Несмотря на появление малогабаритных аккумуляторов большой ёмкости, гальванические элементы, или, как их называем, батарейки, до сих пор пользуются большой популярностью. В этой статье мы познакомимся с двумя основными типами гальванических источников тока и рассмотрим, какие батарейки лучше — солевые или алкалиновые.
- Батарейка или гальванический элемент
- Что такое солевые батарейки
- Преимущества и недостатки
- Что такое алкалиновая или щелочная батарейка
- Достоинства и недостатки
- Можно ли заряжать алкалиновые батарейки
- Другие виды гальванических источников тока
- В чём отличие щелочных батареек от солевых и какие лучше
- Какие лучше выбрать и в каком случае
- Как отличить по маркировке
Батарейка или гальванический элемент
Прежде чем выяснять различия между солевыми и щелочными батарейками, разберём определения. Перед нами источник тока, выдающий напряжение в 1,5 В (наиболее распространённый вариант).
Такой источник независимо от типа (солевой, щелочной) является гальваническим элементом, состоящим из одной «банки» с двумя электродами — анодом и катодом. А теперь взглянем на картинку ниже:
Это уже батареи, составленные из гальванических элементов. Батарея на фото слева состоит из трёх, а справа — из шести «банок», включенных последовательно. Как мы видим, разница между элементом и батареей существенная. Тем не менее очень часто и то, и другое называют «батарейкой», хотя это не совсем верно и может ввести в заблуждение. Мы же будем использовать оба эти названия.
Что такое солевые батарейки
А теперь разберём устройство и принцип работы солевой «батарейки». Взглянем на рисунок ниже:
Конструктивно элемент состоит из цинкового стакана 2, являющегося анодом, внутри которого помещается катод 4 — смесь графита и диоксида марганца. Между катодом и анодом находится электролит 3, представляющий собой раствор хлорида аммония (обычный нашатырь). Угольный стержень 5, вставленный в порошкообразный катод, является токосъёмником. В самом верху элемента оставлен воздушный карман 1 для сбора газов, выделяющихся в процессе его работы. Вся эта конструкция заключена в металлический защитный корпус 6.
Поскольку хлорид аммония является солью, то гальванические элементы на его основе назвали солевыми. Но большинство из нас, как выяснили выше, называет их «солевые батарейки».
Преимущества и недостатки
А теперь рассмотрим плюсы и минусы солевых элементов:
- низкая стоимость;
- малый вес.
- малое соотношение габариты/электрическая ёмкость;
- относительно небольшой срок хранения (до 3-х лет);
- большое внутреннее сопротивление и, как следствие, невысокая нагрузочная способность;
- частые протечки при хранении в полуразряженном состоянии.
Как мы видим, солевые батарейки далеки от идеала, но благодаря низкой стоимости (в разы дешевле щелочных) они пользуются известной популярностью. Ну а где они используются, рассмотрим чуть позже.
Важно! Многие ошибочно считают достоинством солевых элементов то, что они якобы не имеют токсичных веществ и их не нужно утилизировать. Это миф. Солевые батарейки требуют такой же утилизации, как и щелочные.
Что такое алкалиновая или щелочная батарейка
Настал черед щелочных или, как их ещё называют, алкалиновых батареек (alkaline battery). Устройство элементов такого типа почти не отличается от конструкции солевых, но компоненты в них расположены несколько иначе.
Прежде всего, анод 3 в щелочных батарейках представляет собой порошок цинка, пропитанный щелочным электролитом (в солевых анод — цинковый стакан). Он расположен во внутренней части элемента. В качестве анодного токосъёмника используется латунный стержень 2, передающий напряжение на стальную тарелку (отрицательный вывод). Положительным выводом является металлический стакан 1, с которым контактирует катодная паста 5, состоящая из смеси диоксида марганца с графитом. Между катодной и анодной пастами расположен разделяющий их сепаратор 4, который тоже пропитан щелочным электролитом.
Тарелку отрицательного вывода от стакана (положительный вывод) разделяет диэлектрическая проставка 8, часть которой выполнена в виде диафрагмы 7, прогибающейся при выделении газов внутри элемента. Сам стакан снаружи изолирован по всей боковой поверхности оболочкой 6, которая предотвращает замыкание элементов, установленных в одной кассете.
До недавнего времени цинковый порошок амальгамировали ртутью для продления срока хранения батареек, но от него отказались, поскольку ртуть делает использование элементов в быту опасным. Тем не менее щелочные батарейки, как и солевые, подлежат обязательной утилизации.
Достоинства и недостатки
Теперь о плюсах и минусах алкалиновых батареек.
- высокое (в зависимости от режима разряда от 1,5 до 7 раз выше, чем у солевых) соотношение электрическая ёмкость/габариты;
- длительный (до 6 лет) срок хранения;
- низкое внутреннее сопротивление, обеспечивающее высокий разрядный ток;
- лучшая, чем у солевых, работа при низких температурах (до -20 °С);
- относительно высокая (в несколько раз выше цены на солевые) стоимость;
- большой вес.
Можно ли заряжать алкалиновые батарейки
Бытует мнение, что энергию щелочного гальванического элемента питания можно восстановить при помощи обычного зарядного устройства. Это абсолютно неверно! Щелочные гальванические элементы, в отличие от аккумуляторов, являются невосстанавливаемыми источниками тока. Зарядка их ведёт к однозначному выходу элемента из строя и нередко к взрыву.
Единственное, что можно сделать — несколько продлить ресурс батарейки, периодически подзаряжая её малым током (до 10 мА) и контролируя температуру. Но и в этом случае существует вероятность взрыва. Поэтому прежде чем «выдавливать» из батарейки лишние миллиампер-часы, стоит хорошенько подумать.
Полезно. Существует особый тип заряжаемых щелочных элементов, которые выдерживают несколько (обычно 20–25) циклов зарядок. Называются такие элементы Rechargeable Alkaline Manganese (RAM). Стоят такие «полуаккумуляторы» дороже, а найти их в свободной продаже достаточно сложно.
Другие виды гальванических источников тока
Серебряно-цинковые источники включают катод из цинка, анод из оксида серебра и щелочной электролит. Они имеют напряжение 1,55 вольта, высокую ёмкость, малый саморазряд, срок хранения до 10 лет и сохраняют работоспособность при температурах до -30 градусов.
Воздушно-цинковые источники имеют катод из цинка, анод из кислорода и щелочной электролит. Обладают весьма высокой ёмкостью, но отличаются очень маленьким сроком службы.
В литиевом приборе в качестве анода используется литий. Катод и состав электролита может иметь много видов, поэтому термин «литиевый» объединяет группу приборов с одинаковым материалом анода. Отличается от других гальванических источников питания большой продолжительностью работы и высокой стоимостью. В зависимости от выбранного типоразмера и используемых химических материалов, литиевый элемент питания может производить напряжение от 1,5 В (совместим с щелочными элементами) до 3,7 В.
Литиевая батарейка формата АА (“пальчиковая”) с напряжением 1,5 В
Серебряно-цинковые и воздушно-цинковые источники можно смело отнести к щелочным. Литиевый гальванический элемент не следует путать с литиевым аккумулятором.
В чём отличие щелочных батареек от солевых и какие лучше
Итак, пора подвести итог в вопросе, чем отличаются солевые батарейки от щелочных (алкалиновых). Основное отличие, конечно, в электрической ёмкости. В зависимости от производителя и режима (тока) разрядки разница, как указывалось выше, может составлять от 1,5 до 5–7 раз!
Как видно из диаграммы, щелочные элементы не только дольше работают, но и не так быстро теряют напряжение по мере разряда.
Следующее существенное отличие — внутреннее сопротивление. У щелочных оно намного ниже, чем у солевых, а это значит, что они могут отдавать большой ток, необходимый для питания мощных приборов, чего не скажешь о солевых, которые мощную нагрузку просто «не потянут», даже будучи новыми.
Ну и конечно, стоимость. Солевые батарейки стоят много меньше, и в некоторых случаях (см. раздел ниже) покупать их более выгодно, чем щелочные.
Какие лучше выбрать и в каком случае
Теперь осталось решить, какие из них лучше. Теоретически — щелочные, но тут не всё так просто и зависит от того, для питания чего будем батарейки использовать. Если, к примеру, нужно запитать электронно-механические или чисто электронные часы, то, без сомнения, лучше использовать солевые батарейки.
Стоят они немного, ток потребления устройством минимальный, так что одного элемента хватит на месяцы и даже годы. То же самое можно сказать и про питание других подобных устройств и гаджетов. К примеру, пультов ДУ для бытовой аппаратуры, миниатюрных детских игрушек без электропривода — всевозможных «гуделках», «пищалках» и пр.
Где используются щелочные элементы? Их основная область применения — питание энергоёмких устройств, требующих больших токов. Если, например, поставить солевые батарейки в фотоаппарат «мыльница», то, скорее всего, они даже не смогут провернуть механизм протяжки плёнки, поскольку из-за высокого внутреннего сопротивления не способны выдать большой ток. Тут решение одно — щелочная батарейка.
То же самое касается и других «прожорливых» устройств — фото- видеокамер, игрушек с электроприводом, фонариков, автономных активных колонок и т. п. Всё это требует качественных источников большой ёмкости, способных при необходимости отдать большой ток.
Какие пальчиковые батарейки самые лучшие
Как отличить по маркировке
Как отличить щелочную батарейку от солевой? В первую очередь — по маркировке. Если элемент солевой, то первым символом в маркировке будет стоять буква «R». Щелочные батарейки маркируются символами «LR». Если на маркировке указаны «SR», «CR» или «PR», значит, это элементы серебряно-цинковые, литиевые и воздушно-цинковые соответственно. Кроме того, очень часто производитель щелочных батареек проставляет на корпусе элемента надпись «Alkaline».
Алкалиновая (слева) и солевая батарейки
Ну и конечно, цена. Купить щелочную батарейку, а тем более серебряно-цинковую, по цене солевой того же типоразмера просто нереально, если, конечно, это не подделка.
Вот мы и разобрались, чем отличаются щелочные батарейки от солевых и для питания какой аппаратуры предназначен каждый из типов гальванических элементов.
Сейчас читают:
