Bärbar utrustning med låg effekt är ofta konstruerad för att drivas av små torrceller som inte är avsedda att laddas upp. I hemmet kallas sådana kemiska engångsspänningskällor för batterier. Batterier i storlekarna AA och AAA är populära. Dessa bokstäver står för batteriets externa format. Den inre organisationen kan vara helt annorlunda. Det finns olika typer av batterier i denna formfaktor, inklusive uppladdningsbara batterier (uppladdningsbara batterier).
Innehåll
Vad är ett batteri?
Termen "batteri" är inte helt korrekt. Ett batteri är en kraftkälla som består av flera delar. Ett komplett batteri kan till exempel kallas 3R12 (3LR12) - det "fyrkantiga batteriet" (336 i den sovjetiska klassificeringen) - som består av tre celler. Batteriet består också av 6 celler av 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum". Men namnet "batteri" används också i hemmet för kemiska encellsbatterier, inklusive storlekarna AA och AAA. I engelsk terminologi kallas en enskild cell för Cell och ett batteri med två eller flera spänningskällor för Battery.
Cellerna är hermetiskt slutna cylindriska behållare. Omvandlingen av kemisk energi till elektrisk energi sker i cellerna. kemisk energi till elektrisk energi. Reagenserna (oxidationsmedel och reduktionsmedel) som skapar EMF placeras i en bägare av zink eller stål. Botten av bägaren fungerar som en negativ terminal. Tidigare var hela koppens yttre yta exponerad för den negativa polen, men denna väg orsakade ofta kortslutningar. Cylinderns yta var också korroderad, vilket minskade cellens livslängd och lagringstid. Dagens batterier har en ytbeläggning på utsidan som skyddar mot korrosion och fungerar som kortslutningsisolering. Den positiva polens strömledare är en grafitstång som leder utåt.
Typer av batterier
Batterier kategoriseras enligt olika kriterier. Den viktigaste är den kemiska sammansättningen - den teknik som används för att generera elektrisk energi. För praktiska tillämpningar finns det också flera olika egenskaper.
Enligt kemisk sammansättning
Potentialskillnaden vid polerna i de galvaniska cellerna skapas av en kemisk reaktion mellan ämnena i elektrolytlösningen och upphör när ingredienserna har reagerat fullständigt. De nödvändiga processerna kan uppnås på olika sätt. Enligt detta kriterium delas batterier in i följande kategorier:
- Saltvattenbatterier. Den traditionella typen av batteri, som uppfanns för cirka 100 år sedan. Reaktionen mellan zink och mangandioxid sker i en elektrolytmiljö, en förtjockad lösning av ammoniumsalt. Dessa celler är lätta och billiga, men har också ett antal betydande nackdelar.
- Låg lastkapacitet;
- är benägna att självurladdas under lagring;
- dålig prestanda vid låga temperaturer.
Produktionstekniken anses vara föråldrad, varför dessa celler har ersatts av nyare typer på marknaden för galvaniska celler.
- Alkaliska celler anses vara modernare. De är uppbyggda på samma sätt, men elektrolyten är en alkalilösning (kaliumhydroxid). Dessa batterier har fördelar jämfört med alkaliska batterier:
- högre kapacitet och lastkapacitet;
- Låg självurladdningsström för lång hållbarhet.
- bra funktion vid låga temperaturer.
Priset för detta är högre vikt och pris.
- För närvarande är de mest avancerade cellerna litiumbatterier (får inte förväxlas med litiumbatterier!). De använder litium som "plus"-reagens. litiumMinuset kan vara annorlunda. Olika vätskor används också som elektrolyt. Denna teknik gör det möjligt att få fram celler som har följande fördelar:
- Låg vikt (mindre än andra typer);
- Lång hållbarhet tack vare mycket låg självurladdning;
- högre kapacitet och hög belastningsförmåga.
I andra änden av skalan finns de höga kostnaderna.
Dessa tre tekniker används för att tillverka AA- och AAA-celler. Det finns två andra typer av batterier som är värda att nämna:
- kvicksilver;
- silver.
Denna teknik används främst för att tillverka skivformade batterier. Dessa celler har både fördelar och nackdelar, men kvicksilverbatteriernas dagar är räknade - internationella överenskommelser förutspår en minskad produktion och ett totalt förbud mot produktion inom de närmaste åren.
Storleksmässigt
Storleken (eller snarare volymen) på ett batteri definierar tydligt dess elektriska kapacitet (inom tekniken) - ju fler reagenser som ryms i cylindern, desto längre reaktionstid. Kapaciteten hos ett saltvattenbatteri i AA-storlek är större än hos en saltvattencell i AAA-storlek. Det finns även andra formfaktorer för AA-batterier:
- A (större än AA);
- AAAA (mindre än AAA);
- C - medellång och tjockare;
- D - längre och tjockare.
Dessa typer av celler är inte lika populära och deras användningsområden är begränsade. Båda typerna finns endast i alkalisk och saltlösningsteknik.
