Меню

Батарейки как источники тока

Батарейки как источники тока

    Главная
  • Список секций
  • Химия
  • Батарейка как химический источник тока: энергетические характеристики и влияние на окружающую среду

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Батарейка как химический источник тока: энергетические характеристики и влияние на окружающую среду

  • Авторы
  • Руководители
  • Файлы работы
  • Наградные документы

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

В современной жизни с батарейками мы сталкиваемся ежедневно — в пульте дистанционного управления телевизором, в электронных часах, в детских игрушках и карманных фонариках. Как-то в очередной раз, покупая батарейки для бытовых предметов дома, я задумался над вопросом: а какие батарейки будут более эффективными и долговечными: солевые или щелочные? Решил, что приобрету оба типа батареек. Дома обратил внимание на значок, изображенный на корпусе батарейки, в виде перечеркнутого мусорного бака. Выходит, что батарейку нельзя выбрасывать в мусорное ведро. Что же тогда с ней делать? И какая из батареек – солевая или щелочная нанесет меньший вред окружающей среде?

Проблема: какие батарейки обладают лучшими энергетическими характеристиками и наносят меньший вред окружающей среде?

Предмет исследования: энергетические характеристики солевых и щелочных пальчиковых батареек, а также их влияние на окружающую среду при неправильной утилизации.

Объект исследования: пальчиковые батарейки (солевые и щелочные).

Цель работы: сравнить энергетические характеристики солевых и щелочных батареек, а также оценить вред от неправильной утилизации химических источников тока и проинформировать одноклассников и знакомых о правилах использования батареек.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

Расширить и углубить знания о химических источниках тока, их химическом составе и принципе работы.

Определить экспериментально энергетические характеристики батареек с помощью специальных приборов.

Осуществить химические эксперименты по оценке влияния химических источников тока на окружающую среду.

Сформулировать выводы о том, какая из батареек является более энергетически и экономически более выгодной. А также отметить, какой вред наносят химические источники тока окружающей среде.

Сформулировать практические рекомендации по правильной утилизации химических элементов питания.

Актуальность исследовательской работы.

На сегодняшний день существует множество разных типов батареек, среди которых все сложнее ориентироваться. Поэтому будет весьма полезным отметить для себя и всех окружающих, какой из двух типов батареек (солевые и щелочные) более энергетически и экономически выгодный.

К сожалению, в современном мире далеко не все знают, как утилизировать отработанные батарейки, и какой вред они могут нанести человеку и окружающей его среде.

Методы исследования, используемые в работе.

Теоретические: проведен обзор литературы с целью изучения понятия «химический источник тока», принципа работы и химического состава солевых и щелочных батареек, а также влияния химических элементов питания на окружающую среду и здоровье человека.

Эмпирические: с помощью мультиметра DT832 и устройства заряда-разряда IMAX B6 экспериментально определены энергетические характеристики солевых и щелочных батареек. В условиях школьной лаборатории проведены химические эксперименты, подтверждающие негативное влияние химических источников тока на окружающую среду.

Практическая значимость состоит в возможности применения данной исследовательской работы при выборе батареек для бытовых приборов дома, а также с целью составления рекомендация по использованию и утилизации батареек.

1. Теоретическая часть

1.1 Батарейки как химический источник тока

Первый химический источник тока был изобретён итальянским учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенных проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая была названа Вольтовым столбом.

В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил свой гальванический элемент (элемент Лекланше), состоявший из цинкового стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца (IV) MnO2 с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции используется до сих пор в солевых батарейках для различных бытовых устройств [3].

Химический источник тока — это устройство, непосредственно преобразующее энергию химической реакции, протекающей между анодом и катодом, в электрическую энергию. Все химические источники по способности к повторному использованию подразделятся на две большие группы: первичные источники тока и вторичные источники тока. Первичные источники тока обеспечивают только разряд и не могут заряжаться — они используются однократно. К ним и относятся солевые и щелочные батарейки. Вторичные источники тока (аккумуляторы) могут заряжаться и использоваться многократно в циклическом режиме «заряд-разряд» [7].

Химические источники тока состоят из электродов и электролита, который находится в емкости. Электрод, на котором окисляется восстановитель (отдает свои электроны), называется анодом. Электрод, на котором восстанавливается окислитель (принимает электроны), называется катодом. В итоге получается электрохимическая система.

Результатом протекающей в системе электрохимической реакции становится возникновение тока. Восстановитель передает электроны на окислитель, который восстанавливается. Электролит, находящийся между электродами, нужен для прохождения реакции.

Анод, как правило, изготавливается из порошкового цинка ( Zn ) с латунным сердечником, выведенным на дно батарейки, то есть к минусу. Катод выполнен из порошкового диоксида марганца ( MnO 2 ), с добавлением угольного порошка (С). Угольный порошок способствует лучшей проводимости.

Важно знать, что любой гальванический элемент выдаёт строго постоянный ток, так как он всегда направлен от плюса к минусу и не имеет синусоиды изменений [12].

К основным характеристикам батареек как химических источников тока относятся: разрядное напряжение ( это установленное нормативами значение напряжения, до которого допускается его снижение при разряде батареи током определенной величины) ; мощность; разрядный ток ( значение тока, при разряде которым при нормальной температуре определяют емкость батарейки) ; емкость – то количество энергии, которое источник выдает при общем разряде; температурный интервал работы; время службы – наибольший срок хранения и работы батарейки; механическая прочность; герметичность.

Основное достоинство батареек как химических источников тока состоит в отсутствии обслуживания. Это значит, что перед эксплуатацией их необходимо просто осмотреть и определить срок годности. При включении в цепь нельзя путать полярность и допускать повреждения контактов [10].

1.2 Устройство и характеристики солевых и щелочных батареек

1.2.1 Солевые батарейки

К наиболее распространенным автономным химическим источникам тока относятся солевые батарейки, которые также имеют название марганцево-цинковые и угольно-цинковые . При их изготовлении используется пассивный уголь (С) и двуокись марганца ( MnO 2 ).

Отличительной чертой таких батареек является состав электролита, в качестве которого применяются неорганические соли: хлористый аммоний ( NH 4 Cl ) или хлористый цинк ( ZnCl 2) [11]. Заявленное напряжение солевой батарейки — 1,5v (Вольта).

Корпус такого элемента питания состоит из цинка и выступает в качестве отрицательного электрода. Положительным элементом служит брикет прессованной активной массы, смоченный электролитом. Для герметизации и экранирования токоотвода в верхней его части применяют обжимы и прокладки.

Избежать протекания электролита, коррозийных и окислительных процессов удается с помощью плотного футляра-корпуса , в который и помещаются все элементы солевой батарейки.Дополнительно корпус (стакан) снабжается этикеткой, где публикуется наиболее важная информация о химическом источнике тока [1].

Читайте также:  Закон ампера сила взаимодействия двух параллельных проводников с токами

Следует отметить, что химический состав электролита солевых
батареек может немного варьироваться – в “мощной” версии используется
электролит с преобладанием хлорида цинка ( ZnCl 2) . Впрочем, слово “мощный”
применительно к ним можно писать разве что в кавычках – ни одна из
разновидностей солевых батареек на серьёзную нагрузку не
рассчитана: в фонаре их хватит на четверть часа, а в фотоаппарате может
не хватить даже на выдвижение объектива. Следовательно, назначение солевых батареек – это пульты дистанционного управления, часы, электронные термометры, то есть устройства, энергопотребление которых укладывается в единицы, в крайнем случае, в десятки миллиампер.

1.2.1 Щелочные батарейки

Рис. 4 Устройство щелочной батарейки

аботы над улучшением потребительских свойств первичных источников тока привели в шестидесятых годах 20 века к началу производства щелочных батареек. Название этот вид батареек получил по веществу электролитаконцентрированному щелочному раствору. Для производства электролита используется гидроксид калия ( KOH ), реже гидроксид натрия ( NaOH ). Сегодня щелочные батарейки часто называют алкалиновыми из-за надписи на корпусе батареек, выпущенных за рубежом “Alkaline” (щелочь). Другие участники электрохимической реакции в щелочной батарейке такие же, как и у солевой батарейки – отрицательный электрод из цинка ( Zn ) и положительный электрод из оксида марганца ( MnO 2). Применение в качестве электролита раствора щелочи вместо раствора соли позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства батареек. Напряжение щелочных батареек составляет 1,5v (Вольта) [13].

Во время электрохимической реакции электролит (щелочь) расходуется очень незначительно, поэтому его требуется меньше, чем при производстве солевой батарейки.

Отрицательный электрод представляет собой цинковый порошок, занимающий 20-30% объема, а не стакан как у солевой батарейки. Конструкция батарейки дает возможность значительно увеличить срок службы и повысить максимальный ток, отдаваемый в нагрузку.

Отрицательный электрод, расположенный в центральной части батарейки, представляет собой пасту из цинкового порошка, электролита и загустителя. Для предотвращения коррозии применяется цинк высокой чистоты, имеющий специальные добавки других металлов (алюминий и висмут). Что позволяет отказаться от применения ртути. Внутри порошка находится латунный стержень, выполняющий функцию токоотвода.

В щелочной батарейке находится в полтора раза больше оксида марганца, чем в солевой батарейке. Отсутствие выделения газов при электрохимической реакции в щелочной батарейке позволяет делать ее корпус герметичным. В нижней части корпуса расположен защитный клапан, защищающий батарейку от взрыва. Если при прохождении химических процессов или из-за нагрева внутри будут накапливаться газы, то откроется защитный клапан и часть электролита выйдет наружу, герметичность будет нарушена [9].

Щелочные элементы питания могут работать в жестких погодных условиях. Температура их хранения и эксплуатации находится в интервале от -20 до +50°С. Хотя некоторые производители пишут более широкие рамки.

Алкалиновые химические источники питания можно использовать для работы следующих приборов и устройств: кухонных и напольных весов, дистанционных пультов управления, часов настенных и напольных, детских игрушек, медицинских приборов (тонометров, термометров), радиоприемников, портативных колонок и многих других приборов.

1.3 Влияние химических источников тока на окружающую среду

Взглянув на обычную пальчиковую батарейку, можно увидеть на ней значок в виде перечёркнутого мусорного бака, который означает, что её нельзя выбрасывать вместе с остальными бытовыми отходами в мусорное ведро, а необходимо сдать в специализированный пункт утилизации. И этот знак на батарейке стоит неспроста!

В химических источниках тока содержится множество различных металлов и их соединений (литий, марганец, цинк и др.), а также органических соединений (бумага, картон, крахмал, графит) , которые имеют свойство накапливаться в тканях животных и человека и наносить непоправимый вред здоровью. Всего лишь одна выброшенная пальчиковая батарейка создаёт опасное для жизни загрязнение земли площадью 20 квадратных метров и отравляет 400 литров воды [5].

Чем же опасны находящиеся в батарейках тяжёлые металлы и как они могут попасть в наш организм?

На полигонах бытовых отходов химические источники тока становятся опасными сразу после вскрытия – повреждения оболочки источника тока. Как правило, это происходит в течение 6–7 недель, поскольку на батарейки воздействует повышенная температура и кислый (с рН меньше 7) фильтрат полигона. На протяжении всего времени существования полигона ТБО фильтрат служит постоянным источником загрязнения подземных вод.

Корпус отработанных и выброшенных батареек под воздействием окружающей среды разрушается и содержащиеся в ней химические вещества, обладающие ядовитыми свойствами, попадают в почву и грунтовые воды. Из почвы и воды эти вещества поглощаются растениями и животными, а из них (в виде пищи) оказываются в нашем организме. Губительный эффект может стать очевидным для человека через несколько лет, вызвав хроническое отравление, раковые заболевания или генетические мутации [8].

Таким образом, можно сделать вывод, что одновременно с огромной пользой, которую нам приносят батарейки, они являются одним из самых опасных источников ухудшения экологической обстановки, загрязнения окружающей среды, что связано с масштабами их применения. Из всего объема производимых батареек в мире перерабатывается всего 3%, при этом прослеживается неоднородность этого показателя по странам мира.

В России процесс организации сбора отработанных химических источников тока идет очень медленными темпами, и даже имеет тенденцию к замедлению [2].

В связи с тем, что утилизация батареек необходима для сохранения окружающей среды и здоровья будущего поколения и является глобальной экологической проблемой, необходимо ее реализовать государством в рамках полномочий субъекта РФ и муниципального района.

2. Экспериментальная часть

2.1 Экспериментальное исследование энергетических характеристик солевых и щелочных батареек

Для того чтобы установить, какая из батареек (солевая или щелочная) является более эффективной и энергетически выгодной, мы решили экспериментально определить некоторые из характеристик этих химических источников тока (разрядное напряжение, максимальный ток и емкость) [3]. При проведении экспериментов использовались следующие приборы:

1. Цифровой мультиметр DT 832. Универсальный прибор, который совмещает в себе вольтметр, амперметр, омметр. Разрешающая способность – 0,1 V (Вольт).

