Какие типы батареек бывают: Виды батареек по размерам и химическому составу: шпаргалка CHIP

Виды батареек по размерам и химическому составу: шпаргалка CHIP

Какие батарейки лучше — алкалиновые или солевые? Ни те и не другие. В этой статье мы разберемся в химическом составе и типоразмерах батареек, которые используются в бытовой электронике. Читайте нашу шпаргалку по этим двум вопросам.

Виды батареек по химическому составу

В быту «батарейками» называют гальванические элементы, которые создают электрический ток за счет химической реакции. Гальванические элементы производят электрическую энергию благодаря реакциям между двумя металлами в растворе электролита. Один металл является «минусом», другой «плюсом». Между ними протекает реакция окисления (на «минусе») и восстановления (на «плюсе»), за счет которой и возникает ток.

Традиционно с химической точки зрения батарейки разделяют на виды в зависимости от того, какие металлы или какой тип электролита в них используется.

Солевые батарейки

Это старейший тип батареек, разработанный компанией Eveready еще в 20-х годах прошлого века. В качестве «минуса» в нем используется цинк, а в качестве «плюса» — двуокись марганца. Электролит, который обеспечивает протекание реакции — хлорид аммония. Это соль, поэтому батарейка называется солевой.

Солевые батарейки имеют международную маркировку R. Такие батарейки подходят для устройств, не требующих большой мощности питания: детских игрушек, пультов ДУ для телевизоров, часов, ручных фонариков, небольших радиоприемников.

Преимущества

дешевизна
маленький вес
возможность возобновить работу батарейки после разряда

Недостатки

невысокая выработка тока
не работают при минусовых температурах
небольшой срок хранения
проблемы с герметичностью
и быстрая разрядка при неиспользовании

Щелочные батарейки

Щелочные батарейки также называются алкалиновыми (от французского alcaline — щелочной). Они также состоят из марганца и цинка, но в качестве электролита, в котором протекает реакция, в них используется гидроксид калия. Это щелочь, поэтому у батарейки такое название.

Щелочная батарейка маркируется буквами LR. Эти батарейки подходят для устройств со средним и высоким потреблением тока, таких как ручные прожекторы, плееры и диктофоны, фотоаппараты.

Преимущества

большая емкость, чем у солевых
могут работать при низких температурах
герметичны
малая скорость саморазряда — могут храниться до 7 лет

Недостатки

цена чуть выше
более тяжелый вес
одноразовые — после выработки заряда использоваться больше не могут

Ртутные батарейки

В этих батарейках в качестве «минуса» служит цинк, а «плюса» — оксид ртути. Они разделяются слоем электролита, в роли которого выступает 45% раствор щелочи (гидроксид калия, как и в алкалиновых).

Ртутные батарейки в наше время используются очень редко из-за общеизвестного факта: ртуть токсична. Однако еще в недалеком прошлом они активно применялись в электронных часах, весах, медицинской технике — слуховых аппаратах, кардиостимуляторах.

Преимущества

стабильность напряжения
большая ёмкость
высокая энергоплотность
стойкость к перепаду температур

долгое время хранения

Недостатки

ядовитость ртути при нарушении герметичности
дороговизна
сложность утилизации

Серебряные батарейки

Есть и такие. В них роль «минуса» опять играет цинк, а роль «плюса» — оксид серебра. Реакция с выделением электрического тока протекает при помощи щелочного электролита — гидроксида калия или натрия.

Международная маркировка серебряной батарейки — SR. Используются они в тех же сферах, что и ртутные, и по достоинствам и недостаткам практически им аналогичны. Главное преимущество серебряных батареек перед ртутными — безопасность: серебро нетоксично, и при нарушении герметичности корпуса нет риска отравления. Главный минус —  серебряные батарейки дороже всех остальных видов батареек.

Литиевые батарейки

Наконец, последний тип батареек — литиевый. У этих батареек в качестве «плюса» используется литий, а вот «минус» и электролит могут быть представлены различными веществами: диоксид марганца, монофторид углерода, пирит, тионилхлорид и другие.

Литиевые батарейки могут использоваться в разной портативной электронике и имеют маркировку CR. Они объединяют в себе все преимущества предыдущих типов и, по факту, являются самым хорошим гальваническим элементом питания. Но по сравнению с щелочными и солевыми элементами литиевые батарейки дороговаты (хотя в зависимости от используемых веществ цена может сильно различаться). Поэтому первые тоже выпускаются в большем количестве для бюджетного сегмента.

Преимущества

легкость
долгое время хранения (до 12 лет)
термическая стойкость

стабильное напряжение
высокая энергоплотность и энергоемкость

Недостатки

высокая стоимость

Как видите, литиевые батарейки — это единственный тип, у которого достоинства решительно перевешивают недостатки. Поэтому рекомендуем попробовать:

Виды батареек по размерам

Батарейки с одним и тем же химическим составом могут иметь разный размер и форму (типоразмер). Мы составили для вас таблицу-шпаргалку по типоразмерам батареек, чтобы вы точно разобрались, батарейки AA и AAA — это пальчиковые и мизинчиковые?

Цилиндрические батарейки

Типоразмер	Бытовое название	Ширина, мм	Высота, мм	Возможный химический состав	Внешний вид
A (23)	Мини-мизинчиковая	10,5	28,9	Солевые, щелочные
AA (03)	Пальчиковая	14,5	50,5	Солевые, щелочные, литиевые
ААА (6)	Мизинчиковая	10,5	44,5	Солевые, щелочные, литиевые
AAAA (40)	Маленькая мизинчиковая	8,3	42,5	Солевые, щелочные
С (14)	Средняя	26,2	50	Солевые, щелочные
D (20)	Большая	34,2	61,5	Солевые, щелочные
РР3	Крона	26,5	48,5	Солевые, щелочные, литиевые

Замена отжившей цилиндрической батарейки, таким образом, не представляет особой трудности.

Достаточно сопоставить маркировку химического состава и типоразмера — и она должна быть представлена на корпусе нужной вам батарейки. Например:

• R23 — солевая A;
• LR03 — щелочная AA;
• СR6 — литиевая AAA.

А вот ртутные и серебряные элементы, как правило, представлены в круглом формате — ее в быту называют «таблеткой». Круглые батарейки имеют великое множество типоразмеров, не подчиняющихся единому стандарту.

На фото — многочисленные размеры круглых батареек.

Производители выпускают их такого размера, как им угодно, поэтому замена отжившей батарейки часто представляет заметную проблему. Впрочем, хорошо то, что использование таких элементов ограничено крайне узким кругом устройств. Наша рекомендация: прочтите маркировку на корпусе батарейки и поищите элементы с аналогичной маркировкой в интернете или ближайшем магазине.

Читайте также: 

Фото: Pixabay, Wikimedia Commons

виды, их плюсы и минусы

Современного человека окружают приборы с автономным питанием: от фонарика до фотоаппарата — всех и не перечислить. Многие из этих устройств имеют встроенные аккумуляторы, а многие обходятся стандартными элементами питания. Батарейки отличаются напряжением, ёмкостью, начинкой и размерами.

Начинка батареек

Солевые

Солевые батарейки наиболее дёшевы, но не держат большую нагрузку, долго не хранятся и имеют свойство «вытекать» при каждом удобном случае.

Упрощённо, солевые батарейки состоят из двух электродов — из цинка и из диоксида марганца. Пространство между электродами заполнено электролитом (его в батарейках называют агломератом), в котором кроме собственно жидкости взвешена сажа и графит — токопроводящие частицы.

Солевые батарейки хранятся максимум 2-3 года, причём падение ёмкости к окончанию срока хранения составляет 30-40 %.

Алкалиновые

Алкалиновые или щелочные батарейки гораздо меньше проседают под высокой нагрузкой, почти не вытекают и практически не подвержены внезапным разогревам при перегрузке.

Химически алкалиновая батарейка состоит ровно из тех же компонентов, но как бы вывернута наизнанку. Агломерат специально загущен, в цинк добавлены висмут и алюминий для увеличения токоотдачи.

Кстати, раньше добавляли вредную ртуть, но все производители давно от неё отказались. До сих пор на многих батарейках можно встретить надпись 0 % Mercury .

Алкалиновая батарейка имеет изоляцию электродов, специальную камеру для газов, а также мембрану. В случае перегрузки и резкого выделения большого количества газов, батарейка не взорвётся, а просто порвётся мембрана. Да, электролит при этом вытечет, но это будет опасно только для устройства, но не для человека.

Размеры батареек

Самые распространённые батарейки для игрушек, карманных фонариков, настенных часов, беспроводных клавиатур и мышей — это то, что мы привыкли называть словами «пальчиковые» и «мизинчиковые».

Пальчиковые батарейки маркируются латинскими буквами AA или LR6. Имеют номинальное напряжение питания 1,5 В. Размеры: длина 50,5 мм, диаметр 14,5 мм.

Ёмкость, которая влияет на срок активной службы, зависит от начинки: солевые или алкалиновые. Разумеется, алкалиновые гораздо круче по всем параметрам, кроме цены.

Мизинчиковые батарейки маркируются как AAA. Часто их используют как замену большим элементам питания напряжением от 3,7 до 4,5 В, комбинируя по три штуки. Но применяют и по отдельности.

Кроме этих двух типоразмеров имеется масса других, менее распространённых. С разными характеристиками и разным напряжением.

Батарейки или аккумуляторы?

Не вдаваясь в лишние подробности, отметим: аккумуляторы бывают тех же типоразмеров. Но напряжение у них, как правило, 1,2 В, а не 1,5.

По начинке аккумуляторы типоразмеров AA и AAA бывают никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металл-гидридные (NiMh). Отдельно стоят серебряно-цинковые аккумуляторы номинальным напряжением 1,55 В.

Предпочтительнее использовать NiMh аккумуляторы — они не обладают «эффектом памяти», то есть, в отличие от никель-кадмиевых, их можно подзаряжать в любое время.

Чем аккумуляторы лучше батареек

1. Даже учитывая затраты на сами аккумуляторы и зарядное устройство для них, при длительной эксплуатации аккумуляторы дешевле. Можно посчитать момент окупаемости затрат — на какой по счёту зарядке стоимость аккумуляторов сравняется с условным комплектом батареек.

Например, для набора зарядное устройство Energizer Pro Charger + 4AA 2000mAh такой срок составит примерно 16 зарядок, если в качестве альтернативы использовать батарейки GP 15A.

2. Аккумуляторы экологичнее. Для производства батарейки или аккумулятора затрачивается примерно одинаковое количество ресурсов. А служат аккумуляторы в сотни и тысячи раз дольше — считая циклы зарядки, а не абсолютное время.

Купив один раз нормальный комплект аккумуляторов с зарядным устройством, убережём планету от загрязнения сотнями комплектов одноразовых батарей.

3. Аккумуляторы заряжаются в среднем за 3 часа. Весь комплект из 4 штук. А за батарейками нужно идти в магазин.

Покупать и батарейки и аккумуляторы стоит у проверенных продавцов. На мелких торговых точках велика вероятность купить аналог или откровенную подделку. Торговые марки Panasoanic или Abibas всё ещё на слуху.

Выводы

Выбор есть, покупаем с умом, отдаём предпочтение аккумуляторам. И утилизируем в специальные контейнеры, не выбрасываем вместе с мусором.

Типы и размеры элементов питания: какую выбрать батарейку.

Все знают, что есть батарейки пальчиковые и мизинчиковые. Еще бывают «для часов». Если на этом ваши познания пока завершаются, то я расскажу вам о других типах батареек, а так же о том, какие разновидности пальчиковых и мизинчиковых батареек существуют и какие когда следует выбирать. Проще говоря, я немного расскажу о выборе батареек.

Начну с пальчиковых. Прозвали их так потому, что их диаметр где-то близок к толщине среднестатистического человеческого пальца. Более официальное их название AA или R6/LR6 (последние два не являются взаимозаменяемыми, дальше объясню почему). Такие батарейки используют в целой куче всяких устройств: от фотоаппаратов, до настенных часов и пультов управления. Казалось бы о чем тут рассуждать: видишь на крышке устройства заветные буквы АА и вперед в магазин. Однако в магазине обнаруживается, что даже батарейки АА одного производителя отличаются какими-то «непонятными» надписями, а главное различаются по цене если не на порядок, то в разы уж точно! И это, извините за каламбур, создает в голове покупателя полный непорядок. Итак, основными устройствами использующими пальчиковые батарейки являются: пульты дистанционного управления, настенные часы, фонари, фотоаппараты, игрушки, в том числе разные ездящие штуки на радиоуправлении. С другой стороны батарейки бывают солевыми и щелочными. Прежде чем ответить на вопрос, что куда покупать, следует, наверное, пояснить как отличить один тип от других. Потому что разные производители пишут самые разные надписи. Самым надежным способом будет запомнить обозначения: R6 – солевые батарейки и LR6 – щелочные. То есть буква L – это верный признак щелочной батарейки, а R6 – это и значит пальчиковая. Кроме того на солевых могут быть надписи: Long Life и Heavy duty (или даже Super heavy duty) , а на щелочных Alkaline (то есть «щелочная» по-английски), а также еще разные индексы и рекламные надписи. А вот R6 или LR6 будет написано обязательно и не даст ввести вас в заблуждение, поэтому это обозначение и стоит запомнить хорошенько.

