Los equipos portátiles de baja potencia suelen estar diseñados para ser alimentados por pequeñas pilas secas que no están diseñadas para ser recargadas. En casa, estas fuentes de tensión químicas desechables se conocen como pilas. Las pilas de tamaño AA y AAA son muy populares. Estas letras representan el formato externo de la batería. La disposición interna puede ser completamente diferente. Existen varios tipos de baterías en este formato, incluidas las recargables (baterías recargables).
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¿Qué es una batería?
El término "batería" no es del todo correcto. Una batería es una fuente de energía compuesta por varios elementos. Por ejemplo, una batería completa puede denominarse 3R12 (3LR12) -la "batería cuadrada" (336 en la clasificación soviética)-, compuesta por tres celdas. La batería también se compone de 6 celdas de 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Pero el nombre de "pila" también se aplica en el hogar a las fuentes de energía química de una sola célula, incluidos los tamaños AA y AAA. En la terminología inglesa, una sola célula se llama Cell y una batería de dos o más fuentes de tensión se llama Battery.
Las celdas son contenedores cilíndricos herméticos. La conversión de la energía química en energía eléctrica tiene lugar en las células. energía química en energía eléctrica. Los reactivos (oxidante y reductor) que crean el CEM se colocan en un vaso de precipitados de zinc o acero. El fondo del vaso de precipitados sirve de terminal negativo. En el pasado, toda la superficie exterior de la copa estaba expuesta al polo negativo, pero esta vía provocaba frecuentes cortocircuitos. La superficie del cilindro también estaba corroída, lo que reducía la vida útil y el tiempo de almacenamiento de la célula. En las baterías actuales, se aplica un revestimiento en el exterior para protegerlas contra la corrosión y para que sirvan de aislamiento contra los cortocircuitos. El conductor de corriente del polo positivo es una varilla de grafito que conduce hacia el exterior.
Tipos de baterías
Las baterías se clasifican según diferentes criterios. El principal es la composición química: la tecnología utilizada para generar energía eléctrica. Para las aplicaciones prácticas, también hay varias características diferentes.
Según la composición química
La diferencia de potencial en los polos de las células galvánicas se crea por una reacción química entre las sustancias de la solución electrolítica y cesa cuando los ingredientes han reaccionado completamente. Los procesos necesarios pueden lograrse de varias maneras. Según este criterio, las baterías se dividen en:
- Baterías salinas. El tipo tradicional de pila, inventado hace unos 100 años. La reacción entre el zinc y el dióxido de manganeso tiene lugar en un medio electrolítico, una solución espesa de sal de amonio. Además de ser ligeras y baratas, estas células tienen una serie de desventajas importantes
- baja capacidad de carga;
- propensos a la autodescarga durante el almacenamiento;
- un bajo rendimiento a bajas temperaturas.
La tecnología de producción se considera obsoleta, por lo que estas células han sido sustituidas por tipos más nuevos en el mercado de las células galvánicas.
- Las pilas alcalinas se consideran más modernas. Se construyen de la misma manera pero el electrolito es una solución de álcali (hidróxido de potasio). Estas pilas tienen ventajas sobre las pilas alcalinas:
- mayor capacidad y capacidad de carga;
- baja corriente de autodescarga para una larga vida útil
- buen funcionamiento a bajas temperaturas.
El precio que hay que pagar por ello es un mayor peso y precio.
- En la actualidad, las pilas más avanzadas son las de litio (no confundir con las baterías de litio). Utilizan el litio como reactivo "plus" litioEl menos puede ser diferente. También se utilizan diferentes líquidos como electrolito. Esta tecnología permite obtener células que tienen las ventajas de:
- bajo peso (menos que otros tipos);
- Larga vida útil gracias a la muy baja autodescarga;
- mayor capacidad y gran capacidad de carga.
En el otro extremo de la escala está el alto coste.
Estas tres tecnologías se utilizan para fabricar pilas AA y AAA. Hay otros dos tipos de baterías que vale la pena mencionar:
- mercurio;
- de plata.
Estas tecnologías se utilizan principalmente para fabricar baterías en forma de disco. Estas pilas tienen ventajas y desventajas, pero las baterías de mercurio tienen los días contados: los acuerdos internacionales prevén un descenso de la producción y su prohibición total en los próximos años.
En cuanto al tamaño
El tamaño (o mejor dicho, el volumen) de una pila define claramente su capacidad eléctrica (dentro de la tecnología): cuantos más reactivos puedan caber dentro del cilindro, mayor será el tiempo de reacción. La capacidad de una pila de agua salada de tamaño AA será mayor que la de una pila de agua salada de tamaño AAA. También hay disponibles otros formatos de pilas AA:
- A (mayor que AA);
- AAAA (menor que AAA);
- C - longitud media y mayor grosor;
- D - mayor longitud y grosor.
Este tipo de células no son tan populares y su gama de aplicaciones es limitada. Ambos tipos sólo están disponibles en tecnología alcalina y salina.
Por tensión nominal
La tensión nominal de una pila monocelular viene determinada por su composición química. Las celdas galvánicas alcalinas simples proporcionan una tensión de 1,5 V al ralentí. Las fuentes de alimentación de litio están disponibles tanto en 1,5 V (para ser compatibles con otros tipos) como en tensiones más altas (hasta 3 V). Pero sólo se pueden comprar pilas de 1,5 voltios en los tamaños en cuestión, para evitar confusiones.
Las baterías nuevas tienen una tensión cercana a este valor bajo carga nominal. Cuanto más se descargue la fuente química, más caerá la tensión de salida bajo carga.
Las celdas se pueden ensamblar en baterías. La tensión de salida se convierte entonces en un múltiplo de la tensión de una sola célula. Por ejemplo, una batería 6R61 ("Krona") contiene 6 celdas de medio voltio. Entregan una tensión total de 9 voltios. El tamaño de cada celda es pequeño y la capacidad de dicha batería es baja.
¿Qué pilas se llaman "pilas de dedo" y "pilas de dedo"?
Estos dos tamaños de pilas galvánicas pertenecen a la clase de pilas del tamaño de un dedo. Este término técnico se utiliza desde la época soviética para describir las baterías de esta forma. En la URSS se produjeron las celdas alcalinas monocelulares Uranium M (316) y Kvant (A316), correspondientes al tipo AA actual. También había otras células dactilares de forma cilíndrica en otros tamaños y proporciones.
En la década de los 90, los comerciantes de los mercados acuñaron el término pilas "pinky" para distinguir las pilas AAA de otros factores de forma. El nombre se hizo común en el hogar. Pero utilizarlo en materiales técnicos es, como mínimo, poco profesional.
Principales características técnicas de las pilas AA y AAA
La principal diferencia entre los factores de forma AA y AAA es el tamaño. Y esto, como ya se ha dicho, determina la capacidad.
| Tamaño | Longitud, mm | Diámetro, mm | Capacidad eléctrica, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litio | Sal | Alcalino | Litio | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | hasta 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Hay que recordar que la capacidad eléctrica depende de la corriente de descarga, y su valor nominal para cualquier tipo de célula no supera unas decenas de miliamperios. Con corrientes superiores a 100 mA, la capacidad de la batería será mucho menor. Esto significa que una pila de 1000mA⋅h con una corriente de descarga de 10mA durará unas 100 horas. Sin embargo, si la corriente de descarga es de 200 mA, la carga se agotará mucho antes de las 5 horas. La capacidad se reducirá varias veces. Además, la capacidad eléctrica de todas las células disminuirá a medida que disminuya la temperatura.
Según el tamaño y la tecnología, las baterías tienen un peso diferente, aunque esta característica rara vez es decisiva: el peso del equipo es, en la mayoría de los casos, mucho mayor que el de unas pocas baterías. Es necesario saberlo más a menudo para el almacenamiento y el transporte de las células galvánicas.
| Tamaño | Peso, g | ||
|---|---|---|---|
| Sales | Alcalino | Litio | |
| AA | hasta el 15 | hasta el 25 | hasta el 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | hasta el 10 |
El peso de las baterías varía, dependiendo no sólo de la tecnología de fabricación, sino también de cómo se produce el vidrio. Puede ser metálico con un revestimiento de plástico o totalmente polimerizado. Con tres powercells, puedes ganar como mucho 30 gramos de peso. Es poco probable que esto sea un criterio decisivo para la selección.
La vida útil está determinada por la corriente de autodescarga y la capacidad de la célula. La autodescarga depende de la tecnología, la capacidad y el factor de forma. Pero en la práctica, la segunda característica contribuye menos a la fuga de carga durante el almacenamiento. Al menos eso es lo que aseguran los fabricantes, que indican aproximadamente la misma vida útil para las pilas AA y AAA. La vida de almacenamiento también se ve afectada por la temperatura, ya que a un aumento de la misma le sigue una reducción del tiempo de almacenamiento.
| Tamaño | Vida útil, años | ||
|---|---|---|---|
| Sales | Alcalino | Litio | |
| AA, AAA | hasta 3 | hasta 5 | 12-15 |
Para las células de sal hay otro problema. Las baterías de calidad inferior pueden tener una fuga de electrolito. Por lo tanto, el tiempo de almacenamiento real es aún más corto en este caso.
Las fuentes de alimentación pueden funcionar en diferentes condiciones, incluida la temperatura. Y la idoneidad de las células galvánicas varía, también en función de la tecnología de fabricación. Se ha mencionado que las baterías de sal no funcionan bien a temperaturas bajo cero. Las baterías de litio, a pesar de todas sus ventajas, tienen un límite superior de +55°C (el límite inferior llega hasta menos 40 (normalmente menos 20), según el fabricante). Las alcalinas tienen un amplio rango, desde unos 30 a +60 °C bajo cero, y son las más versátiles en este sentido.
En resumen, la familia AA y AAA incluye en realidad un gran número de variaciones de células galvánicas. Es posible seleccionar una batería para una amplia gama de condiciones de funcionamiento y una amplia gama de costes.
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