Устройство батарейки пальчиковой, круглой, кроны, телефона

Термин «батарейка» из книги по электротехнике – это источник электрического тока, в котором соединены несколько электрохимических элементов. В результате химического процесса, протекающего в «теле», образуется электроэнергия. В быту батарейками называют все, что дает постоянный ток, то есть способно запитать или зарядить электронное устройство. Источники питания не подзаряжаются, соответственно, они не вечны. Рассмотрим устройство батарейки, по какому принципу она работает и каких видов бывает.

Работа батарейки заключается в преобразовании химической энергии в электрическую.

Принцип работы

Придя в магазин, на полках обнаруживаются сотни разных источников питания. Они различаются техническими характеристиками, но их объединяет принцип работы. У каждой батарейки есть полюса «плюс», «минус» и электролит в виде жидкого или сухого вещества – это основные элементы. Электроэнергия перемещается от «+» к «-».

Катоды, обозначаемые как «минус», работают как восстановители – к ним приходит энергия от анода. В ходе химической реакции образуются ионы, которые внутри батарейки перемещаются в специальной среде – электролите. По ходу службы источника питания в нем образуются другие вещества, а также деформируются электроды – он садится.

Это и есть принцип работы классической батарейки. Процессы, протекающие в ней, необратимы. Это говорит о том, что перезарядить источник питания не получится.

Из чего состоит

Батарейка состоит из картонного, пластмассового или металлического корпуса. В портативных источниках напряжение внешняя оболочка, как правило, не участвует в электрохимической реакции.

Внутри батареи находится положительный стержень и электролит, который также принимает участие в передаче электрического тока. Конструкция элемента питания может быть различной, но практически у всех типов источников тока присутствуют перечисленные детали.

При необходимости, можно достать такие элементы, аккуратно разобрав батарейку и достав содержимое из её корпуса для изучения.

Разновидности батареек

Выделяют несколько основных видов, разница между которыми – в материалах, используемых для производства, и таких компонентах как электролит, анод и катод.

Виды батареек:

• солевые. Материал – пассивный уголь и двуокись марганца, электролит – аммоний, катод – цинковый. Когда источник питания не «работает», он восстанавливается – выравнивает неоднородности электролита, что продлевает срок эксплуатации. Стоят недорого, но характерны невысокой емкостью;
• щелочные (алкалиновые). В отличие от солевых источников питания, здесь электролит – щелочной. Такие батарейки особенно популярны среди производителей электронных устройств. Долго служат, на их электродах практически не меняется напряжение, но по цене дороже солевых;
• литиевые. Распространенный сегодня вариант, где катод состоит из лития и используется органический электролит. Преимущества литиевых батареек: широкий диапазон рабочих температур, высокая плотность энергии, могут долго храниться. Недостаток разве что высокая цена;
• ртутные. Анод – цинк, катод – оксид ртути. Между веществами сепаратор и диафрагма, пропитанные электролитом – гидроксидом калия. Такой источник питания может работать как аккумулятор, но емкость по ходу эксплуатации будет снижаться. Преимущества: стабильное напряжение, емкость и плотность энергии. Минусы: цена и ртуть в составе – токсичное вещество;
• серебряные. Электролит – гидроксид калия или натрия. По свойствам батарейка аналогична ртутной, но не токсична и дольше хранится.

Состав – не единственный классификатор. Источники питания также различаются формой, габаритами и пр.

Откуда берётся ток

В отличие от аккумуляторов, батарея сделана таким образом, что её невозможно перезарядить. Тем не менее, этот источник тока имеет на контактах необходимый ток для питания различных устройств. Физика такого явления очень проста:

• Металлический элемент помещается в окислитель, в который и переходят положительно заряженные частицы.
• При этом в металле будут накапливаться отрицательные ионы.

При подключении потребителя механизм этот будет поддерживаться до тех пор, пока металл практически полностью не расходуется.

Особенности устройства разных видов батареек

От размеров и формы изделия зависят его конструкционные особенности. Рассмотрим, какие встречаются батарейки.

Цилиндрические

Имеют вытянутый корпус и, как правило, металлическую оболочку, скрывающую внутренние детали. Сразу за «изоляцией» идет слой токопроводящего металла (в солевых источниках питания это цинк). Он соединяется с «минусом».

В центре корпуса батарейки находится графитовый стержень – положительный вывод. В ходе эксплуатации на одну из сторон надевается защитный колпачок, уберегающий от повреждений. Между стержнем и минусовой оболочкой помещен электролит и смесь для деполяризации.

Цилиндрические батарейки.

Для удобства маркируются:

• A23 – мини-мизинчиковые;
• AA – пальчиковые;
• ААА – мизинчиковые.

Параметр напряжения – до 6 В.

Квадратные

Батарейки в форме кирпичика, выдающие до 9 В напряжения, но используемые довольно редко. Также их называют «крона».

Дороже младших собратьев, массивнее. Есть солевые и щелочные модели. Особенность – в корпусе размещено 6 компактных источников питания по 1.5 В. Каждое отдельное изделие работает по аналогии с пальчиковой или другой батареей.

Материалом корпуса обычно выступает металл, в редких случаях прочный пластик. Выводы «+» и «-» находятся на одной из плоских сторон, сделанной из диэлектрика.

Выбирая такой элемент питания, необходимо смотреть на размеры, так как одинаковые модели, но разных производителей, могут отличаться на 1 – 2 мм. Причина – разная толщина оболочки, уберегающей от повреждений.

Квадратные батарейки.

Встречаются элементы питания с надписью на корпусе «Rechargeable». Это значит, что батарейку можно зарядить, подключив к специальному зарядному устройству.

Дисковые

Эти источники питания еще называют «таблетками» или «дисками». Сами они маленькие, и используется в компактных приборах и девайсах – наручных часах, настольных весах, фонариках и т.д. Напряжение дисковых батареек не превышает 3 В.

Ассортимент широкий, и подбирая замену, необходимо отталкиваться от прибора, для которого она берется. Как минимум, учитывают габариты установочного места.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

• Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
• Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
• Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
• Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Устройство батареи телефона

Устройство батареи смартфона.
Батарея, то есть аккумулятор смартфона – элемент, накапливающий запас энергии, необходимый для работоспособности гаджета в течение часов.

Во многих мобильниках стоят литий-ионные (Li-ion) АКБ, состоящие из двух ключевых частей: пары электродов и электролита. Электроды делают из разных материалов – лития, графита и т.д., и все они подразумевают работу с литием в основе.

Литий – активный метал, то есть он вступает в реакцию с остальными элементами. В чистом виде он настолько активен, что воспламеняется на воздухе, поэтому в батареях смартфонов применяются более безопасную версию – литий оксид-кобальта.

Между двумя электродами расположен электролит – обычно жидкое вещество, пропускающее ток. Когда аккумулятор заряжен, молекулы литий оксид-кобальта задерживают электроны, и высвобождают – когда телефоном пользуются.

Li-ion аккумуляторы наиболее распространены, так как при компактных размерах вмещают большой заряд. А для их «восстановления» достаточно подключить зарядное устройство для смартфона.

Классификация

Существует множество типоразмеров, классификаций и маркировок источников тока. Неопытному человеку трудно в них разобраться. Сложность заключается еще и в том, что в мире насчитывается несколько классификаций, а на нашем рынке можно встретить разных производителей — США, Европа, Китай, отечественные компании.

Батарейки отличаются по форме. Это, пожалуй, самое первое, что бросается в глаза. Различают:

• Цилиндрические (LR03, LR6, LR14, LR20). Это пальчиковые, мизинчиковые устройства, так называемые бочонки. Они имеют вид правильного цилиндра. Их длина больше ширины. По диаметру могут быть различны.
• Дисковые (LR44, L1154). Батарейки данного вида в народе называются «таблеточными» или же «часовыми». Они сплюснутые, имеют вид диска, таблетки. По размерам могут быть разными.

Классификация буквенная возникла в США, она широко используется и на просторах постсоветских стран. Представим отличие букв и размеров в таблице:

Тип	Название	Высота, мм	Диаметр, мм
ААА	Мини-пальчиковая, мизинчиковая	44,5	10,5
АА	Пальчиковая	50,5	14,5
С	Средняя часовая	50	26,5
D	Большая часовая	61,5	34,2
1604D	Крона	67	26 на 22

Размеры варьируются в несколько миллиметров. Это связно с тем, что производитель может заключить батарейку в специальную оболочку. Она является защитой от попадания влаги или делает аккумулятор ударостойким. Если аккумулятор алкалиновый, на упаковке будет написана буква «L».

Примерный химический состав всех батареек

Чаще всего встречаются такие элементы как: никель, кадмий, свинец, литий, ртуть, цинк, марганец, железо, алюминий. Вещества могут комбинироваться, но все одновременно не используются никогда.

Батарейки – источники питания, используемые для работы разнообразных устройств. Подбирая замену, необходимо отталкиваться от параметров прибора-потребителя. Разновидностей немало, у каждой свои особенности. Производители внедряют новые технологии, чтобы сделать элементы питания безопаснее как для человека, так и для окружающей среды.

Обратная реакция

Все типы батареек и элементов имеют сходный тип химической реакции, происходящей для выработки электроэнергии.

Но в некоторых типах элементов или батарей химические вещества различны, и реакция может быть обратной. Таким образом, элементы могут быть перезаряжены — так же, как литий-ионные аккумуляторы в автомобилях или смартфонах.

Раньше было гораздо дешевле производить неперезаряжаемые элементы, такие как щелочные элементы, поэтому они использовались очень широко.

Но теперь, когда люди осознали, насколько вредно для окружающей среды просто выбрасывать неперезаряжаемые элементы, а поскольку перезаряжаемые элементы становятся дешевле, мы, вероятно, будем использовать неперезаряжаемые элементы все меньше и меньше в будущем.

Где используются щелочные батарейки?

В быту человека окружает множество бытовых приборов, а так как батарейки выпускаются с разными ёмкостями, на этот параметр стоит обращать внимание. Ведь чем больше емкость, тем сильнее выдаваемое аккумулятором напряжение, и тем дольше он работает.

Алкалиновые элементы питания можно встретить в:

• кухонных и напольных весах;
• дистанционных пультах управления;
• часах настенных и напольных;
• детских игрушках;
• медицинских приборах (тонометры, термометры);
• устройствах медтехнической принадлежности (слуховые аппараты, инвалидные коляски, датчики);
• радиоприемниках, портативных колонках и многих других приборах.

На каких заводах собирают батарейки

На территории России располагаются пять заводов, занимающихся сборкой элементов питания:

1. «Космос». Свою деятельность он начал в далёком 1933 году. В его структуру входит более 35 производств, расположенных по всей территории России и в некоторых других странах, например, есть несколько фабрик в Китае. Ежегодно фабрика выпускает более ста миллионов источников тока. За время своего существования производитель зарекомендовал себя с лучшей стороны, что подтверждают многочисленные награды.
2. «Фотон». Несмотря на то что компания появилась лишь в 2011 году, она успела занять лидирующую позицию в сфере производства батареек. Это объясняется высоким качеством выпускаемой продукции. В ходе многочисленных тестов было подтверждён длительный срок эксплуатации батареек. При этом стоят они значительно дешевле импортных аналогов.
3. «Лиотех». Завод считается совместным детищем российских и китайских корпораций. На его мощностях осуществляется сборка и выпуск литий-ионных источников тока, используемых для производства аккумуляторов.
4. «Энергия». Предприятие, располагающееся на территории города Елец, тесно сотрудничает с Министерством обороны. Это подтверждает надёжность производителя и высокое качество продукции. В 2011 году была осуществлена модернизация линии и запущен конвейер для сборки литий-ионных источников питания. Основную часть продукции составляют «пальчиковые» и «мизинчиковые» батарейки.
5. «ССК». Фабрика начала производство батареек в 1993 году. В основном с конвейера сходят элементы питания четвёртого и пятого поколения. Помимо этого, на заводе идут непрерывные работы, направленные на увеличение ёмкости батареек, а также изучаются новые материалы для изготовления.

Теперь вы знаете из чего состоят источники питания, и как их производят. Однако не стоит забывать, что каждый производитель использует свои наработки, поэтому устройство батареек и состав линии может существенно отличаться от стандартного варианта.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Правила использования и утилизации

Батарейки нежелательно применять при крайних температурах — сильно охлаждать или нагревать. Это может привести к весьма неприятным последствиям. Если вам пришлось использовать батарейки в холоде, например, зимой на улице, рекомендуется не менее получаса выдержать их в комнатной температуре.

Случается, что батарейки, особенно щелочные, текут. Такое происходит когда нарушается герметичность корпуса батарейки. Использовать эти батарейки ни в коем случае нельзя — это может привести к повреждениям электроприборов.

Что касается утилизации отработанных батареек или аккумуляторов, то этим должны заниматься специальные организации или предприятия. В крупных городах можно найти специально организованные приёмные пункты, куда можно сдать использованные батарейки для их дальнейшей утилизации. Правда, не в каждом городе такой пункт приёма организован. Вопрос, что делать в этом случае остаётся открытым.

Аналоги щелочных батареек и их цена

Аналогами алкалиновых источников энергии являются солевые, серебряные, ртутные и литиевые батарейки. Первые являются дешевыми, но ненадежными. Если вам нужна простая батарейка в технику, которая не потребляет много энергии, то солевым элементам питания можно отдать предпочтение.

Ртутные и серебряные батареи не получили широкого распространения. А вот литиевые аналоги — очень хороши, но их стоимость на порядок выше щелочных аккумуляторов.

Если вы ищите аналог щелочной батарейки по особому типоразмеру, то в интернете есть множество таблиц соответствий. Они помогут вам понять, какую батарейку стоит покупать, а какую нет.

Цена алкалиновых источников энергии различна и начинается от 5 рублей. Естественно, она зависит от номинальной мощности, емкости, производителя и бренда. Известными и хорошими компаниями, выпускающими батарейки, являются Sony, Duracell, Panasonic Eneloop, Varta.

Полезные рекомендации

1. При приобретении обращайте внимание на производителя и срок годности элемента. Хотя щелочные элементы питания склонны к низкому саморазряду, лучше не покупать их впрок.
2. Если вы не знаете, какая батарейка вам понадобится, возьмите с собой инструкцию к бытовой технике, там обычно пишут, от батареек какого типоразмера работает прибор.
3. Подбирайте аккумуляторы, исходя из энергетических потребностей прибора. Нет смысла покупать мощное устройство в кухонные весы, которыми редко пользуются, и? напротив, дешевую солевую – в пульт или тонометр.
4. Отдавайте предпочтение известным торговым маркам. Дешевые китайские изделия могут оказаться некачественными и испортить ваш прибор (потечь, взорваться).
5. Приобретайте аккумуляторные батареи — это экономично и выгодно.
6. Не выбрасывайте щелочные батареи в ведро или на улицу. Их нужно сдавать в специальные пункты приема.

Щелочные (алкалиновые) батарейки прочно вошли в нашу жизнь. Они имеют разные виды и формы, встречаются во многих бытовых приборах и портативной технике. Несмотря на простую конструкцию, которая незначительно изменилась с момента изобретения, они пользуются популярностью.

Преимущества и недостатки батареек на щелочной основе

Как и каждое устройство, алкалиновые элементы питания обладают плюсами и минусами.

К преимуществам относится:

• безопасность;
• повышенная мощность (при сравнении с солевыми батарейками);
• возможность использования в различных условиях;
• низкие риски протекания и деформации корпуса;
• широкий выбор типоразмеров;
• доступная стоимость;
• долгий срок хранения и службы;
• низкий саморазряд.

К недостаткам можно отнести:

• сравнительную дороговизну качественных батареек;
• необходимость особой утилизации;
• способность к саморазряду.