Соответственно, раз батарейки наши разделены на два вида, то и использующие их устройства нам необходимо разделить на две части, вот они:

1. Cолевые батарейки ставят в пульты, настенные часы и прочие малопотребляющие «прибамбасы». Их малое потребление можно узнать из того, что они способны работать без замены батарейки многие месяцы. Покупать щелочные батарейки для таких устройств бессмысленно – вы заплатите гораздо больше денег, а прибавка во времени работы если и будет, то небольшая – щелочные батарейки имеют большой саморазряд и большая часть ваших денег уйдет на разогрев батарейки (впрочем, даже как отопительный прибор пользы она не даст – разогрев будет совершенно незаметный на глаз, то есть на ощупь).

2. Щелочные же батарейки нужно использовать в тех приборах, которым требуется высокий ток: фонарь, фотоаппарат, машинка на радиоуправлении, электробритва и много где еще. Хорошим признаком такого устройства является наличие внутри моторчика или яркой лампы. От некоторых солевых батареек такие устройства могут и вовсе не заработать, ведь им нужен большой ток, который солевые батарейки выдать не могут в силу своей природы.

Кроме того, есть устройства, для которых трудно сказать какие батарейки лучше – например, детские игрушки, которые не имеют мощных двигателей. Возможно от щелочных батарей такая игрушка проработают дольше, а возможно, что ребенок сломает ее или закинет в дальний угол еще задолго до того, как сядет дешевая солевая батерейка. Однозначный совет тут дать трудно. Можно только определенно сказать, что солевые батарейки с надписью Long life в таких случаях лучше не покупать, лучше купить те, на которых написано Heavy Duty.

Про мизинчиковые разговор будет короче: это те же АА только меньше, соответственно применяются по тем же принципам, только в более компактных устройствах. Они имеют обозначения AAA и R03/LR03 для солевых и щелочных соответственно. Заметили? Буков А больше, а цифра меньше. И сама батарейка меньше. Это необходимо запомнить.

Все, что верно для пальчиковых батареек, верно и для мизинчиковых. Кстати, если на вашем устройстве не написано, какие в нем используются батарейки (как вариант – вы потеряли крышечку, на которой была эта надпись), и нет ни одной батарейки под рукой, можете воспользоваться чайной ложкой. Если место для установки батарейки в длину примерно соответствует черпалу чайной ложки, то вам нужны мизинчиковые батарейки, а если заметно больше, то уже не обойтись без пальчиковых. Ну или можете использовать свой палец, если он у вас среднестатистический…

Теперь кратко рассмотрим, для чего нужны другие батарейки.

Крона, называемая также 9V и 6F22 (солевая) / 6LR61 (щелочная). Используются нынче редко. Я, например, навскидку, могу вспомнить только мультиметры, которые почти всегда именно ее и используют. И еще их используют в микронаушниках недобросовестные студенты…

Две похожие батарейки С (R14/LR14) и D (R20/LR20), которые можно назвать бочонками. Они больше пальчиковых, при этом в основном больше в диаметре, поэтому имеют характерные пропорции бочонка. C несколько меньше, а D больше. Когда-то широко использовались в разных переносных магнитофонах и приемниках, но нынче почти для всех устройств являются слишком большими, так что их применение свелось к редким фонарям и некоторым бытовым устройством. Например, у меня дома есть машинка для удаления катышков с батарейкой R14.

Все три названых выше типа батареек (Крона, С и D) лучше, пожалуй, покупать щелочные, если вы регулярно ими пользуетесь или если устройство мощное. Солевые имеет смысл покупать только для слабеньких устройств, которые вы используете достаточно редко. Никаких пультов ДУ и часов с такими батарейками, конечно, не бывает, и надписей long life на них вы сейчас не встретите.

Еще несколько типов более-менее распространенных батареек:

Батарейка CR2032 применяется в системных платах компьютеров, калькуляторах и пультах дистанционного управления. Она имеет характерную форму большого блинчика, но ее легко спутать с CR2025 того же диаметра, но несколько тоньше. А есть и еще более тонкие  CR2016. Будьте внимательны!

Батарейка AG13. Она же LR44 и 357. Похожа на часовую батарейку, такая же «таблетка», но несколько больше по размеру. Используется в детских игрушках, фонариках и других небольших устройствах. Как и с предыдущей батарейкой, необходимо быть внимательным – есть еще несколько батареек похожего размера!

Батарейки, используемые в брелоках автомобильных сигнализаций и других бесконтактных ключах A23 (MN21) и A27.  Иногда используются и более «экзотически»: например, у меня есть супер-компактный мультиметр работающий от батарейки A23.

«Часовые» батарейки. Похожи на CR2030 и AG13, но еще меньше. Не буду приводить конкретных наименований: их несколько, и при их выборе нужно точно запоминать (а лучше записывать!), какая именно применяется в ваших часах. Учтите, что они отличаются не только диаметром, но и толщиной.

В принципе, на этом батарейки, которые необходимо знать большинству людей заканчиваются. Можно разве что упомянуть про фото-батарейки CR2 и CR123A, известные только владельцам соответствующих фотоаппаратов, огромные 3R12, которые люди моего возраста помнят из своего глубокого детства как «планета»А также совершенно специфичные воздушно-цинковые элементы питания слуховых аппаратов и прочая экзотика.

Вы можете заметить, что за кадром остался такой важный вопрос, как выбор производителя. Лучше купить один дорогой Duracell  или две-три дешевых «Трофи» за те же деньги? Этот интересный вопрос оставим на сладкое: проведем эксперимент и будем размышлять. Но об этом в следующей статье.

Какие существуют виды батареек? Инфографика | Инфографика | Вопрос-Ответ

Невозможно представить нашу жизнь без батареек. Ведь именно они обеспечивают работу мелкой бытовой техники и различных гаджетов, которыми мы пользуемся повседневно. Пульт от телевизора или кондиционера, смартфон, наручные часы, фонарик, шуруповерт… 

От назначения прибора зависит выбор типа элемента питания: батарейка или аккумулятор. Их различают по типу химических реакций: первичные элементы — гальванические (их называют просто батарейками), вторичные, которые можно подзаряжать, — аккумуляторы. 

Существует несколько видов батареек. Друг от друга они отличаются материалом, из которого изготовлены их активные компоненты: электролит, катод и анод. Различают солевые, литиевые, серебряные, ртутные и щелочные батарейки. 

Самый небольшой заряд имеют солевые батарейки, у них также самый маленький срок хранения (2 года) и самая низкая цена. Такие батарейки маркируют английской буквой R. Они появились еще в пятидесятых годах. 

Щелочные (или алкалиновые) батарейки легко узнать по надписи Alkaline или буквам LR на корпусе. Батарейки прослужат 5 лет, их работоспособность не зависит от температуры, им не страшен даже мороз.

Литиевые батарейки имеют маркировку CR. Они отличаются высокой плотностью и емкостью энергии, небольшой массой, не реагируют на перепады температуры, их энергоемкость не зависит от тока нагрузки, а срок хранения — 12 лет. 

Ртутные батарейки сейчас не очень распространены, а в некоторых странах даже запрещены из-за токсичности и проблем при утилизации. А лет 30 назад они широко использовались в качестве источника питания для электронных часов, кардиостимуляторов, слуховых аппаратов, фотоэкспонометров, в устройствах военного назначения (приборах ночного видения, устройствах связи, радиомаяках и др. ), в авиации и космических аппаратах. 

Серебряные батарейки маркируются буквами SR. Из-за дороговизны серебра широкое применение получили только батарейки маленького и миниатюрного размера. Они используются в наручных часах, материнских платах компьютеров и ноутбуков, микрокалькуляторах, слуховых аппаратах, лазерных указках, музыкальных открытках, микрофонариках, брелоках.

В зависимости от формы и размера батарейки имеют различное буквенное обозначение на корпусе.

Нажмите для увеличения

Смотрите также:

Разновидности батареек и аккумуляторов – Энергосила

типоразмеры элементов питания (батареек, аккумуляторов)

 

Батарейки с солевым электролитом.

 Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают  химческий состав) – самые дешёвые химические источники тока из существующих. На серьёзную нагрузку не рассчитаны: в фонаре их хватит на минут пятнадцать, а в фотоаппарате может не хватить и на один кадр. При отрицательных температурах их емкость стремится к 0. Предназначение солевых батареек – пульты дистанционного управления, часы, электронные термометры (устройства, энергопотребление которых укладывается в десятки миллиампер).

 

Батарейки с щелочным электролитом

Следующий тип батареек – щелочные, или марганцевые батарейки. Многие называют их “алкалиновыми” – это дословный перевод с английского “alkaline”, то есть “щёлочь”. Отрицательный полюс щелочной батарейки состоит из цинкового порошка – по сравнению с цинковым корпусом солевых элементов, использование порошка позволяет увеличить скорость протекания химических реакций, а значит, и отдаваемый батарейкой ток. Положительный полюс – из диоксида марганца. Основным же отличием от солевых батареек является тип электролита: в щелочных в его качестве используется гидроксид калия. Щелочные батарейки хорошо подходят для устройств с энергопотреблением от десятков до нескольких сотен миллиампер – при ёмкости порядка 2…3 А*ч они обеспечивают вполне приемлемое время работы. Есть у них и существенный минус: большое внутреннее сопротивление. Если нагрузить батарейку большим током, её напряжение сильно упадет, а значительная часть энергии будет расходоваться на нагрев самой батарейки – в результате эффективная ёмкость щелочных батареек сильно зависит от нагрузки. Если при разряде током 0,025 А нам удастся получить от батарейки 3 А*ч, то при токе 0,25 А реальная ёмкость упадёт уже до 2 А*ч, а при токе 1 А –  ниже 1 А*ч. Тем не менее, какое-то время щелочная батарейка может работать и при большой нагрузке, просто это время сравнительно невелико. Если на солевых батарейках цифровой фотоаппарат может даже не включиться, то одного комплекта щелочных ему хватит на полчаса работы.

Литиевые батарейки

Последний из широко распространённых типов батареек – литиевые. Обычно они рассчитаны на напряжение, кратное 3 В, поэтому большинство типов литиевых батареек с полуторавольтовыми солевыми и щелочными не взаимозаменяемы. Такие батарейки широко используются в часах и в фототехнике. Существуют и литиевые батарейки на напряжение 1,5 В, выполненные в стандартных размерах АА и ААА – их можно использовать в любой технике, рассчитанной на обычные солевые или щелочные батарейки. Преимущество литиевых батареек заключается в меньшем внутреннем сопротивлении по сравнению со щелочными: их ёмкость мало зависит от тока нагрузки. При малом токе и щелочная, и литиевая батарейки имеют одинаковую ёмкость 3 А*ч, но если их поставить в цифровой фотоаппарат, потребляющий 1000 m А, то литиевые прослужат в несколько раз дольше. Минусом литиевых батареек является высокая сттоимость- столько же стоит Ni-MH аккумулятор, обладающий сходными с литиевыми батарейками разрядными характеристиками, но способный выдержать несколько сотен циклов заряд-разряд.

 

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы

Основной альтернативой батарейкам являются аккумуляторы – источники тока, химические процессы в которых обратимы. Никель-кадмиевые аккумуляторы надёжны и долговечны (их можно хранить до пяти лет, а заряжать – при правильном использовании – до 1000 раз), хорошо работают при низких температурах (при -20 С, их емкость составляет 75% от номинальной) и легко выдерживают большие токи разряда, могут заряжаться как малыми, так и большими токами. Недостатков тоже хватает. Во-первых, относительно маленькая плотность энергии (то есть отношение ёмкости элемента к его объёму), во-вторых, заметный ток саморазряда (после нескольких месяцев хранения аккумулятор перед использованием потребуется заново зарядить), в-третьих, использование в конструкции ядовитого кадмия, и, в-четвёртых, эффект памяти – если аккумулятор был разряжен, только на 25 %, то очередная зарядка восстановит его ёмкость не до 100 %, а меньше. Для борьбы с эффектом памяти аккумулятор рекомендуется перед зарядкой разряжать полностью – это разрушает образующиеся кристаллы и восстанавливает ёмкость аккумулятора. Среди доступных типов аккумуляторов именно никель-кадмиевые наиболее подвержены эффекту памяти. Тем не менее, в некоторых случаях использование никель-кадмиевых аккумуляторов оправдано и сейчас – благодаря низкой стоимости, долговечности и возможности зарядки при низких температурах без отрицательных последствий для аккумулятора.

Никель-металлгидридные (Ni-MH) аккумуляторы

В отличие от никель-кадмиевых батарей, никель-металлгидридные не содержат тяжёлых металлов, а значит, безвредны для окружающей среды и не требуют специальной переработки при утилизации. При тех же размерах Ni-MH аккумуляторы имеют в два-три раза большую ёмкость – для наиболее распространённых аккумуляторов формата AA она доходит до 2700 мА*ч против 1000 мА*ч у никель-кадмиевых. Ni-MH аккумуляторы мало страдают от эффекта памяти. К сожалению, у Ni-MH аккумуляторов есть и свои недостатки. Во-первых, они имеют больший ток саморазряда  по сравнению с Ni-Cd, во-вторых, падение ёмкости аккумулятора может наступить уже после 200-300 циклов, в-третьих, слишком большие разрядные токи и зарядка при низких температурах заметно сокращают жизнь аккумулятора, в-четвертых, при низкой температуре их емкость составляет не больше 30% от номинальной. Тем не менее, по совокупности характеристик – стоимости, надёжности, ёмкости, простоте обслуживания – на данный момент Ni-MH аккумуляторы являются одними из лучших. При использовании NiMH аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем более ёмкий аккумулятор, тем выше (при прочих равных условиях) его ток саморазряда.

по размерам, по химическому составу, маркировка элементов питания в таблице

Автор Акум Эксперт На чтение 8 мин Просмотров 2.7к. Опубликовано 16.03.2020

На прилавках магазинов представлены различные виды батареек. Гальванические могут иметь разные габариты, электрическую ёмкость, химический состав и другие характеристики. Их производством занимаются множество отечественных и зарубежных фирм. Чтобы купить изделие, подходящее именно в данном конкретном случае, нужно разбираться в его характеристиках.

Что такое батарейка

Батарейкой называется гальванический элемент, в котором химическая энергия преобразуется в электрическую. Преобразование происходит за счёт реакции, протекающей между двумя металлическими электродами, погружёнными в раствор электролита. Один вывод батареи является анодом, на нём выделяется отрицательный заряд, другой — катодом, на нём имеется положительный заряд. На минусовом полюсе батареи протекают окислительные химические реакции и возникает избыток свободных электронов. На минусовом — восстановительные.

Внутреннее устройство элемента

Характеристика химических источников тока зависит от химического состава электродов и электролитов.

Виды по химическому составу

В зависимости от того, из чего делают батарейки, согласно международному стандарту IEC, маркируются так:

• R — солевые;
• LR — щелочные;
• SR — серебряные;
• CR — литиевые;
• PR — воздушно-цинковые.

У каждого типа батареек есть плюсы и минусы.

Щелочные

Щелочные или сейчас являются самыми популярными среди химических источников питания. Их катод сделан из цинка, а анод — из двуокиси марганца. Материал электролита — гидроксид калия, являющийся щелочью.

Эти батарейки обладают большей ёмкостью по сравнению с солевыми, они не боятся отрицательных температур. Хранятся семь лет, так как у них небольшая скорость саморазряда. Стоят такие элементы питания немного выше, чем солевые.

Щелочная

Эти источники электричества используются в приборах с высоким и средним потреблением тока, таких как цифровые фотоаппараты, плееры или детские игрушки с электродвигателем.

Солевые

Первые солевые батарейки были выпущены компанией Eveready в 20-х годах ХХ века. Их катод и анод сделаны из тех же материалов, что и у щелочных элементов питания. В качестве электролита используется хлорид аммония.

Преимущество таких батареек — это низкая цена. Они имеют также ряд недостатков. Такие источники тока не могут долго храниться и быстро разряжаются, даже если их не использовать. При длительной эксплуатации они могут потечь. Не рекомендуется использовать солевые батарейки при отрицательных температурах. Кроме этого, они не могут работать в устройствах, для работы которых нужна значительная сила тока.

Солевая

В качестве элементов питания солевые батарейки рекомендуется использовать в устройствах, для работы которых не требуется большая мощность, например, в пультах дистанционного управления к телевизорам, в часах, радиоприёмниках.

Литиевые

Катод литиевых источников питания изготовлен из лития, а в качестве материала для анода могут использоваться диоксид марганца, монофторид углерода или другие материалы. Электролит сделан из органических материалов.

Эти элементы отличаются большой ёмкостью, длительным сроком хранения (до двенадцати лет), небольшим весом, кроме этого, они могут обеспечить стабильное напряжение. Основным недостатком литиевых источников электричества является высокая стоимость.

Литиевые элементы питания используют в мощных устройствах, которые должны работать длительное время. Их рекомендуют встраивать в кардиостимуляторы и другое медицинское оборудование, фотовспышки, портативные колонки и т. д.

Литиевая

К этому типу химических источников тока относятся йодно-литиевые батарейки. Они используют йод как окислитель, а литий как восстановитель. Такие батареи могут быть достаточно мощными. Они долго хранятся и медленно разряжаются.

Также к литиевым относятся батарейки с твёрдым катодом. Их катод изготавливается из лития, а для анода используются сульфиды и оксиды металлов. Материал электролита — растворы солей. Могут работать в широком диапазоне температур и являются достаточно ёмкими. Их главный недостаток — высокая стоимость.

Кроме этого, к литиевым относятся батарейки с жидким окислителем. Они могут работать при температурах от -60 °С. При использовании мощной нагрузки, потребляющей большое количество электрической энергии, они быстро разряжаются. Также стоимость высока. Чаще всего используются в космических исследованиях и военной отрасли.

Серебряные

Отрицательный электрод этих элементов питания сделан из цинка, а положительный — из оксида серебра. Электролитом серебряных батареек является щёлочь, это может быть гидроксид калия или натрия.

Серебряные источники тока долго хранятся, имеют большую электрическую ёмкость и обеспечивают стабильное напряжение. Самый большой их недостаток — это высокая стоимость.

Серебряная

Из-за высокой стоимости серебряные батарейки не используются повсеместно. Чаще всего их применяют в медицинских приборах и военной технике.

Ртутные

В этих источниках питания минусовой полюс батарейки сделан из цинка, а плюсовой — из оксида ртути. В качестве электролита используется 45%-й раствор гидроксида калия.

Данный тип батареек отличается большой ёмкостью и может обеспечить высокую стабильность выходного напряжения. Однако такие батарейки токсичны, и их утилизация затруднена. К недостаткам отнесём их высокую цену.

Ртутная

Из-за токсичности ртути эти батарейки сейчас применяют довольно редко. Раньше их использовали в медицинской технике, например, в кардиостимуляторах и слуховых аппаратах.

Воздушно-цинковые

Этот тип батарей очень чувствителен к внешним факторам, таким как влажность и температура воздуха, поэтому их рекомендуют использовать в помещениях. Положительные свойства — большая ёмкость и экологичность. После вскрытия упаковки могут проработать не больше одного месяца.

Виды по размерам и форме

Промышленность выпускает батарейки разных габаритов и форм. Перечислим основные.

Согласно американскому стандарту, цилиндрические батарейки имеют такие обозначения:

• А — могут быть солевыми (по международному стандарту IEC, обозначаются R23) или щелочными (LR23). Их диаметр 17 мм, высота 50 мм. Сейчас почти не используются, раньше были в стареньких ПК и некоторых нестандартных устройствах.
• АА — сейчас это самый признанный форм-фактор. Размеры 14,5 мм на 50,5 мм. Могут быть солевыми (R6), щелочными (LR6) или литиевыми (FR6). Их ещё называют пальчиковыми.

Химический элемент форм-фактора АА

• ААА — как и предыдущие батарейки, по химическому составу бывают солевые (R03), щелочные (LR03) или литиевые (FR03). Их габариты 10,5 на 44,5 мм. Иногда их называют .

Химический элемент форм-фактора ААА

• АААА — очень небольшие щелочные батарейки. По международному стандарту IEC, обозначаются как LR61. Их диаметр 8,3 мм, а длина 42,5 мм. Обычно используют в фототехнике, лазерных указках, медицинских глюкометрах.
• B — цилиндрические источники тока диаметром 21,5 мм и длиной 60 мм. По химическому составу бывают солевыми R12 или щелочными LR12. Обычно вводят в осветительные приборы.
• C — имеют такие габариты: длина 50 мм, а диаметр 26,2 мм. Можно найти как солевые (R14), так и щелочные (LR14). Другое название таких батареек — «средние».

Химический элемент форм-фактора C

• D — этот форм-фактор батареек появился в 1898 году и считается первым для химических источников тока напряжением 1,5 В. Сейчас выпускают как солевые (R20), так и щелочные (LR20) элементы. Их габариты 34,2 Х 61,5 миллиметров. Применяют для питания магнитофонов, радиоприёмников и часов.

Химический элемент форм-фактора D

• F — их диаметр 33 мм, радиус 91 мм. Бывают солевые (R25) ёмкостью 10,5 мА·ч и щелочные (LR25) ёмкостью до 26 мА·ч.
• N — есть солевые (R1) и щелочные элементы этого форм-фактора. Их диаметр равен 12 мм, а длина 30,2 мм.

Кроме перечисленных батарей, стоит упомянуть элементы «Крона». По американскому стандарту они обозначаются как РР3. Международный стандарт IEC маркирует их так: солевые — 6Р22, щелочные — 6LR61, литиевые — 6КР61. Выдаваемое напряжение 9 В.

Кроме этого, существует также элемент 3336, другие названия: «квадратный» или «плоский». По химическому составу может быть солевым (3R12) и щелочным (3LR12). Напряжение на выходе 4,5 В. Размеры 67х62х22 мм. Используют в детских игрушках, датчиках влажности, приёмниках.

Таблеточные батарейки выпускаются таких видов:

• Воздушно-цинковые — международное обозначение PR. Напряжение от 1,2 до 1,4 вольта. Есть типоразмеры таблеток: 5, 10, 13, 312, 630 и 675.
• Литиевые — маркируются CR. Существуют типоразмеры этих элементов от 927 до 3032. Рассчитаны на напряжение 3 В.
• Серебряно-цинковые — согласно международным стандартам, обозначаются SR. Бывают элементы таких габаритов: 43, 54, 44. Напряжение на выходе 1,55 В.
• Щелочные элементы маркируются LR. Их размеры: 43, 54, 44. Выдают напряжение 1,5 В.

Памятка по маркировке и особенностях батареек

Приведём основную информацию о маркировке батареек, их ёмкости, габаритных размерах в таблице.

Обозначения			Химический состав	Ёмкость мА·ч	Габариты DxL,мм	Для чего используется
США	IEC	ГОСТ
А	R23		солевая		17х50	Сейчас практически вышла из употребления
	LR23		щелочная
АА	R6	316	солевая	1100	14,5х50,5	Популярный типоразмер. Используют практически везде
	LR6	А316	щелочная	2700–3000
	FR6		литиевая	3000–3500
ААА	R03	286	солевая	540	10,5х44,5	Известный типоразмер. Широкая сфера применения
	LR03	А286	щелочная	1000–1100
	FR03		литиевая	1100–1300
АААА	LR61	25А	щелочная	625	8,3х42,5	Часто используют в цифровых фотоаппаратах, лазерных указках, медицинских глюкометрах
В	LR12	А336	щелочная	800	21,5х60	Используют в осветительных приборах
C	R14	343	солевая	3800	26,2х50	Радиоприёмники, фонарики
	LR14	A343	щелочная	8000
D	R20	373	солевая	8000	34,2х61,5	Для питания магнитофонов, радиоприёмников и часов
	LR20	А373	щелочная	19500
F	R25		солевая		33х91
	LR25		щелочная
N	LR1		солевая	1000	12х30,2
	LR1		щелочная	2700

Села батарейка? Как выбрать и какие лучше?

12.12.2018

Что делать, если у приборов ваших села батарейка? Менять. Придя в магазин, вы обнаружите множество элементов питания, на которых будут мелькать латинские буквы и цифры. Чтобы не сойти с ума при выборе батареек и понять, как одни отличить от других, почему эти лучше, а те хуже, прочитайте нашу статью.

Классификация и ещё раз классификация

По типу химической реакции элементы питания делят на первичные (батарейки) и вторичные (аккумуляторы). Название первых объясняется тем, что реакция в них необратима, именно поэтому батарейки нельзя перезаряжать — они одноразовые. В статье мы будем рассматривать только их.

Самое очевидное различие по типоразмеру: элементы питания классифицируют на цилиндрические, кнопочные и в форме параллелепипеда. Ниже мы раскроем этот пункт более широко.

Третьим классификатором выступает тип электролита — ещё один важный момент, который нужно учитывать перед заменой батареек.

Разница форм и размеров

Первым делом, когда вы достали севшую батарейку из прибора, определите её форму и размер. Элемент питания другого типа не подойдёт к вашему устройству.

Начнём с цилиндрических батареек. Всем знакомые пальчиковые и мизинчиковые элементы — это как раз они. Однако в этой группе существуют и более крупные особи. Начнём с самого популярного вида.

Большинство портативных радиоприёмников, фонариков и других электронных устройств работает от батареек АА (пальчиковые). Их вы найдёте в каждом ларьке. Помимо двух заглавных букв, на них может быть написано R6, LR6 или FR6. Ниже мы объясним этот шифр.

Элементы ААА чуть меньше собрата. В народе их называют «мизинчиковыми». Они встречаются в тех же устройствах, что и батарейки АА, только в более компактных, куда двухбуквенные не помещаются. На них вы увидите такие комбинации символов, как R03, LR03 или FR03.

Батарейки типоразмера C (R14, LR14) по высоте сопоставимы с пальчиковыми и в два раза толще их. Такие элементы используют в более крупной и энергоёмкой технике — переносных магнитофонах, электрических фонарях; как правило, последовательно по несколько штук.

И гигант всех цилиндров — батарейка типа D (R20, LR20) — имеет аналогичные сферы применения.

Первой из нецилиндрических элементов рассмотрим девятивольтовую «Крону». Название происходит от марки батареек, которые выпускались в СССР. Они представляют собой параллелепипеды с двумя разъёмами (полюсами) на одной стороне — гнездом (минус) и штекером (плюс). Кроны распространены в измерительных приборах и автономном медицинском оборудовании. Вы с лёгкостью отличите их от других по форме, а надписи 6LR61 или 6F22 подтвердят это.

Батареи 3R12 и 3LR12 — это массивные элементы питания, которые предназначались для карманных фонарей. Сейчас их используют в самодельных электронных устройствах, где необходимо напряжение 4,5 В.

Ещё одна группа батареек — кнопочные («таблетки»). Они предназначены для устройств, в которые не помещаются элементы другого типоразмера. Это могут быть наручные часы, калькуляторы, небольшая светодиодная техника, электронная сувенирная продукция, гирлянды, слуховые аппараты, лазерные указки.

Тип электролита

Загадочные латинские буквы в наименовании батареек как раз определяют тип электролита.

Солевые элементы питания обозначают символом R. Они наиболее эффективны с приспособлениями, которые не создают долговременных и интенсивных нагрузок: пультами дистанционного управления для ТВ, калькуляторами, настенными часами. Батарейки отличаются низкой ценой. Срок их хранения составляет от 1 до 3 лет.

Если вы встречаете буквы LR, перед вами щелочные (алкалиновые) батарейки. Вы можете использовать их с любыми устройствами: от тех, которые не создают серьёзных нагрузок, до потребляющих значительный ток. Это как ПДУ, калькуляторы, часы, так и фотовспышки, радиоуправляемые модели. Срок хранения щелочных элементов питания составляет от 3 до 5 лет.

Комбинацию FR наносят на литиевые батарейки. Это элементы с наивысшей ёмкостью на единицу массы — самые мощные из аналогов. Но и самые дорогие. Они рассчитаны на приборы с длительным сроком службы. Напряжение на литиевых элементах почти не снижается вплоть до полной разрядки, поэтому со временем изделия не теряют эффективности. Кроме того, батарейки стабильно работают на морозе. Срок их хранения составляет от 5 до 7 лет.

Данная информация не относится к кнопочным батарейкам. Заключим данные, которые помогут при выборе элементов питания, в таблицу.

Таблица 1. Наименования батареек

Таблетки — особый случай

Миниатюрные элементы питания стоят особняком: у них другие правила наименования.

Таблетки классифицируют по высоте, диаметру, напряжению, ёмкости, химическому составу. Перед покупкой посмотрите наименование вашего элемента питания и следуйте рекомендациям ниже, чтобы приобрести аналогичную батарейку.

Первые две буквы в маркировке обозначают тип элемента.

После букв следуют три или четыре цифры, которые указывают на размеры изделия. Первая часть (одна или две цифры) характеризует диаметр в миллиметрах, а вторая — высоту в 1/10 мм. Значения округляются до целой части. Например:

• CR2032 — литиевый элемент, диаметр 20 мм, высота 3,2 мм;
• LR621 — щелочной, диаметр 6,8 мм, высота 2,15 мм.

Теперь вы можете расшифровать комбинации цифр и букв на упаковке батареек и знаете, как тип электролита в элементе питания влияет на работу электронных устройств.

Вы уже готовы к покупке? Предлагаем вам наши новинки — батарейки Luazon Home — элементы питания, которые сравнимы по эффективности с аналогами и стоят на 15 % дешевле.

И помните, что выброшенные батарейки наносят вред окружающей среде. Один элемент питания способен заразить 20 м² почвы и 400 литров воды! Поэтому сдавайте их на утилизацию.

В Екатеринбурге это можно сделать по адресу: ул. Пушкина, 9а. ООО «Центр безопасности промышленных отходов» работает с 9 до 17 с понедельника по четверг и с 9 до 15 в пятницу.

Какие бывают типы батарей? Первичный, перезаряжаемый, литий-ионный

В этом руководстве мы узнаем об одном из важных компонентов электрических и электронных систем: батарее. Мы увидим некоторую основную информацию о батарее, рассмотрим различные типы батарей, а также расскажем, какой тип батареи подходит для вашего приложения.

Введение

Независимо от того, являетесь ли вы инженером-электриком или нет, вы могли встретить хотя бы пару разных типов батарей в своей жизни.Некоторые из распространенных мест, где вы используете батареи, – это настенные часы, сигнализация или детекторы дыма, в которых используются небольшие одноразовые батареи, или автомобили, грузовики или мотоциклы, в которых используются относительно большие перезаряжаемые батареи.

Аккумуляторы стали очень важным источником энергии за последнее десятилетие или около того. Даже до этого они были неотъемлемой частью нашей жизни в питании нескольких портативных устройств, таких как транзисторные радиоприемники, Walkman, портативные игры, камеры и т. Д.

Но с развитием современных смартфонов, планшетов, ноутбуков, солнечной энергии и электромобилей, Исследования мощных аккумуляторов, которые могут работать дольше и доставлять необходимую энергию, достигли своего пика.

Фактически, Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена трем ученым Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино за разработку литий-ионных батарей.

Что такое аккумулятор?

Батарея – это химическое устройство, которое накапливает электрическую энергию в виде химикатов и посредством электрохимической реакции преобразует накопленную химическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Алессандро Вольта, итальянский физик, изобрел первую батарею в 1800 году.

Электрохимическая реакция в батарее включает перенос электронов от одного материала к другому (называемому электродами) посредством электрического тока.

Ячейка и батарея

Несмотря на то, что термин «батарея» часто используется, основная электрохимическая единица, отвечающая за фактическое хранение энергии, называется ячейкой. Ячейка, как только что упоминалось, является основной электрохимической единицей, которая является источником электрической энергии, производимой путем преобразования химической энергии.

В своей базовой форме элемент обычно содержит три основных компонента: два электрода и электролит, а также состоит из выводов, разделителя и контейнера.Говоря об электродах, существует два типа электродов, называемых анодом и катодом.

Анод – это отрицательный электрод (также называемый топливным электродом или восстанавливающим электродом). Он теряет электроны во внешнем контуре и в электрохимической реакции окисляется.

Катод, с другой стороны, является положительным электродом (также называемым окислительным электродом). Он принимает электроны из вечного контура и в электрохимической реакции восстанавливается.Следовательно, преобразование энергии в батарее происходит за счет электрохимической окислительно-восстановительной реакции.

Третьим важным компонентом ячейки является электролит. Электролит действует как среда для передачи заряда в виде ионов между двумя электродами. Следовательно, электролит иногда называют ионным проводником. Здесь следует отметить важный момент, что электролит не является электропроводным, а имеет только ионную проводимость.

Батарея часто состоит из одной или нескольких «ячеек», которые электрически соединены в последовательной или параллельной конфигурации для обеспечения необходимых уровней напряжения и тока.

Различные типы батарей

По сути, все электрохимические элементы и батареи подразделяются на два типа:

• Первичные (неперезаряжаемые)
• Вторичные (перезаряжаемые)

Несмотря на то, что в пределах этих двух категорий существует несколько других классификаций типы батарей, эти два являются основными типами. Проще говоря, первичные батареи являются неперезаряжаемыми батареями, то есть их нельзя заряжать электрически, в то время как вторичные батареи являются перезаряжаемыми батареями i.е., их можно заряжать электрически.

Первичные батареи

Первичные батареи – один из простых и удобных источников энергии для нескольких портативных электронных и электрических устройств, таких как фонари, фотоаппараты, часы, игрушки, радио и т. Д. его, а когда разрядится, выбросить »типа.

Обычно первичные батареи недороги, легки, малы и очень удобны в использовании, не требуют технического обслуживания или требуют меньшего количества обслуживания.Большинство первичных батарей, которые используются в домашних условиях, являются одноэлементными и обычно имеют цилиндрическую конфигурацию (хотя их очень легко производить в различных формах и размерах).

Общие типы первичных батарей

До 1970-х годов преобладающими типами первичных батарей были цинковые анодные батареи. В 1940-х годах, во время Второй мировой войны и после войны, цинк-углеродные батареи имели среднюю емкость 50 Втч / кг.

Наиболее значительное развитие аккумуляторных технологий произошло в период 1970–1990 годов.Именно в это время были разработаны знаменитые цинковые / щелочно-двуокись марганца батареи, которые постепенно вытеснили старые цинково-угольные батареи в качестве основных первичных батарей.

Цинк-оксид ртути и кадмий-оксид ртути батареи также использовались в этот период, но из-за экологических проблем, связанных с использованием ртути, эти типы батарей постепенно прекращали свое производство.

Именно в этот период началась разработка аккумуляторов с литием в качестве активного анодного материала, которые считаются крупным достижением из-за высокой удельной энергии и более длительного срока хранения литиевых аккумуляторов по сравнению с традиционными цинковыми аккумуляторами.

Литиевые батареи производятся в виде таблеток и таблеток для определенного диапазона применений (например, часы, резервное копирование памяти и т. Д.), Также доступны более крупные батареи цилиндрического типа.

В следующей таблице показаны различные типы первичных батарей, а также их характеристики и области применения.

Тип батареи	Характеристики	Области применения
Цинк – углерод	Обычный, низкая стоимость, разнообразие размеров	Радиоприемники, игрушки, инструменты
Магний (Mg / MnO 2 )	Высокая емкость, длительный срок хранения	Военные и авиационные радиоприемники
Ртуть (Zn / HgO )	Очень высокая емкость, длительный срок хранения	Медицина (слуховые аппараты, кардиостимуляторы), фотография
Щелочные (Zn / Alkaline / MnO 2 )	Очень популярны, умеренная стоимость, высокая производительность	Самые популярные первичные батареи
Серебро / цинк (Zn / Ag 2 O)	Высочайшая емкость, дорогостоящий, плоский разряд	Слуховые аппараты, фотография, пейджеры
Литий / растворимый катод	Высокая плотность энергии, хорошая производительность, широкий диапазон температур	Широкий диапазон применений с емкостью от 1 до 10 000 Ач
Литий / твердый катод	Высокая плотность энергии, низкотемпературные характеристики, длительный срок хранения	Замена кнопочных и цилиндрических элементов
Литий / Твердый электролит	Низкое энергопотребление, чрезвычайно долгий срок хранения	Схемы памяти, медицинская электроника

Вторичные батареи

Вторичные батареи также называются аккумуляторными, поскольку после разрядки они могут заряжаться электрически.Химический статус электрохимических ячеек можно «перезарядить» до их исходного состояния, пропуская ток через ячейки в направлении, противоположном их разряду.

В основном вторичные батареи могут использоваться двумя способами:

В первой категории приложений вторичные батареи в основном используются в качестве накопителей энергии, где они электрически подключены к основному источнику энергии, а также заряжаются от него, а также обеспечивают питание. энергия при необходимости. Примерами таких приложений являются гибридные электромобили (HEV), источники бесперебойного питания (UPS) и т. Д.

Вторая категория применений вторичных батарей – это те применения, в которых батарея используется и разряжается как первичная батарея. Как только он полностью разряжен (или почти полностью разряжен), вместо того, чтобы выбросить его, аккумулятор перезаряжается с помощью соответствующего зарядного механизма. Примерами таких приложений являются вся современная портативная электроника, такая как мобильные телефоны, ноутбуки, электромобили и т. Д.

Плотность энергии вторичных батарей относительно ниже, чем у первичных батарей, но имеют другие хорошие характеристики, такие как высокая удельная мощность, плоские кривые разряда, высокая скорость разряда, низкотемпературные характеристики.

Общие типы вторичных батарей

Две из самых старых батарей на самом деле являются вторичными батареями, названными свинцово-кислотными батареями, которые были разработаны в конце 1850-х годов, и никель-кадмиевыми батареями, которые были разработаны в начале 1900-х годов. До недавнего времени было всего два типа аккумуляторных батарей.

Первые и наиболее часто используемые аккумуляторные батареи называются свинцово-кислотными батареями. В их основе лежит электрохимическая пара свинец – диоксид свинца (Pb – PbO ₂ ).Электролит, используемый в этих типах батарей, представляет собой очень распространенную серную кислоту.

Второй тип аккумуляторных батарей называется никель-кадмиевыми батареями. В их основе лежит оксигидроксид никеля (оксид никеля) в качестве положительного электрода и отрицательный электрод на основе металлического кадмия. Подойдя к электролиту, используется щелочной раствор гидроксида калия.

В последние десятилетия появились два новых типа аккумуляторных батарей. Это никель-металлогидридная батарея и литий-ионная батарея.Из этих двух литий-ионный аккумулятор изменил правила игры и стал коммерчески лучше благодаря своим высоким показателям удельной энергии и плотности энергии (150 Втч / кг и 400 Втч / л).

Существуют и другие типы вторичных батарей, но четыре основных типа:

• Свинцово-кислотные батареи
• Никель-кадмиевые батареи
• Никель-металлогидридные батареи
• Литий-ионные батареи

Давайте теперь вкратце см. информацию об этих типах батарей индивидуально.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи на сегодняшний день являются самыми популярными и наиболее часто используемыми аккумуляторными батареями. Они были успешным продуктом более века. Свинцово-кислотные батареи доступны в нескольких различных конфигурациях, от небольших герметичных элементов емкостью 1 Ач до больших элементов емкостью 12 000 Ач.

Одно из основных применений свинцово-кислотных аккумуляторов – автомобильная промышленность, поскольку они в основном используются в качестве аккумуляторов SLI (пуск, освещение и зажигание).

Свинцово-кислотные батареи также применяются в других областях, включая накопление энергии, аварийное электроснабжение, электромобили (даже гибридные автомобили), системы связи, системы аварийного освещения и т. Д.

Свинцово-кислотные батареи могут применяться в широком диапазоне благодаря их широкий диапазон напряжения, различные формы и размеры, низкая стоимость и относительно простое обслуживание. По сравнению с другими технологиями вторичных аккумуляторов свинцово-кислотные аккумуляторы являются наименее дорогим вариантом для любого применения и обеспечивают очень хорошую производительность.

Электрический КПД свинцово-кислотных аккумуляторов составляет от 75 до 80%. Такая оценка эффективности их пригодности для хранения энергии (источников бесперебойного питания – UPS) и электромобилей.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи или просто никель-кадмиевые батареи являются одними из самых старых типов батарей, доступных сегодня наряду со свинцово-кислотными батареями. У них очень долгий срок службы, они очень надежны и прочны.

Одним из основных преимуществ никель-кадмиевых аккумуляторов является то, что они могут подвергаться высокой скорости разряда и работать в широком диапазоне температур.Кроме того, срок годности никель-кадмиевых аккумуляторов очень велик. Стоимость этих батарей выше, чем у свинцово-кислотных батарей на базовый ватт-час, но меньше, чем у других типов щелочных батарей.

Как упоминалось ранее, в Ni-Cd батареях используется оксигидроксид никеля (NiOOH) в качестве катода и металлический кадмий (Cd) в качестве анода. Обычные аккумуляторные батареи потребительского класса имеют рабочее напряжение 1,2 В. В промышленных приложениях никель-кадмиевые батареи уступают только свинцово-кислотным батареям благодаря своим низким температурным характеристикам, стабильному разрядному напряжению, длительному сроку службы, низким эксплуатационным расходам и превосходной надежности.

К сожалению, у никель-кадмиевых аккумуляторов есть одна важная характеристика, называемая «эффектом памяти», которая является их единственным недостатком. Когда Ni-Cd элементы частично разряжаются, а затем перезаряжаются, они постепенно теряют свою емкость, то есть цикл за циклом. «Кондиционирование» – это процесс восстановления утраченной емкости батарей.

В этом процессе элементы полностью разряжаются до нуля вольт, а затем полностью заряжаются.

Никель-металлогидридные батареи

Это относительно новый тип батарей, являющийся расширенной версией никель-водородных электродных батарей, которые использовались исключительно в аэрокосмической отрасли (спутники).Положительный электрод представляет собой оксигидроксид никеля (NiOOH), а отрицательный электрод ячейки – металлический сплав, в котором водород накапливается обратимо.

Во время зарядки металлический сплав поглощает водород с образованием гидрида металла, а во время разряда гидрид металла теряет водород.

Одно из главных преимуществ никель-металлогидридных батарей перед никель-кадмиевыми батареями – это более высокая удельная энергия и удельная энергия. Герметичные никель-металлогидридные батареи доступны в продаже в виде небольших цилиндрических элементов и используются в портативной электронике.

Литий-ионные аккумуляторы

Появление литий-ионных аккумуляторов за последние пару десятилетий было феноменальным. Более 50% потребительского рынка перешло на использование литий-ионных аккумуляторов. В частности, ноутбуки, мобильные телефоны, фотоаппараты и т. Д. Являются крупнейшими приложениями литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные батареи имеют значительно высокую плотность энергии, высокую удельную энергию и более длительный срок службы. Другими основными преимуществами литий-ионных аккумуляторов являются низкая скорость саморазряда и широкий диапазон рабочих температур.

Применение аккумуляторов

В последние несколько десятилетий использование небольших герметичных аккумуляторов в потребительских приложениях росло по экспоненте. Первичные или аккумуляторные батареи малого форм-фактора используются в огромном количестве устройств. Некоторые из них упомянуты ниже.

• Портативные электронные устройства: Часы, фотоаппараты, мобильные телефоны, ноутбуки, видеокамеры, калькуляторы, испытательное оборудование (мультиметры).
• Развлечения: Радио, MP3-плееры, CD-плееры, все инфракрасные пульты дистанционного управления, игрушки, игры, клавиатуры.
• Для дома: Часы, сигнализация, детекторы дыма, фонари, ИБП, аварийное освещение, зубные щетки, триммеры для волос и бритвы, тонометры, слуховые аппараты, кардиостимуляторы, переносные электроинструменты (дрели, отвертка).

Как выбрать аккумулятор?

Выбор аккумулятора для вашего приложения можно свести к двум характеристикам: производительность и стоимость. Но если копнуть немного глубже, то следующие факторы являются определяющими при выборе подходящей батареи для вашего приложения.

• Первичный или вторичный
• Энергия или мощность
• Срок годности
• Энергоэффективность и скорость перезарядки
• Срок службы батареи
• Температура батареи

Типы батарей | Ассоциация аккумуляторных батарей

НИКЕЛЕВЫЕ БАТАРЕИ КАДМИЯ

Активные компоненты NiCd аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и кадмия (Cd) в отрицательном электроде.В качестве электролита обычно используется гидроксид калия (КОН). Благодаря низкому внутреннему сопротивлению и очень хорошим токопроводящим свойствам никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать чрезвычайно высокие токи и могут быстро заряжаться. Эти элементы способны выдерживать температуры до -20 ° C. Выбор сепаратора (нейлон или полипропилен) и электролита (KOH, LiOH, NaOH) влияет на условия напряжения в случае сильноточного разряда, срок службы и способность к перезарядке.В случае неправильного использования может быстро возникнуть очень высокое давление. По этой причине для элементов требуется предохранительный клапан. Никель-кадмиевые элементы обычно имеют длительный срок службы, что обеспечивает высокую степень экономии.

НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ГИДРИДНЫЕ БАТАРЕИ

Активные компоненты никель-металлгидридной аккумуляторной батареи в заряженном состоянии состоят из гидроксида никеля (NiOOH) в положительном электроде и металлического сплава, накапливающего водород (MH) в отрицательном электроде, а также из электролита гидроксида калия (КОН).По сравнению с перезаряжаемыми никель-кадмиевыми батареями, никель-металл-гидридные батареи имеют более высокую удельную энергию на единицу объема и веса.

ЛИТИЕВЫЕ ИОННЫЕ БАТАРЕИ

Термин ионно-литиевый аккумулятор относится к перезаряжаемой батарее, в которой материалы отрицательного электрода (анода) и положительного электрода (катода) служат в качестве хозяина для литий-ионных аккумуляторов (Li +). Ионы лития перемещаются от анода к катоду во время разряда и интеркалируются (вставляются в пустоты в кристаллографической структуре) катода.Ионы меняют направление во время зарядки. Поскольку ионы лития внедряются в материалы-хозяева во время заряда или разряда, в литий-ионном элементе нет свободного металлического лития. В литий-ионном элементе чередующиеся слои анода и катода разделены пористой пленкой (разделителем). Электролит, состоящий из органического растворителя и растворенной соли лития, обеспечивает среду для переноса ионов лития. Для большинства коммерческих литий-ионных ячеек диапазон напряжения составляет примерно от 3,0 В (в разряженном состоянии или при 0% -ном состоянии заряда, SOC) до 4.2 В (полностью заряженный или 100% SOC).

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ С МАЛЫМИ УПЛОТНЕНИЯМИ

Перезаряжаемые небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи (SSLA), которые представляют собой свинцово-кислотные батареи с регулируемым клапаном (батареи VRLA), не требуют регулярного добавления воды в элементы и выделяют меньше газа, чем залитые (мокрые) свинцово-кислотные батареи. батареи иногда называют «необслуживаемыми» батареями. Уменьшение вентиляции является преимуществом, поскольку они могут использоваться в ограниченных или плохо вентилируемых помещениях.

Есть два типа батарей VRLA,

• Аккумулятор из абсорбированного стекломата (AGM)
• Гелевый аккумулятор («гелевый элемент»)

В батарее из абсорбированного стекломата электролит абсорбируется в сепараторе из стекловолокна.В гелевой ячейке электролит смешан с кремнеземной пылью с образованием иммобилизованного геля.

Батареи

SSLA включают предохранительный клапан сброса давления. В отличие от залитых батарей, батарея SSLA сконструирована так, чтобы не проливать электролит при перевернутом положении.

Различные типы батарей и их применение

Батарея – это совокупность одной или нескольких ячеек, которые подвергаются химическим реакциям, создавая поток электронов в цепи. В области аккумуляторных технологий ведется много исследований и улучшений, и в результате прорывные технологии испытываются и используются в настоящее время во всем мире.Батареи вошли в игру из-за необходимости хранить генерируемую электрическую энергию. Поскольку генерировалось достаточное количество энергии, важно было сохранить энергию, чтобы ее можно было использовать при отключении генерации или когда возникает необходимость в питании автономных устройств, которые не могут быть привязаны к источнику питания от сети. Здесь следует отметить, что в батареях может храниться только постоянный ток, а переменный ток не может храниться.

Батарейные элементы обычно состоят из трех основных компонентов;

1. Анод (отрицательный электрод)
2. Катод (положительный электрод)
3. Электролиты

Анод – это отрицательный электрод, который производит электроны во внешнюю цепь, к которой подключена батарея.Когда батареи подключены, на аноде инициируется накопление электронов, которое вызывает разность потенциалов между двумя электродами. Затем электроны естественным образом пытаются перераспределиться, этому препятствует электролит, поэтому, когда электрическая цепь подключена, она обеспечивает свободный путь для движения электронов от анода к катоду, тем самым запитывая цепь, к которой он подключен. Изменяя компоновку и материал, используемый для изготовления анода, катода и электролита, мы можем достичь многих различных типов химического состава батарей, что позволяет нам разрабатывать различные типы аккумуляторных элементов.В этой статье мы расскажем о различных типах батарей и их использовании , так что давайте начнем.

Типы аккумуляторов

Батареи обычно можно разделить на разные категории и типы, в зависимости от химического состава, размера, форм-фактора и вариантов использования, но под всеми из них можно выделить два основных типа батарей;

1. Первичные батареи
2. Вторичные батареи

Давайте посмотрим глубже, чтобы понять основные различия между первичной ячейкой и вторичной ячейкой.

1. Первичные батареи

Первичные батареи – это батареи, которые нельзя перезарядить. разряжены. Первичные батареи состоят из электрохимических элементов, электрохимическая реакция которых необратима.

Первичные батареи существуют в различных формах , от батарейки типа «таблетка» до батареек типа AA . Они обычно используются в автономных приложениях, где зарядка нецелесообразна или невозможна. Хороший пример – устройства военного класса и оборудование с батарейным питанием.Использовать аккумуляторные батареи будет непрактично, так как перезарядка батареи будет последним, о чем будут думать солдаты. Первичные батареи всегда имеют высокую удельную энергию, а системы, в которых они используются, всегда рассчитаны на потребление небольшого количества энергии, чтобы батарея прослужила как можно дольше.

Некоторые другие примеры устройств, использующих первичные батареи, включают ; Стрелки, трекеры животных, наручные часы, пульты дистанционного управления и детские игрушки, и это лишь некоторые из них.

Самым популярным типом первичных батарей являются щелочные батареи . Они обладают высокой удельной энергией, экологически безопасны, экономичны и не протекают даже в полностью разряженном состоянии. Они могут храниться в течение нескольких лет, имеют хорошие показатели безопасности и могут перевозиться в самолетах без соблюдения транспортных и других правил ООН. Единственным недостатком щелочных батарей является низкий ток нагрузки, что ограничивает их использование устройствами с низким потреблением тока, такими как пульты дистанционного управления, фонарики и портативные развлекательные устройства.

2. Аккумуляторы вторичные

Вторичные батареи – это батареи с электрохимическими элементами, химические реакции которых можно обратить вспять, подав на батарею определенное напряжение в обратном направлении. Также называемые перезаряжаемыми батареями , вторичные элементы, в отличие от первичных, могут перезаряжаться после того, как энергия на батарее была израсходована.

Они обычно используются в приложениях с большим потреблением энергии и других сценариях, где будет либо слишком дорого, либо нецелесообразно использовать однозарядные батареи.Вторичные батареи малой емкости используются для питания портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны , а также других устройств и приборов, в то время как сверхмощные батареи используются для питания различных электромобилей и других приложений с высоким энергопотреблением, таких как выравнивание нагрузки при производстве электроэнергии. Они также используются в качестве автономных источников питания вместе с инверторами для подачи электроэнергии . Хотя первоначальная стоимость приобретения аккумуляторных батарей всегда намного выше, чем стоимость первичных батарей, в долгосрочной перспективе они являются наиболее рентабельными.

Вторичные батареи можно разделить на несколько других типов в зависимости от их химического состава. . Это очень важно, потому что химический состав определяет некоторые атрибуты батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену, чтобы упомянуть некоторые из них.

Ниже приведены различных типов аккумуляторных батарей , которые обычно используются.

1. Литий-ионный (Li-ion)
2. Никель-кадмий (Ni-Cd)
3. Никель-металлогидрид (Ni-MH)
4. Свинцово-кислотный

1. Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевый аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор или никель-кадмиевый аккумулятор) – это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий. Никель-кадмиевые батареи превосходно поддерживают напряжение и заряд, когда они не используются. Однако батареи NI-Cd легко становятся жертвой страшного эффекта «памяти», когда частично заряженная батарея перезаряжается, что снижает ее будущую емкость.

По сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, никель-кадмиевые батареи обеспечивают хороший срок службы и производительность при низких температурах с хорошей емкостью, но их наиболее значительным преимуществом будет их способность обеспечивать полную номинальную емкость при высокой скорости разряда. Они доступны в различных размерах, включая размеры, используемые для щелочных батарей, от AAA до D. Ni-Cd элементы используются по отдельности или собираются в пакеты из двух или более элементов. Маленькие пакеты используются в портативных устройствах, электронике и игрушках, в то время как более крупные находят применение в пусковых батареях самолетов, электромобилях и резервных источниках питания.

Некоторые свойства никель-кадмиевых батарей перечислены ниже.

• Удельная энергия: 40-60 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 50-150 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 150 Вт / кг
• Эффективность заряда / разряда: 70-90%
• Скорость саморазряда: 10% / мес.
• Долговечность / срок службы: 2000 циклов

2. Никель-металлогидридные батареи

Металлогидрид никеля (Ni-MH) – это еще один химический состав, используемый для аккумуляторных батарей.Химическая реакция на положительном электроде батарей аналогична реакции никель-кадмиевого элемента (NiCd), при этом оба типа батарей используют один и тот же гидроксид оксида никеля (NiOOH). Однако отрицательные электроды в никель-металлогидриде используют сплав, поглощающий водород, вместо кадмия, который используется в никель-кадмиевых батареях

.

.

Батареи

NiMH находят применение в устройствах с высоким энергопотреблением из-за их большой емкости и плотности энергии.Никель-металл-гидридная батарея может иметь емкость в два-три раза больше, чем никель-кадмиевая батарея того же размера, а ее плотность энергии может приближаться к литий-ионной батарее. В отличие от химии NiCd, батареи на основе химии NiMH не восприимчивы к эффекту «памяти» , который испытывают NiCad.

Ниже приведены некоторые свойства батарей, основанные на химии никель-металлгидрида;

• Удельная энергия: 60-120 ч / кг
• Плотность энергии: 140-300 Втч / л
• Удельная мощность: 250-1000 Вт / кг
• Эффективность заряда / разряда: 66% – 92%
• Скорость саморазряда: 1.3-2,9% / мес при 20 ^o C
• Цикл Долговечность / срок службы: 180-2000

3. Литий-ионные батареи Литий-ионные батареи

– один из самых популярных типов аккумуляторных батарей. Существует много различных типов литиевых батарей , но среди всех литиево-ионных аккумуляторов используются наиболее часто. Вы можете найти эти литиевые батареи в различных формах, популярных среди электромобилей и других портативных устройств.Если вам интересно узнать больше об аккумуляторах, используемых в электромобилях, вы можете прочитать эту статью о батареях для электромобилей. Они встречаются в различных портативных устройствах, включая мобильные телефоны, интеллектуальные устройства и некоторые другие аккумуляторные устройства, используемые дома. Благодаря легкости они также находят применение в аэрокосмической и военной промышленности.

Литий-ионные батареи – это тип перезаряжаемых батарей, в которых ионы лития от отрицательного электрода мигрируют к положительному электроду во время разряда и возвращаются обратно к отрицательному электроду, когда батарея заряжается.Литий-ионные батареи используют интеркалированное соединение лития в качестве материала одного электрода, по сравнению с металлическим литием, используемым в неперезаряжаемых литиевых батареях.

Литий-ионные батареи

обычно обладают высокой плотностью энергии, небольшим эффектом памяти или отсутствием его и низким саморазрядом по сравнению с другими типами батарей. Их химический состав, производительность и стоимость различаются в зависимости от сценария использования, например, литий-ионные батареи, используемые в портативных электронных устройствах, обычно основаны на оксиде лития-кобальта (LiCoO ₂ ), который обеспечивает высокую плотность энергии и низкие риски безопасности при повреждении, в то время как Li Батареи на основе литий-фосфата железа, которые предлагают более низкую плотность энергии, более безопасны из-за меньшей вероятности возникновения неблагоприятных событий, широко используются в электроинструментах и ​​медицинском оборудовании.Литий-ионные батареи предлагают лучшее соотношение производительности и веса, а литий-серные батареи предлагают самое высокое соотношение.

Некоторые характеристики литий-ионных батарей перечислены ниже;

• Удельная энергия: 100: 265 Вт-ч / кг
• Плотность энергии: 250: 693 Вт-ч / л
• Удельная мощность: 250: 340 Вт / кг
• Процент заряда / разряда: 80-90%
• Цикл Долговечность: 400: 1200 циклов
• Номинальное напряжение ячейки: NMC 3,6 / 3,85 В

4.Свинцово-кислотные батареи Свинцово-кислотные батареи

– это недорогая и надежная силовая рабочая лошадка, используемая в тяжелых условиях. Обычно они очень большие и из-за своего веса всегда используются в непереносных устройствах, таких как накопление энергии на солнечных батареях, зажигание и освещение транспортных средств, резервное питание и выравнивание нагрузки при выработке / распределении электроэнергии. Свинцово-кислотные аккумуляторы являются самым старым типом аккумуляторных батарей, которые по-прежнему актуальны и важны в современном мире. Свинцово-кислотные батареи имеют очень низкое отношение энергии к объему и энергии к весу, но они имеют относительно большое отношение мощности к весу и, как следствие, могут обеспечивать при необходимости огромные импульсные токи.Эти атрибуты наряду с низкой стоимостью делают эти батареи привлекательными для использования в нескольких сильноточных приложениях, таких как питание стартерных двигателей автомобилей и хранение в резервных источниках питания. Вы также можете ознакомиться со статьей о работе свинцово-кислотных аккумуляторов, если хотите узнать больше о различных типах свинцово-кислотных аккумуляторов, их конструкции и областях применения.

У каждой из этих батарей есть своя область, которая лучше всего подходит, и изображение ниже помогает выбрать между ними.

Выбор подходящего аккумулятора для вашего приложения

Одной из основных проблем, препятствующих технологическим революциям, таким как IoT, является мощность, время автономной работы влияет на успешное развертывание устройств, требующих длительного времени автономной работы, и даже несмотря на то, что для увеличения срока службы аккумулятора принимаются несколько методов управления питанием, совместимый аккумулятор все равно должен быть выбран для достижения желаемого результата.

Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе правильного типа батареи для вашего проекта.

1. Плотность энергии: Плотность энергии – это общее количество энергии, которое может храниться на единицу массы или объема. Это определяет, как долго ваше устройство остается включенным, прежде чем ему потребуется подзарядка.

2. Плотность мощности: Максимальная скорость разряда энергии на единицу массы или объема. Низкое энергопотребление: ноутбук, i-pod. Высокая мощность: электроинструменты.

3. Безопасность : Важно учитывать температуру, при которой устройство, которое вы собираете, будет работать.При высоких температурах некоторые компоненты батареи выходят из строя и могут подвергаться экзотермическим реакциям. Высокие температуры обычно снижают производительность большинства батарей.

4. Срок службы: Стабильность удельной энергии и удельной мощности батареи при повторяющихся циклах (зарядка и разрядка) необходима для длительного срока службы батареи, необходимого для большинства приложений.

5. Стоимость: Стоимость – важная часть любых инженерных решений, которые вы будете принимать.Важно, чтобы стоимость выбранного вами аккумулятора была соизмерима с его производительностью и не приводила к чрезмерному увеличению общей стоимости проекта.

Какие бывают типы батарей? Ответ и анализ рынка

Батареи – одна из тех вещей, которыми владеет и пользуется почти каждый, но никогда не осознает, насколько они важны. Без батареек современная жизнь была бы совсем другой. Батареи – одни из самых распространенных и широко используемых электронных компонентов во всей электронной промышленности, поскольку они обеспечивают надежную и стабильную энергию для подавляющего большинства электронных устройств.

В этом посте мы освещаем текущие рыночные идеи и раскрываем некоторые основы аккумуляторных продуктов.

Анализ рынка:

Согласно недавнему аналитическому отчету рынка, рынок аккумуляторов, как ожидается, будет расти до 2025 года, при этом совокупный годовой темп роста (CAGR) прогнозируется на уровне 12,31% или более. Ожидалось, что снижение цен на литий-ионные батареи, рост сектора возобновляемых источников энергии, рост популярности электромобилей и значительный рост спроса на бытовую электронику вызовут этот рост.Однако нынешняя пандемия COVID-19 затронула всю электронную промышленность, включая сегмент аккумуляторов. Мировой рынок литий-ионных аккумуляторов особенно ощутил это влияние.

В связи с недавними сбоями в работе глобальных рынков и цепочек поставок ключевые игроки на рынке аккумуляторов начали изучать варианты производства за пределами Китая. По словам Фрэнсиса Ванга, генерального директора компании по производству аккумуляторов NanoGraf, в последние пять лет Китай доминирует в цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов.В результате последствий, вызванных COVID-19, Ван ожидает, что производители оригинального оборудования (OEM) вернут производство в Японию и Корею. При этом Ван также считает, что производство аккумуляторов для электромобилей по-прежнему будет сосредоточено в Китае. Это связано с тем, что Китай поддерживает более широкое использование и производство электромобилей за счет государственного финансирования, что делает их внутренний спрос очень высоким. В аккумуляторной отрасли в целом, вероятно, произойдет сдвиг в сторону более сбалансированной диверсификации цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов, с упором на снижение рисков, а не на затраты.Положительным моментом для этого вируса с точки зрения батарей и электронной промышленности является то, что эти новые возможности роста могут стимулировать производственные возможности за пределами Азии.

О программе и аккумуляторах Категории:

Батареи – это автономные химические блоки питания, вырабатывающие определенное количество электроэнергии. В отличие от традиционного электричества, батареи предназначены для медленного и устойчивого преобразования химических веществ, содержащихся в них, в электрическую энергию. Батареи – одна из самых популярных форм портативных источников питания, поскольку они обеспечивают почти мгновенное получение энергии.

Батареи

бывают самых разных размеров, форм и напряжений. При этом все батареи делятся на две основные категории: первичные и вторичные.

Первичные батареи одноразовые, неперезаряжаемые и обычно встречаются в большинстве домашних хозяйств. Хотя первичные батареи не являются экологически чистыми, у них есть некоторые важные преимущества. Обычно они служат дольше и хранят больше энергии, чем аккумуляторные батареи того же размера.

Три основных типа первичных батарей:

1.Углеродно-цинковые батареи

2. Щелочные батареи

3. Литиевые батареи

Эти три первичные батареи часто называют «сухими элементами», потому что внутри них нет жидкости.

Вторичные батареи обычно называют аккумуляторными. Перезаряжаемые батареи стали более популярными и распространенными после того, как портативные устройства, такие как мобильные телефоны, вышли на рынок и взяли его штурмом. В свое время наиболее распространенным типом аккумуляторных батарей были свинцово-кислотные «аккумуляторы», которые использовались в основном в автомобилях.Сегодня наиболее распространенными типами аккумуляторных батарей являются никель-металлогидридные (NiMH), никель-кадмиевые и литий-ионные.

Различные типы батарей:

Ниже приведен список основных типов батарей:

• Цинк-углерод – Это повседневные батарейки для бытовых предметов, например, фонариков. Они одноразовые, экономичные, но служат недолго. В угольно-цинковых батареях положительный электрод изготовлен из углеродного стержня, а отрицательный электрод – из сплава цинка, отсюда и название.

• Щелочные – Эти первичные батареи выглядят как угольно-цинковые, но накапливают больше энергии, служат дольше и стоят дороже. Они могут оставаться заряженными в течение нескольких лет, что делает их очень надежным источником энергии.

• Свинцово-кислотные – Свинцово-кислотные батареи являются вторичными и используются с 19 века. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобильной промышленности, и обычно их никогда не нужно перезаряжать, потому что автомобиль заряжает их автоматически.Эти батареи большие и могут быть очень дорогими.

• Никель-кадмиевые (NiCd) – Никель-кадмиевые батареи часто используются в качестве замены одноразовых 1,5-вольтовых батарей, используемых в таких предметах, как игрушки и фонарики. Эти аккумуляторные батареи доступны по цене и могут использоваться в течение очень долгого времени.

• Никель-металлогидридные (NiMH) – Эти батареи появились в 1990-х годах и были представлены на рынке как более экологичная альтернатива никель-кадмиевым батареям.NiMH аккумуляторы обычно используются в личных устройствах, например в мобильных телефонах.

Использование и применение:

Батареи используются практически во всех сегментах электронной промышленности. В таблице ниже указаны области, в которых активно используются батареи, и несколько примеров применения для каждой из них:

Бытовая электроника	Спортивные товары Электроинструменты Беспроводной пылесос Носимые устройства	Игрушки Планшеты / электронные книги Устройства Bluetooth Смартфоны
Освещение	Солнечный светофор Освещение для кино и видео Прогулочные фонари на солнечных батареях	Знаки аварийного выхода Безопасность на шоссе Подводное освещение
Безопасность и мониторинг Системы	Погодные приборы Охранная и пожарная сигнализация Блоки захвата радиочастотных данных Металлоискатели	Электрические заборы и ворота Счетчики трафика Оборудование для ядерного зондирования Передатчики
Медицинское оборудование и системы визуализации	Инвалидные коляски Устройства для наблюдения за пациентом Медицинское оборудование для поддержки пациентов	Портативные ультразвуковые аппараты Переносные рентгеновские аппараты Инфракрасные мониторы
Коммунальные услуги и резервное питание	Счетчики воды и газа Термостаты Счетчики электрические	Поставщики источников бесперебойного питания (ИБП) Системы на солнечных батареях
Коммуникационные и вычислительные системы	Радиосигнал Беспроводные и сотовые телефоны Телефонные системы и телекоммуникации	Оборудование для спутникового и глобального позиционирования Системы резервного копирования серверов Встраиваемые вычислительные устройства
Автомобилестроение и транспорт	Электромобили Беспилотные летательные аппараты	Тормозные системы и прицепные системы Беспилотные подводные аппараты

Аккумуляторные батареи ZEUS и источники:

Sensible Micro гордится тем, что является авторизованным оптовым дистрибьютором ZEUS Battery Products, ведущего производителя безопасных и надежных аккумуляторных блоков.Продукция ZEUS отличается высочайшим качеством и конкурентоспособной ценой. Они поддерживают как аккумуляторные, так и неперезаряжаемые химические вещества, например:

• литий-ионный
• литий-полимерный
• лития фосфат железа
• Металлогидрид никеля
• никель кадмий
• герметичный свинцово-кислотный
• литий первичный и щелочной.

Как авторизованный дистрибьютор, Sensible Micro может также предложить индивидуальные решения по аккумуляторным батареям через команду дизайнеров ZEUS.Команда ZEUS тщательно рассматривает и оценивает требования каждого клиента и выбирает подходящую схему электронной безопасности, мониторинга и управления зарядом, чтобы оптимизировать ваше индивидуальное решение для аккумуляторов. Запланируйте звонок с одним из наших экспертов по закупкам сегодня, чтобы обсудить ваши потребности в батареях!

Будьте в курсе последних событий в отрасли и в нашем сообществе, подписавшись на блог Sensible Micro.

Преимущества и ограничения различных типов батарей

Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и тонкие как бумага.Они настоящие? Возможно – но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и изнашивается преждевременно. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.

Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и отреагировали, предложив пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений.Индустрия мобильных телефонов – пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте – долголетие.

Надпись NiMH на батарейном блоке не гарантирует автоматически высокую плотность энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму. Такой блок обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH-аккумулятор обеспечивает плотность энергии 80 Втч / кг и выше.Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.

Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, плотность энергии которых намного превышает их коммерческий эквивалент. К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения плотности энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов. Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравнивают другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.

Никель-кадмий (NiCd) – зрелый и хорошо изученный, но с относительно низкой плотностью энергии. NiCd используется там, где важны долгий срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения – двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH) – имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы.NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.

Свинцово-кислотный – наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет большого значения. Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.

Lithium Ion (Li ‑ ion) – самая быстрорастущая аккумуляторная система. Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты.Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.

Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) – предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке. Основные приложения – мобильные телефоны.

На рисунке 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости. Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.

	никель-кадмиевый сплав	NiMH	Свинцово-кислотный	Литий-ионный	Литий-ионный полимерный	Многоразовые Щелочные
Гравиметрическая плотность энергии (Втч / кг)	45-80	60-120	30-50	110–160	100–130	80 (начальная)
Внутреннее сопротивление (включая периферийные цепи) в мОм	От 100 до 200 1 Упаковка 6 В	От 200 до 300 1 Упаковка 6 В	<100 1 Пакет 12 В	От 150 до 250 1 7.Пакет 2V	От 200 до 300 1 Пакет 7,2 В	От 200 до 2000 1 Упаковка 6 В
Срок службы (до 80% от начальной емкости)	1500 2	От 300 до 500 2,3	От 200 до 300 2	От 500 до 1000 3	От 300 до 500	50 3 (до 50%)
Время быстрой зарядки	1 час типично	2-4ч	8-16ч	2-4ч	2-4ч	2-3 часа
Допуск перезарядки	умеренный	низкий	высокий	очень низкий	низкий	умеренный
Саморазряд / месяц (комнатная температура)	20% 4	30% 4	5%	10% 5	~ 10% 5	0.3%
Напряжение элемента (номинальное)	1,25 В 6	1,25 В 6	2В	3,6 В	3,6 В	1,5 В
Ток нагрузки – пик – лучший результат	20С 1С	5C 0,5C или ниже	5С 7 0.2C	> 2C 1C или ниже	> 2C 1C или ниже	0,5C 0,2C или ниже
Рабочая температура (только нагнетание)	От -40 до 60 ° C	От -20 до 60 ° C	От -20 до 60 ° C	От -20 до 60 ° C	От 0 до 60 ° C	От 0 до 65 ° C
Требования к техническому обслуживанию	От 30 до 60 дней	От 60 до 90 дней	От 3 до 6 месяцев 9	не требуется	не требуется	не требуется
Стандартная стоимость батареи (долл. США, только для справки)	50 долларов США (7,2 В)	$ 60 (7,2 В)	$ 25 (6 В)	$ 100 (7,2 В)	$ 100 (7,2 В)	$ 5 (9 В)
Стоимость цикла (долл. США) 11	$ 0.04	0,12 долл. США	0,10 долл. США	0,14 долл. США	0,29 долл. США	0,10–0,50 долл. США
Коммерческое использование с	1950	1990	1970 (герметичный свинцово-кислотный)	1991	1999	1992

Рисунок 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей

1. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала ячеек, типа схемы защиты и количества ячеек.Схема защиты из литий-ионных и литий-полимерных добавляет около 100 мОм.
2. Срок службы зависит от регулярного обслуживания батареи. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
3. Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
4. Разряд достигает максимума сразу после зарядки, затем спадает. Емкость NiCd уменьшается на 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Саморазряд увеличивается с повышением температуры.
5. Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
6. 1,25 В – напряжение открытой ячейки. 1,2 В. Обычно используется значение. Между ячейками нет разницы; это просто метод оценки.
7. Способен к сильноточным импульсам.
8. Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.
9. Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающего» или «дополнительного» заряда.
10. Стоимость аккумулятора для имеющихся в продаже портативных устройств.
11. Рассчитывается из цены батареи, разделенной на срок службы. Не включает стоимость электричества и зарядных устройств.

Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

NiCd предпочитает быструю зарядку медленной зарядке и импульсную зарядку постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd – сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd – единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют днями, когда он сидит в зарядном устройстве и используется лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах элементов (также называемых памятью ) образуются большие кристаллы, и NiCd постепенно теряет свои характеристики.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых к более новым технологиям.

Преимущества и ограничения никель-кадмиевых аккумуляторов
Преимущества	Быстрая и простая зарядка – даже после длительного хранения. Большое количество циклов заряда / разряда – при правильном обслуживании NiCd обеспечивает более 1000 циклов заряда / разряда. Хорошие нагрузочные характеристики – NiCd позволяет заряжаться при низких температурах. Длительный срок хранения – в любом состоянии заряда. Простое хранение и транспортировка – большинство авиагрузов принимают NiCd без особых условий. Хорошие низкотемпературные характеристики. Простите, если злоупотребляли – NiCd – одна из самых прочных аккумуляторных батарей. Экономичная цена – NiCd – это самый дешевый аккумулятор с точки зрения затрат на цикл. Доступен широкий диапазон размеров и характеристик – большинство никель-кадмиевых элементов имеют цилиндрическую форму.
Ограничения	Относительно низкая плотность энергии – по сравнению с более новыми системами. Эффект памяти – необходимо периодически тренировать NiCd, чтобы предотвратить запоминание. Экологичность – NiCd содержит токсичные металлы. Некоторые страны ограничивают использование никель-кадмиевых батарей. Имеет относительно высокий саморазряд – после хранения требует подзарядки.

Рисунок 2: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

Никель-металлогидридный (NiMH) аккумулятор

Исследование системы NiMH началось в 1970-х годах как средство обнаружения того, как хранить водород для никель-водородной батареи .Сегодня никель-водородные батареи используются в основном для спутниковой связи. Они громоздкие, содержат стальные баллончики высокого давления и стоят тысячи долларов за элемент.

В первые дни экспериментов с NiMH батареями сплавы гидридов металлов были нестабильны в окружающей среде элемента, и желаемые рабочие характеристики не могли быть достигнуты. В результате разработка NiMH замедлилась. В 1980-х годах были разработаны новые гидридные сплавы, которые были достаточно стабильны для использования в электролизере.С конца 1980-х годов NiMH неуклонно совершенствовалась.

Успех NiMH обусловлен его высокой плотностью энергии и использованием экологически чистых металлов. Современные никель-металлгидридные аккумуляторы обеспечивают на 40 процентов более высокую плотность энергии по сравнению с никель-кадмиевыми сплавами. Есть потенциал для еще более высоких возможностей, но не без некоторых отрицательных побочных эффектов.

NiMH менее долговечен, чем NiCd. Езда на велосипеде под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от высокого саморазряда, который значительно больше, чем у NiCd.

NiMH заменяет NiCd на таких рынках, как беспроводная связь и мобильные вычисления. Во многих частях мира покупателю рекомендуется использовать никель-металлогидридные, а не никель-кадмиевые батареи. Это связано с заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации использованной батареи.

Эксперты сходятся во мнении, что NiMH значительно улучшился за эти годы, но ограничения остаются. Большинство недостатков присущи никелевой технологии и присущи никель-кадмиевым батареям.Широко признано, что NiMH – это промежуточный этап в технологии литиевых батарей.

Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов
Преимущества	Емкость на 30-40% выше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава.NiMH обладает потенциалом для еще более высокой плотности энергии. Менее подвержен памяти, чем NiCd. Периодические циклы упражнений требуются реже. Простое хранение и транспортировка – условия транспортировки не подлежат нормативному контролю. Экологичность – содержит только легкие токсины; выгодно для вторичной переработки.
Ограничения	Ограниченный срок службы – при многократном глубоком цикле, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200–300 циклов.Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы разряда. Ограниченный ток разряда – хотя никель-металлгидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторные разряды с высокими токами нагрузки сокращают срок службы батареи. Наилучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0,2 до 0,5 ° C (от одной пятой до половины номинальной мощности). Требуется более сложный алгоритм зарядки – NiMH выделяет больше тепла во время зарядки и требует более длительного времени зарядки, чем NiCd.Капельный заряд имеет решающее значение и требует тщательного контроля. Высокий саморазряд – саморазряд NiMH примерно на 50% выше, чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет более низкой плотности энергии. Производительность ухудшается при хранении при повышенных температурах – NiMH следует хранить в прохладном месте и при уровне заряда около 40 процентов. Высокие эксплуатационные расходы – аккумулятор требует регулярной полной разрядки для предотвращения образования кристаллов. Примерно на 20 процентов дороже, чем NiCd – NiMH аккумуляторы, рассчитанные на большой ток, дороже, чем обычная версия.

Рисунок 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стал первым перезаряжаемым аккумулятором для коммерческого использования.Сегодня залитые свинцово-кислотные батареи используются в автомобилях, вилочных погрузчиках и крупных системах бесперебойного питания (ИБП).

В середине 1970-х годов исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая могла работать в любом положении. Жидкий электролит был преобразован в увлажненные сепараторы, и корпус был герметизирован. Были добавлены предохранительные клапаны, позволяющие выпускать газ во время зарядки и разрядки.

Под влиянием разных приложений появилось два обозначения батарей.Это небольшая герметичная свинцово-кислотная смесь (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и свинцово-кислотная кислота с большим клапаном (VRLA). Технически обе батареи одинаковые. (Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметичной.) Из-за того, что мы делаем упор на портативные батареи, мы ориентируемся на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы предотвратить достижение аккумулятором своего газогенерирующего потенциала во время зарядки.Избыточная зарядка вызовет газообразование и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены.

Свинцово-кислотный не подлежит памяти. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению. У аккумулятора лучше всего сохраняется заряд среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd саморазряжается примерно на 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжает такое же количество за один год. SLA относительно недорого купить, но эксплуатационные расходы могут быть дороже, чем у NiCd, если полные циклы требуются на повторяющейся основе.

SLA не предусматривает быстрой зарядки – типичное время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Соглашение об уровне обслуживания должно всегда храниться в заряженном состоянии. Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, состояние, при котором аккумулятор трудно, а то и невозможно перезарядить.

В отличие от NiCd, SLA не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает аккумулятор небольшой емкости. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава.Чтобы предотвратить перегрузку аккумулятора из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать более крупный аккумулятор SLA.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки / зарядки. Основная причина относительно короткого срока службы – это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Оптимальная рабочая температура для батарей SLA и VRLA составляет 25 ° C (77 ° F). Как показывает практика, повышение температуры на 8 ° C (15 ° F) сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, который прослужит 10 лет при 25 ° C, будет годен только 5 лет при эксплуатации при 33 ° C (95 ° F). Та же батарея проработает чуть больше одного года при температуре 42 ° C (107 ° F).

Среди современных аккумуляторных батарей семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, что делает их непригодными для портативных устройств, требующих компактных размеров.К тому же производительность при низких температурах оставляет желать лучшего.

SLA рассчитан на 5-часовую разрядку или 0,2 ° C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленную 20-часовую разрядку. Чем больше время разряда, тем выше показания емкости. SLA хорошо работает при высоких импульсных токах. Во время этих импульсов может быть достигнута скорость разряда, значительно превышающая 1С.

С точки зрения утилизации SLA менее опасен, чем NiCd аккумулятор, но высокое содержание свинца делает SLA экологически вредным.

Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов
Преимущества	Недорого и просто в изготовлении – с точки зрения стоимости ватт-часов SLA является наименее дорогим. Зрелая, надежная и хорошо изученная технология – при правильном использовании соглашение об уровне обслуживания является долговечным и обеспечивает надежное обслуживание. Низкий саморазряд – скорость саморазряда одна из самых низких среди аккумуляторных систем. Низкие требования к обслуживанию – нет памяти; нет электролита для заполнения. Способен к высокой скорости разряда.
Ограничения	Нельзя хранить в разряженном состоянии. Низкая плотность энергии – плохое соотношение веса и плотности энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках. Допускает лишь ограниченное количество полных циклов разряда – хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов. Не наносит вред окружающей среде – электролит и содержащийся в нем свинец могут нанести вред окружающей среде. Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты – существуют экологические проблемы, связанные с утечкой в ​​случае аварии. При неправильной зарядке может произойти тепловой пробой.

Рисунок 4: Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов первые неперезаряжаемые литиевые батареи стали коммерчески доступными.Литий – самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную плотность энергии.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи последовали в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке.В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Плотность энергии литий-ионных аккумуляторов обычно вдвое больше, чем у стандартных никель-кадмиевых аккумуляторов. Улучшение электродных активных материалов может увеличить плотность энергии почти в три раза по сравнению с NiCd. В дополнение к высокой емкости, нагрузочные характеристики достаточно хороши и ведут себя аналогично NiCd с точки зрения разрядных характеристик (аналогичная форма профиля разряда, но другое напряжение).Плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной мощности в желаемом спектре напряжения.

Высокое напряжение ячеек позволяет использовать аккумуляторные блоки только с одной ячейкой. Большинство современных мобильных телефонов работают от одной ячейки, что упрощает конструкцию батарей. Для поддержания той же мощности потребляются более высокие токи. Низкое сопротивление элемента важно для обеспечения неограниченного протекания тока во время импульсов нагрузки.

Литий-ионная аккумуляторная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химикатов.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется никаких плановых циклов. Кроме того, саморазряд менее чем наполовину по сравнению с NiCd, что делает литий-ионный аккумулятор хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный аккумулятор также имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность образования металлического лития из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет. Через два или, возможно, три года батарея часто выходит из строя.Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно актуально для NiMH при воздействии высоких температур окружающей среды.

Хранение батареи в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических компонентов). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен.

Производители постоянно улучшают химический состав литий-ионных аккумуляторов.Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе трудно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения соотношения стоимости и энергии – это цилиндрический аккумулятор 18650. Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется более тонкий блок (менее 18 мм), призматический литий-ионный элемент является лучшим выбором. По сравнению с 18650 нет увеличения плотности энергии, однако стоимость получения той же энергии может удвоиться.

Для сверхтонкой геометрии (менее 4 мм) единственным выбором является литий-ионный полимер. Это самая дорогая система по соотношению затрат и энергии. Нет никакого выигрыша в плотности энергии, а долговечность уступает прочному элементу 18560.

Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов
Преимущества	Высокая плотность энергии – потенциал для еще более высоких мощностей. Относительно низкий саморазряд – саморазряд вдвое меньше, чем у NiCd и NiMH. Низкие эксплуатационные расходы – периодическая разрядка не требуется; нет памяти.
Ограничения	Требуется схема защиты – схема защиты ограничивает напряжение и ток. Батарея безопасна, если ее не спровоцировать. Подвержен старению, даже если он не используется – хранение аккумулятора в прохладном месте и при 40-процентном уровне заряда снижает эффект старения. Умеренный ток разряда. В соответствии с правилами транспортировки – отправка больших партий литий-ионных аккумуляторов может подлежать нормативному контролю. Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи. Дороговизна в производстве – примерно на 40% дороже, чем NiCd. Более совершенные технологии производства и замена редких металлов более дешевыми альтернативами, вероятно, снизят цену. Не до конца зрелые – изменения в комбинациях металлов и химикатов влияют на результаты тестирования батарей, особенно с некоторыми быстрыми методами тестирования.

Рисунок 5: Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор отличается от других аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и геометрии тонкого профиля. Нет опасности воспламенения, поскольку не используется жидкий или гелеобразный электролит. При толщине ячеек всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость.Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, но это требование не подходит для портативных приложений.

Чтобы сделать небольшую литий-полимерную батарею проводящей, было добавлено немного гелеобразного электролита. Большинство коммерческих литий-полимерных аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, являются гибридными и содержат гелеобразный электролит.Правильный термин для этой системы: Литий-ионный полимер . В рекламных целях большинство производителей аккумуляторов маркируют их просто как литий-полимерные . Поскольку гибридный литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является единственным действующим полимерным аккумулятором для портативного использования, мы сосредоточимся на этой химии.

В чем же тогда разница между классическим литий-ионным и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? Хотя характеристики и производительность этих двух систем очень похожи, литий-ионный полимер уникален тем, что твердый электролит заменяет пористый сепаратор.Гелеобразный электролит просто добавляют для повышения ионной проводимости.

Технические трудности и задержки в массовом производстве задержали внедрение литий-ионных полимерных батарей. Кроме того, обещанное превосходство литий-ионного полимера еще не реализовано. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается – фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В настоящее время нет преимущества в стоимости. Основная причина перехода на литий-ионный полимер – это форм-фактор.Он позволяет использовать тонкую пластину с геометрической формой, которая востребована в высококонкурентной индустрии мобильных телефонов.

Преимущества и ограничения литий-ионных полимерных аккумуляторов
Преимущества	Очень низкий профиль – возможны батареи, которые напоминают профиль кредитной карты. Гибкий форм-фактор – производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер. Легкий вес – гелеобразные, а не жидкие электролиты позволяют упростить упаковку, в некоторых случаях исключая металлическую оболочку. Повышенная безопасность – более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.
Ограничения	Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионными батареями – потенциал для улучшений существует. Дороговизна в производстве – после массового производства литий-ионный полимер может иметь более низкую стоимость. Уменьшение схемы управления компенсирует более высокие производственные затраты.

Последнее обновление 21.03.2017

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев для Battery University Group (BUG).

Или перейти к другому архиву

Объяснение

батарей – меньше значит больше

Нажмите ниже, чтобы посмотреть наше последнее видео:

Утилизируйте аккумуляторы на обочине!

Для тех, кто живет в некорпоративной части округа или в городах Буэллтон, Голета, Санта-Барбара и Солванг, теперь у вас есть новый вариант утилизации батарей. Просто выполните следующие действия:

• Поместите батареи в пластиковый пакет на молнии
• Поместите пакет на контейнер для вторсырья (а не внутри него) в обычный запланированный день сбора вторсырья
• Для аккумуляторных батарей , пожалуйста, заклейте концы каждой батареи прозрачной лентой, чтобы полюса батареи не были открыты (вы можете пропустить этот шаг с одноразовыми батареями)

Для получения дополнительной информации см. Раздел «Часто задаваемые вопросы» ниже или обратитесь к поставщику мусора / утилизации.

Типы батарей

Существует множество батарей разных размеров и типов, поэтому мы знаем, что ситуация может немного запутать. Мы делим наши батареи на три категории: неперезаряжаемые батареи, аккумуляторные батареи и автомобильные батареи. Вот различия, объясненные на сайте batteryrecycling.com.

Неперезаряжаемые батареи

Также называемые одноразовыми батареями или первичными батареями, в настоящее время это наиболее часто используемые батареи.Они получают свою силу в результате необратимой химической реакции. Они работают лучше, чем аккумуляторные батареи, в ситуациях, когда требуется небольшое количество энергии в течение длительного времени. Большинство из них – щелочные батареи стандартных размеров AA, AAA, D-Cell, C-cell и 9 вольт. Но есть и другие экзотические батареи, которые входят в эту категорию.

• Батареи щелочные и угольно-цинковые

  • Самый распространенный тип одноразовой батареи.
  • AA, AAA, D-Cell, C-Cell, 9-вольтовые и кнопочные элементы.
  • Обычно используется в фотоаппаратах, игрушках, часах и портативной электронике.

• Литиевые батареи – не литий-ионные батареи

  • Ячейки-пуговицы, стандартные и нестандартные размеры.
  • Используется в большой и малой портативной электронике.
  • Не путать с литий-ионными аккумуляторными батареями.

• Батареи Mercury

  • AA, 9 В, малый баллон и нестандартные размеры.
  • Обычно используется в медицинских приборах и военном оборудовании.

• Батарейки из оксида серебра

  • Маленькие кнопочные элементы, высоковольтные, малые цилиндры, большие нестандартные размеры.
  • Обычно используется в часах, слуховых аппаратах и ​​самолетах.

• Воздушно-цинковые батареи

  • Кнопочные элементы, 9 В и нестандартные размеры.
  • Обычно используется в слуховых аппаратах и ​​часах.

Посетите нашу страницу о неперезаряжаемых батареях, чтобы получить подробную информацию о том, как правильно утилизировать эти батареи.

Аккумуляторы

Самыми распространенными типами аккумуляторных батарей, представленных сегодня на рынке, являются литий-ионные аккумуляторы для телефонов или ноутбуков, а также никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы стандартного размера, которые можно перезаряжать дома.

• Свинцово-кислотные гелевые батареи

  • Прямоугольная, нестандартные размеры в жестком пластиковом ящике.
  • Обычно встречается в инвалидных колясках, скутерах, тележках для гольфа, лодках, жилых автофургонах и некоторых портативных инструментах и ​​инструментах.
  • Эти батареи токсичны и требуют осторожного обращения.

• Литий-ионные (Li-ion) батареи

  • Нестандартные размеры в жестком пластиковом кейсе, цилиндрических или кнопочных ячейках.
  • Обычно используется в сотовых телефонах, ноутбуках, электроинструментах и ​​видеокамерах.
  • Не путать с одноразовыми литиевыми батареями.

• Никель-кадмиевые (NiCd) батареи

  • AA, AAA, C, D и другие небольшие цилиндрические батареи, упакованные элементы и нестандартные размеры.
  • Обычно встречается в электроинструментах, игрушках, автомобилях с дистанционным управлением, медицинских устройствах и некоторых портативных компьютерах.
  • Эти батареи токсичны, и их нельзя сжигать.

• Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

  • AA, AAA, C, D и другие небольшие цилиндрические батареи, упакованные элементы и нестандартные размеры.
  • Обычно встречается в электроинструментах, игрушках, радиоуправляемых автомобилях, мобильных телефонах и некоторых портативных компьютерах.

Посетите нашу страницу о перезаряжаемых батареях, чтобы получить подробную информацию о том, как правильно утилизировать эти батареи.

Автомобильные аккумуляторы и аккумуляторные батареи

Автомобильные аккумуляторы – это совершенно другой тип аккумуляторов.Их называют батареями с мокрыми ячейками, потому что они содержат жидкость. В наиболее распространенном типе аккумуляторных батарей с жидким электролитом, свинцово-кислотных аккумуляторах, жидкость на самом деле является серной кислотой. Вы можете понять, почему возникнут особые потребности в утилизации.

Некоторые предприятия, которые принимают автомобильные аккумуляторы, также принимают другие типы аккумуляторов с жидким электролитом, но не забудьте позвонить заранее для получения информации.

Для получения дополнительной информации посетите www.batteryrecycling.com/wet+cell+batteries/

Посетите нашу страницу «Автомобильные аккумуляторы», чтобы узнать о местных сайтах, которые принимают автомобильные аккумуляторы и аккумуляторы с жидким топливом для надлежащей утилизации.

Часто задаваемые вопросы

Что такое бытовой аккумулятор?

Бытовые батареи обычно представляют собой батареи меньшего размера с мощностью 9 вольт или меньше. Самый распространенный тип – AA, используемый для бытовых гаджетов, таких как пульты дистанционного управления, маленькие игрушки и беспроводная кухонная техника.

Нужно ли заклеивать концы всех батарей в программе сбора обочины?

Нет, обычные одноразовые щелочные батареи (с напряжением 9 В и ниже) не требуют заклеивания.Однако некоторые батареи, как и большинство перезаряжаемых аккумуляторов, представляют опасность возгорания при хранении и транспортировке, если их концы оголены.

Почему мне нужно класть батареи в прозрачный пакет для программы обочины?

Требуются прозрачные пакеты, чтобы водители инкассаторов могли легко идентифицировать бытовые аккумуляторы. Батареи не смешиваются с перерабатываемыми отходами, а помещаются в отдельное ведро, которое обычно свешивается сбоку от грузовика. Водители кладут батареи в ведро перед тем, как опрокинуть мусорную корзину.

Для программы обочины, почему мне нужно класть сумку НА ВЕРХ синей корзины для мусора?

Батареи перерабатываются отдельно от материалов, находящихся в мусорном ведре. Смешанные вторсырья никогда не должны включать опасные отходы, такие как бытовые батареи или электроника.

Другие аккумуляторные батареи | Введение в химию

Цель обучения

• Обсудить общие характеристики аккумуляторов

---

Ключевые моменты

• Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разрядки батареи.
• Перезаряжаемые батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
• Обычные типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

---

Условия

• Плотность энергии: Количество энергии, которое может храниться в зависимости от объема батареи.
• вторичный элемент: Электрический элемент, который перезаряжается, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.

---

Аккумуляторы

Перезаряжаемый аккумулятор – это тип электрического аккумулятора, который состоит из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но для отрицательных электродов используется сплав, поглощающий водород, а не кадмий. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор – это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в защитной цепи для ограничения пиковых напряжений.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток – меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂ ).