Le apparecchiature portatili a bassa potenza sono spesso progettate per essere alimentate da piccole pile a secco che non sono progettate per essere ricaricate. A casa, tali fonti di tensione chimica usa e getta sono conosciute come batterie. Le batterie formato AA e AAA sono popolari. Queste lettere indicano il formato esterno della batteria. La disposizione interna può essere completamente diversa. Vari tipi di batterie sono disponibili in questo fattore di forma, comprese le batterie ricaricabili (batterie ricaricabili).
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Cos'è una batteria?
Il termine "batteria" non è del tutto corretto. Una batteria è una fonte di energia composta da diversi elementi. Per esempio, una batteria completa può essere chiamata 3R12 (3LR12) - la "batteria quadrata" (336 nella classificazione sovietica) - composta da tre celle. La batteria è anche composta da 6 celle di 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Ma il nome 'batteria' si applica anche in casa a fonti di energia chimica a cella singola, comprese le dimensioni AA e AAA. Nella terminologia inglese, una singola cella è chiamata Cell e una batteria di due o più fonti di tensione è chiamata Battery.
Le celle sono contenitori cilindrici ermeticamente sigillati. La conversione dell'energia chimica in energia elettrica avviene nelle cellule. energia chimica in energia elettrica. I reagenti (ossidante e riducente) che creano il CEM sono posti in un becher di zinco o di acciaio. Il fondo del becher serve come terminale negativo. In passato, l'intera superficie esterna della coppa era esposta al polo negativo, ma questo percorso causava frequenti cortocircuiti. Anche la superficie del cilindro era corrosa, il che riduceva la vita e il tempo di conservazione della cella. Nelle batterie di oggi, un rivestimento è applicato all'esterno per proteggere dalla corrosione e per servire da isolante di cortocircuito. Il conduttore di corrente del polo positivo è una barra di grafite che porta verso l'esterno.
Tipi di batterie
Le batterie sono classificate secondo diversi criteri. Il principale è la composizione chimica - la tecnologia utilizzata per generare energia elettrica. Per le applicazioni pratiche, ci sono anche diverse caratteristiche.
Secondo la composizione chimica
La differenza di potenziale ai poli delle cellule galvaniche è creata da una reazione chimica tra le sostanze nella soluzione elettrolitica e cessa quando gli ingredienti hanno reagito completamente. I processi necessari possono essere realizzati in vari modi. Secondo questo criterio le batterie si dividono in:
- Batterie saline. Il tipo tradizionale di batteria, inventato circa 100 anni fa. La reazione tra lo zinco e il biossido di manganese avviene in un ambiente elettrolitico, una soluzione addensata di sale di ammonio. Oltre ad essere leggere e poco costose, queste celle hanno una serie di svantaggi significativi
- bassa capacità di carico;
- incline all'autoscarica durante lo stoccaggio;
- scarse prestazioni alle basse temperature.
La tecnologia di produzione è considerata obsoleta, motivo per cui queste celle sono state sostituite da tipi più nuovi sul mercato delle celle galvaniche.
- Le celle alcaline sono considerate più moderne. Sono costruiti nello stesso modo ma l'elettrolita è una soluzione di alcali (idrossido di potassio). Queste batterie hanno dei vantaggi rispetto alle batterie alcaline:
- maggiore capacità e capacità di carico;
- bassa corrente di autoscarica per una lunga durata di conservazione
- buon funzionamento alle basse temperature.
Il prezzo da pagare per questo è un peso e un prezzo maggiore.
- Attualmente, le celle più avanzate sono le batterie al litio (da non confondere con le batterie al litio!). Usano il litio come reagente "più litioIl meno può essere diverso. Diversi liquidi sono anche usati come elettrolita. Questa tecnologia permette di ottenere cellule che hanno i vantaggi di:
- peso ridotto (meno di altri tipi);
- lunga durata di conservazione grazie all'autoscarica molto bassa;
- maggiore capacità e alta capacità di carico.
All'altra estremità della scala c'è il costo elevato.
Queste tre tecnologie sono utilizzate per produrre celle AA e AAA. Ci sono altri due tipi di batterie che vale la pena menzionare:
- mercurio;
- argento.
Queste tecnologie sono principalmente utilizzate per produrre batterie a forma di disco. Queste celle hanno vantaggi e svantaggi, ma i giorni delle batterie al mercurio sono contati - gli accordi internazionali prevedono un calo della produzione e un divieto totale di produzione nei prossimi anni.
Dimensioni
La dimensione (o meglio, il volume) di una batteria definisce chiaramente la sua capacità elettrica (nell'ambito della tecnologia) - più reagenti si possono inserire nel cilindro, più lungo è il tempo di reazione. La capacità di una batteria ad acqua salata di dimensioni AA sarà maggiore di quella di una cella ad acqua salata di dimensioni AAA. Sono disponibili anche altri fattori di forma delle batterie AA:
- A (più grande di AA);
- AAAA (più piccolo di AAA);
- C - lunghezza media e spessore aumentato;
- D - più lungo e più spesso.
Questi tipi di cellule non sono così popolari e la loro gamma di applicazioni è limitata. Entrambi i tipi sono disponibili solo nella tecnologia alcalina e salina.
Per tensione nominale
La tensione nominale di una batteria a cella singola è determinata dalla sua composizione chimica. Singole celle galvaniche alcaline e saline forniscono una tensione di 1,5 V al minimo. Gli alimentatori al litio sono disponibili sia a 1,5V (per la compatibilità con altri tipi) che a tensioni più alte (fino a 3V). Ma solo le celle da 1,5 volt possono essere acquistate nelle dimensioni in questione - per evitare confusione.
Le batterie nuove hanno una tensione vicina a questo valore sotto carico nominale. Più la fonte chimica si scarica, più la tensione di uscita scende sotto carico.
Le celle possono essere assemblate in batterie. La tensione di uscita diventa quindi un multiplo della tensione di una singola cella. Per esempio, una batteria 6R61 ("Krona") contiene 6 celle da mezzo volt. Forniscono una tensione totale di 9 volt. La dimensione di ogni cella è piccola e la capacità di una tale batteria è bassa.
Quali batterie si chiamano "pile a dito" e "pile a dito piccolo"?
Entrambe queste dimensioni di celle galvaniche appartengono alla classe delle batterie di dimensioni di un dito. Questo termine tecnico è stato usato fin dall'epoca sovietica per descrivere batterie di questa forma. In URSS, sono state prodotte le celle alcaline Uranium M (316) e Kvant (A316), corrispondenti all'attuale tipo AA. C'erano anche altre celle a dito di forma cilindrica in altre dimensioni e proporzioni.
Negli anni 1990, il termine batterie "mignolo" è stato coniato dai commercianti nei mercati per distinguere le pile AAA da altri fattori di forma. Il nome ha guadagnato terreno in casa. Ma usarlo in materiale tecnico è come minimo poco professionale.
Principali caratteristiche tecniche delle batterie AA e AAA
La principale differenza tra i fattori di forma AA e AAA è la dimensione. E questo, come già detto, determina la capacità.
| Dimensione | Lunghezza, mm | Diametro, mm | Capacità elettrica, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litio | Sale | Alcalino | Litio | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | fino a 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Bisogna ricordare che la capacità elettrica dipende dalla corrente di scarica, e il suo valore nominale per qualsiasi tipo di cella non supera alcune decine di milliampere. A correnti superiori a 100 mA la capacità della batteria sarà molto più bassa. Questo significa che una cella da 1000mA⋅h con una corrente di scarica di 10mA durerà circa 100 ore. Tuttavia, se la corrente di scarica è di 200 mA, la carica si esaurirà molto prima di 5 ore. La capacità sarà ridotta di diverse volte. Anche la capacità elettrica di tutte le celle diminuirà al diminuire della temperatura.
A seconda delle dimensioni e della tecnologia, le batterie hanno un peso diverso, anche se questa caratteristica è raramente decisiva - il peso dell'apparecchio è nella maggior parte dei casi molto maggiore del peso di alcune batterie. È più spesso necessario saperlo per lo stoccaggio e il trasporto delle cellule galvaniche.
| Dimensione | Peso, g | ||
|---|---|---|---|
| Sali | Alcalino | Litio | |
| AA | fino al 15 | fino al 25 | fino al 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | fino al 10 |
Il peso delle batterie varia, dipendendo non solo dalla tecnologia di fabbricazione, ma anche da come viene prodotto il vetro. Può essere di metallo con un rivestimento di plastica o completamente polimerizzato. Con tre powercell, puoi guadagnare al massimo 30 grammi di peso. È improbabile che questo sia un criterio decisivo per la selezione.
La durata di conservazione è determinata dalla corrente di autoscarica e dalla capacità della cella. L'autoscarica dipende dalla tecnologia, dalla capacità e dal fattore di forma. Ma in pratica la seconda caratteristica contribuisce meno alla perdita di carica durante lo stoccaggio. Almeno questo è quello che assicurano i produttori, indicando approssimativamente la stessa durata di conservazione per le pile AA e AAA. La durata di conservazione è anche influenzata dalla temperatura, con un aumento della temperatura il tempo di conservazione diminuisce.
| Dimensione | Durata di conservazione, anni | ||
|---|---|---|---|
| Sali | Alcalino | Litio | |
| AA, AAA | fino a 3 | fino a 5 | 12-15 |
C'è un altro problema con le cellule di sale. Le batterie di qualità inferiore possono avere una perdita di elettrolito. Il tempo effettivo di stoccaggio è quindi ancora più breve in questo caso.
Gli alimentatori possono funzionare in diverse condizioni, compresa la temperatura. E l'idoneità delle celle galvaniche varia - anche a seconda della tecnologia di produzione. Si è detto che le batterie al sale non funzionano bene a temperature inferiori allo zero. Le batterie al litio, con tutti i loro vantaggi, hanno un limite superiore di +55°C (il limite inferiore è di meno 40 (di solito meno 20), a seconda del produttore). Quelli alcalini hanno un'ampia gamma, da circa meno 30 a +60 °C e sono i più versatili in questo senso.
Per riassumere, la famiglia AA e AAA comprende in realtà un gran numero di varianti di celle galvaniche. È possibile selezionare una batteria per una vasta gamma di condizioni operative e una vasta gamma di costi.
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