Přenosná zařízení s nízkým výkonem jsou často navržena tak, aby byla napájena malými suchými články, které nejsou určeny k dobíjení. V domácnosti se takové jednorázové chemické zdroje napětí nazývají baterie. Oblíbené jsou baterie velikosti AA a AAA. Tato písmena označují vnější formát baterie. Vnitřní uspořádání může být zcela odlišné. V tomto provedení jsou k dispozici různé typy baterií, včetně dobíjecích baterií (dobíjecí baterie).
Obsah
Co je to baterie?
Termín "baterie" není zcela správný. Baterie je zdroj energie složený z několika prvků. Například kompletní baterie se může nazývat 3R12 (3LR12) - "čtvercová baterie" (336 v sovětské klasifikaci) - skládající se ze tří článků. Baterie je rovněž složena ze 6 článků 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Název "baterie" se však v domácnosti používá také pro jednočlánkové chemické zdroje energie, včetně velikostí AA a AAA. V anglické terminologii se jeden článek nazývá Cell a baterie složená ze dvou nebo více zdrojů napětí se nazývá Battery.
Buňky jsou hermeticky uzavřené válcové nádoby. V buňkách dochází k přeměně chemické energie na elektrickou. chemickou energii na elektrickou. Činidla (oxidační činidlo a redukční činidlo), která vytvářejí EMP, jsou umístěna v kádince ze zinku nebo oceli. Dno kádinky slouží jako záporná svorka. V minulosti byl celý vnější povrch šálku vystaven zápornému pólu, ale tato cesta způsobovala časté zkraty. Povrch válce byl také zkorodovaný, což zkrátilo životnost a dobu skladování článku. U dnešních baterií se na vnější stranu nanáší povlak, který chrání proti korozi a slouží jako zkratová izolace. Proudovým vodičem kladného pólu je grafitová tyčinka, která vede ven.
Typy baterií
Baterie se dělí do kategorií podle různých kritérií. Hlavním z nich je chemické složení - technologie používaná k výrobě elektrické energie. Pro praktické aplikace existuje také několik různých charakteristik.
Podle chemického složení
Rozdíl potenciálů na pólech galvanických článků vzniká chemickou reakcí mezi látkami v roztoku elektrolytu a zaniká, jakmile složky zcela zreagují. Potřebných procesů lze dosáhnout různými způsoby. Podle tohoto kritéria se baterie dělí na:
- Solné baterie. Tradiční typ baterie, vynalezený přibližně před 100 lety. Reakce mezi zinkem a oxidem manganičitým probíhá v prostředí elektrolytu, zahuštěného roztoku amonné soli. Kromě nízké hmotnosti a nízké ceny mají tyto články řadu významných nevýhod.
- nízká nosnost;
- náchylné k samovybíjení během skladování;
- špatný výkon při nízkých teplotách.
Výrobní technologie je považována za zastaralou, a proto byly tyto články na trhu galvanických článků nahrazeny novějšími typy.
- Alkalické články jsou považovány za modernější. Jsou konstruovány stejným způsobem, ale elektrolytem je roztok zásady (hydroxidu draselného). Tyto baterie mají oproti alkalickým bateriím výhody:
- vyšší kapacita a nosnost;
- nízký samovybíjecí proud pro dlouhou skladovatelnost
- dobrou funkčnost při nízkých teplotách.
Cenou za to je vyšší hmotnost a cena.
- V současné době jsou nejmodernějšími články lithiové baterie (nezaměňovat s lithiovými bateriemi!). Jako "plusové" činidlo se používá lithium. lithiumMínusová hodnota může být jiná. Jako elektrolyt se používají také různé kapaliny. Tato technologie umožňuje získat buňky, které mají tyto výhody:
- nízká hmotnost (nižší než u jiných typů);
- dlouhá skladovatelnost díky velmi nízkému samovybíjení;
- vyšší kapacita a vysoká zatížitelnost.
Na druhém konci stupnice jsou vysoké náklady.
Tyto tři technologie se používají k výrobě článků AA a AAA. Za zmínku stojí ještě dva typy baterií:
- rtuť;
- stříbro.
Tyto technologie se používají především k výrobě baterií ve tvaru disku. Tyto články mají své výhody i nevýhody, ale dny rtuťových baterií jsou sečteny - mezinárodní dohody předpokládají pokles výroby a úplný zákaz výroby v příštích několika letech.
Velikostně
Velikost (nebo spíše objem) baterie jasně určuje její elektrickou kapacitu (v rámci technologie) - čím více činidel se do válce vejde, tím delší je reakční doba. Kapacita slaných baterií velikosti AA je větší než kapacita slaných baterií velikosti AAA. K dispozici jsou i jiné typy baterií AA:
- A (větší než AA);
- AAAA (menší než AAA);
- C - střední délka a větší tloušťka;
- D - delší a silnější.
Tyto typy článků nejsou tak oblíbené a jejich použití je omezené. Oba typy jsou k dispozici pouze v alkalické a solné technologii.
