Огромное количество мелкой бытовой техники, кухонных приборов, игрушек и прочих технических приспособлений работают от обычных батареек. Самым распространенным и надежным видом таких источников питания являются алкалиновые батарейки, обеспечивающие большую долговечность и безопасность использования, в сравнении с солевыми аналогами.
Устройство и принцип работы алкалиновых батареек
Алкалиновые батарейки (от англ. «alkaline» — щелочь) — это компактной элемент питания, в котором в качестве анода используется цинковый порошок, пропитанный электролитом из щелочи, а функции катода выполняет диоксид марганца.
Электрический ток вырабатывается в них реакцией окисления-восстановления между анодом и катодом. Электролитом в таком случае выступает калия гидроксид. Это обеспечивает быстроту реакции и получение большого электрического тока.
Так как щелочные элементы питания отличаются высоким внутренним сопротивлением, часть электрической энергии быстро переходит в тепловую. Из-за этого они сильно нагреваются и несут существенные потери КПД.
В отличие от солевых, во внутренней части алкалиновых батареек не образуются газы, поэтому их корпус не оснащен камерой-сборником. Благодаря этому «полезный» объем такого элемента больше — отрицательный электрод занимает не более 20-30%.
Виды алкалиновых батареек
Все алкалиновые элементы можно разделить на несколько видов, в зависимости от формы и размера:
- Таблетки (пуговицы, монеты) — круглые устройства очень маленького размера с диаметром примерно 0.4-0.5 см. Имеют прочный металлический корпус с маркировкой CR и применяются, как правило в наручных часах, сигнализациях и небольших игрушках.
- Мизинчиковые — небольшие батарейки с маркировкой ААА, имеющие цилиндрическую форму. Длина достигает 4.5 см, а вес не превышает 15-20 г. Часто используются в пультах ДУ, игрушках, весах и небольшой бытовой технике.
- Пальчиковые — энергоэлементы в виде небольшого цилиндра с маркировкой АА. Средняя высота не превышает 5-5.5 см, а вес составляет до 25 г. Имеют наиболее широкую сферу применения — от кухонных весов до фототехники.
- Кроны — прямоугольные микроаккумуляторы с весом до 55 г, широко применяющийся в радиотехнике. Корпус имеет пометку F22, с одной его стороны находится гнездо, а другой — специальный штекер.
- Бочонки — цилиндрические батарейки большого размера с весом до 140-150 г, использующиеся в аудиосистемах и мощных фонарях.
Кроме собственной маркировки вида, на корпусе батарейки также значится пометка LR, что указывает на щелочной химический раствор внутри элемента.
Характеристики алкалиновых батареек
Их основной чертой является возможность выдерживать высокие нагрузки. Они обладают высокой токоотдачей и не подвержены протеканиям. Благодаря полной изоляции электродов, такие элементы полностью безопасны в использовании.
Среди технических характеристик алкалиновых батареек можно выделить несколько основных:
- большой температурный диапазон эксплуатации — от -30 до +50° С;
- напряжение — 1.5-2 Вт, в зависимости от размера элемента;
- мощность — в зависимости от объема, оставляет 1000-3000 мА/ч.
При этом, наибольшей производительности можно добиться при чередовании повышенной нагрузки с периодами долгого бездействия.
Также есть мнение, что такие микроаккумуляторы можно повторно перезаряжать. Щелочные элементы относятся к невосстанавливаемым типам источников энергии, поэтому их нельзя полностью перезаряжать.
Можно существенно продлить работу алкалиновой батарейки, периодически подзаряжая ее низким током не более 10 мА/ч. Однако, при таком воздействии элемент может взорваться или протечь.
Полностью безопасно перезаряжать можно только специальные мини-батареи, которые называются Rechargeable Alkaline Manganese — полуаккумуляторы на марганцевой основе. Такие источники питания имеют от 20 до 25 циклов зарядки и стоят почти вдвое дороже.
Области применения
Щелочные батарейки — самый распространенный вид энергоэлементов, который широко используются в самых разных областях, выступая источником питания для:
- мягких и радиоуправляемых игрушек;
- фотоаппаратов и видеокамер;
- карманных фонариков;
- настенных и настольных часов;
- пультов ДУ и мелкой бытовой техники;
- напольных и кухонных весов;
- радиотехники и аудиосистем.
Также алкалиновые батарейки часто применяются для обеспечения работы медицинского оборудования, такого как градусники, измерители артериального давления и слуховые аппараты.
Из-за того, что в их составе имеется щелочь, их необходимо утилизировать только специальными методами, сдавая в пункты приема. Их нельзя просто выбрасывать в мусор, так как, из-за своей токсичности, они негативно влияют на окружающую среду.
Преимущества и недостатки алкалиновых батареек
Алкалиновые элементы выгодно отличаются от других типов, благодаря целому ряду преимуществ:
Кроме этого, такие батарейки имеют также и несколько недостатков, среди которых можно выделить довольно высокую стоимость и относительно немалый вес.
Рекомендации по использования
Чтобы сделать эксплуатацию алкалиновых батареек более безопасной и продолжительной, следует придерживаться рекомендаций по использованию:
- не применять во влажном помещении с температурой воздуха ниже -30° С — несмотря на низкую чувствительность к холоду, не рекомендуется использовать их в сильный мороз и на открытом воздухе;
- использовать сразу после покупки — за один год хранения элемент теряет до 15% заряда и далее срок саморазряда увеличивается;
- не оставлять неиспользуемые батарейки в слотах питания — из-за саморазряда химическая реакция начинает усиливаться, что приводит к протеканию и порче устройства;
- не заниматься самостоятельной утилизацией — чтобы не отравлять почву и окружающую среду, такие батарейки необходимо уничтожать особым способом. Для этого нужно сдавать вышедшие из строя элементы в специальные пункты приема;
- держать в сухом и темном месте — влага и прямой солнечный свет могут повредить корпус и спровоцировать ускорение химической реакции, вызывающей протекание;
- хранить подальше от маленьких детей — очень маленькие экземпляры могут попасть в дыхательные пути или горло;
- не разбирать — при попытке нарушить целостность корпуса можно получить химические ожоги и поражения слизистых оболочек;
- следить за полярностью — нельзя допускать замыкания контактов, чтобы не деформировать внутренние компоненты.
Также не рекомендуется использовать сразу несколько батареек разных производителей, а также старые и новые батарейки. У используемых элементов должен быть один изготовитель и уровень изношенности, иначе можно вызвать перегрузку и выход гаджета из строя.
