Pienitehoiset kannettavat laitteet on usein suunniteltu toimimaan pienillä kuivakennoilla, joita ei ole suunniteltu ladattaviksi. Kotona tällaisia kertakäyttöisiä kemiallisia jännitelähteitä kutsutaan paristoiksi. AA- ja AAA-kokoiset paristot ovat suosittuja. Nämä kirjaimet tarkoittavat akun ulkoista muotoa. Sisäinen järjestely voi olla täysin erilainen. Tähän muotoon on saatavana erityyppisiä paristoja, kuten ladattavia paristoja (ladattavat paristot).
Sisältö
Mikä on akku?
Termi "akku" ei ole aivan oikea. Akku on useista elementeistä koostuva virtalähde. Täydellistä akkua voidaan kutsua esimerkiksi 3R12 (3LR12) - "neliöakuksi" (336 neuvostoliittolaisessa luokituksessa) - joka koostuu kolmesta kennosta. Akku koostuu myös 6 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum" -kennosta. Paristoksi kutsutaan kuitenkin myös yksisoluisia kemiallisia virtalähteitä, kuten AA- ja AAA-kokoja. Englanninkielisessä terminologiassa yksittäistä kennoa kutsutaan Celliksi ja kahdesta tai useammasta jännitelähteestä koostuvaa akkua Batteryksi.
Kennot ovat ilmatiiviisti suljettuja lieriömäisiä säiliöitä. Kemiallisen energian muuntaminen sähköenergiaksi tapahtuu soluissa. kemiallinen energia sähköenergiaksi. Sähkömagneettisen kentän synnyttävät reagenssit (hapetin ja pelkistysaine) sijoitetaan sinkistä tai teräksestä valmistettuun dekantterilasiin. Juomalasin pohja toimii negatiivisena liitäntänä. Aiemmin koko kupin ulkopinta oli alttiina negatiiviselle navalle, mutta tämä reitti aiheutti usein oikosulkuja. Sylinterin pinta oli myös syöpynyt, mikä lyhensi kennon käyttöikää ja varastointiaikaa. Nykyaikaisissa akuissa ulkopinnoite suojaa korroosiolta ja toimii oikosulkueristeenä. Positiivisen navan virtajohdin on grafiittisauva, joka johtaa ulospäin.
Paristotyypit
Akut luokitellaan eri kriteerien mukaan. Tärkein niistä on kemiallinen koostumus - sähköenergian tuottamiseen käytetty tekniikka. Käytännön sovelluksissa on myös useita erilaisia ominaisuuksia.
Kemiallisen koostumuksen mukaan
Galvaanisten kennojen navoissa oleva potentiaaliero syntyy elektrolyyttiliuoksessa olevien aineiden välisestä kemiallisesta reaktiosta, ja se lakkaa, kun aineet ovat täysin reagoineet. Tarvittavat prosessit voidaan toteuttaa eri tavoin. Tämän kriteerin mukaan akut jaetaan seuraavasti:
- Suolaparistot. Perinteinen paristotyyppi, joka keksittiin noin 100 vuotta sitten. Sinkin ja mangaanidioksidin välinen reaktio tapahtuu elektrolyyttiympäristössä, joka on sakeutettu ammoniumsuolaliuos. Sen lisäksi, että nämä kennot ovat kevyitä ja edullisia, niillä on useita merkittäviä haittoja.
- alhainen lastauskapasiteetti;
- alttiita itsepurkautumiselle varastoinnin aikana;
- huono suorituskyky alhaisissa lämpötiloissa.
Tuotantotekniikkaa pidetään vanhentuneena, minkä vuoksi nämä kennot on korvattu uudemmilla galvaanisten kennojen markkinoilla.
- Alkalikennoja pidetään nykyaikaisempina. Ne on rakennettu samalla tavalla, mutta elektrolyytti on alkaliliuos (kaliumhydroksidi). Näillä paristoilla on etuja alkaliparistoihin verrattuna:
- suurempi kapasiteetti ja kantavuus;
- alhainen itsepurkautumisvirta takaa pitkän säilyvyysajan.
- hyvä toiminta alhaisissa lämpötiloissa.
Tämän hintana on suurempi paino ja hinta.
- Tällä hetkellä kehittyneimmät kennot ovat litiumakkuja (ei pidä sekoittaa litiumparistoihin!). Ne käyttävät litiumia "plus"-reagenssina. litiumMiinus yksi voi olla erilainen. Elektrolyyttinä käytetään myös erilaisia nesteitä. Tämän tekniikan avulla voidaan saada soluja, joilla on seuraavat edut:
- alhainen paino (pienempi kuin muilla tyypeillä);
- pitkä säilyvyysaika erittäin vähäisen itsepurkautumisen ansiosta;
- suurempi kapasiteetti ja suuri kuormitettavuus.
Toisena ääripäänä ovat korkeat kustannukset.
Näitä kolmea tekniikkaa käytetään AA- ja AAA-kennojen valmistukseen. On olemassa kaksi muuta mainitsemisen arvoista akkutyyppiä:
- elohopea;
- hopeaa.
Näitä tekniikoita käytetään pääasiassa levynmuotoisten akkujen valmistukseen. Näillä kennoilla on hyvät ja huonot puolensa, mutta elohopea-akkujen päivät ovat luetut - kansainvälisten sopimusten mukaan tuotanto vähenee ja kielletään kokonaan lähivuosina.
Kooltaan
Akun koko (tai pikemminkin tilavuus) määrittää selvästi sen sähkökapasiteetin (tekniikan puitteissa) - mitä enemmän reagensseja mahtuu sylinteriin, sitä pidempi on reaktioaika. AA-kokoisen suolavesipariston kapasiteetti on suurempi kuin AAA-kokoisen suolavesipariston kapasiteetti. Saatavilla on myös muita AA-paristojen muotokokoja:
- A (suurempi kuin AA);
- AAAA (pienempi kuin AAA);
- C - keskipitkä ja paksumpi;
- D - pidempi ja paksumpi.
Tämäntyyppiset kennot eivät ole yhtä suosittuja, ja niiden käyttömahdollisuudet ovat rajalliset. Molempia tyyppejä on saatavana vain emäksisessä ja suolaliuoksessa.
Nimellisjännitteen mukaan
Yksikennoisen akun nimellisjännite määräytyy sen kemiallisen koostumuksen mukaan. Yksittäiset emäksiset, suolaliuoksella toimivat galvaaniset kennot tuottavat tyhjäkäynnillä 1,5 V:n jännitteen. Litiumvirtalähteitä on saatavana sekä 1,5 V:n (yhteensopivuus muiden tyyppien kanssa) että korkeampien jännitteiden (jopa 3 V) varalta. Mutta vain 1,5 voltin kennoja voi ostaa kyseisiä kokoja - sekaannusten välttämiseksi.
Uusien akkujen jännite on lähellä tätä arvoa nimelliskuormituksessa. Mitä enemmän kemiallista lähdettä puretaan, sitä enemmän lähtöjännite laskee kuormitettuna.
Kennot voidaan koota akuiksi. Lähtöjännite on tällöin moninkertainen yksittäisen kennon jännitteeseen verrattuna. Esimerkiksi 6R61-paristo ("Krona") sisältää 6 puolivoltin kennoa. Niiden kokonaisjännite on 9 volttia. Kunkin kennon koko on pieni ja tällaisen akun kapasiteetti on pieni.
Mitä paristoja kutsutaan "sormiparistoiksi" ja "pikkusormiparistoiksi"?
Molemmat tämän kokoiset galvaaniset kennot kuuluvat sormenkokoisten paristojen luokkaan. Tätä teknistä termiä on käytetty jo neuvostoaikana kuvaamaan tämän muotoisia paristoja. Neuvostoliitossa valmistettiin yksisoluisia Uranium M (316) ja Kvant (A316) -alkalikennoja, jotka vastaavat nykyistä AA-tyyppiä. Myös muita lieriönmuotoisia ja erikokoisia ja -suuruisia sormikennoja oli olemassa.
Markkinoilla toimivat kauppiaat keksivät 1990-luvulla termin "pinky-paristot" erottaakseen AAA-kennot muista kennomuodoista. Nimestä tuli yleinen kotikäytössä. Mutta sen käyttäminen teknisessä materiaalissa on vähintäänkin epäammattimaista.
AA- ja AAA-paristojen tärkeimmät tekniset ominaisuudet
Suurin ero AA- ja AAA-muotojen välillä on koko. Ja tämä, kuten jo sanottu, määrittää kapasiteetin.
| Koko | Pituus, mm | Halkaisija, mm | Sähkökapasiteetti, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litium | Suola | Emäksinen | Litium | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | jopa 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
On muistettava, että sähkökapasiteetti riippuu purkausvirrasta, ja sen nimellisarvo ei minkään kennotyypin osalta ylitä muutamaa kymmentä milliampeeria. Yli 100 mA:n virralla akun kapasiteetti on paljon pienempi. Tämä tarkoittaa, että 1000mA⋅h kenno, jonka purkausvirta on 10mA, kestää noin 100 tuntia. Jos purkausvirta on kuitenkin 200 mA, lataus loppuu paljon aikaisemmin kuin 5 tunnissa. Kapasiteetti pienenee moninkertaisesti. Myös kaikkien kennojen sähkökapasiteetti pienenee lämpötilan laskiessa.
Akkujen paino vaihtelee koosta ja tekniikasta riippuen, mutta tämä ominaisuus on harvoin ratkaiseva - laitteen paino on useimmissa tapauksissa paljon suurempi kuin muutaman akun paino. Tämä on usein tarpeen tietää galvaanisten kennojen varastointia ja kuljetusta varten.
| Koko | Paino, g | ||
|---|---|---|---|
| Suolat | Emäksinen | Litium | |
| AA | jopa 15 | jopa 25 | jopa 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | jopa 10 |
Akkujen paino vaihtelee valmistustekniikan lisäksi myös lasin valmistustavasta riippuen. Se voi olla metallia, jossa on muovipinnoite, tai täysin polymeroitua. Kolmella tehokennolla voit saada parhaimmillaan 30 grammaa painoa. Tämä ei todennäköisesti ole ratkaiseva valintaperuste.
Varastointiaika määräytyy itsepurkautumisvirran ja kennon kapasiteetin mukaan. Itsepurkautuminen riippuu teknologiasta, kapasiteetista ja muototekijästä. Käytännössä toinen ominaisuus vaikuttaa kuitenkin vähemmän varauksen vuotamiseen varastoinnin aikana. Ainakin valmistajat vakuuttavat niin ja ilmoittavat AA- ja AAA-kennojen säilyvyyden olevan suunnilleen sama. Lämpötila vaikuttaa myös varastointiaikaan, sillä lämpötilan noustessa varastointiaika lyhenee.
| Koko | Säilyvyys, vuotta | ||
|---|---|---|---|
| Suolat | Emäksinen | Litium | |
| AA, AAA | enintään 3 | enintään 5 | 12-15 |
Suolakennoissa on toinenkin ongelma. Huonolaatuisissa akuissa voi olla elektrolyyttivuoto. Todellinen varastointiaika on siis tässä tapauksessa vielä lyhyempi.
Virtalähteitä voidaan käyttää erilaisissa olosuhteissa, myös lämpötilassa. Galvaanisten kennojen soveltuvuus vaihtelee myös valmistustekniikan mukaan. On mainittu, että suola-akut eivät toimi hyvin alle nollan lämpötiloissa. Litiumparistojen yläraja on kaikista eduistaan huolimatta +55 °C (alaraja on valmistajasta riippuen jopa -40 °C (yleensä -20 °C)). Emäksisillä on laaja käyttöalue, noin miinus 30 °C:sta +60 °C:een, ja ne ovat tässä suhteessa kaikkein monipuolisimpia.
Yhteenvetona voidaan todeta, että AA- ja AAA-tuoteperheeseen kuuluu itse asiassa suuri määrä galvaanisten kennojen muunnelmia. On mahdollista valita akku monenlaisiin käyttöolosuhteisiin ja monenlaisiin kustannuksiin.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