Podle jmenovitého napětí
Jmenovité napětí jednočlánkové baterie je dáno jejím chemickým složením. Jednotlivé alkalické galvanické články se solným roztokem dodávají napětí 1,5 V při volnoběžných otáčkách. Lithiové napájecí zdroje jsou k dispozici jak s napětím 1,5 V (pro kompatibilitu s jinými typy), tak s vyšším napětím (až 3 V). V daných velikostech lze však zakoupit pouze 1,5voltové články - aby nedošlo k záměně.
Nové baterie mají při jmenovitém zatížení napětí blízké této hodnotě. Čím více se chemický zdroj vybíjí, tím více klesá výstupní napětí při zátěži.
Články lze sestavit do baterií. Výstupní napětí se pak stává násobkem napětí jednoho článku. Například baterie 6R61 ("Krona") obsahuje 6 půlvoltových článků. Dodávají celkové napětí 9 V. Velikost každého článku je malá a kapacita takové baterie je nízká.
Které baterie se nazývají "prstové články" a "prstové baterie"?
Obě tyto velikosti galvanických článků patří do třídy baterií velikosti prstu. Tento technický termín se pro baterie tohoto tvaru používá již od sovětských dob. V SSSR se vyráběly jednočlánkové alkalické články Uran M (316) a Kvant (A316), které odpovídají současnému typu AA. Existovaly i další prstové buňky válcovitého tvaru jiných velikostí a proporcí.
V 90. letech 20. století zavedli obchodníci na trzích termín "pinky" baterie, aby odlišili články AAA od jiných typů. Jméno se v domácnostech vžilo. Ale používat ho v technických materiálech je přinejmenším neprofesionální.
Hlavní technické vlastnosti baterií AA a AAA
Hlavní rozdíl mezi bateriemi typu AA a AAA spočívá ve velikosti. A to, jak již bylo řečeno, určuje kapacitu.
| Velikost | Délka, mm | Průměr, mm | Elektrická kapacita, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Lithium | Sůl | Alkalické | Lithium | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | až 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Je třeba mít na paměti, že elektrická kapacita závisí na vybíjecím proudu a její jmenovitá hodnota u žádného typu článku nepřesahuje několik desítek miliampérů. Při proudech nad 100 mA bude kapacita baterie mnohem nižší. To znamená, že článek s kapacitou 1000 mA⋅h a vybíjecím proudem 10 mA vydrží přibližně 100 hodin. Pokud je však vybíjecí proud 200 mA, dojde k vybití mnohem dříve než za 5 hodin. Kapacita se několikanásobně sníží. S klesající teplotou klesá také elektrická kapacita všech článků.
V závislosti na velikosti a technologii mají baterie různou hmotnost, i když tato vlastnost je málokdy rozhodující - hmotnost přístroje je ve většině případů mnohem větší než hmotnost několika baterií. To je častěji nutné vědět pro účely skladování a přepravy galvanických článků.
| Velikost | Hmotnost, g | ||
|---|---|---|---|
| Soli | Alkalické | Lithium | |
| AA | až 15 | až 25 | až 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | až 10 |
Hmotnost baterií se liší nejen v závislosti na výrobní technologii, ale také na způsobu výroby skla. Může být kovový s plastovým povlakem nebo plně polymerizovaný. Se třemi energetickými buňkami můžete získat v nejlepším případě 30 gramů hmotnosti. To pravděpodobně nebude rozhodujícím kritériem pro výběr.
Životnost je dána samovybíjecím proudem a kapacitou článku. Samovybíjení závisí na technologii, kapacitě a tvarovém faktoru. V praxi se však druhá charakteristika podílí na úniku náboje při skladování méně. Alespoň to tvrdí výrobci, kteří udávají přibližně stejnou životnost článků AA a AAA. Životnost při skladování je také ovlivněna teplotou, se zvyšující se teplotou se doba skladování zkracuje.
| Velikost | Doba skladování, roky | ||
|---|---|---|---|
| Soli | Alkalické | Lithium | |
| AA, AAA | až 3 | až 5 | 12-15 |
Solné články mají ještě jeden problém. U baterií horší kvality může dojít k úniku elektrolytu. Skutečná doba skladování je proto v tomto případě ještě kratší.
Napájecí zdroje lze provozovat za různých podmínek, včetně teplotních. A vhodnost galvanických článků se liší - také v závislosti na výrobní technologii. Bylo zmíněno, že solné baterie nefungují dobře při teplotách pod nulou. Lithiové baterie mají přes všechny své výhody horní hranici +55 °C (spodní hranice je až minus 40 (obvykle minus 20), v závislosti na výrobci). Alkalické mají široký rozsah, přibližně od minus 30 do +60 °C, a jsou v tomto ohledu nejuniverzálnější.
Shrneme-li to, rodina galvanických článků AA a AAA ve skutečnosti zahrnuje velké množství variant galvanických článků. Je možné vybrat baterii pro široký rozsah provozních podmínek a široký rozsah nákladů.
Související články:
