Что такое щелочные батарейки, из чего они?

Развитие современных технологий подарило нам огромное количество разнообразных приборов. Большинству из них для работы требуется источник постоянного электричества. Во многих случаях эту функцию выполняют небольшие элементы питания — батарейки.

Особой популярностью пользуются щелочные источники тока. При этом мало кто знаком с историей их появления, основными характеристиками и особенностями.

История щелочных батареек

Первая щелочная батарейка появилась ещё в начале ХХ века. Сделали это два американских изобретателя — Томас Эдисон и Вольдемар Джангер.

Роль основного поставщика щелочных источников тока на рынок электротоваров взяла на себя компания Duracell. В начале ХХ века активно развивались портативные радиоприборы, они быстро завоёвывали популярность. Поэтому возникла высокая необходимость в небольших элементах питания.

Щелочные элементы питания отлично справились с возложенной функцией. Ведь по сравнению с другими источниками тока, они были небольшого размера, герметичными, обладали высокой энергоёмкостью.

Они зарекомендовали себя как надёжный и бесперебойный источник тока, поэтому не теряют своей популярности и в наши дни.

Справка. Второе название щелочных батареек — алкалиновые.

Состав и устройство щелочной батарейки

Зная конструкцию источника тока, можно выяснить принцип работы устройства. Так, электрический ток здесь вырабатывается при помощи анода и катода. Последний состоит из элементов:

• диоксида марганца;
• специальных связующих компонентов;
• ацетиленовой сажи или графита;
• щелочного раствора гидроксида калия.

В некоторых элементах вместо гидроксида калия используется растворы натрия или лития. Для придания более густой консистенции в электролиты добавляют специальные природные или синтетические вещества.

Анод изготавливают из покрытого антикоррозийным покрытием цинка. Раньше для этого применяли ртуть или свинец. Современные батарейки содержат менее вредные вещества, например, алюминий.

Конструкция щелочных батареек мало чем отличается от солевых, только все элементы здесь располагаются в других местах:

1. Вся внутренняя часть батареек заполнена пастой из цинка. Сам цинк находится в порошкообразном состоянии. Благодаря этому достигается большая площадь взаимодействия элементов. Поэтому эти батарейки могут «похвастаться» высокой энергоёмкостью, по сравнению с солевыми.
2. Цинк загущают специальным составом. При этом он вырабатывает отрицательный заряд, снимаемый стержнем из латуни.
3. Диоксид марганца смешивают с ацетиленовой сажей или другим углеродным компонентом. От анода он отделяется при помощи сепаратора.
4. За вывод положительного заряда отвечает стакан из стали, покрытый никелем.
5. Чтобы предупредить возможное замыкание компонентов, оболочку изолируют от анода.
6. При помощи тарелки из стали выводится отрицательный заряд.
7. В конструкцию входит прокладка. Она необходима для отвода газов, образовавшихся в ходе химической реакции. Стоит добавить, что по сравнению с солевыми батарейками здесь вырабатывается меньшее количество газов.
8. За безопасность отвечают газовая камера и мембрана. Они защищают от взрыва, собирая образовавшиеся газы. Если давление превысит допустимые нормы, мембрана лопнет, а электролит вытечет.

Характеристики щелочных элементов питания

Основными параметрами алкалиновых батареек являются:

1. Ёмкость заряда. В зависимости от вида она варьируется от 1500 до 3000 мА⋅ч.
2. Напряжение. Элементы питания способны выдавать напряжение от 1,5 до 9 В.

Это главные параметры, на которые необходимо обращать внимание перед покупкой.

Кроме того, они способны функционировать в любых погодных условиях. Допускаемый температурный режим эксплуатации и хранения — от минус 20 до + 50 градусов С. Изделия некоторых производителей способны полноценно функционировать и при более жёстких условиях.

Виды батареек

Неопытному пользователю порой бывает сложно разобраться в существующих размерах, маркировках и классификации элементов питания. Осложняет процесс выбора и то, что в каждой стране используется свой вид маркировки, при этом на рынке представлены батарейки разных производителей — из стран Европы, Азии, Северной Америки, России.

Единственное, что первым бросается в глаза перед покупкой — форма изделия. Так, существуют следующие варианты:

1. Цилиндрические. К ним относятся «пальчиковые», «мизинчиковые» и так называемые «бочонки». Они представляют собой правильный цилиндр различного размера. Диаметр зависит от конкретного вида источника тока.
2. Дисковые. В народе их именуют «часовые» или «таблетки». Название объясняется их внешним видом — они представляют собой приплюснутый диск различного размера.

Также существует буквенное обозначение, появившееся в США. Именно его широко применяют в большинстве стран:

1. ААА. «Мизинчиковые». Их высота составляет 44,5 мм, а ширина — 10,5 мм.
2. АА. «Пальчиковые». Высота изделия равна 50,5 мм, ширина — 14,5 мм.
3. С. «Часовая» или «таблетка». Так обозначают источник тока среднего размера: 50х26,5 мм.
4. D. Большая «таблетка» с габаритами 61,5х34,2 мм.
5. 1604D. В народе её называют «крона». Размеры её составляют 67х26х22 мм.

Габариты могут отличаться от стандартных на пару миллиметров. Это объясняется тем, что некоторые производители заключают источники тока в дополнительную капсулу. Она защищает их от попадания внутрь влаги или наделяет противоударными свойствами.

Преимущества и недостатки щелочных батареек

Как и любое другое устройство, алкалиновые батарейки обладают рядом плюсов и минусов.

К плюсам относятся:

• высокая энергоёмкость по сравнению с солевыми источниками тока;
• универсальность позволяет использовать их в различных приборах;
• невысокий риск деформации или образования протекания электролита;
• невысокая стоимость;
• широкий ассортимент размеров;
• низкий уровень саморазряда;
• длительный срок эксплуатации и хранения.

Минусами устройства являются:

• высокая стоимость;
• необходимость правильной утилизации;
• склонность к саморазряду.

Сфера использования

В быту нас окружают разнообразные устройства, для работы которых необходим источник тока. Так, алкалиновые элементы питания можно встретить в следующих приборах:

• различных часах;
• кухонных весах;
• игрушках для детей;
• различных медицинских устройствах, например, в тонометрах или термометрах;
• технических приборах медицинского направления: электрические инвалидные коляски, различные датчики, слуховые аппараты;
• портативных музыкальных колонках, радиоприёмниках;
• автомобильных пультах от сигнализации.

Так как каждое из устройств обладает рядом уникальных характеристик, им требуется батарейки с подходящим уровнем энергоёмкости. Поэтому при выборе элемента питания следует обращать внимание на эту характеристику. Помочь выбрать действительно качественный источник тока помогут несколько рекомендаций:

1. Обращайте внимание на срок годности устройства, а также на фирму-производителя.
2. Не стоит приобретать батарейки впрок, так как они склонны к саморазряду.
3. Покупайте изделия известных брендов.
4. Никогда не выбрасывайте пришедшие в негодность устройства в мусорную корзину — сдавайте их в специализированные пункты приёма.

Алкалиновые батарейки прочно вошли в нашу жизнь. Они широко используются в самых различных приборах. Несмотря на долгую историю и простую конструкцию, изделия подверглись лишь незначительным изменениям, при этом не утратив популярности.