Алкалайн батарейки что это

Алкалиновые или литиевые батарейки – какие лучше выбрать?

В этой статье будут рассмотрены особенности алкалиновых и литиевых батареек, а также их преимущества и недостатки. Для педантов сразу отмечу, что под обозначением «батарейки» здесь понимаются первичные источники тока щелочного (alkaline) и литиевого типа. В основном они представлены в продаже цилиндрическими моделями форм-фактора AA (или R6) и AAA (или R3), но на самом деле типоразмеров значительно больше. Можно также назвать C (R14), D (R20). Есть не только цилиндрические, но также дисковые (CR) или призматические («Крона» 9 В). Отличия у них не в форме и размерах, а в типе электрохимической системы, которая и определяет их достоинства и недостатки.

Алкалиновые

Конструкция и состав

Это стандартные батарейки щелочного типа. Алкалиновыми их окрестили за маркировку «Alkaline» (в переводе щелочной) импортного происхождения. Это марганцево─цинковый гальванический элемент питания со щелочным электролитом. В большинстве случаев щелочные батарейки имеют катод из двуокиси марганца (MnO₂) с графитосодержащим материалом, а анод из цинковой пасты (Zn). Реже в качестве материала катода применяются оксид серебра (Ag₂O) или метагидроксид никеля (NiO(OH)). В качестве электролита применяется гидроксид калия (KOH).

Ниже можно посмотреть конструкцию щелочного источника питания цилиндрического типа.

Изоляцию катода обеспечивает оболочка, предотвращающая короткое замыкание. В нижней части можно также увидеть специальную прокладку. Её роль заключается в принятие газов, образующихся в элементе при работе. Если давление превышает допустимый предел, то развивается предохранительная мембрана и батарейка разгерметизируется. В результате из алкалинового источника питания может вытечь электролит.

Реакции

В алкалиновых источниках питания протекают следующие реакции.

На аноде идет реакция с образованием гидроксида цинка и дальнейшим его разложением на оксид цинка и воду.

Zn + 2OH − => Zn(OH)₂ + 2e −

На катоде восстанавливается оксида марганца.

Общий электрохимический процесс в алкалиновой батарейке выглядит следующим образом.

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e − → 2e − + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃

Конструкция и материалы щелочной батарейки очень близки к солевым источникам питания. Однако в отличие от солевых батареек, в алкалиновых цинк содержится в порошкообразном виде, а не в форме цинкового стакана.

Сферы применения

Ниже перечислены основные сферы применения.

Как видите, это устройства, потребляющие относительно высокий ток непродолжительное время, а также те, что требуют небольшое по мощности питание в течение длительного времени. Если подать слишком высокую нагрузку, то может просесть напряжение и потребуется некоторое время на его восстановление.
Вернуться к содержанию

Основные параметры

Литиевые

Конструкция

В случае с литиевыми батарейками есть несколько распространённых типов конструкции. Ниже рассмотрены цилиндрические и дисковые источники тока.

Для цилиндрических моделей применяются бобинная и рулонная конструкция.

В случае рулонных батареек важно позаботиться о безопасности, поскольку при коротком замыкании (КЗ) ток в них может достигать 20 ампер. Если произойдет КЗ, то из-за сильного разогрева элемент питания может взорваться. Чтобы это предотвратить, конструкции предусматривается плавкий термистор, который еще называют плавким предохранителем. Когда ток превышает определенное значение, термистор разогревается, увеличивается сопротивление материала и ток КЗ снижается.

После устранения короткого замыкания и уменьшения температуры, сопротивление плавкого предохранителя снижается и батарейку можно снова использовать.

Некоторые производители предусматривают дополнительный вид защиты в виде специальной насечки в основании отрицательного вывода элемента. Если давление внутри корпуса превысит определенное значение, то по этой насечке произойдет вскрытие и сброс давления. Так удастся избежать взрыва. После вскрытия литиевая батарейка уже непригодна для использования.

Состав и протекающие реакции

Существуют две электрохимические системы, на основе которых создаются литиевые батарейки.

Литий─тионилхлоридные

В этой электрохимической системе катодом является жидкое вещество. В роли анода выступает металлический литий, а катод выполнен из пористой углеродной массы. Электролит представляет собой раствор солей лития (LiGaCl₄ или LiAlCl₄) в тионилхлориде (SOCl₂). Тионилхлорид, помимо функции электролита, выполняет также роль активного материала катода. Химическая реакция, протекающая в этой электрохимической системе, выглядит так.

В процессе разряда происходит оседание хлорида лития в порах катода. Когда батарейка близка к полному разряду, начинается оседание серы на катоде. Параллельно происходит растворение оксида серы в электролите.

Литий─диоксидмарганцевые

Электрохимические системы на базе MnO₂ являются более распространенными при создании первичных источников тока литиевой типа. Здесь роль анода также выполняет металлический литий, активным катодным материалом является термообработанный диоксид марганца ─ MnO₂. В системе используются органический электролит, имеющий в своём составе растворенные соли лития LiClO₄ или LiCF₂SO₂. Часто используется диметоксиэтан или пропиленкарбонат. Реакция, происходящая при разряде в этой системе, показана ниже.

При протекании реакции нет образования каких-то химических элементов, которые бы увеличивали давление в корпусе источника тока. Марганец восстанавливается до трёхвалентного состояния, а также происходит встраивание ионов лития в кристаллическую решётку MnO₂.

Система на основе Li─SOCL₂ имеет более высокую энергетическую плотность и ёмкость, чем Li─MnO₂. Естественно, при одинаковых габаритах и массе. Это обусловлено более высокой активностью тионилхлорида сравнению с диоксидом марганца. Кроме того, номинальное напряжение в первом случае составляет 3,5, а во втором 3 вольта.

Если после хранения такой батарейки подключить её к устройству, потребляющему большой ток, то произойдет кратковременная просадка напряжения. Впоследствии она выравнивается до нормального значения. Просадка будет тем сильнее, чем дольше на хранении находился источник питания. И тем больший ток будет потребляться нагрузкой. Если же напряжение снизится ниже минимального, то устройство не может просто включиться.

Поэтому после хранения батареек Li─SOCl₂ перед подключением к ним нагрузки нужно проводить депассивацию. Причём специалисты советуют учитывать эффект пассивации на стадии проектирования того или иного устройства для его стабильного функционирования. С этой точки зрения процесс пассивации является отрицательным явлением.

В принципе, этот эффект можно преодолеть, если ввести в электролит вещества, способствующие растворению хлорида лития. Но образующаяся пленка имеет и положительный эффект. Он заключается в том, что при хранении предотвращается окисление материала катода. Благодаря этому снижается интенсивность саморазряда. К примеру, у батареек Li─SOCl₂,имеющих бобинную конструкцию, составляет всего около 1 процента в год.
Вернуться к содержанию

Сферы применения

Безопасность

При использовании литиевых батареек важное значение приобретает вопрос безопасности. Это касается их применения как в промышленных, так и в бытовых устройствах. Нужно позаботиться о том, чтобы параметры эксплуатации не привели к возгоранию, порче оборудования и травмам персонала. Более безопасными считаются источники тока Li─MnO₂. В них при хранение и разряде не возникает никаких элементов, увеличивающих давление в корпусе. В электрохимических системах Li─SOCl₂ присутствуют подобные элементы, но критического увеличения давления они не вызывают.

Стоит также понимать, что чем больше ёмкость литиевых источников тока (а значит, больше их размеры и масса), тем больше в них активного материала. А значит, серьёзнее будут последствия в случае возгорания. Чем меньше лития использовано в батарейке, тем она безопаснее. Про средства защиты (клапаны, насечки) уже было сказано выше в разделе про рулонную конструкцию.

Характеристики

Что лучше – литиевые или алкалиновые?

В итоге, что лучше литиевые или щелочные батарейки? Как и в других подобных случаях, однозначного ответа на вопрос здесь дать нельзя. Выбор нужно делать в зависимости от устройства, где будет работать батарейка. Можно только обозначить преимущества и недостатки обоих типов.

Можно однозначно сказать, что выбор в пользу литиевых батареек следует делать тогда, когда требуется обеспечить питание устройств с высоким потреблением тока. Но при этом придется потратиться больше, чем случае со щелочными источниками тока.
Вернуться к содержанию

Источник

Почти все, что нужно знать об алкалиновых (щелочных) батарейках

У некоторых приборов, которые питаются от батареек, достаточно высокая мощность. Для них необходимы специальные источники питания, которые смогут питать устройство током продолжительный период.

Среди потребителей популярны алкалиновые батарейки. Они недешевые, но со своей работой справляются прекрасно. Подробнее о них расскажем далее.

Общая информация

Алкалиновая (или же щелочная батарейка) – элемент питания, где анодом выступает цинковый порошок, катодом – диоксид марганца.

Кстати, «alkaline» – это английское слово и переводится оно как «щелочь». Именно поэтому ее называют и щелочной, и алкалиновой.

Химический раствор (электролит) в них – это гидроксид калия (другими словами – щелочь).

Изделия бывают разных типоразмеров. Величина их параметров на выводах порой очень разнится. Так что, отправляясь в магазин за покупкой, учтите этот нюанс и подойдите к выбору батарейки внимательно.

Каких видов бывают щелочные батарейки

В первую очередь, этот источник питания имеет разные корпуса.

Чаще всего в торговых точках встречаются такие его разновидности:

Алкалиновую и солевую батарейку различить не трудно – в первом случае будет стоять пометка LR. Это означает, что внутри продукта щелочной химический раствор.

Что выбрать: алкалиновые или солевые элементы

Щелочные батарейки значительно превосходят солевые источники питания, причем по разным показателям. В первую очередь, это больший объем изделия, а сроки эксплуатации могут отличаться более чем в пять раз.

Алкалиновые батарейки также прекрасно подойдут для тех приборов, которым приходится работать при минусовых температурах.

Данные изделия не подведут даже при –20°C. А вот солевые элементы этим похвастаться не могут – они не станут функционировать даже в минимальный мороз.

Кроме того, при глубоком разряде из солевой батарейки может выделяться химический раствор, в результате чего это может стать причиной поломки прибора. С алкалиновыми элементами такого практически не случается.

Плюсы и минусы алкалиновых изделий

Преимуществами щелочных батареек являются:

Недостатки у данного изделия следующие:

Такая стоимость товара обусловлена длительностью срока эксплуатации. Часто заменять его вам не придется. Еще один минус подобного типа источников питания – их нельзя заряжать.

Зарядка – можно или нет

Когда батарейка сядет окончательно, ее нужно утилизировать. «Реанимировать» ее не стоит, так как это опасно.

Если вы попробуете подпитать ее, это может поспособствовать полной разгерметизации корпуса и, в результате, стать причиной пожара или взрыва, что чревато нехорошими последствиями.

Популярные изготовители щелочных элементов

Рекомендуется приобретать продукт популярных торговых марок, тогда вероятность купить брак значительно снижается.

Среди известных производителей значатся:

Ниже в комментариях вы можете поделиться опытом использования щелочных батареек или же задать интересующие вас вопросы.

Источник

Алкалиновые батарейки и их особенности

Алкалиновые батарейки считаются промежуточным по характеристикам и стоимости вариантом между низкопроизводительными, дешевыми солевыми и передовыми, дорогими литиевыми энергоэлементами. Далее рассмотрено, что такое alkaline батарейки, из чего состоят, чем отличаются от других видов.

Отличия щелочных и солевых батареек

Солевые и алкалиновые элементы во многом аналогичны по конструкции. Она в обоих случаях включает 2 электрода и электролит. Различие состоит в типе анода и составе электролита.

Конструктивные отличия определяют существенную разницу в характеристиках. Эксплуатационный срок алкалиновых элементов в 2-3 раза выше в сравнении с солевыми батарейками. К тому же ввиду меньшего внутреннего сопротивления щелочные батарейки применимы в качестве силовых энергоэлементов. С ростом нагрузки их удельная емкость возрастает. Солевые батарейки уступают по этому показателю в 2-10 раз. В холоде щелочные батарейки более стабильны, чем солевые. Риск утраты герметичности корпуса понижен. Названные преимущества обуславливают большую стоимость в сравнении с солевыми батарейками.

При этом щелочные и солевые элементы идентичны по принципу функционирования. К тому же совпадает диапазон напряжения (1,5-12 В). Поэтому они подходят для одних устройств. Оба типа относят к категории марганцево-цинковых энергоэлементов. Они встречаются в аналогичных форм факторах.

Классификация

Классификация щелочных энергоэлементов основана на форм факторе.

Возможности зарядки

Встречаются щелочные аккумуляторы, предусматривающие пополнение энергии. Однако такие элементы рассчитаны на небольшое число зарядок (20-25). Одноразовые щелочные и алкалиновые устройства не предполагают восстановления энергии. Для них не подходят народные способы, используемые для солевых вариантов.

Особенности алкалиновых батареек

Анод щелочных батареек представлен пропитанным гидроокисью калия цинковым порошком. Он наполняет полость между стенкой корпуса и центральной емкостью. Заряд с него снимается латунным стержнем из отрицательного полюса в виде тарелки. В качестве катода используется смесь марганцевой двуокиси, сажи и графита, заполняющая центральную емкость. Катод и анод разделяет пропитанный электролитом сепаратор. Электролит представлен щелочным раствором (обычно гидроксидом калия, реже – натрия и лития). Выполненный из никеля корпус включает положительный вывод и покрыт оболочкой, предотвращающей короткое замыкание. В стенке корпуса находится газовый отсек. В нем скапливаются газы, выделяющиеся при разряде. Их количество меньше, чем у солевых аналогов, поэтому меньше и отсек. Для предотвращения взрыва при повышении давления алкалиновые или щелочные устройства оснащены разрушаемой мембраной, выпускающей электролит.

Отличия солевых батареек от алкалиновых

Ввиду малой стоимости соли солевые элементы – самый дешевый вид. К тому же она не токсична, поэтому, в отличие от алкалиновых, не требуются особые методы утилизации. Однако солевые батарейки характеризуются малыми емкостью и токоотдачей. Существует 2 типа элементов этой категории по составу: угольные и хлорид-цинковые. Это определяет отличия в характеристиках. Для первых емкость составляет 400-900 мАч, для вторых – 1000-1500 мАч. По КПД и эксплуатационному сроку солевые элементы уступают алкалиновым в несколько раз. Последнее обусловлено меньшей емкостью. Поэтому какие батарейки лучше солевые или щелочные – определяют в зависимости от назначения. Солевых достаточно для устройств малого энергопотребления. Однако к настоящему времени они в значительной степени вытеснены алкалиновыми. Их стоимость хотя и выше, но вполне приемлема. А существенная разница в параметрах компенсирует это.

Отдельно отмечают заряжаемые варианты солевых элементов. Они также встречаются в двух видах состава. Никель-металлгидридные аккумуляторы по емкости соответствуют угольным батарейкам (1000-1500 мАч). Никель-кадмиевые варианты более совершенны. При близкой к алкалиновым энергоэлементам емкости (1300-2900 мАч) они выгодно отличаются возможностью восполнения энергии.

Разница между щелочными и литиевыми батарейками

Рекомендации

При приобретении следует выбирать новые элементы и использовать элемент сразу же. Это объясняется саморазрядом, составляющим 10-15% в год. Процесс усиливается при оставлении в устройстве без использования. Это может повлечь протекание электролита.

Не рекомендуется постоянно использовать щелочные элементы в условиях низких температур. Это ведет к ускоренному износу и сокращению емкости.

Алкалиновые элементы, кроме аккумуляторов, не предусматривают восполнение энергии. Для последних следует использовать специализированные зарядные устройства.

Ввиду токсичности отработанные устройства следует утилизировать в пунктах приема.

Узнать, батарейки какого типа подходят для конкретного прибора (пальчиковые, бочонки и т. д.), можно из инструкции.

Видео про алкалиновые батарейки

Источник

Разница между алкалиновыми батарейками и щелочными

Батарейки питают различные бытовые устройства, которые работают автономно от электросети: будильники, пульты, фонарики, игрушки, кухонные весы и т. д. Ежедневно во всём мире их продают несколько миллионов. Действие электрического тока в них может отличаться — данный фактор зависит от состава батарейки.

Самыми популярными среди всех являются алкалиновые. Они отличаются продолжительным сроком службы. Например, солевые разряжаются намного быстрее. Сегодня мы расскажем именно об алкалиновых элементах питания и разберём, чем они отличаются от щелочных.

Что такое алкалиновые батарейки

В алкалиновых батарейках в качестве катода применяется диоксид марганца, для анода применяется цинковый порошок, а электролит – раствор гидроксида калия. Благодаря такому составу их срок службы намного больше, чем у солевых аналогов. Некоторые могут путать солевые и алкалиновые батарейки или считать, что это одно и то же.

Важно отметить, что алкалиновые элементы питания можно даже заряжать. Это позволит продлить их жизнь и сэкономить бюджет (пусть и незначительно). Однако к этому делу необходимо подходить с максимальной ответственностью. Ведь в процессе зарядки могут возникнуть различные проблемы:

Поэтому реанимировать можно лишь перезаряжаемые батарейки. При этом строго запрещено стучать по корпусу или делать на нём надрезы. Также нельзя разбирать элемент. Эти простые правила помогут сберечь не только элемент питания, но и ваше здоровье.

Для зарядки необходимо взять зарядное устройство с показателем тока 9–12 вольт. Также помните про провода, которые нужно собрать в особую схему. Не забудьте про мультиметр, при помощи которого будет проверяться напряжение. Также не будет лишним и термометр для измерения температуры, который позволит контролировать процесс.

При достижении 50 градусов зарядное устройство нужно отключить от сети. После этого батарейка должна остыть минуту и её можно повторно заряжать. Всего такая процедура займёт 5–10 минут.

Если же говорить о брендах, то, конечно же, — «впереди планеты всей знаменитый Duracell». Их продукция отличается продолжительным сроком службы (как заявляет производитель, работают в 10 раз дольше, чем дешёвые аналоги). Однако у такого элемента питания есть один существенный недостаток – высокая цена. Позволить себе такую покупку может не каждый, ведь стоимость одной — 70–120 рублей.

Если же говорить об отечественных алкалиновых батарейках высокого качества, то неплохо проявили себя элементы питания под названием «Космос». Многочисленные тесты показали, что изделие данного бренда лучше всего проявляет себя в условиях интенсивной эксплуатации. Также источники питания «Космос» медленно разряжаются, держат заряд при минусовых температурах, обладают неплохой производительностью.

Алкалиновые и щелочные батарейки — есть ли разница

Щелочные батарейки имеют второе название – алкалиновые. Название пришло из английского языка, в котором слово «щёлочь» звучит как alkaline. Данное название и определяет тип электролита, который входит в состав. Иностранные производители пишут на оболочке соответствующую надпись, естественно, на английском языке. То есть, по сути, это одна и та же батарейка, только имеет два названия.

Разновидности щелочных батареек

Такие источники питания бывают различных размеров, поэтому для тех или иных устройств необходимо подобрать правильный размер. Прежде всего их отличают по типу корпуса. Давайте подробно рассмотрим каждый из них.

«Мизинчиковые»

Типовой размер ААА. Представляют собой небольшой цилиндр с диаметром около 1 сантиметра. Длина составляет 4,45 сантиметра, а вес — 14 грамм. Применяют такой элемент питания в пультах дистанционного управления, небольших фонариках, детских игрушках и т. д.

«Пальчиковые»

Размер АА. Самый распространённый вариант батареек. Их популярность обусловлена тем, что под такой размер «заточена» большая часть техники: будильники, настенные часы, радиоприёмники, фонари и т. д. Напряжение изделия составляет около 1,5 В.

«Крона»

Напряжение элемента питания — 9 вольт. Его основные плюсы:

Используют его в пультах, игрушках, будильниках и электроизмерительных приборах.

«Бочонок»

Такие источники питания отличаются большим напряжением. Несколько «бочонков» позволят обеспечить электроэнергией различные электроприборы, например, радиоприёмник, музыкальный проигрыватель, фонари с высоким уровнем яркости.

Среди преимуществ алкалиновых батареек стоит выделить:

Среди недостатков можно упомянуть относительно большой вес и высокую стоимость, которая обусловлена продолжительным сроком службы.

Источник