Sprzęt przenośny o małej mocy jest często zasilany małymi, suchymi ogniwami, które nie są przeznaczone do ponownego ładowania. W warunkach domowych takie jednorazowe źródła napięcia chemicznego nazywane są bateriami. Popularne są baterie o rozmiarze AA i AAA. Litery te oznaczają zewnętrzny format baterii. Układ wewnętrzny może być zupełnie inny. W tej formie dostępne są różne rodzaje baterii, w tym baterie wielokrotnego ładowania (baterie wielokrotnego ładowania).
Zawartość
Co to jest bateria?
Termin "bateria" nie jest do końca poprawny. Akumulator to źródło energii składające się z kilku elementów. Na przykład, kompletną baterię można nazwać 3R12 (3LR12) - "bateria kwadratowa" (336 w klasyfikacji radzieckiej) - składająca się z trzech ogniw. Bateria składa się również z 6 ogniw 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Nazwa "bateria" jest jednak stosowana w domu również w odniesieniu do jednokomórkowych chemicznych źródeł energii, w tym rozmiarów AA i AAA. W terminologii angielskiej pojedyncze ogniwo nazywane jest ogniwem (Cell), a bateria złożona z dwóch lub więcej źródeł napięcia nazywana jest akumulatorem (Battery).
Komórki są hermetycznie zamkniętymi cylindrycznymi pojemnikami. Przemiana energii chemicznej w energię elektryczną odbywa się w komórkach. energię chemiczną w energię elektryczną. Odczynniki (utleniacz i reduktor), które wytwarzają EMF, umieszcza się w zlewce wykonanej z cynku lub stali. Dno zlewki służy jako zacisk ujemny. W przeszłości cała zewnętrzna powierzchnia kubka była wystawiona na działanie bieguna ujemnego, ale ta droga powodowała częste zwarcia. Powierzchnia cylindra również uległa korozji, co skróciło czas eksploatacji i przechowywania ogniwa. We współczesnych akumulatorach powłoka jest nakładana na zewnątrz, aby chronić przed korozją i służyć jako izolacja przeciwzwarciowa. Przewodnikiem prądu w biegunie dodatnim jest pręt grafitowy wyprowadzony na zewnątrz.
Rodzaje baterii
Baterie są podzielone na kategorie według różnych kryteriów. Główną z nich jest skład chemiczny - technologia wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej. W przypadku zastosowań praktycznych istnieje również kilka różnych właściwości.
W zależności od składu chemicznego
Różnica potencjałów na biegunach ogniw galwanicznych powstaje w wyniku reakcji chemicznej między substancjami znajdującymi się w roztworze elektrolitu i ustaje po całkowitym przereagowaniu składników. Niezbędne procesy można realizować na różne sposoby. Zgodnie z tym kryterium baterie dzieli się na:
- Baterie solankowe. Tradycyjny typ baterii, wynaleziony około 100 lat temu. Reakcja między cynkiem a dwutlenkiem manganu zachodzi w środowisku elektrolitu - zagęszczonego roztworu soli amonowej. Ogniwa te są lekkie i niedrogie, ale mają kilka istotnych wad
- niska ładowność;
- podatne na samorozładowanie podczas przechowywania;
- słabe działanie w niskich temperaturach.
Technologia produkcji jest uważana za przestarzałą, dlatego ogniwa te zostały zastąpione nowszymi typami na rynku ogniw galwanicznych.
- Ogniwa alkaliczne są uważane za nowocześniejsze. Są one zbudowane w ten sam sposób, ale elektrolitem jest roztwór zasady (wodorotlenku potasu). Baterie te mają zalety w porównaniu z bateriami alkalicznymi:
- większa pojemność i nośność;
- niski prąd samorozładowania zapewniający długi okres przechowywania
- dobre funkcjonowanie w niskich temperaturach.
Ceną za to jest większa masa i cena.
- Obecnie najbardziej zaawansowanymi ogniwami są baterie litowe (nie należy ich mylić z bateriami litowymi!). Używają litu jako odczynnika "plusowego". litMinus jeden może być inny. Jako elektrolit stosowane są również różne ciecze. Technologia ta umożliwia otrzymanie komórek, które mają następujące zalety
- niska masa (mniejsza niż w przypadku innych typów);
- długi okres przydatności do użycia dzięki bardzo niskiemu samorozładowaniu;
- większa pojemność i wysoka obciążalność.
Na drugim końcu skali znajdują się wysokie koszty.
Te trzy technologie są wykorzystywane do produkcji ogniw AA i AAA. Warto wspomnieć o dwóch innych typach baterii:
- rtęć;
- srebro.
Technologie te są stosowane głównie do produkcji baterii w kształcie dysku. Ogniwa te mają swoje wady i zalety, ale dni baterii rtęciowych są policzone - międzynarodowe porozumienia przewidują spadek produkcji i całkowity zakaz ich wytwarzania w ciągu najbliższych kilku lat.
Rozmiarowo
Rozmiar (a raczej objętość) baterii wyraźnie określa jej pojemność elektryczną (w ramach technologii) - im więcej odczynników można zmieścić w cylindrze, tym dłuższy jest czas reakcji. Pojemność baterii słonowodnej rozmiaru AA będzie większa niż ogniwa słonowodnego rozmiaru AAA. Dostępne są również inne rodzaje baterii AA:
- A (większe niż AA);
- AAAA (mniejszy niż AAA);
- C - średnia długość i zwiększona grubość;
- D - większa długość i grubość.
Tego typu ogniwa nie są tak popularne, a zakres ich zastosowań jest ograniczony. Oba typy są dostępne tylko w technologii alkalicznej i solnej.
Według napięcia znamionowego
Napięcie znamionowe baterii jednoogniwowej zależy od jej składu chemicznego. Pojedyncze alkaliczne, solne ogniwa galwaniczne zapewniają napięcie 1,5 V na biegu jałowym. Zasilacze litowe są dostępne zarówno w wersjach o napięciu 1,5 V (dla zapewnienia kompatybilności z innymi typami), jak i o wyższych napięciach (do 3 V). Jednak w omawianych rozmiarach można kupić tylko ogniwa 1,5 V - aby uniknąć pomyłek.
Nowe akumulatory mają napięcie zbliżone do tej wartości przy obciążeniu nominalnym. Im bardziej źródło chemiczne jest rozładowane, tym bardziej spada napięcie wyjściowe pod obciążeniem.
Ogniwa mogą być łączone w baterie. Napięcie wyjściowe staje się wtedy wielokrotnością napięcia pojedynczego ogniwa. Na przykład bateria 6R61 ("Krona") zawiera 6 ogniw półwoltowych. Dostarczają one napięcia o łącznej wartości 9 V. Rozmiar każdego ogniwa jest niewielki, a pojemność takiego akumulatora jest mała.
Które baterie nazywane są "ogniwami paluszkowymi" i "bateriami paluszkowymi"?
Obie te wielkości ogniw galwanicznych należą do klasy baterii wielkości palca. Ten termin techniczny jest używany od czasów radzieckich do opisania akumulatorów o takim kształcie. W ZSRR produkowano jednokomorowe ogniwa alkaliczne Uranium M (316) i Kvant (A316), odpowiadające obecnemu typowi AA. Istniały również inne komórki palcowe o cylindrycznym kształcie, w innych rozmiarach i proporcjach.
W latach 90. ubiegłego wieku handlowcy na rynkach wprowadzili termin "baterie typu pinky", aby odróżnić ogniwa AAA od innych typów baterii. Nazwa ta stała się powszechna w domu. Ale używanie go w materiałach technicznych jest co najmniej nieprofesjonalne.
Główne właściwości techniczne baterii AA i AAA
Główną różnicą między typami AA i AAA jest rozmiar. A to, jak już wspomniano, decyduje o pojemności.
| Rozmiar | Długość, mm | Średnica, mm | Pojemność elektryczna, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Lit | Sól | Alkaliczne | Lit | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | do 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Należy pamiętać, że pojemność elektryczna zależy od prądu rozładowania, a jej wartość nominalna dla każdego typu ogniwa nie przekracza kilkudziesięciu miliamperów. Przy natężeniu prądu powyżej 100 mA pojemność akumulatora będzie znacznie mniejsza. Oznacza to, że ogniwo o pojemności 1000 mA⋅h i prądzie rozładowania 10 mA wystarcza na około 100 godzin pracy. Jeśli jednak prąd rozładowania wynosi 200 mA, ładowanie zakończy się znacznie wcześniej niż po 5 godzinach. Pojemność zostanie kilkakrotnie zmniejszona. Również pojemność elektryczna wszystkich ogniw będzie się zmniejszać wraz ze spadkiem temperatury.
W zależności od wielkości i technologii, baterie mają różną masę, choć ta cecha rzadko ma decydujące znaczenie - masa aparatu jest w większości przypadków znacznie większa niż masa kilku baterii. Wiedza ta jest częściej potrzebna do przechowywania i transportowania ogniw galwanicznych.
| Rozmiar | Masa, g | ||
|---|---|---|---|
| Sole | Alkaliczne | Lit | |
| AA | do 15 | do 25 | do 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | do 10 |
Masa baterii jest różna i zależy nie tylko od technologii produkcji, ale także od sposobu wytwarzania szkła. Może to być metal z powłoką z tworzywa sztucznego lub całkowicie spolimeryzowany. Przy trzech ogniwach zasilających można uzyskać co najwyżej 30 gramów masy. Jest mało prawdopodobne, aby było to decydujące kryterium wyboru.
Czas przechowywania zależy od prądu samorozładowania i pojemności ogniwa. Samorozładowanie zależy od technologii, pojemności i współczynnika kształtu. W praktyce jednak druga cecha w mniejszym stopniu przyczynia się do wycieku ładunku podczas przechowywania. Przynajmniej tak zapewniają producenci, wskazując na mniej więcej taki sam okres trwałości ogniw AA i AAA. Na okres przechowywania ma również wpływ temperatura, a wraz z jej wzrostem skraca się czas przechowywania.
| Rozmiar | Okres przydatności do spożycia, lata | ||
|---|---|---|---|
| Sole | Alkaliczne | Lit | |
| AA, AAA | do 3 | do 5 | 12-15 |
Z komórkami z solą jest jeszcze jeden problem. W akumulatorach gorszej jakości może dojść do wycieku elektrolitu. Rzeczywisty czas przechowywania jest więc w tym przypadku jeszcze krótszy.
Zasilacze mogą pracować w różnych warunkach, w tym w temperaturze. Przydatność ogniw galwanicznych będzie różna - także w zależności od technologii produkcji. Wspomniano już, że baterie solne nie działają dobrze w temperaturach poniżej zera. Baterie litowe, przy wszystkich swoich zaletach, mają górną granicę temperatury +55°C (dolna granica wynosi nawet minus 40 (zwykle minus 20), w zależności od producenta). Baterie alkaliczne mają szeroki zakres temperatur, od około minus 30 do +60 °C, i są pod tym względem najbardziej uniwersalne.
Podsumowując, rodzina AA i AAA obejmuje wiele odmian ogniw galwanicznych. Możliwe jest dobranie akumulatora do szerokiego zakresu warunków pracy i szerokiego zakresu kosztów.
Powiązane artykuły:
