Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Лекция



Привет, сегодня поговорим про щелочной элемент, обещаю рассказать все что знаю. Для того чтобы лучше понимать что такое щелочной элемент, батарейка, щелочные элементы, литевая батарейка, алкалиновая батарейка , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.

щелочной элемент — марганцево-цинковый гальванический элемент, в котором в качестве катода используется диоксид марганца, анода — порошкообразный цинк, а в качестве электролита — раствор щелочи, обычно гидроксида калия.

История изобретения

Впервые использовать щелочной электролит в химических источниках тока предложили независимо друг от друга Вальдемар Джангнер (англ.) в 1899 году и Томас Эдисон в 1901 году . Они использовали щелочной электролит в никель-кадмиевых аккумуляторах.

В марганцево-цинковых элементах щелочной электролит впервые применил канадский инженер Льюис Урри (англ.)русск. в середине 1950-х годов, работавший в Union Carbide (англ.), выпускавшей элементы питания под маркой «Eveready». Льюис Урри использовал наработки Томаса Эдисона . В 1960-м году Урри вместе с Карлом Кордешем и Полом Маршалом получил патент на конструкцию щелочного элемента .

Характеристики

Типичные характеристики щелочного элемента питания :

  • ЭДС элемента: 1,5 В;
  • Удельная энергия: 65—90 Вт∙ч/кг;
  • Удельная мощность: 100—150 кВт∙ч/м³;

Классификация алкалиновых (щелочных) батареек по конструкции

Маркировка щелочных аккумуляторов отличается у производителей из разных стран, поэтому устройства классифицируют по нескольким параметрам.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Пять видов популярных батареек.

По внешней оболочке различаются:

  • монеты (таблетки, пуговицы, маркировка CR) – устройства круглой формы с диаметром 0,3-0,47 см, металлический защитный корпус и маленькие размеры обуславливают сферу применения (используются для наручных часов, кухонных весов, пультов сигнализации);
  • микропальчиковые (маркировка ААА) – элементы цилиндрической формы длиной 4,45 см, весом до 15 г, за счет небольших размеров и высокой производительности распространены в бытовых приборах (игрушках, технике, пультах управления);
  • пальчиковые (маркировка АА) – цилиндрические аккумуляторы длиной 5 см, весом до 20 г, также широко используются в быту (преимущественно в радио- или фототехнике, радиоуправляемых моделях);
  • кроны – по названию одноименных батареек производства СССР, прямоугольные элементы высотой до 5 см и весом до 55 г, со штекером и гнездом с двух сторон, применяются в радиотехнике;
  • бочонки (маркировка D) – устройства питания весом 60-140 г для приборов с повышенным потреблением тока (акустические системы, бумбоксы, фонари).

Алкалиновые батарейки имеют на корпусе маркировку: L, LR, Alkaline Battery.

Классификация по типоразмеру батареек

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

AA

AAA

C

D

9v

Система обозначений кнопочных батарей

Первая буква в стандартной системе IEC обозначает химический состав батареи, что также подразумевает номинальное напряжение:

Буквенный
код
Общее
имя
Положительный
электрод
Электролит Отрицательный
электрод
Номинальное
напряжение (В)
Конечное
напряжение (В)
L Щелочной Диоксид марганца Щелочь Цинк 1.5 1.0
S Серебряный Оксид серебра Щелочь Цинк 1,55 1.2
п Цинк-воздух Кислород Щелочь Цинк 1.4 1.2
C Литий Диоксид марганца Органический Литий 3 2.0
B Монофторид углерода Органический Литий 3 2.0
грамм Оксид меди Органический Литий 1.5 1.2
Z Оксигидроксид никеля Диоксид марганца, оксигидроксид никеля Щелочь Цинк 1.5 ?
M, N (снято) Меркурий Оксид ртути Щелочь Цинк 1,35 / 1,40 1.1

Для типов со стабильным напряжением, резко падающим в конце срока службы (график зависимости напряжения от времени на вершине обрыва), конечное напряжение - это значение на «границе обрыва», после которого напряжение падает очень быстро. Для типов, которые теряют напряжение постепенно (наклонная диаграмма, без обрыва), конечной точкой является напряжение, при превышении которого дальнейшая разрядка вызовет повреждение либо батареи, либо устройства, которое она питает, обычно 1,0 или 0,9 В.

Общие имена скорее условны, чем однозначно описательны; например, серебряный (оксидный) элемент имеет щелочной электролит.