Enligt spänningsnivå
Den nominella spänningen för ett encelligt batteri bestäms av dess kemiska sammansättning. Enstaka alkaliska galvaniska saltvattenceller ger en spänning på 1,5 V vid tomgångsvarvtal. Litiumströmkällor finns både i 1,5 V (för kompatibilitet med andra typer) och högre spänningar (upp till 3 V). Men för att undvika förvirring kan endast 1,5 volt-celler köpas i de aktuella storlekarna.
Nya batterier har en spänning som ligger nära detta värde vid nominell belastning. Ju mer den kemiska källan laddas ur, desto mer sjunker utgångsspänningen under belastning.
Cellerna kan sättas ihop till batterier. Utgångsspänningen blir då en multipel av spänningen för en enskild cell. Ett batteri 6R61 ("Krona") innehåller till exempel 6 halvvoltsceller. De levererar en total spänning på 9 volt. Varje cell är liten och kapaciteten i ett sådant batteri är låg.
Vilka batterier kallas "Finger cells" och "Little finger batteries"?
Båda dessa storlekar av galvaniska celler hör till klassen av batterier i fingerstorlek. Denna tekniska term har använts sedan sovjettiden för att beskriva batterier av denna form. I Sovjetunionen tillverkades de alkaliska cellerna Uranium M (316) och Kvant (A316) med en enda cell, som motsvarar den nuvarande AA-typen. Det fanns också andra cylindriska fingerceller i andra storlekar och proportioner.
På 1990-talet myntades termen "pinky"-batterier av handlare på marknaderna för att skilja AAA-batterier från andra formfaktorer. Namnet har fått fäste i hemmet. Men att använda det i tekniskt material är åtminstone oprofessionellt.
De viktigaste tekniska egenskaperna hos AA- och AAA-batterier
Den största skillnaden mellan AA- och AAA-formfaktorerna är storleken. Och detta bestämmer som sagt kapaciteten.
| Storlek | Längd, mm | Diameter, mm | Elektrisk kapacitet, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litium | Salt | Alkalisk | Litium | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | upp till 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Man måste komma ihåg att den elektriska kapaciteten beror på urladdningsströmmen och att dess nominella värde för alla typer av celler inte överstiger några tiotals milliampere. Vid strömmar över 100 mA är batteriets kapacitet mycket lägre. Detta innebär att en 1000mA⋅h-cell med en urladdningsström på 10mA räcker i ungefär 100 timmar. Men om urladdningsströmmen är 200 mA kommer laddningen att ta slut mycket tidigare än 5 timmar. Kapaciteten kommer att minska flera gånger. Den elektriska kapaciteten hos alla celler kommer också att minska när temperaturen sjunker.
Beroende på storlek och teknik har batterierna olika vikt, även om denna egenskap sällan är avgörande - utrustningens vikt är i de flesta fall mycket större än några få batteriers vikt. Det är oftast nödvändigt att känna till detta för att lagra och transportera galvaniska celler.
| Storlek | Vikt, g | ||
|---|---|---|---|
| Salt | Alkalisk | Litium | |
| AA | upp till 15 | upp till 25 | upp till 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | upp till 10 |
Batteriernas vikt varierar, inte bara beroende på tillverkningstekniken utan också på hur glaset tillverkas. Den kan vara av metall med en plastbeläggning eller helt polymeriserad. Med tre powercells kan du öka din vikt med högst 30 gram. Det är osannolikt att detta är ett avgörande urvalskriterium.
Lagringstiden bestäms av självavladdningsströmmen och cellkapaciteten. Självavladdningen beror på tekniken, kapaciteten och formfaktorn. Men i praktiken bidrar den andra egenskapen mindre till laddningsläckage under lagring. Det är i alla fall vad tillverkarna försäkrar, eftersom de uppger att AA- och AAA-cellerna har ungefär samma hållbarhet. Lagringstiden påverkas också av temperaturen, med ökad temperatur minskar lagringstiden.
| Storlek | Hållbarhet, år | ||
|---|---|---|---|
| Salt | Alkalisk | Litium | |
| AA, AAA | upp till 3 | upp till 5 | 12-15 |
Det finns ett annat problem med saltceller. Batterier av sämre kvalitet kan ha ett elektrolytläckage. Den faktiska lagringstiden är därför ännu kortare i detta fall.
Nätaggregat kan användas under olika förhållanden, inklusive temperatur. Och lämpligheten av galvaniska celler varierar - också beroende på tillverkningstekniken. Det har nämnts att saltbatterier inte fungerar bra vid minusgrader. Litiumbatterier har trots alla sina fördelar en övre gräns på +55 °C (den nedre gränsen är så låg som minus 40 (vanligtvis minus 20), beroende på tillverkare). De alkaliska har ett brett intervall, från cirka minus 30 till +60 °C, och är de mest mångsidiga i detta avseende.
Sammanfattningsvis kan man säga att AA- och AAA-familjen omfattar ett stort antal varianter av galvaniska celler. Det är möjligt att välja ett batteri för ett stort antal driftsförhållanden och ett stort antal kostnader.
Relaterade artiklar:
