gototop

Анонс

Начало Батарейки Устройство щелочных батареек

Устройство щелочных батареек


 

Первичные элементы в настоящее время являются обладателями двух рекордов: с одной стороны, они являются самым распространенным типом, с другой - самым дорогим в эксплуатации электрохимическим источником питания. И хотя технологическое совершенствование первичных элементов продолжает расти, темпы этого роста несколько отстают от общего прогресса в области микроэлектроники. Ярким подтверждением является тот факт, что до сих пор продолжается производство лишь чуть модернизированных, не слишком мощных стандартных источников, которые изготовляются из все тех же "классических" материалов и сырья, как и цинково-углеродные элементы Лекланше, называемые часто "сухими" элементами.

 

Продолжается производство также ртутных элементов и источников питания, работающих на окиси серебра. Заметный скачок произошел в производстве более современных и более мощных щелочных батареек (элементов), которые постепенно вытесняют все остальные классические типы источников питания. Впрочем, это происходит не везде. В 1994 году в США доля щелочных батареек составляла 83 процента от общего потребления первичных источников питания, в Западной Европе эта доля составляла лишь 52 процента, а в Чешской Республике - менее двадцати процентов. Стандартные и щелочные батарейки питания изготовляются в нескольких вариантах, отличающихся размерами.


Большинство из них поставляется в двух основных исполнениях. Исключение составляют лишь батареи средней величины (2R 10) и миниатюрная батарейка (LR 3). Первая из них изготовляется лишь в стандартном, а вторая только в щелочном варианте. С точки зрения эксплуатации к основным параметрам источников питания относятся емкость, т.е. энергетическое содержание, измеряемое в большинстве случаев в миллиампер-часах, но иногда и в ватт-часах, а также внутреннее сопротивление. Однако поиски этих данных на упаковке приведут лишь к бесцельной трате времени. Емкость отдельных батарей одного типа может быть различной, а внутреннее сопротивление обычных элементов, имеющихся в продаже, составляет, как правило, около 1 Ом. При этом внутреннее сопротивление больших батарей бывает несколько меньшим, а маленьких батарей - несколько большим, причем в процессе эксплуатации оно продолжает увеличиваться. Идеальным можно считать элемент или батарею, обладающих максимальной емкостью и минимальным внутренним сопротивлением.

Обозначения щелочных батареек

Еще одной важной характеристикой щелочных батареек является так называемая разрядочная кривая, описывающая сравнительно сложный процесс разрядки, при котором происходит распад активных химических веществ, повышается внутреннее сопротивление и падает напряжение. Несмотря на то, что разрядочные кривые отдельных типов батарей отличаются по своему внешнему виду, действует следующее правило: чем более сбалансирована эта кривая, тем лучше, т.е. более плавная кривая свидетельствует о том, что в процессе эксплуатации данный источник обеспечивает более долговременное и стабильное напряжение. Разрядные характеристики щелочных батареекВ связи с этим следует заметить, что при эксплуатации с перерывами (а именно такой она чаще всего и бывает) при длительных перерывах содержимое элемента становится более гомогенным, т.е. более однородным; при этом происходит также частичная регенерация, т.е. восстановление содержимого. При длительной эксплуатации "отдохнувший" элемент обеспечивает несколько большее напряжение, чем до перерыва в работе. В этом случае кривая приобретает "пилообразный" вид.

Разрядная характеристика батарейки при постоянной работе


Отличие потребляемой мощности наиболее распространенных типов стандартных и щелочных батарей можно определить из графиков, составленных по результатам теста, который был проведен несколько лет назад нашими специалистами. При сравнении не следует забывать о геометрической форме обоих графиков, поскольку первый из них начинается с величины 0,3 ампер-час,  а второй с величины 1 ампер-час. Продолжительность работы цинковых батареекХотя общая емкость щелочных элементов или батарей является в 2 - 2,5 раза большей, чем емкость стандартных, на самом деле они выделяют в 2 - 5 раз больше полезной энергии. 08 В чем здесь дело? Ответ дают их разрядные характеристики. У стандартных элементов кривые снижаются медленно и равномерно вплоть до полной разрядки, т.е. достижения такого уровня напряжения, которое уже не может использоваться. В то же время у щелочных батареек кривая снижается очень медленно или не снижается вообще, и лишь в заключительной фазе их "жизни" кривая начинает резко снижаться и приближаться к нулевой отметке. Поскольку при снижении напряжения на электродах до величин ниже 0,9 В источник питания уже не может надежно снабжать потребляемое устройство электрической энергией, в стандартных элементах после их удаления из устройства остается намного больше неиспользованной энергии, чем в элементах щелочных. Таким образом, с этой точки зрения стандартные элементы оказываются менее эффективными, чем щелочные.


Продолжительность работы щелочных батареекИ без того небольшая емкость стандартных элементов снижается, кроме того, вследствие их саморазрядки. Это связано с тем, что электрохимический процесс в них продолжается непрерывно. По этой причине их нельзя ни приобретать заранее в большом количестве, ни хранить продолжительное время. При долгом хранении через определенное время напряжение в них может снизиться настолько, что они становятся негодными для употребления. Поскольку высокая температура хранения ускоряет процесс саморазрядки, стандартные батареи следует хранить в прохладном месте. С этой точки зрения щелочные батарейки более удобны, поскольку они гораздо менее подвержены саморазрядке и могут храниться гораздо дольше: за четыре года хранения напряжение снижается лишь на 15 процентов от номинальной величины.

Емкость щелочных батареек по сравнению со стандартными