Ячейки типа L , S и C сегодня являются наиболее часто используемыми типами в кварцевых часах , калькуляторах , небольших КПК , компьютерных часах и мигающих лампах . Миниатюрные цинк-воздушные батареи - P типа - используются в слуховых аппаратов и медицинских инструментов. В системе IEC более крупные элементы могут не иметь префикса для химической системы, что указывает на то, что они являются угольно-цинковыми батареями ; такие типы недоступны в формате ячейки кнопки.

Вторая буква R обозначает круглую (цилиндрическую) форму.

Стандарт описывает только первичные батареи. Перезаряжаемые типы, сделанные в одном размере корпуса, будут иметь другой префикс, не указанный в стандарте IEC, например, в некоторых кнопочных элементах ML и LiR используется перезаряжаемая литиевая технология.

Размер упаковки кнопочных батарей со стандартными названиями обозначается двухзначным кодом, представляющим стандартный размер корпуса, или трех- или четырехзначным кодом, представляющим диаметр и высоту элемента. Первые одна или две цифры обозначают внешний диаметр батареи в миллиметрах с округлением в меньшую сторону; точные диаметры указаны стандартом, нет двусмысленности; например, любая ячейка с начальной цифрой 9 имеет диаметр 9,5 мм, другие значения между 9,0 и 9,9 не используются. Последние две цифры - это общая высота в десятых долях миллиметра.

Коды диаметров (1-я или 2-х разрядные)
Цифровой
код
Номинальный
диаметр (мм)
Допуск
(мм)
4 4.8 ± 0,15
5 5,8 ± 0,15
6 6,8 ± 0,15
7 7.9 ± 0,15
9 9,5 ± 0,15
10 10.0 ± 0,20
11 11,6 ± 0,20
12 12,5 ± 0,25
16 16.0 ± 0,25
20 20,0 ± 0,25
23 23,0 ± 0,50
24 24,5 ± 0,50
44 11,6 ± 0,20

Примеры:

  • CR2032: литий, диаметр 20 мм, высота 3,2 мм, 220 мАч
  • CR2032H; литий, диаметр 20 мм, высота 3,2 мм, 240 мАч
  • CR2025: литий, диаметр 20 мм, высота 2,5 мм, 170 мАч
  • SR516: серебристый, диаметр 5,8 мм, высота 1,6 мм
  • LR1154 / SR1154: щелочной / серебряный, диаметр 11,6 мм, высота 5,4 мм. Для этого размера часто используются двузначные коды LR44 / SR44.

Некоторые монетные элементы, особенно литиевые, сделаны с выводами под пайку для постоянной установки, например, для питания памяти для информации о конфигурации устройства. Полная номенклатура будет иметь префиксы и суффиксы, указывающие на особые схемы расположения клемм. Например, есть подключаемый модуль и впаянный CR2032, подключаемый модуль и три впаянных BR2330 в дополнение к CR2330, а также множество аккумуляторов 2032, 2330 и других размеров.

Буквенный суффикс

После кода упаковки в обозначении типа при желании могут появиться следующие дополнительные буквы, указывающие на используемый электролит:

  • P: электролит гидроксида калия
  • S: электролит гидроксида натрия
  • Без буквы: органический электролит
  • SW: тип с низким сливом для кварцевых часов (аналоговых или цифровых) без функций подсветки, будильника или хронографа
  • W: тип с высоким сливом для всех кварцевых часов, калькуляторов и фотоаппаратов. Батарея соответствует всем требованиям международного стандарта IEC 60086-3 для часовых батарей.
Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения
Батарея для часов типа CR2032 (литиевый анод, 3 В, 20,0 мм × 3,2 мм)
Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения
Протекшая и корродированная кнопочная ячейка

Другая маркировка упаковки

Помимо кода типа, описанного в предыдущем разделе, батарейки для часов также должны иметь маркировку.

  • название или товарный знак производителя или поставщика;
  • полярность (+);
  • дата изготовления.

На аноде проходят реакции окисления цинка.

Вначале образуется гидроксид цинка:Химические процессы

Zn + 2OH− → Zn(OH)2 + 2e−

Который затем разлагается на оксид цинка и воду.

Zn(OH)2 → ZnO + H2O

На катоде, в свою очередь, происходят реакции восстановления оксида марганца (IV) в (III):

2MnO2 + H2O + 2e− → Mn2O3 + 2OH−

В целом, химические процессы внутри элемента при использовании KOH в качестве электролита можно описать следующим уравнением:

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

В отличие от солевого элемента, в щелочном электролит в процессе разрядки батареи практически не расходуется, а значит достаточно малого его количества. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Поэтому, в щелочном элементе в среднем в 1,5 раза больше диоксида марганца.

Работы над улучшением потребительских свойств первичных источников тока привели в шестидесятых годах к началу производства щелочных батареек. Название этот вид батареек получил по веществу электролита – концентрированному щелочному раствору. Для производства электролита используется гидроксид калия, реже гидроксид натрия. 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 и положительный электрод из оксида марганца. Применение в качестве электролита раствора щелочи вместо раствора соли позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства батареек. Напряжение различных типов батареек составляет от 1,5 до 12 вольт. Существуют щелочные батарейки, рассчитанные на самые различные токи разряда. Малым током разряда обладают дисковые щелочные батарейки. батарейка в корпусе 164 имеет емкость всего 8 миллиампер-часов, а в дисковой батарейке в корпусе PX625A содержится 190 миллиампер-часов. Ток разряда этих небольших батареек измерен при работе на нагрузку высокого сопротивления. Емкость батареек зависит от тока разряда. Это иллюстрирует график разряда цилиндрической батарейки Duracell MN1500 в корпусе АА.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

График разряда щелочной батарейки Duracell MN1500 при температуре 210 С.

На графике видно, что при токе разряда 1 ампер батарейка может проработать 1 час до снижения напряжения до 0,9 вольт, а при токе разряда 0,25 ампер батарейка работает 9 часов. Существуют щелочные батарейки с намного большей емкостью. Duracell MN903 при напряжении 7,5 вольт работая на нагрузку 2,7 Ом, в начале разряда дает ток 2,7 ампера. Продолжительность работы при снижения напряжения до уровня в 3,5 вольта достигает 18 часов, а при начальном токе разряда 750 миллиампер на нагрузку 10 Ом батарейка может работать более семидесяти часов.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы примененияЩелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Батарейка Duracell MN903 и ее разряд при температуре 210 С.

Во время реакции электролит расходуется очень незначительно, поэтому его требуется меньше чем в солевой батарейке. При реакции не выделяются газы, что позволяет исключить из конструкции камеру для сбора газов. Эти особенности электрохимической реакции с участием щелочного электролита позволяют лучше использовать объем 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.

Конструкция щелочного элемента

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Основные части щелочного элемента

По конструкции щелочной элемент похож на солевой, но основные части в нем расположены в обратном порядке. Анодная паста (3) в виде цинкового порошка, пропитанного загущенным щелочным электролитом, располагается во внутренней части элемента и имеет отрицательный потенциал, который снимается латунным стержнем (2). От активной массы, диоксида марганца, смешанного с графитом или сажей (5), анодная паста отделена сепаратором (4), также пропитанным электролитом. Положительный вывод, в отличие от солевого элемента, выполнен в виде стального никелированного стакана (1), а отрицательный — в виде стальной тарелки (9). Оболочка (6) изолирована от стакана и предотвращает короткое замыкание, которое может возникнуть при установке нескольких элементов в батарейный отсек. Прокладка (8) воспринимает давление газов, образующихся при работе. Выделение газов в щелочном элементе значительно меньше, чем в солевом, поэтому объем камеры для их сбора тоже меньше. Для предотвращения взрыва батареи при неправильном использовании (например, коротком замыкании), в ней имеется предохранительная мембрана (7). При превышении давления газов происходит разрыв мембраны и разгерметизация элемента — результатом обычно становится течь электролита.

Для увеличения срока хранения в ранних конструкциях элементов производилось амальгамирование цинкового порошка, однако такой способ продления срока хранения элементов делает элементы опасными для использования в быту. Поэтому в современные элементы вводят специальные органические ингибиторы коррозии.

О конструкции дисковых (кнопочных)щелочных батареек рассказано в разделе конструкции батареек.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

алкалиновая батарейка

Первая алкалиновая батарейка была изобретена американскими учеными Вольдемаром Юнгнером, и Томасом Эдисоном в начале двадцатого столетия, но популярность такие батарейки обрели не сразу. «Alkaline» в переводе с английского языка на русский означает «щелочь», поэтому они еще называются щелочными.

По своей конструкции щелочные батареи напоминают солевые. Разница состоит только в расположении частей. У алкалиновых также имеются два электрода и электролит. Порошкообразный цинк, пропитанный гидроокисью калия (3), играет роль анода. Располагается внутри элемента и обладает отрицательным зарядом, для снятия которого используется стержень из латуни (2),

Роль катода играет двуокись марганца, в которую добавляется графит или сажа (5). Они разделены сепаратором (4), который пропитан электролитом. Элемент с положительным выводом имеет форму стального стакана, покрытого никелем (1), а отрицательный выполнен из стали и напоминает тарелку (9).

Оболочка (6) препятствует короткому замыканию.

Газы, выделяющиеся при работе, давят на прокладку (8). Поскольку в данном элементе газов выделяется немного (в сравнении с солевым), то и размеры камеры тоже значительно меньше.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Предохранительная мембрана (7) предотвращает от возможного взрыва батареи. При превышении давления газов мембрана просто разорвется и элемент разгерметизируется. В результате образуется течь электролита.

Преимуществами считаются:

  • довольно большая емкость;
  • длительный срок службы (до семи лет), благодаря значительному запасу реагентов (через год снижение емкости не превышает 10 %);
  • отсутствие саморазряда;
  • надежность герметизации, благодаря минимальному количеству выделяемых газов, их можно достаточно долго не вынимать из устройств, которые в данный момент не используются;
  • наличие предотвращающего взрыв клапана,
  • удельная емкость щелочной батарейки при минимальной нагрузке выше в полтора раза,
  • в течение постоянного разряда щелочные элементы обеспечивают емкость в 10 раз большую, чем у солевых таких же габаритов,
  • способность работать даже при минусовых температурах.

Недостатки: довольно большая масса, дороговизна и невозможность «реанимации».

Сфера применения охватывает большое количество приборов. Такие батарейки необходимы для работы мощных фонариков, аудиоплееров, фотокамер, пультов от сигнализации. Самыми популярными считаются Duracell и Energizer, которые выпускаются американскими компаниями. Неплохо зарекомендовали себя Sony и Toshiba японского производства.

Между емкостью щелочных батареек и их разрядом существует обратно пропорциональная зависимость. Уменьшение емкости происходит постепенно, и при разрядке большими токами различие с солевыми будет десятикратное.

Производство щелочных элементов

Технологическая схема изготовления щелочных цилиндрических элементов (А-343 и др.) включает заготовительные и сборочные участки. На заготовительных участках изготавливают детали элемента — стальные никелированные корпуса, армированные крышки, токоотводы, изолирующие прокладки, гранулируется агломерат-пая смесь. На сборочном участке запрессовывают агломератную смесь в стальные корпуса и со

бирают элементы. Изготовление отрицательного электрода, заполнение межэлектродного пространства элемента загущенным электролитом и сборка элемента технологически объединены и проводятся сборочным автоматом.

На элементы наклеивают этикетку, и после контроля напряжения элементы упаковывают.

Ниже приведена технологическая схема изготовления цилиндрических щелочных элементов.

Сборка элементов стаканчиковой конструкции заключается в соединении деталей элемента — цинкового и двуокисномарганцевого электродов, пастовой диафрагмы, центрирующих шайб в единую конструкцию, герметизации элемента и оформлении внешнего вида.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Рис. . Эксцентриковый пресс

для штамповки цинковых электродов и диафрагм галетных элементов: 1 — ползун пресса, 2 — хвостовик пуансона, 3— матрица штампа, 4 — ящик для отштампованных электродов

На схеме показана последовательность отдельных операций при сборке стаканчиковых элементов № 373 («Марс»).

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения


Срок хранения щелочного элемента больше, чем у солевого, за счет герметичной конструкции, также он не столь требователен к условиям хранения. Хранение и эксплуатация

В отличие от солевых элементов щелочные могут работать при большем разрядном токе. Кроме того, отсутствует эффект «усталости» элемента, когда после работы на большой нагрузке происходит значительное падение напряжения на выводах элемента, и для восстановления его работоспособности требуется определенное время «отдыха». Однако при коротком замыкании или установке в неверной полярности также возможна течь электролита.

Области применения щелочных элементов

Щелочной элемент имеет то же рабочее напряжение, что и обычный марганцево-цинковый, но имеет большие емкость, разрядный ток, срок хранения и рабочий диапазон температур. Щелочные элементы выпускаются в тех же типоразмерах, что и солевые, и потому могут применяться в тех же приборах, например, в фонарях, электронных игрушках, переносных магнитофонах и т.д. Однако за счет лучших разрядных характеристик возможно применение их как в устройствах, потребляющих значительный ток (фотовспышки, радиоуправляемые модели), так и в устройствах, потребляющих относительно небольшой ток в течение длительного времени (электронные часы).

Солевые элементы, Солевые батарейки (элемент Лекланше)

Это химические источники электрического тока, относящиеся к «сухому типу», еще недавно по популярности занимавшие первое место в мире за счет отличного соотношения между ценой и качеством. Их появление относится к 1865 году.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

В состав батареек входит три элемента: два электрода (катод и анод) и электролит.

В качестве катода используется цинковая оболочка, анодом служит диоксид марганца, который пропитывают цинковым порошком. Отсюда у соляных батареек еще одно название – угольно- цинковые.

Раньше электролитом служил загущенный крахмалом хлористый аммоний (известный как пищевая добавка с кодом Е510). Затем раствор его заменили на хлористый цинк, в который иногда добавляют еще кальциевую соль соляной кислоты.

Прокладка, находящаяся между реактивами, пропускает электролит, ингредиенты при этом не контактируют между собой. Результатом химической окислительно-восстановительной реакции между двуокисью марганца (MnO2) и порошком цинка (Zn) становится ток. Цинк в результате химической реакции окисляется, а марганец восстанавливается.

Возникший электрический ток попадает на токосниматели, находящиеся внутри, и далее идет к раздельным электродам, находящимся на разных концах, а уже потом на электронное устройство.

Газовая камера необходима для поступления в нее газов, которые выделяются во время разряда и саморазряда.

Преимущества и недостатки солевых батареек

К преимуществам солевых батареек относятся маленький вес и низкая стоимость. Если давать им «отдохнуть», то срок службы продлится. Они способны хорошо поработать еще какое-то время, если их немного потрясти и постучать о руку. Комки электролита, находящегося внутри, при этом выравниваются.

Из недостатков выделяются:

  • маленький срок хранения (не более трех лет),
  • саморязряжение,
  • высыхание электролита,
  • неустойчивость при перепадах температуры,
  • частые протекания, за счет проблем с герметичностью, если устройство продолжительное время не используется, происходит окисление оболочки, поэтому элементы питания вынимают из устройств, они могут потечь и нанести вред;
  • обладают малой емкостью — около 0,8 ампер в час.

Сравнение солевых и щелочных элементов

Для выбора нужного им варианта, потребителям приходится сравнивать первичные элементы питания между собой.

Сходства

И солевые. и алкалиновые относятся к марганцево-цинковым, работают по одному принципу, выпускаемые размеры аналогичные. Возможно использование в одних устройствах. Одно значение напряжения, от 1,5 до 12 вольт.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Невозможность подзарядки (имеют способность взрываться).

Одинаковая утилизация. Просто выбросить отработанные элементы в мусорное ведро нельзя, поскольку они способны самостоятельно разлагаться и могут быть опасными для населения. Существуют специальные пункты по переработке.

Отличия

С точки зрения экономии, наиболее доступными и дешевыми являются солевые. Производство обходится намного дешевле, выпускаются большими объемами. Больше преимуществ перед алколиновыми у них нет. Главное различие в составе электролита. У солевых батареек — это соляной раствор, а у алкалиновых — щелочь.

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Благодаря такой конструкции, у щелочного элемента есть следующие особенности:

  • Отсутствие расхода электролита, а значит меньшее его количество, необходимое для работы
  • Анодом является порошкообразный цинк, а не цинковый стакан, поэтому реакция идет на значительно большей поверхности.
  • Меньше газовыделение, благодаря чему элемент можно делать полностью герметичным.

Производительность щелочных выше, их ОКПД (общий коэффициент полезного действия) в несколько раз превышает солевые аналоги, а срок службы алкалиновых больше в 5 раз. Разница большая, это позволяет иметь работоспособные приборы в течение продолжительного времени.

У алкалиновых батареек почти не изменяется напряжение на электродах.

Отсюда можно выделить следующие преимущества и недостатки:

Преимущества щелочных батареек

  • Ёмкость — в 2–10 раз больше, чем у солевых элементов, в зависимости от режима работы.
  • Меньший саморазряд, длительный срок хранения
  • Лучшая работа при низких температурах
  • Лучшая работа при больших токах нагрузки

Недостатки

  • Более высокая цена
  • Большая масса
  • Неприемлемы способы восстановления работоспособности, применимые для солевых элементов. Однако существуют особые конструкции щелочных элементов, допускающие определенное количество (обычно, до 25) перезарядок. Такие элементы называют «Rechargeable Alkaline Manganese» (RAM, перезаряжаемые щелочные марганцевые).
  • щелочные батарейки возможность самопроизвольного сильного нагрева под нагрузкой(очень сильно может греться под нагрузкой и даже расплавить устройство в которое установлена)

пример Сначала послышался треск. Чуть расплавилась пластмасса пульта, в котором они стояли. Не мог вытащить, обжигали пальцы.

однако, АА - слишком слабая, слишком высокое внутреннее сопротивление. максимум 1-2Вт мощи выдает, и то, пока первые 10 минут, пока свежее. Что для их размеров - как раз, на уровне нагрева меньше 100 С. Единственная проблема, они раздуться в диаметре на пару мм могут. Из-за этого корпус может повести и лопнуть.

а вот аккумуляторы замыкать гораздо опаснее, у них сопротивление на порядок ниже и выделяемая мощность больше

Ёмкость щелочной практически в четыре раза больше. При покупке нужно обязательно проверить дату изготовления. Если дата производства соляных батареек давняя, то покупать их не стоит, так как срок службы будет короткий.

Благодаря особенностям конструкции щелочная батарейка имеет преимущества и недостатки. Главным преимуществом является увеличенный ток разряда. По сравнению с солевыми батарейками щелочные имеют значительно увеличенный срок службы благодаря большому запасу реагентов. Срок хранения также увеличился и может составлять несколько лет. После года хранения емкость снижается не более чем на 10 %. Батарейки хорошо работают в широком температурном диапазоне. При работе напряжение батарейки долгое время не изменяется и только в конце срока службы резко уменьшается.

Щелочные батарейки дороже солевых, их вес больше из-за особенностей конструкции. Способы восстановления солевых батареек неприменимы к щелочным батарейкам. Так как емкость щелочных элементов питания существенно превышает емкость солевых, то их необходимо использовать в устройствах со средним и высоким потреблением энергии. Это электробритвы, плееры, диктофоны, а также фотовспышки и мощные фонари.

ЗАРЯЖАЕМЫЕ щелочные БАТАРЕЙКИ (не аккумуляторы)

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения

Заряжаемая щелочная батарейка, габарит АА.

Существуют способы подзарядки щелочных батареек, продлевающие их срок службы, но производителями такие действия не рекомендуются, результат подзарядки может быть самым непредсказуемым. Возможность небольшой зарядки щелочных батареек дает обратимость электрохимической реакции, протекающей при разряде, но конструкция не обеспечивает безопасную зарядку. Поэтому были разработаны специальные перезаряжаемые щелочные батареи, получившие названия полуторавольтовые аккумуляторы, заряжаемые щелочные батарейки или RAM (Reusable Alkaline Manganese, Rechargeable Alkaline Manganese – многократно используемые щелочные марганцевые), исключающие утечку электролита или разгерметизацию которые могут произойти при многократной перезарядке. Патент на первое поколение таких батареек был получен в Канаде. Их выпуск был начат в конце восьмидесятых годов.

К неоспоримым преимуществам следует отнести возможность приобретения химического источника питания готового к работе без предварительной зарядки. Если после приобретения аккумулятора его нужно вначале зарядить, а потом использовать, то заряжаемые батарейки можно сразу устанавливать бытовую технику, не имея под рукой зарядного устройства. Приобретая заряжаемую батарейку, мы получаем первичный источник тока. После первого разряда батарейку можно зарядить и она становится вторичным источником тока. Таким образом, заряжаемые батарейки занимают промежуточное положение между первичными и вторичными источниками тока. Напряжение батарейки составляет 1,5 вольта и почти не меняется до полного разряда. Эти батарейки могут работать в режиме разрядных токов до 600 миллиампер. Емкость батарейки габарита АА достигает 2 ампер-часа. Их внутренне сопротивление выше, чем внутреннее сопротивление обычных батареек. Активные вещества цинк и оксид марганца. Перезаряжаемые щелочные батарейки являются хорошей заменой никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. В заряженном состоянии заряжаемые батарейки могут храниться несколько лет. Цена заряжаемых батареек в два раза выше цены обычных щелочных, но ниже цены аккумуляторов. Длительный срок хранения, превосходящий показатели никель-кадмиевых, никель-магниевых аккумуляторов, отсутствие вредных веществ позволяет заряжаемым щелочным батарейкам составить конкуренцию аккумуляторам, применяемым в бытовой технике.

Если батарейки разряжены менее чем на 25 %, то они могут перезаряжаться несколько сот раз до напряжения величиной 1,42 вольта, если они разряжены более чем на 25 % и менее чем на 50 %, то возможен перезаряд до 50 раз до напряжения уровнем 1,32 вольта. Сильно разряженная батарейка может перезаряжаться не более 20 раз. Батарейки могут использоваться в любом устройстве, которое поддерживает стандартные габариты (AA, AAA, C, D, и другие). Батарейки этого типа более всего подходят для устройств с низким потреблением тока в дежурном режиме, которые используются периодически. Например: пульты дистанционного управления, портативные радиостанции, карманные фонарики и другие. В некоторых странах заряжаемые батарейки получили широкое распространение. Есть бытовые приборы, в которых они рекомендованы в инструкциях. Некоторые приборы, ориентированные на этот тип батареек оснащены блоком питания, обеспечивающим два варианта зарядки – аккумулятор или батарейка. Блок питания таких приборов, рассчитанных на габарит АА, поддерживает зарядный ток в диапазоне 10…20 миллиампер для исключения последствий из-за возможной путаницы между заряжаемыми батарейками и обычными. При низких температурах эти батареи подходят только для маломощных устройств.

Щелочные батарейки имеют множество преимуществ перед батарейками других типов. Это позволило им завоевать популярность во всем мире.

Проблемы со здоровьем от батареек

Случайное проглатывание

Ячейки-пуговицы привлекательны для маленьких детей; они могут положить их в рот и проглотить. Проглоченный аккумулятор может вызвать серьезные повреждения внутренних органов. Батарея вступает в реакцию с биологическими жидкостями, такими как слизь или слюна, создавая цепь, которая может выделять щелочь, достаточно сильную, чтобы прожечь человеческие ткани. [10]

Проглоченные батарейки могут вызвать повреждение слизистой оболочки пищевода и образовать отверстие в слизистой оболочке пищевода за два часа. [10] В тяжелых случаях повреждение может вызвать проход между пищеводом и трахеей . Проглоченные кнопочные клетки могут повредить голосовые связки. Они могут даже прожечь кровеносные сосуды в области груди, включая аорту . [10]

В Большом Манчестере , Англия, с населением 2700000 человек, двое детей в возрасте от 12 месяцев до шести лет умерли, а пятеро получили травмы, изменившие их жизнь, за 18 месяцев до октября 2014 года. В США в среднем более 3000 Ежегодно сообщается о приеме внутрь педиатрических кнопочных батарей с тенденцией к увеличению серьезных и летальных исходов. [11] Ячейки для монет диаметром 20 мм и более вызывают самые серьезные травмы, даже если они израсходованы и не повреждены. По состоянию на 2018 год в Окленде, Новая Зеландия, ежегодно регистрировалось около 20 случаев, требующих госпитализации.

В 2020 году Duracell объявила, что покрывает некоторые из своих литиевых кнопочных элементов горьким составом, чтобы дети не проглатывали их. А

Детям, наиболее подверженным риску проглатывания кнопочной батареи, являются дети в возрасте 5 лет и младше. [15] Три случая детской смерти в Австралии показывают, что в каждом случае:

i) проглатывание не было засвидетельствовано,

ii) источник батареи остается неизвестным,

iii) первоначальный неправильный диагноз отсрочил соответствующее вмешательство,

iv) диагноз был подтвержден рентгеном,

v) в каждом случае батарея застряла в пищеводе ребенка,

vi) вызывающие нарушение батареи были 20-миллиметровыми литиевыми элементами,

vii) смерть наступила от 19 дней до 3 недель после проглатывания.

Ртуть и кадмий

Некоторые кнопочные элементы содержат ртуть или кадмий , которые ядовиты. В начале 2013 года Комитет по окружающей среде Европейского парламента проголосовал за запрет на экспорт и импорт ряда ртутьсодержащих продуктов, таких как кнопочные элементы и другие батареи, который будет введен с 2020 года.

Литий

Щелочной и солевой элемент питания(батарейка) принцип действия, технология производства, сферы применения
ХРАНИТЬ В НЕДОСТУПНОМ ДЛЯ ДЕТЕЙ значок, требуемый IEC 60086-4 [18] на монетных элементах (литиевых кнопочных элементах) диаметром 20 мм и более

Литиевые элементы при проглатывании очень опасны. В педиатрии особую озабоченность вызывает возможность застреваания одной из этих батарей в пищеводе . Такие соударения могут быстро исчезнуть и вызвать серьезное повреждение тканей всего за два часа. Повреждение вызвано не содержимым батареи, а электрическим током, который возникает, когда анодная (отрицательная) поверхность батареи контактирует с богатой электролитом тканью пищевода. Окружающая вода подвергается реакции гидролиза, в результате чего образуется гидроксид натрия.(едкий натр) на поверхности анода батареи (катодная реакция в электролите). Это приводит к разжижающемуся некрозу ткани, процессу, при котором ткань эффективно расплавляется под действием щелочного раствора. Могут возникнуть серьезные осложнения, такие как эрозия близлежащих структур, таких как трахея или крупные кровеносные сосуды , последние из которых могут вызвать фатальные кровотечения.

В то время как единственным лекарством от закупорки пищевода является эндоскопическое удаление, исследование Детской больницы Филадельфии , проведенное в 2018 году Рэйчел Р. Анфанг и его коллегами, показало, что раннее и частое употребление меда или суспензии сукральфата перед удалением может в значительной степени снизить тяжесть травмы. В результате этих выводов Национальный центр по борьбе с отравлениями в столице США (по борьбе с отравлениями) обновил свои рекомендации по сортировке и лечению при проглатывании таблеточных батареек, включив в него введение меда и / или сукральфата как можно скорее после известного или подозреваемого проглатывание. Профилактические усилия Национальной целевой группы по кнопочным батареям в США в сотрудничестве с лидерами отрасли привели к изменениям в упаковке и конструкции батарейного отсека в электронных устройствах, чтобы ограничить доступ детей к этим батареям. Тем не менее, население и медицинское сообщество по-прежнему недостаточно осведомлены о его опасностях. Госпитальный фонд Центрального Манчестерского университета предупреждает, что «многие врачи не знают, что это может причинить вред».

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

К сожалению, в одной статье не просто дать все знания про щелочной элемент. Но я - старался. Если ты проявишь интерес к раскрытию подробностей,я обязательно напишу продолжение! Надеюсь, что теперь ты понял что такое щелочной элемент, батарейка, щелочные элементы, литевая батарейка, алкалиновая батарейка и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

создано: 2014-10-09
обновлено: 2023-08-10
133271



Рейтиг 9 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей



Комментарии

Яна
16-09-2022
Хорошая статья, а как насчет производства, на сколько оно опасное, или нет. отработанные батарейки относятся к 2 классу опасности - высокоопасные отходы. Стоит ли переживать о строительстве завода по производству щелочных батареек вблизи курортных городов?Масштабный проект по замещению импортной продукции с инвесторами обсудил губернатор Вениамин Кондратьев. В большую стройку намерено вложиться предприятие «АБ-Бэттэрис». Соглашение было подписано на выставке «Иннопром-2022» в Екатеринбурге. Размер инвестиций составит 1 млрд рублей.Завод разместят в Адагумском сельском поселении (Крымский район) на участке площадью 10 га. Щелочные батарейки в России еще не производит ни одна компания. В планах выпуск компонентов типоразмера «АА» и «ААА». Участвовать в реализации проекта будет и краснодарский завод «Сатур», производящий солнечные и аккумуляторные батарейки для космических аппаратов.– Российский рынок элементов питания сегодня практически полностью зависит от импорта. Новый завод в Крымском районе сможет производить 340 млн батареек в год. Запуская такое производство на территории края, мы сработаем на опережение и не допустим дефицита. Востребованная продукция быстро займет нишу. Со свой стороны готовы оказывать максимальную поддержку. Для создания новых импортозамещающих производств краевой Фонд развития промышленности предоставляет льготные займы до 200 миллионов рублей по ставке 0,1% годовых, – сказал глава региона Вениамин Кондратьев.Кроме того, краевая госпрограмма может компенсировать 30% затрат на реализацию инвестпроектов по созданию производств импортозамещающей продукции.

Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Термины: Источники питания радиоэлектронной аппаратуры