Что такое щелочные батарейки, из чего они состоят?

Современные технологии принесли нам огромное количество устройств, все из которых для своей работы зависят от непрерывной подачи электричества. Чтобы удовлетворить этот спрос, маленькие батарейки стали незаменимыми компонентами во многих случаях.

Среди самых популярных типов перезаряжаемых батареек — щелочные источники тока. Однако не многие знают об их происхождении, ключевых характеристиках и уникальных особенностях.

История щелочных батареек

Первая щелочная батарейка дебютировала в начале XX века благодаря двум американским изобретателям — Томасу Эдисону и Вольдемару Джангеру.

Компания Duracell стала ведущим поставщиком щелочных источников питания на рынке электротоваров. Этот подъем совпал с быстрым развитием и популярностью портативных радиоустройств в начале 1900-х годов, поэтому возник высокий спрос на компактные батарейки.

Благодаря небольшим размерам, герметичной конструкции и впечатляющей энергоемкости щелочные батарейки отлично справляются со своей задачей по сравнению с другими источниками энергии.

Щелочные батарейки зарекомендовали себя как надежный и постоянный источник энергии, что обеспечивает их неизменную популярность.

Дополнительная информация. Щелочные батарейки также известны как щелочные аккумуляторы.

Состав и конструкция щелочной батареи

Чтобы понять принцип работы устройства, необходимо знать конструкцию его источника тока. По сути, для получения электрического тока в этом устройстве используются анод и катод. Катод состоит из нескольких компонентов:

• диоксид марганца;
• специально разработанные связующие вещества;
• ацетиленовая сажа или графит;
• щелочной раствор, содержащий гидроксид калия.

В некоторых случаях вместо гидроксида калия могут использоваться растворы натрия или лития. Кроме того, в электролиты добавляют специальные природные или синтетические вещества, чтобы увеличить их толщину.

Для изготовления анода используется цинк, покрытый антикоррозийным материалом. В прошлом для этой цели использовались такие вещества, как ртуть или свинец. Однако современные батареи теперь содержат менее вредные материалы, такие как алюминий.

Конструкция щелочных аккумуляторов схожа с солевыми, основное отличие заключается в расположении элементов:

1. Внутри щелочных батареек все заполнено цинковой пастой в порошкообразном виде. Это позволяет увеличить площадь поверхности для взаимодействия между элементами, что приводит к более высокой энергоемкости по сравнению с солевыми батарейками.
2. Цинк смешивается со специальным составом, который уплотняет его и создает отрицательный заряд. Для снятия заряда используется латунный стержень.
3. Диоксид марганца соединяется с ацетиленовой сажей или другим углеродным компонентом. Он отделяется от анода с помощью сепаратора.
4. Положительный заряд излучается через стальной стакан с никелевым покрытием.
5. Для предотвращения возможного короткого замыкания оболочка изолирована от анода.
6. Для отвода отрицательного заряда используется стальная пластина.
7. Конструкция включает прокладку для удаления газов, образующихся во время химической реакции. Важно отметить, что по сравнению с солевыми батарейками выделяется меньше газов.
8. Газовая камера и мембрана играют решающую роль в обеспечении безопасности. Они предотвращают взрыв, собирая образующиеся газы. Если давление превысит безопасные пределы, мембрана разорвется, что приведет к утечке электролита.

Характеристики щелочных батарей

К основным характеристикам щелочных батарей относятся:

1. Емкость для зарядки. В зависимости от типа может составлять от 1500 до 3000 мА⋅ч.
2. Напряжение. Эти элементы питания могут генерировать напряжение в диапазоне от 1.от 5 до 9 В.

Вот основные параметры, которые следует учитывать перед покупкой.

Кроме того, щелочные аккумуляторы могут работать в различных погодных условиях. Допустимый диапазон температур для работы и хранения — от -20 до +50 градусов Цельсия. Продукция некоторых производителей может надежно работать даже в более экстремальных условиях.

Типы аккумуляторов

Неопытные пользователи часто не могут разобраться в различных размерах, маркировках и классификациях батареек. Процесс выбора усложняется еще и тем, что в разных странах используются различные системы маркировки, а в продаже имеются батареи от разных производителей из Европы, Азии, Северной Америки и России.

Первое, что привлекает ваше внимание при покупке батареек, — это форма изделия. Существует несколько вариантов:

1. Цилиндрические: к ним относятся "AA", "AAA", и "C" батарейки. Они имеют форму обычного цилиндра и бывают разных размеров, в зависимости от конкретного типа батарейки.
2. Плоские: обычно называемые "кнопочными" или "монета" батарейки, они напоминают сплюснутые диски различных размеров.

В США также появилось буквенное обозначение, которое широко используется во многих других странах:

1. AAA. "Littlefingers." Размер крошечного изделия составляет 44.5 мм в высоту и 10.5 мм в ширину.
2. AA. "Палец". Размеры изделия составляют 50.5 мм в высоту и 14.5 мм в ширину.
3. C. "Часы" или "таблетка". Это относится к источникам тока среднего размера 50х26.5 мм.
4. D. Большой "планшет" с размерами 61.5×34.2 мм.
5. 1604D. Широко известны как "крона". Его размеры составляют 67x26x22 мм.

Размеры могут незначительно отличаться от стандартных на несколько миллиметров. Это связано с тем, что некоторые производители заключают источники тока в дополнительную капсулу, которая обеспечивает защиту от влаги или усиливает их противоударные свойства.

Преимущества и недостатки щелочных батареек

Как и у любого другого электронного устройства, у щелочных батареек есть свои преимущества и недостатки.

К преимуществам относятся:

• Обладают большей энергоемкостью по сравнению с солевыми источниками тока;
• Их можно использовать в самых разных устройствах;
• Низкий риск деформации или утечки электролита;
• Они, как правило, дешевле;
• Они доступны в различных размерах;
• Имеют низкий уровень саморазряда;
• Они имеют длительный срок службы как при использовании, так и при хранении.

Однако использование щелочных батареек имеет и некоторые недостатки:

• Они могут быть дорогими;
• Требуют правильной утилизации;
• Имеют тенденцию к саморазряду с течением времени.

Область применения

В повседневной жизни нас постоянно окружает множество устройств, функционирование которых зависит от источника питания. Алкалиновые батарейки, например, обычно используются в следующих типах устройств:

• Различные типы часов;
• Кухонные весы;
• Детские игрушки;
• Различные медицинские приборы, такие как мониторы кровяного давления или термометры;
• Медицинские приборы: электрические инвалидные кресла, различные датчики, слуховые аппараты;
• Портативные музыкальные колонки, радиоприемники;
• Пульты дистанционного управления автомобильной сигнализацией.

Поскольку каждое из этих устройств обладает уникальными характеристиками, для них требуются аккумуляторы со специально подобранным уровнем энергоемкости. Поэтому при выборе батарейки важно учитывать именно эту характеристику. Следуя нескольким рекомендациям, вы сможете обеспечить выбор высококачественного источника питания:

• Обратите внимание на производителя и срок годности устройства.
• Избегайте покупки батареек заранее, так как они имеют свойство саморазряжаться.
• Выбирайте продукты от известных брендов.
• Утилизируйте непригодные устройства в специальных пунктах сбора, а не выбрасывайте их в мусор.

Алкалиновые батарейки стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, находя применение в самых разных устройствах. Несмотря на давнюю историю и простую конструкцию, эти изделия претерпели мало модификаций и по-прежнему пользуются большим спросом.