Bærbart udstyr med lav effekt er ofte designet til at blive drevet af små tørceller, som ikke er designet til at blive genopladet. I hjemmet er sådanne kemiske engangsspændingskilder kendt som batterier. AA- og AAA-batterier er populære. Disse bogstaver står for batteriets eksterne format. Den interne indretning kan være helt anderledes. Der findes forskellige typer batterier i denne formfaktor, herunder genopladelige batterier (genopladelige batterier).
Indhold
Hvad er et batteri?
Udtrykket "batteri" er ikke helt korrekt. Et batteri er en strømkilde, der består af flere elementer. Et komplet batteri kan f.eks. kaldes et 3R12 (3LR12) - det "firkantede batteri" (336 i den sovjetiske klassifikation) - der består af tre celler. Batteriet består også af 6 celler af 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Men i hjemmet anvendes navnet "batteri" også i forbindelse med kemiske energikilder med en enkelt celle, herunder størrelserne AA og AAA. I engelsk terminologi kaldes en enkelt celle for en Cell (celle), og et batteri med to eller flere spændingskilder kaldes et Battery (batteri).
Cellerne er hermetisk lukkede cylindriske beholdere. Omdannelsen af kemisk energi til elektrisk energi finder sted i cellerne. kemisk energi til elektrisk energi. Reagenserne (oxidationsmiddel og reduktionsmiddel), som skaber EMF, anbringes i et bægerglas af zink eller stål. Bunden af bægerglasset tjener som negativ terminal. Tidligere var hele koppens ydre overflade udsat for den negative pol, men denne vej forårsagede hyppige kortslutninger. Cylinderens overflade var også korroderet, hvilket reducerede cellens levetid og opbevaringstid. I nutidens batterier er der påført en belægning på ydersiden for at beskytte mod korrosion og fungere som kortslutningsisolering. Den positive pols strømleder er en grafitstang, som fører udad.
Typer af batterier
Batterier inddeles i kategorier efter forskellige kriterier. Den vigtigste er den kemiske sammensætning - den teknologi, der anvendes til at generere elektrisk energi. Til praktiske anvendelser er der også flere forskellige egenskaber.
Ifølge den kemiske sammensætning
Potentialeforskellen ved polerne i de galvaniske celler opstår ved en kemisk reaktion mellem stofferne i elektrolytopløsningen og ophører, når ingredienserne har reageret fuldstændigt. De nødvendige processer kan opnås på forskellige måder. I henhold til dette kriterium opdeles batterier i:
- Saltvandsbatterier. Den traditionelle type batteri, der blev opfundet for ca. 100 år siden. Reaktionen mellem zink og mangandioxid finder sted i et elektrolytmiljø, en fortykket opløsning af ammoniumsalt. Ud over at være lette og billige har disse celler en række betydelige ulemper
- lav lasteevne;
- er tilbøjelige til selvafladning under opbevaring;
- dårlig ydeevne ved lave temperaturer.
Produktionsteknologien anses for at være forældet, og derfor er disse celler blevet erstattet af nyere typer på markedet for galvaniske celler.
- Alkalineceller anses for at være mere moderne. De er opbygget på samme måde, men elektrolytten er en opløsning af alkali (kaliumhydroxid). Disse batterier har fordele i forhold til alkalinebatterier:
- højere kapacitet og belastningsevne;
- lav selvafladningsstrøm for en lang holdbarhed
- god funktion ved lave temperaturer.
Prisen for dette er højere vægt og pris.
- I øjeblikket er de mest avancerede celler lithiumbatterier (ikke at forveksle med litiumbatterier!). De anvender lithium som "plus"-reagens lithiumMinus et kan være anderledes. Der anvendes også forskellige væsker som elektrolyt. Denne teknologi gør det muligt at opnå celler, der har følgende fordele:
- lav vægt (mindre end andre typer);
- lang holdbarhed på grund af meget lav selvafladning;
- større kapacitet og høj belastningsevne.
I den anden ende af skalaen ligger de høje omkostninger.
Disse tre teknologier anvendes til at fremstille AA- og AAA-celler. Der er to andre typer batterier, der er værd at nævne:
- kviksølv;
- sølv.
Disse teknologier anvendes hovedsagelig til fremstilling af skiveformede batterier. Disse celler har fordele og ulemper, men kviksølvbatteriernes dage er talte - internationale aftaler forudser et fald i produktionen og et totalt forbud mod produktion inden for de næste par år.
Størrelsesmæssigt
Størrelsen (eller rettere volumen) af et batteri definerer klart dets elektriske kapacitet (inden for teknologien) - jo flere reagenser, der kan være i cylinderen, jo længere reaktionstid. Kapaciteten af et saltvandsbatteri i AA-størrelse er større end kapaciteten af en saltvandscelle i AAA-størrelse. Der findes også andre formfaktorer af AA-batterier:
- A (større end AA);
- AAAA (mindre end AAA);
- C - medium længde og øget tykkelse;
- D - længere længde og tykkere.
Disse celletyper er ikke så populære, og deres anvendelsesmuligheder er begrænsede. Begge typer fås kun i alkalisk og saltvandsteknologi.
Efter spændingsværdi
Den nominelle spænding for et enkeltcellebatteri er bestemt af dets kemiske sammensætning. Enkeltstående alkaliske galvaniske saltvandsceller leverer en spænding på 1,5 V ved tomgangshastighed. Litiumstrømforsyninger fås både i 1,5 V (for at sikre kompatibilitet med andre typer) og højere spændinger (op til 3 V). Men der kan kun købes 1,5 volt-celler i de pågældende størrelser - for at undgå forvirring.
Nye batterier har en spænding tæt på denne værdi under nominel belastning. Jo mere den kemiske kilde er afladet, jo mere falder udgangsspændingen under belastning.
Cellerne kan samles til batterier. Udgangsspændingen bliver så et multiplum af spændingen for en enkelt celle. Et batteri 6R61 ("Krona") indeholder f.eks. 6 halvvoltceller. De leverer en samlet spænding på 9 volt. Hver enkelt celle er lille, og kapaciteten af et sådant batteri er lav.
Hvilke batterier kaldes "fingerceller" og "småfingerbatterier"?
Begge disse størrelser af galvaniske celler hører til klassen af batterier i fingerstørrelse. Denne tekniske betegnelse er blevet brugt siden sovjettiden til at beskrive batterier af denne form. I Sovjetunionen blev der fremstillet alkaliceller af enkeltcelle-Uranium M (316) og Kvant (A316), svarende til den nuværende AA-type. Der fandtes også andre cylindrisk formede fingerceller i andre størrelser og proportioner.
I 1990'erne blev udtrykket "pinky"-batterier opfundet af handlende på markederne for at skelne AAA-batterier fra andre formfaktorer. Navnet har vundet indpas i hjemmet. Men at bruge det i teknisk materiale er i det mindste uprofessionelt.
De vigtigste tekniske egenskaber ved AA- og AAA-batterier
Den største forskel mellem AA- og AAA-formfaktorerne er størrelsen. Og det er som sagt afgørende for kapaciteten.
| Størrelse | Længde, mm | Diameter, mm | Elektrisk kapacitet, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litium | Salt | Alkalisk | Litium | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | op til 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Man skal huske, at den elektriske kapacitet afhænger af udladningsstrømmen, og at dens nominelle værdi for alle celletyper ikke overstiger nogle få ti milliampere. Ved strømme på over 100 mA vil batteriets kapacitet være meget lavere. Det betyder, at en 1000mA⋅h-celle med en udladningsstrøm på 10mA vil holde i ca. 100 timer. Hvis udladningsstrømmen er 200 mA, vil opladningen dog være slut meget tidligere end 5 timer. Kapaciteten vil blive reduceret flere gange. Den elektriske kapacitet for alle cellerne vil også falde, når temperaturen falder.
Afhængigt af størrelse og teknologi har batterierne forskellig vægt, selv om denne egenskab sjældent er afgørende - apparatets vægt er i de fleste tilfælde meget større end vægten af nogle få batterier. Det er oftere nødvendigt at vide dette med henblik på opbevaring og transport af galvaniske celler.
| Størrelse | Vægt, g | ||
|---|---|---|---|
| Salte | Alkalisk | Litium | |
| AA | op til 15 | op til 25 | op til 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | op til 10 |
Batteriernes vægt varierer, ikke kun afhængigt af fremstillingsteknologien, men også af, hvordan glasset er fremstillet. Den kan være af metal med en plastbelægning eller fuldt polymeriseret. Med tre powercells kan du i bedste fald tage 30 gram på i vægt. Det er usandsynligt, at dette vil være et afgørende kriterium for udvælgelsen.
Lagringslevetiden bestemmes af selvafladningsstrømmen og cellekapaciteten. Selvafladningen afhænger af teknologien, kapaciteten og formfaktoren. Men i praksis bidrager den anden egenskab i mindre grad til ladningslækage under opbevaring. Det er i hvert fald, hvad producenterne forsikrer, idet de angiver, at AA- og AAA-celler har nogenlunde samme holdbarhed. Opbevaringstiden påvirkes også af temperaturen, idet opbevaringstiden forkortes med stigende temperatur.
| Størrelse | Holdbarhed, år | ||
|---|---|---|---|
| Salte | Alkalisk | Lithium | |
| AA, AAA | op til 3 | op til 5 | 12-15 |
Der er et andet problem med saltceller. Batterier af ringere kvalitet kan have en elektrolytlækage. Den faktiske opbevaringstid er derfor endnu kortere i dette tilfælde.
Strømforsyninger kan fungere under forskellige forhold, herunder temperatur. Og egnetheden af galvaniske celler varierer - også afhængigt af fremstillingsteknologien. Det er blevet nævnt, at saltbatterier ikke fungerer godt ved temperaturer under nul. Litiumbatterier har trods alle deres fordele en øvre grænse på +55 °C (den nedre grænse er så lav som minus 40 (normalt minus 20), afhængigt af producenten). De alkaliske har et bredt område fra ca. minus 30 til +60 °C og er de mest alsidige i denne henseende.
Sammenfattende kan man sige, at AA- og AAA-familien faktisk omfatter et stort antal variationer af galvaniske celler. Det er muligt at vælge et batteri til en lang række driftsforhold og en lang række omkostninger.
Relaterede artikler:
