Для многих приборов лучше всего подходят щелочные батарейки или марганцево цинковые гальванические элементы. Они же алкалиновые или alkaline battery. Найти их можно в любой торговой точке за небольшую стоимость. Что же это такое? Что они представляют из себя? По сути это мощнейшие элементы питания, внутри которых бурно протекает химическая реакция, в результате которой образуется ток.
Основным элементом служит диоксид марганца, он является катодом. Анодом у них является цинк в виде порошка. Электролитом служит гидроксид калия, то есть это и есть щелочь за счет которой он получил свое название. Чаще всего такие батареи используют для питания игрушек, фонарей, радиоприемников и других подобных устройств.
Использовать щелочь в качестве электролита впервые независимо друг от друга предложили два ученых это Эдисон и Вальдемар Джангнер. Тогда она применялась ими в никель кадмиевых аккумуляторах. В обычных батарейках это вещество стал впервые использовать инженер Льюис Урри. Когда настал 1950 год он выпустил элементы питания с названием Eveready. В 1960 году он и его партнеры обзавелись патентом на щелочные батарейки.
- Характеристики
- Таблеточные щелочные батарейки
- Пальчиковые источники тока или АА
- Щелочные батарейки бочонки
- Мизинчиковые источники тока
- Щелочной элемент Крона
- Основные параметры
- Химия в щелочных батареях
- Устройство щелочной батарейки
- Аналоги щелочных батареек
- Преимущества щелочных батареек
- Основные минусы щелочных батареек
- Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые?
- Различия между солевыми и щелочными элементами питания
- Основные известные производители щелочных батареек
- Можно ли заряжать щелочные батарейки?
- Разница между щелочными и литиевыми батарейками
- Рекомендации и советы потребителям
Характеристики
Щелочные батарейки производятся разных типоразмеров в основном это АААА, ААА, АА, D, С, Крона — 6F22 и плоский монеточный вид.
Таблеточные щелочные батарейки
Они представляют собой маленький плоский диск диаметром от 4.8 до 30 мм. Напряжение равно 1.5 – 3 вольта. Их корпус полностью выполнен из металла. В связи с этим алкидные батарейки можно применять в плохих погодных условиях. Анод от катода отделен изолятором. Это предотвращает короткое замыкание и их порчу. За счет своей миниатюрности и компактности они и получили большое распространение. Без проблем вставляются в часы, калькуляторы, брелки и другие мини устройства.
Пальчиковые источники тока или АА
Являются наиболее популярными. Используются там, где нужен большой разрядный ток. Их напряжение равно 1.5 вольт. Нашили свое применение в часах, игрушках, радио приемниках, фонариках, медицинском оборудовании, весах, компьютерных мышках и других электронных устройствах.
Все подробности изложены в статье пальчиковые батарейки!
Щелочные батарейки бочонки
К ним можно отнести два типа это D и C.
Позволяют обеспечить прибор электричеством без подключения его к сети на 220 вольт. Используются в магнитофонах, радиоприемниках, фонарях, игрушках. Имеют повышенную емкость. В приборе, который потребляет мало энергии проработают долго.
Если видите на корпусе надпись LR, то это 100% щелочные батарейки.
Мизинчиковые источники тока
Имеют типоразмер ААА. Производители изготавливают их в виде цилиндра диаметром 10.5 мм. В длину обычно такие типы бывают до 44,5 мм. Их масса составляет около 14 грамм. Данные могут отличаться в зависимости от компании. В устройство щелочных батареек иногда могут добавлять дополнительные элементы для защиты.
Используются в разных электронных приборах, например, таких как пульты для телевизора, будильники, фонарики, приемники, плееры и т.д. Узнать, что это именно щелочной элемент можно по надписи alkaline battery.
Подробнее об этих источниках тока читайте в этой статье!
Щелочной элемент Крона
Имеет нестандартную форму и используется в измерительных приборах, медицинском оборудовании, фонарях, металлоискателях. Такие алкалайн батарейки имеют напряжение 9 вольт и работают достаточно длительный срок. Плюс данного источника энергии заключается в том, что он может обеспечить прибор большим тока имея маленькие габариты.
Детальнее о кроне читайте в этой статье!
Основные параметры
На корпусе можно сразу заметить надпись alkaline battery. Такая маркировка щелочных батареек дает сразу понять, что это именно они.
Напряжение или ЭДС равно 1.5 — 9 вольт.
Емкость щелочной батарейки доходит до 3000 mAh. Это у самых крупных.
Удельная мощность 100—150 кВт/м³.
Температура, при которой источники тока могут работать от – 30 до + 55 C0.
Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;
Производством занимаются такие страны как Россия, США, Китай, Япония.
Форма: цилиндры, прямоугольники, сплющенные диски.
Химия в щелочных батареях
Прежде всего на аноде наблюдается окислительная реакция цинка. Первым делом появляется гидроксид цинка:
Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−
Дальше идет распад на оксид цинка и воду.
Zn(OH)2 → ZnO + H2O
Что же касается катода, то на нем идет реакция восстановления оксида марганца (IV) в оксид марганца (III):
2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−
Если электролитом является KOH, то уравнение будет выглядеть следующим образом:
Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e− → 2e− + ZnO + 2KOH + Mn2O3
Когда садиться батарейка щелочной электролит не заканчивается. Это означает что для производства потребуются небольшое его количество. В итоге в такой источник питания добавляют диоксида марганца на полтора раза больше, чем в те же солевые элементы тока.
Устройство щелочной батарейки
О стандартном строение источника тока можно прочесть в этой статье. Там приведено более детальное описание.
Ток получается, когда происходит реакция между катодом и анодом.
Состав катода щелочной батарейки:
- Специальные вещества для связывания – 1%.
- Ацетиленовая сажа выступает в роли графита – около 10%.
- Диоксид марганца занимает до 85%.
- Щелочной компонент калия гидроксида – до 35%.
В качестве последнего может выступать так же активные элементы лития и натрия. В процессе производства электролит делают густым для этого добавляют специальные вещества синтетического или природного происхождения с гидроксильной группой ОН.
Анод делают из очищенного цинка. Проводят процедуры, которые не дают попадать на него ржавчине. Затем подмешивают в него алюминий и висмут.
Щелочная батарея имеет изнаночное строение если сравнивать ее с солевыми источниками тока.
- Внутрь помещена паста (3) выполненная на основе цинка. Этот металл там содержится в порошке. Такой подход позволяет ему значительно увеличить площадь взаимодействия. Поэтому емкость щелочные батарейки имеют высокую чем солевые.
- На цинке, который с помощью специального гелиевого вещества загущен, генерируется отрицательный потенциал. Он поступает на стержень (2), созданный из латуни.
- Углерод из графита, золы или сажи (5) перемешанный с диоксидом марганца отделяется от цинка с помощью специального устройства сепаратора (4).
- Плюс батарейки — это стальной стакан (1), обнесенный никелем.
- Минусовой полюс выполнен в виде тонкой дискеты из металла (9).
- Покрытие (6) изолировано от основного стаканчика. Так не возникает замка.
- Специальная прокладка (8) принимает на себя давящие газы. Их не много, примерно 20%.
- Встраивают в щелочную батарейку мембрану (7) и камеру для поглощения газов. При повышении давления газы прорывают мембрану, и она разрывается. В этот момент выходит электролит.
Таким образом состав щелочной батарейки выглядит так, как было описано выше.
Аналоги щелочных батареек
Заменить данные источники тока можно любыми подходящими по размеру и напряжению батарейками. Но главное, чтобы вольтаж совпадал, а дальше можно что-нибудь придумать. Например, в качестве аналогов могут выступать литиевые, солевые, ртутные, серебряные элементы питания.
Если сделать распределение по ценовой категории, то оно будет выглядеть следующим образом:
- Солевые.
- Щелочные или алкалиновые батарейки.
- Серебряные. Обычно имеют корпус в виде таблетки.
- Литиевые.
Первые это самые дешевые.
Преимущества щелочных батареек
Несмотря на дешевизну эти элементы питания имеют ряд плюсов:
- Легко заменяемые в отличие от АКБ. Не нужно ждать пока аккумулятор полностью зарядиться.
- Всегда есть в продаже. Зайдите в любой магазин, хоть технический, хоть продуктовый они там есть. В каждом киоске вы их встретите.
- Служат долго. Существуют устройства с встроенным АКБ, который выходит через 2-3 года. В итоге если прибор не разборный, то приходится его выбрасывать. А вот гаджеты на батарейках всегда имеют возможность выполнить замену.
- Некоторые ЗУ для аккумуляторов очень долго выполняют зарядку, поэтому если вам дорого время можно без проблем их заменить на щелочные батарейки.
- Обладают низким саморазрядом.
- Неплохо справляются с работой при низких температурах.
- Отлично выдерживают сильные тока разряда.
- Батарея разряжается равномерно.
- Имеют высокий срок годности.
- Безопасные.
Основные минусы щелочных батареек
Теперь же расскажем о минусах.
- Иногда бывает высокая цена.
- Большая масса.
- Нет возможности использовать второй и последующие разы.
На цену можно закрыть глаза, так как щелочная батарея работает долго.
Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые?
Порой между пользователями возникает спор о том, какой элемент питания все же лучше солевой или щелочной? Если разобраться в вопросе более детальнее, то не вооруженным взглядом видно, что alkaline батарейки имеют значительно лучший рейтинг! Если не верите проведите простой тест. Приобретите 2 элемента питания с разным электролитом. И поставьте их в два одинаковых устройства. Включите и засеките время. Какой накопитель энергии проработает дольше тот и будет лучше!
Вот в чем отличия щелочных батареек от солевых:
- Емкость выше!
- Работают в 5 раз дольше!
- Спокойно выдерживают мороз до -20 градусов Цельсия!
- Электролит из корпуса не вытекает, когда элемент сильно разряжен!
Таким образом преимущества на лицо!
Различия между солевыми и щелочными элементами питания
Отличие заключается в том, что внутрь каждой кладут разную начинку. И в них происходят отличимые химические реакции.
У солевых используются соли хлорида, а щелочные начиняют гидратом окиси калия. За счет порошкообразного металла вторые служат дольше. В итоге уровень образуемой энергии заметно возрос. По некоторым данным он увеличился в целых 5 раз.
Другое отличие, которое имеют алкалиновые батарейки — это срок службы и условия эксплуатации. Они могут переносить мороз от -20 до +55 или даже +70 градусов Цельсия. Время хранения некоторых подобных элементов доходит до 5 лет. Ходят слухи что появились энергетические элементы, на щелочи, которые можно заряжать. Солевые же источники тока служат до 2-х лет.
Основные известные производители щелочных батареек
В действительности на рынке источников питания существует масса компаний и все они утверждают, что являются лучшими. Ниже представлены основные из них:
- Camelion – компания работает из Китая и производит щелочные батарейки высокого качества. Стабильно работают с высоким разрядом длительное время.
- Energizer – это американская компания выпускающая источники тока которые практически до самого конца держат напряжение на одном уровне.
- Panasonic – известная фирма работающая на рынке несколько десятков лет. Производит источники энергии, прекрасно работающие на морозе и стабильно отдающие напряжение устройству.
- Duracell – это самая популярная компания на рынке. Ее щелочные батарейки имеют малый саморазряд и большую емкость.
Кроме этих фирм существует множество других создающих высококачественные элементы питания.
Можно ли заряжать щелочные батарейки?
Алкалиновые батарейки заряду не подлежат. После того как элемент сядет его необходимо сдать в специальный утилизационный приемник. Подключение к ЗУ может вызвать кучу неприятностей от протечки электролита до взрыва и получения ожогов.
Разница между щелочными и литиевыми батарейками
Отличие состоит в том, что литиевые элементы питания служат в 7 раз дольше. Выдерживают морозы до -40 градусов Цельсия и могут храниться до 10 лет. По напряжению они превосходят щелочные элементы и имеют вольтаж 1.5;3;3.6;3.7 вольт. Держат уровень заряда на одном уровне, а в самом конце резко его теряют. Такие элементы питания будут легче. Их емкость в несколько раз больше. Литиевые батарейки могут взрываться при перезаряде, взаимодействии с водой, повреждении корпуса. Так же отличие имеется в строении.
Но если вы думаете какие батарейки лучше щелочные или литиевые, то непременно это элементы на основе лития.
Рекомендации и советы потребителям
- Перед приобретением если вы не знаете какой элемент питания вам требуется, откройте инструкцию к устройству. Производителя обычно указывают тип батареи.
- Лучше брать аккумуляторные источники тока, так как они проработают долго. Это выгодно с точки зрения экономики.
- Берите батарейки с напряжением, которое необходимо вашему устройству.
- Обращайте внимание на срок изготовления. Не стоит брать накопители энергии с запасом.
- Предпочтение лучше всего отдавать известным брендам. Но это делать не обязательно, так как неизвестные компании производят продукцию не чуть не хуже популярных. Ведь каждый хочет, чтобы его товар продавался и пользовался спросом.
- Не стоит выкидывать отработавшие свое щелочные батарейки на улицу или в мусорное ведро. Чтобы не загрязнять экологию лучше отнесите их в специальные пункты приема.
- Упаковка должна выглядеть свежо и не иметь разных вмятин.