Какие батарейки лучше

Виды батареек

Портативные элементы питания различаются как по принципу работы, так и по внешнему виду. Основные типы батареек:

• Пальчиковые (обозначение размера АА);
• Мизинчиковые (размер ААА);
• Большие цилиндрические (размером D);
• Средние цилиндрические (обозначаются С);
• Тип Крона (форма — параллелепипед);
• Плоские (форма — уплощенный параллелепипед).

В маломощных приборах уменьшение вольтажа батарейки долго не сказывается на работоспособности, а в мощных, типа фотоаппаратов или электродвигателей, даже небольшое проседание напряжения вызовет отказ оборудования.

По типу внутреннего наполнения элементы питания также различаются. Выделяют такие виды:

• «Солевые», «сухие» — угольно-цинковые. Этот тип батареек наиболее дешевый, но быстрее всего разряжается и плохо работает в холодных условиях и с мощными нагрузками;
• HeavyDuty — хлоридно-цинковые, похожи на предыдущий тип, имеют чуть большую емкость;
• «Алкалиновые», щелочные — лучше работают при низких температурах и держат заряд при большом токе, но быстро разряжаются;
• С применением ртути — высокоемкие, их трудно быстро разрядить, однако из-за опасности ртути они вышли из употребления;
• С использованием серебра — медленно разряжаются и хорошо работают с мощной нагрузкой, но дорогие;
• Литиевые — имеют наивысшую ёмкость и наименьшую массу среди подобных. Долгий срок годности. Высокая цена.

Также все батареи делятся на два типа: первичные, то есть гальванические элементы и вторичные, то есть перезарядные или аккумуляторные. Первые обычно дешевле, но после использования их необходимо утилизировать. Вторые часто имеют меньшую емкость, более дороги, но могут быть перезаряжены зарядным устройством.

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.

История

Принято считать, что основные принципы работы батарей, использующиеся и по сей день, были открыты в конце XVIII века итальянским физиком и естествоиспытателем Алессандро Вольтой (1745-1827). Именно тогда, работая в университете города Павия, он заинтересовался «животным электричеством», открытым несколькими годами ранее его соотечественником Луиджи Гальвани (в его честь электрохимические элементы питания часто называют гальваническими). Вольта доказал, что именно ток, вырабатываемый при контакте двух различных металлов, вызывает наблюдавшееся сокращение мышц в лягушачьих лапках. Этим он опроверг предположение Гальвани о том, что электричество вырабатывается в самих мышцах. Для того, чтобы доказать свою точку зрения, он наполнил соляным раствором две чаши и соединил их металлическими дугами. Один конец этих дуг был медным, а другой цинковым. Они были установлены так, что в каждой чаше было по одному электроду каждого типа. Эта конструкция и стала первой батареей, вырабатывающей электричество за счет химического взаимодействия двух металлов в растворе. В 1800 г. он усовершенствовал ее, создав свой знаменитый «вольтов столб», первый источник постоянного тока. Он представлял собой 20 пар кружочков, изготовленных из двух различных металлов, проложенных кусочками кожи или ткани, смоченными в соляном растворе. В знак признания заслуг итальянского ученого, его именем была названа единица электрического напряжения – вольт.

Электрохимический элемент

На полученные результаты обратили внимание другие экспериментаторы. Они усовершенствовали вольтов столб, создав новые типы батарей

К примеру, в 1836 г. английский химик Джон Дэниелл поместил медные и цинковые электроды в емкость с серной кислотой. Эта батарея получила название «плоскостной элемент» или «элемент Дэниела». Три года спустя другой англичанин, Уильям Р. Гроув, добавил окислитель для предотвращения накопления водорода около катода, что приводило к снижению напряжения на выходе. Были и другие попытки улучшить первоначальную конструкцию, но ни одно из этих примитивных устройств не используется в наши дни.

Первый значительный прорыв был совершен французом Гастоном Плантэ. В 1859 г. он провел интересный опыт, внешне похожий на то, что проделал Вольта. В его гальваническом элементе в качестве электродов использовались свинцовые пластины, а электролитом являлась разбавленная серная кислота. Плантэ подключил к элементам источник постоянного тока и некоторое время заряжал батарею. После этого прибор стал сам вырабатывать электричество, выдавая почти всю энергию, потраченную на зарядку. Причем подзаряжать его можно было много раз. Именно так и появился тот самый свинцовый аккумулятор, который еще долго будет использоваться во всех производимых автомобилях.

Еще один прибор-долгожитель был разработан и запатентован другим французским изобретателем Жоржем Лекланше в 1866 году. Названный в его честь элемент послужил прообразом современных «сухих» батарей, правда, изначально он такому названию не соответствовал. Дело в том, что в варианте, предложенном Лекланше, электролит был жидким. В производимых же сейчас батарейках он заменен на желеобразный для того, чтобы не допустить вытекания содержимого и порчи оборудования, которое эта батарея питает. В остальном же за это время технология почти не изменилась. Как и полтора века назад, сухие элементы представляют собой цинковый стаканчик (анод), в который вставлен графитовый стержень (катод), а внутреннее пространство заполнено электролитом. По такой технологии выпускают самые дешевые и массовые источники питания, которые вставляют в фонарики, плееры, детские игрушки и т. п.

Впрочем, в своем оригинальном «мокром» виде элементы Лекланше не были ни компактными, ни надежными. Поэтому многочисленные рационализаторы многократно пытались улучшить его потребительские качества, например, помещая в герметичную упаковку, не допускающую утечки электролита.

Ключевые особенности алкалиновых и солевых батареек

В первую очередь надо отметить, что как одни, так и другие источники тока выдают примерно одинаковую ЭДС (1,5 вольта), выпускаются в корпусах одинаковых типоразмеров, имеют одинаковое расположение выводов и являются полностью взаимозаменяемыми с электрической точки зрения.

Потребительские же характеристики обоих типов электрохимических элементов отличаются, в основном, в сторону щелочных, которые разработаны позже и успешно вытесняют солевые.

Плюсы алкалиновых батареек:

больше емкость (при том же типоразмере);
дольше работают (под той же нагрузкой);
более долгий срок хранения;
могут отдавать более высокий ток;
щелочные элементы имеют более пологую разрядную характеристику (напряжение падает медленнее в течение периода эксплуатации).

Солевые могут противопоставить, разве что, низкую стоимость, меньший вес в аналогичном форм-факторе и чуть более расширенный диапазон эксплуатационных отрицательных температур.

Описание и история создания

Никель-цинковая аккумуляторная батарея — это химический источник тока, в котором анодом является цинк, электролитом — гидроксид калия с добавлением гидроксида лития, а катодом — оксид никеля. Сокращенное название изделия NiZn аккумуляторы.

В 1901 году Томас Эдисон получил охранного типа документ в США, удостоверяющий исключительное правомочие, авторство и приоритет изобретения на перезаряжаемую Ni Zn батарею.

Его аккумулятор изменил и улучшил известный химик из Ирландии Джеймс Драмм и поставил на 4 автомотрисы своей конструкции, которые обслуживали линию Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. Хотя эксперимент прошел успешно, автомотрисы убрали, когда батареи выработали ресурс.

Важно! Раньше модификации Ni-Zn могли выдержать лишь ограниченное число циклов заряда. В шестидесятых подобные изделия рассматривали в виде альтернативы серебряно-цинковым для военных задач, а в семидесятых вновь заинтересовались эксплуатацией в электрических автомобилях

Организация Evercel Inc. разработала и оформила патент на ряд улучшений для никель-цинковых аккумуляторных батарей, но в 2004 году свернула свой проект по неизвестным причинам.

Хранение

Если вы хотите, чтобы ваши батареи служили как можно дольше, то о них надо заботиться

С элементами первого рода, то есть с одноразовыми батареями, попроще, их важно лишь правильно хранить, а после использования их все равно выбрасывают. Аккумуляторы, элементы второго рода, требуют больше внимания, потому что их нужно регулярно заряжать

Все аккумуляторы при перегреве портятся. Причем губительной может стать даже зарядка, если ее во время не остановить. Ничего страшного нет в том, что ваш аккумулятор слегка нагревается, когда он подключен к зарядному устройству. Но при излишней зарядке температура поднимается значительно, батарея становится горячей, а это верный знак того, что больше ее зарядить не удастся.

Аккумулятор также может прийти в негодность, если его полностью разрядить. Это может быть вызвано коротким замыканием. Кстати, интересный факт: некоторые батареи после разрядки ниже рекомендуемого уровня могут поменять полярность! В общем, если ваш ноутбук предупреждает вас о том, что его батареи почти полностью разряжены, не пытайтесь продолжить работу – дороже выйдет.

Большинство перезаряжаемых батарей лучше хранятся в разряженном состоянии. Особенно это относится к никель-кадмиевым элементам. Поэтому те батареи, которые долго лежат на складе, обычно продаются незаряженными.

В чем разница?

Ключевое понятие в данном случае — это химический состав электролита в элементе. Если коротко, состав электролита у солевых батареек — это, разумеется, солевой раствор, а у алкалиновых — щелочь. Во избежание путаницы следует знать о том, что само понятие «батарейки alkaline» — не что иное, как именно щелочные (таков перевод английского слова).

В качестве примера можно привести популярные солевые элементы, электролит которых состоит из хлорида цинка. Алкалиновые АКБ содержать в себе жидкость, в качестве которой применяется не солевой, а щелочной раствор (обычно это гидроксид калия). При взаимодействии с полюсами аккумулятора щелочь выделяет гораздо больше химической энергии, чем соль. Именно поэтому щелочные батарейки отличаются лучшей производительностью, и их ОКПД (общий коэффициент полезного действия) намного выше, чем у солевых аналогов.

Многие считают, что наилучшие алкалиновые элементы — это Duracell, которые уже в течение долгого времени являются лидирами на рынке. Среди отечественных производителей неплохо показали себя батарейки «Космос», хотя российская алкалиновая АКБ отличается от мощной «дюраселки» более скромным показателем емкости и стоит намного дешевле.

Классификатор продукции, обычно, маркирует алкалиновые, солевые и литиевые элементы питания буквенными обозначениями, например, АА и ААА. В зависимости от размера, их можно использовать в фонариках, настенных часах, электронных игрушках, пультах для телевизоров и так далее. Можно сказать, что батарейки алкалиновые — лучшие после литиевых, от покупки которых потребителей часто удерживает цена.

Коротко различия между щелочными и солевыми батарейками можно обозначить в нескольких пунктах.

Характеристики солевых батареек:

• После 2-3 лет хранения они полностью разряжаются и больше непригодны к использованию.
• Неустойчивы к перепадам температуры, вследствие чего их емкость может быстро уменьшаться.
• Часто «протекают» по причине того, что ближе к концу разряда солевой раствор дает сильную химическую реакцию. Если планируется долгое время не пользоваться устройством, их нельзя надолго оставлять внутри него.
• Цена их минимальна: конечно, в этом есть и плюс, но и по времени работы они — далеко не лучший из возможных вариантов.
• Если, все же, их использовать, оптимально будет ограничиться устройствами с самым низким потреблением энергии (часы, весы, пульты дистанционного управления).

В свою очередь, алкалиновая «линейка» имеет следующие преимущества:

• Щелочные АКБ можно хранить к течение 3-5 лет, и их производительность будет хорошей, с минимальным разрядом.
• Для алкалиновых аккумуляторов характерна стойкость к температурным колебаниям.
• Они не протекают, их безопасно хранить внутри устройства, которое не используется.
• Существенное отличие в плане производительности: удельная емкость алкалиновой батарейки в полтора раза больше, чему у солевой, при минимальных нагрузках. Если же нагрузка максимальна, работоспособность щелочной АКБ превышает этот показатель у солевой в 4-10 раз.
• Самые высокие результаты работы щелочной аккумулятор будет показывать при условии равномерной нагрузки.
• Цена — средняя, выше, чем у солевых, но это себя оправдывает.

Правильно заряжаем

У батареек типа «крона» очень богатая история, они появились еще в советские времена, но и в наши дни все еще остаются востребованным товаром. Этот элемент питания незаменим для гаджетов с большим потреблением энергии, «крона» дает ток гораздо большей силы, если сравнивать с любой другой батарейкой. Давайте ознакомимся с этим источником питания детальнее.

Начать стоит с описания характеристики батарейки «крона», чтобы было понятнее, в чем состоит их особенность. Этот элемент питания отличается достаточно высокой производительностью, на выходе имеет напряжение в районе девяти вольт (к примеру, пальчиковая батарейка, алкалиновая, литиевая или др., «выдает» всего 1,5 вольта).

• Сила тока батарейки «крона» может достигать 1200 мА•ч, но такие элементы стоят дороговато. Стандартная мощность батарейки «крона» на порядок ниже. Она составляет 625 мА•ч, но и этого хватает, чтобы вдохнуть жизнь в гаджет на очень длительный срок.
• Емкость аккумуляторных (заряжаемых) батареек «крона» будет варьироваться в зависимости от типа химических элементов, причем, весьма существенно. Рассмотрим их наиболее распространенные варианты. На нижней ступени эволюции находятся элементы Ni-Cd (никель-кадмиевые), их максимальная емкость всего 150 мА•ч.
• За ними следуют более современные элементы с классификацией Ni-MH (никель-металл-гидридные), они уже выпускаются на порядок мощнее (175—300 мА•ч). Самые емкие из всех «крон» — это элементы класса Li-ION (литий-ионный).

Их мощность варьируется в пределах 350-700 мА•ч. Но у «крон» есть одна общая черта – их размер. Стандарт этих элементов питания – 48,5х26,5х17,5 миллиметров.

Это интересно: Лучший Power bank на солнечных батареях

Устройство и сфера примененияЕсли разобрать такой элемент питания, можно увидеть довольно необычную картину для «внутренностей» батарейки. Под металлическим корпусом «кроны» скрываются шесть последовательно соединенных в одну цепочку полуторавольтовых батареек.

1. Именно таким образом на выходе она и выдает девять вольт. Поняв, из чего состоит батарейка «крона», можно еще раз вспомнить старую пословицу о том, что все гениальное на самом деле просто!
2. И это неудивительно, ведь получить такой вольтаж и мощность от химической реакции элементов батареи другим путем (ведь ее корпус попросту для этого мал) практически невозможно.
3. Батарейки такого типа используют в пультах управления к устройствам и игрушкам. Еще их можно встретить в различных GPS-навигаторах и даже в шокерах. Как видите, без мощных батареек в наш век постоянно развивающихся технологий никак!

Правила зарядки

Хотя «добросовестные» производители элементов питания и пишут, что одноразовые батарейки такого типа заряжать нельзя, народные умельцы доказывают совершенно противоположное. Итак, как зарядить одноразовую батарейку «крона»?

Здесь есть одна оговорка – делать это вы будете на свой страх и риск, ведь если не правильно подобрать напряжение, то батарейка может «порадовать» знатным фейерверком. Для начала определяем зарядный ток нашей батарейки, для этого ее емкость мы делим на десять (150 мА•ч / 10 = 15 мА•ч).

Таким образом, можно продлить жизнь вашей «кроне» на два-три цикла. Учитывая, что разряжается она довольно долго, это уже очень неплохо. Но учтите, если элементы внутри батарейки высохли, то зарядить ее вторично вам уже не удастся. К сожалению, определить это может только «вскрытие».

Экономьте, подзаряжая «кроны», но не забывайте о том, что экономия должна быть разумной, не заряжайте одноразовые элементы более двух раз!

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.

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.

Что такое батарейка и какие электрические характеристики определяют ее работоспособность

Народное название батарейка закрепилось за гальваническими элементами или химическими источниками тока, вырабатывающими электроэнергию для питания бытовых приборов и электронных гаджетов.

Обычно их выпускают пальчиковой формой с габаритами АА или ААА либо в виде таблеток.

Функционально они могут поддерживать возможность заряда после использования по назначению (аккумуляторы) или не иметь ее. В первом случае на их корпусе делается надпись «Rechargeable».

В инструкциях на остальные модели пишут, что они не подлежат заряду, то есть работают одноразово до полного износа. Это надо обязательно учитывать, ибо при установке их в зарядное устройство под напряжение они могут взорваться.

Такой случай был в моей практике, когда соседка с верхнего этажа повредила свой стационарный телефон. У нее в трубке стояли никель кадмиевые аккумуляторы, которые пришли в негодность через несколько лет.

Она вставила вместо них батарейки такой же формы, поговорила, а трубку поставила на базу… пришлось ей покупать новый аппарат.

Будьте внимательны, не повторяйте подобных ошибок.

Работоспособность батарейки определяется величиной электрической мощности, которую она способна отдать подключенному потребителю. При этом на ее выводах в разомкнутом состоянии образуется разность потенциалов — напряжение, которое при подключении на любое сопротивление выдает электрический ток определенной силы.

Он не может протекать бесконечно, а действует только на тот промежуток времени, на который хватает энергии, запасенной в химическом источнике тока. Все перечисленные процессы взаимосвязаны, обобщены термином «емкость батареи или аккумулятора» и описываются математическими формулами.

Например, автомобильный аккумулятор имеет емкость 60 ампер-часов.

Это означает, что при токе нагрузки в 1 ампер он должен проработать 60 часов, а при 60 амперах — всего час.

Это же требование справедливо к батарейкам, только мощность их намного меньше. Их емкость маркируется в миллиампер-часах.

Основной электрической характеристикой батарейки является ее емкость. Она определяет продолжительность работы химического источника тока, то есть его ресурс.

Ее величина при эксплуатации постоянно уменьшается, а скорость снижения сильно зависит от подключенной нагрузки.

Результаты одного из проверочных тестов четырех одинаковых батареек при разных токах потребителей показали следующие результаты.

В жизни мы постоянно с этим сталкиваемся: чем больше подключенная нагрузка, тем быстрее химический источник тока выходит из строя. Поэтому под каждый электрический прибор подбирается по мощности свой гальванический элемент.

2 фактора, которые могут повредить батарейку с завода до ее использования: их надо знать

К ним относятся:

1. время;
2. мороз.

Остановлюсь на них подробнее, ибо в отдельных случаях даже мультиметром пользоваться не придется.

Время хранения и ресурс работы химического источника тока

Мой сосед по даче приобрел на свой ноутбук беспроводную мышь. Она успешно отработала у него полгода, а потом отказала. Пришел ко мне с вопросом.

Посмотрели батарейки, там две ААА. Они отработали полностью свой заряд: нужна замена. Сосед попросил своего друга, который ехал в город, привести ему аналогичные.

На другой день он снова спрашивает меня: питание заменено, а мышь не работает. Я извлек ААА из корпуса: на них стоит год выпуска 2013, когда сейчас в разгаре лето 2021. Срок годности давно истек.

Он указывается на упаковке (обычно 3 года), а дата изготовления — прямо на корпусе гальванического элемента.

Типы батареек по размеру

Можно заметить, что размеры батареек тоже разные. По форме они бывают цилиндрическими и дисковыми. Первый вид более распространен. Существует классификация американская и европейская, которая нам привычнее.

В таблице приведем соотношение маркировки к диаметру, типу и виду батарей:

Название по американской номенклатуре	Обиходное название	Высота изделия в мм	Ширина изделия в мм
А23	Мини-мизинчиковая	28,9	10,5
АА	Пальчиковые. Широко применяются во многих приборах. Форма – цилиндрическая, тонкая. Возможна маркировка L – это значит, что элемент питания является щелочным	50,5	14,5
ААА	Мизинчиковая. Тонкая, цилиндрическая батарея, по размерам меньше пальчиковой, но используется в таких же устройствах (игрушки, фонари, часы)	44,5	10,5
АААА	Маленькая мизинчиковая. Очень редко встречается	42,5	8,3
С	Средняя. На данный момент редко используется. Цилиндрическая	50	26,2
D	Большая. В настоящее время мало применяется. Цилиндрическая, имеет вид бочонка	61,5	34,2
РР3	Крона. Обладает самым высоким напряжением в 9V, квадратная. На данный момент почти не используется	48,5	26,5

В зависимости от маркировки и номера на аккумуляторе можно с точностью сказать, подойдет вам этот элемент питания или нет. На большинстве указан состав электролита, то есть производитель не скрывает, солевая или щелочная это батарейка.

Размеры могут незначительно варьироваться на 1-2 мм. Это связано с тем, что изготовитель может поместить элемент питания в специальную защитную оболочку. Она защищает аккумулятор от последствий падений, негативных атмосферных явлений. На такой оболочке компании пишут основные данные, свою рекламу.

Существует еще особый вид батареек, который применяется в мелкой бытовой технике – дисковые, или таблеточные. Их тоже можно классифицировать в зависимости от модели, типа и размера.  В основном они все литиевые и обладают напряжением 3V (CR2016, CR2450).

Типы мультиметров

Задаваясь вопросом, можно ли мультиметром измерить емкость аккумулятора автомобиля, смартфона, ноутбука или любой другой бытовой техники, необходимо рассмотреть типы представленных приборов.

Существуют аналоговые и цифровые мультиметры. В первом случае результат измерений показывает стрелка на особой шкале. Это один из самых дешевых типов устройств. Однако тем, кто никогда не пользовался подобными приборами, лучше отдать предпочтение цифровым разновидностям. Также аналоговые мультиметры имеют небольшую погрешность в измерениях.

Цифровые мультиметры выводят результат замера на дисплей. Это их отличает от предыдущей группы устройств. Информация на экране характеризуется высокой точностью и понятна для любого пользователя.