2. Устройство заряда-разряда IMAXB 6.

Результаты экспериментального определения основных характеристики солевых и щелочных батареек представлены в таблице 1.

Табл. 1 Экспериментально определенные характеристики солевых и щелочных элементов питания разных фирм производителей (с указанием стоимости)

Характеристики химического источника тока

Источник

Как работает батарейка: строение и состав

Как работает батарейка: строение и состав

Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для них необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает.

  1. Что такое батарейка
  2. Разновидности
  3. Солевые
  4. Щелочные
  5. Серебряные
  6. Ртутные
  7. Литиевые
  8. Устройство батарейки
  9. Принцип работы батарейки
  10. Применение
  11. Выбор источника питания
Читайте также:  Как мерить ток 220

Что такое батарейка

Обыкновенная батарейка представляет собой электрический источник питания на основе химических реакций. При взаимодействии двух металлических электродов в жидком или твердом электролите происходит выработка энергии в результате взаимодействия элементов. Первая батарейка была изобретена более 2000 лет тому назад, при реакции меди и железа в уксусе вырабатывалось напряжение 1 В.

Важно! Одиночные гальванические элементы не подлежат восстановлению заряда.

Разновидности

По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:

  • АА- пальчиковая;
  • ААА- мизинчиковая;
  • АААА;
  • С- дюймовочка;
  • D- бочка;
  • квадратная;
  • РР3- крона;
  • Источники питания миниатюрных размеров.

В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:

  • солевые;
  • щелочные;
  • ртутные;
  • серебряные;
  • литиевые.

Солевые

Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.

Щелочные

Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».

Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.

Серебряные

В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.

Ртутные

В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.

Внимание! Ртутные источники питания являются опасными для здоровья человека и окружающей среды.

Литиевые

Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.

Устройство батарейки

Рассмотрим, как устроена батарейка на примере щелочного элемента в разрезе. В качестве материала для отрицательного электрода применяется цинк, он пропитывается щелочным электролитом. Вывод анода на корпус изготавливается в виде стальной тарелки. Положительный электрод производят из никелированной стали.

Строение батарейки

Для того, чтобы не возникало коротких замыканий необходимо изолировать оболочку. Специальная прокладка удерживает газы, которые образуются в ходе химических реакций, так как их количество незначительно, камера для сбора выполняется малых размеров. В конструкции присутствует предохранительная мембрана, она защищает батарейку от возникновения короткого замыкания. Мембрана прорывается, и излишний электролит вытекает наружу.

Принцип работы батарейки

Любой химический источник питания имеет в своей конструкции положительно и отрицательно заряженные электроды, а также активный электролит. Заряженные частицы электроны перемещаются от минуса к плюсу при подключении нагрузки. Катод выполняет восстановительную функцию, напитываясь зарядом от анода. Жидкий или твердый электролит выполняет функцию проводника для заряженных частиц.

Схема работы

Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

  • Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
  • Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
  • Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
  • Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Выбор источника питания

Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:

  1. В аппаратах и оборудовании какого вида он будет применяться.
  2. Электролит какого состава используется в конструкции.
  3. Стоимость батарейки, иногда более выгодно приобрести несколько дешевых, чем один очень дорогой.
  4. Каждый элемент питания на корпусе имеет маркировку, по которой можно определить вид и состав источника питания.
  5. Необходимо ориентироваться по условиям окружающей среды в процессе эксплуатации.
  6. Рекомендуется приобретать источники питания, произведенные сравнительно недавно, так как с течением времени емкость может понижаться.
  7. Перед покупкой следует обратить внимание на целостность упаковки и самого корпуса элемента.
  8. Батарейка должна конструктивно соответствовать своему посадочному месту в электроприборе.

Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.

Источник



Гальванический элемент батарейка как источник энергии

Гальванический элемент батарейка -это энергетическое устройство, которое преобразует накопленную химическую энергию непосредственно в электрическую с помощью электрохимического процесса, включающего реакции окисления.

Каковы основные компоненты батареи как генератора энергии?

Гальванический элемент может состоять из многих электрохимических элементов, называемых батарейными элементами. Элементы или ячейки могут быть соединены и расположены последовательно или параллельно в соответствии с требуемым выходным напряжением и током, образуя емкость батареи.

Гальванический элемент батарейка состоит из трех основных компонентов:

  1. Анод (отрицательный электрод). Это восстановительный электрод, который отдает электроны во внешнюю электрическую цепь и окисляется в ходе электрохимической реакции. Таким образом, анодные электроды также называют “топливным электродом”.
  2. Катод (положительный электрод). Катод-это окислительный электрод, который принимает электроны от внешней цепи и восстанавливается в ходе электрохимической реакции.
  3. Электролит (электродная среда). Электролит представляет собой среду или сепаратор между анодом и катодом, который служит ионным проводником для переноса ионов или зарядов между двумя электродами. Обычно это жидкость с кислотами или щелочами для придания ионной проводимости.

Необходимо отметить, что некоторые батареи используют твердые электролиты, поэтому мы обычно называли их “сухими ячейками” или “сухими батареями”.
Первые компоненты типичного сухого элемента в качестве анода использовали цинк, а в качестве катода-графитовый (углеродный) стержень, окруженный влажным электролитом (химическая смесь).

Другие более современные распространенные сухие гальванические элементы батарейки включают цинк-хлоридные, ртутные, оксид серебра, цинк-воздушные батареи и т. д.

Классификация источников питания

Как правило, батареи можно разделить на первичные, вторичные и топливный элемент.
Первичные батареи не могут быть заряжены, в то время как вторичные являются перезаряжаемыми или аккумуляторами.

Читайте также:  Маргинал тока что это

В отличие от первичных и вторичных батарей, топливные элементы, с другой стороны, относятся к классу которые работают с непрерывной внешней подачей топлива.
Поэтому количество энергии для первичной батареи ограничено имеющимися в ней реагентами; вторичная может работать в прерывистом режиме, т. е. она может быть перезаряжена при достижении низкого уровня заряда.

Топливный элемент, по существу, имеет наибольшее количество энергии, так как топливо, обычно водород, может непрерывно подаваться в “топливный” элемент.

Марганцево-цинковый сухой элемент или угольно-цинковая батарейка

Гальванический элемент батарейка

Гальванический элемент батарейка электролитом которого является сухой или в форме пасты/геля был изобретен французский инженером Жоржем Лекланшем в 1866 году.
Стаканчик из цинка – минусовой электрод, электролитом служил диоксид марганца, графитовый электрод в качестве плюсового электрода.
Электрохимическая реакция Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH3)2]Cl2
Применяются солевые батарейки в приборах со средним и низким энергопотреблением.

Щелочная (алкалиновая) батарейка

Гальванический элемент батарейка

Щелочной диоксид цинка-марганца или ”щелочной” гальванический элемент батарейка обеспечивает гораздо более высокую плотность энергии и, следовательно, емкость, чем углерод-цинковый или марганцево-цинковый-хлоридный тип. Она также способна к более высокому разрядному току.

Диоксид марганца (MnO2) и углерод образуют положительный электрод, в то время как цинк находится в порошкообразной форме, как отрицательный электрод (анод), который фактически смешивается с образованием геля/пасты с гидроксидом калия (KOH) с цинковым порошком в качестве электролита. Несмотря на то, что щелочная батарея дороже и несколько тяжелее, она превосходит углерод-цинковые или хлоридные типы. Кроме того, щелочные батареи, как известно, долговечны из-за их способности избегать коррозионного воздействия из-за кислого иона аммония на цинк. Щелочные гальванические элементы батарейки особенно подходят для применений, которые включают в себя сравнительно высокие уровни тока разряда.

Литиевая батарейка

Литий-марганцевая диоксид батарейка -это относительно недавняя разработка, использующая преимущества высокого электродного потенциала и плотности энергии металлического лития. Она предлагает значительно большую плотность энергии и емкость, чем “щелочная” и угольная, при относительно небольшом увеличении стоимости.

Литий находится в форме очень тонкой фольги и запрессован внутри банки из нержавеющей стали, чтобы сформировать отрицательный электрод.

Положительный электрод – диоксид марганца, смешанный с углеродом для улучшения его проводимости, а электролит-перхлорат лития растворен в пропиленкарбонате.

литиевая батарейка

Номинальное напряжение на клеммах литиевого элемента составляет 3,0 в, что в два раза больше, чем у “щелочных” и других гальванических элементов. Он также имеет очень низкую скорость саморазряда, что дает ему очень длительный срок хранения. Внутреннее сопротивление также довольно низкое и остается таким в течение всего срока службы.

Литиевая батарея хорошо работает при низких температурах, даже ниже -60 °C, и передовые разработки используют их в спутниках связи, космических аппаратах, военных и медицинских приложениях. Медицинские приложения, требующие длительного срока службы критически важных устройств, таких как искусственные кардиостимуляторы и другие имплантируемые электронные медицинские устройства, используют специализированные литий-ионные батареи, которые могут работать в течение многих лет.

Литиевые гальванические элементы батарейки подходят для менее важных применений для работы с игрушками, часами и камерами. Хотя литиевые батареи стоят дороже, они обеспечивают более длительный срок службы, чем “щелочные” батареи, и сводят к минимуму их замену.

На практике, однако, напряжение на клеммах уменьшается по мере уменьшения заряда. Именно по этой причине, в отличие от вторичных батарей, первичные, как правило, не получают спецификации емкости ни в ампер-часах, ни в миллиампер-часах от большинства производителей вместо этого обычно задается только максимальный ток разряда.
Литиевые гальванические элементы обладают значительно большей плотностью энергии и емкостью, чем “щелочные” и другие первичные батареи; они обеспечивают более высокое (примерно в два раза) напряжение на клеммах по сравнению с другими первичными элементами, и напряжение на клеммах остается почти постоянным в течение всего срока службы.

Источник

Что такое батарейка

В электротехнике термином батарейка называют некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов соединёны между собой. Электричество в батарейке вырабатывается под действием химического процесса. Обратите внимание, что именно «несколько», а не одиночный элемент называется батарейкой. Но, всё же, мы привыкли батарейкой называть всё, что даёт нам постоянный ток, не вникая в то, из чего она там внутри состоит. Тем более, что как правило, снаружи всё упаковано в единую форму.

Изобретателем батарейки считается итальянский физик Алессандро Вольта. И произошло это примерно в 1800 году.

Что такое батарейка?

Принцип работы батарейки

У любой батарейки есть анод (положительный полюс, обозначается значком +), катод (отрицательный полюс, обозначается, соответственно значком -), между ними электролит (как правило сухой).
Электрический ток бежит от анода (-) к катоду (+), но между ними обязательно должна быть нагрузка (например лампочка или, что-то ещё).
Если нет нагрузки — нет тока!
А если соединить полюса в батарейке без нагрузки, то произойдёт короткое замыкание.
Качество батарейки (мощность, продолжительность работы, параметры нагрузки..) зависят от состава и качества материалов в её составе.

Виды батареек

Классификация батареек по типу химической реакции

Тип Описание Достоинства Недостатки
Первичные Гальванические элементы. Реакции, происходящие в них, необратимы, поэтому их нельзя перезарядить. Дешевле стоят, меньше саморазряд. Одноразовые.
Вторичные Аккумуляторы. Реакции в них обратимы, поэтому они способны не только отдавать энергию, но и накапливать её. Многократность применения. Более экологичные. Дороже. Сильнее саморазряд.

Классификация батареек по типу электролита
(список не полный, указаны только самые распространённые в быту)

Тип Достоинства Недостатки Фото
«Солевые» (угольно-цинковые) Самый дешёвый. Рабочая температура: от −40 до +55 °C (данные Википедии). Малая емкость, не позволяющая использовать изделия в мощных устройствах, малый срок хранения. солевые батарейки
«Щелочные» (алкалиновые, щёлочно-марганцевые) Ёмкость в 1,5–10 раз больше, чем у солевых элементов, в зависимости от режима работы, при том же типоразмере элемента. Меньший саморазряд, длительный срок хранения. Лучше работают при больших токах нагрузки. Меньше падение напряжения по мере разряда. Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным. Рабочая температура: от -30 до +55 °С. Спадающая кривая разряда, большая масса. щелочные или алкалиновые батарейки
«Литиевые» Наивысшая ёмкость на единицу массы. Пологая кривая разряда. Превосходен при низких и высоких температурах (лучше чем у предыдущих элементов). Длительное время хранения. Лёгкий вес. Высокая цена Литиевая (FR6)

Типы батареек по размеру и их обозначения

Здесь мы разместили таблицу в которой указаны, помимо размеров и характеристик, «название» и «маркировка». По сути это одно и то же, и даже, как правило, на всех элементах указывается одновременно. В США принято буквенное обозначение (в колонке «название»), и оно ориентированно на физический размер «батарейки».

Источник