки?

Алкалиновые батарейки заряду не подлежат. После того как элемент сядет его необходимо сдать в специальный утилизационный приемник. Подключение к ЗУ может вызвать кучу неприятностей от протечки электролита до взрыва и получения ожогов.

Разница между щелочными и литиевыми батарейками

Отличие состоит в том, что литиевые элементы питания служат в 7 раз дольше. Выдерживают морозы до -40 градусов Цельсия и могут храниться до 10 лет. По напряжению они превосходят щелочные элементы и имеют вольтаж 1.5;3;3.6;3.7 вольт. Держат уровень заряда на одном уровне, а в самом конце резко его теряют. Такие элементы питания будут легче. Их емкость в несколько раз больше. Литиевые батарейки могут взрываться при перезаряде, взаимодействии с водой, повреждении корпуса. Так же отличие имеется в строении.

Но если вы думаете какие батарейки лучше щелочные или литиевые, то непременно это элементы на основе лития.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector