Батарейки

История батареек началась в XIX веке. «Первопроходцем» стал Алессандро Вольта, который изобрел первый гальванический элемент (т.н. Вольтов столб). Вскоре стали появляться и другие подобные изделия, но все они вырабатывали электричество всего несколько минут. На сегодняшний день на рынке  представлено огромное множество батареек и аккумуляторов, которые могут долгосрочно «питать» электроустройства. В данном материале мы расскажем о современных гальванических элементах и поможем сделать выбор, исходя из их технических характеристик и особенностей.

 

Содержание

 

Типы химических источников электропитания

Химическими источниками тока являются устройства, основанные на  преобразовании химической энергии в электрическую. По принципу работы их можно разделить на:

  • первичные (батарейки) — содержат активные вещества, внутренние процессы которых необратимы. После полного расходования энергии их необходимо утилизировать и заменить новыми. Главное преимущество — доступная стоимость. Из недостатков — невозможность перезарядки.
  • вторичные (аккумуляторы, АКБ) — в составе содержатся компоненты, восстанавливающиеся при зарядке. Преимущество — возможность многократного использования. «Слабые места» — дороговизна и необходимость приобретения зарядного устройства.

Отметим, что использование аккумуляторов не всегда оправдано. Если техника потребляет мало энергии, то лучше купить обычные батарейки. Выгода от использования АКБ особенно очевидна на «прожорливых» приборах. Регулярная замена одноразовых элементов питания в фотоаппаратах, джойстиках или электронных игрушках может быть весьма затратной, а аккумуляторные батарейки, купленные однажды, при правильной эксплуатации прослужат достаточно долго.

 

Электрохимические схемы, использующиеся в батарейках и аккумуляторах

Под электрохимической схемой принято понимать технологию изготовления гальванических элементов. Каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками.

Ниже приведены основные типы одноразовых батареек.

Солевые (R). Являются самыми дешевыми, но наименее совершенными. Они появились одними из первых и сохранились практически в неизмененном виде, поэтому во многом уступают более современным аналогам (см. ниже). Батарейки характеризуются низкой емкостью и быстрым саморазрядом. Как правило, хранятся до 3 лет, а к концу гарантийного срока утрата энергоемкости может составить 30-40%.

Щелочные (LR). Такие батарейки часто маркируются надписью «Alkaline», поэтому их еще называют алкалиновыми. Массовое производство началось в середине 1950-х гг. Отличаются большим энергоресурсом и пониженным уровнем разряда. Срок годности — в среднем 3–5 лет. Основные недостатки — стоимость выше, чем у предыдущих, при том же типоразмере, а также значительный вес.

Литиевые (CR). Появились на рынке в 70-х годах XX века и являются одними из наиболее распространенных батареек на сегодняшний день. Ключевые преимущества: высокая плотность заряда, длительный срок хранения (до 10–12 лет), небольшие габариты и вес. Но они дороже, чем все вышеперечисленные аналоги.

 

Акцентируем ваше внимание на самых распространенных типах аккумуляторных батареек.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Данные аккумуляторы были изобретены более 120 лет назад. В составе присутствует кадмий — тяжелый металл повышенной токсичности. Собственно, из-за «ядовитого» характера этого компонента такие АКБ сегодня редко встречаются на полках магазинов.

Элементы питания дешевые, холодостойкие (эффективно работают даже при -50°C) и выдерживают большие разрядные токи. Они весьма долговечные — при соблюдении условий эксплуатации способны работать до 10 лет. Однако, при неполной зарядке аккумуляторы «запоминают», какая часть емкости осталась невостребованной, и в следующих циклах не использует ее. К тому же, обладают большим саморазрядом (около 10% в первый месяц хранения), что приводит к практически полному разряду батареи за год хранения.

Никель-металлогидридные (Ni-Mh). Этот тип аккумуляторных батареек лишен практически всех недостатков предшественников. Дебютные промышленные образцы появились в конце 80-х XX века.

К плюсам современных образцов можно отнести:

  • Большую удельная емкость;
  • Нетоксичность;
  • Слабо выраженный «эффект памяти».

Среди минусов отметим относительно быстрый уровень разряда при бездействии.

Литий-ионные (Li-Ion). Литий обладает впечатляющим электрохимическим потенциалом и обеспечивает наибольшую плотность энергии. Однако в «чистом» виде ему свойственна нестабильность, особенно в процессе заряда, поэтому производители используют его ионы. Такие аккумуляторные батарейки появились в 90-х. Они характеризуются впечатляющими показателями энергоемкости, крайне низким уровнем саморазряда при «простоях» и длительным эксплуатационным ресурсом. Но нельзя обойти тот факт, что они боятся экстремально низких температур, и к тому же, достаточно дорогие.

Литий-полимерные (Li-Pol). Наиболее прогрессивные аккумуляторные батарейки. Они изготовлены из сухого полимерного электролита, благодаря чему могут принимать различную форму. Они более безопасны в использовании, чем АКБ на основе ионов лития. Высокие показатели удельной емкости и энергетической плотности, медленное «старение», отсутствие «эффекта памяти» — основные плюсы аккумуляторов. Из минусов — высокий ценник и чувствительность к морозам.

Серебряно-цинковые (Ag-Zn). Аккумуляторные батарейки Ag-Zn характеризуются малым внутренним сопротивлением и большой удельной энергоемкостью. Они способны отдавать большие токи (до 50 А) и  работают при температурах от −40 до +50°C. При этом выдерживают всего около 100 циклов перезарядок (к сравнению: все остальные виды около 500–1000). К тому же, они дорого стоят и применяются в быту крайне редко.

 

Классификация по форме и типоразмеру

типоразмеры батареек

Батарейки и АКБ могут быть выполнены в цилиндрической, круглой или прямоугольной форме. Согласно международной системе обозначения, основанной на физических размерах источников питания, сегодня наиболее распространены  следующие типоразмеры.

Цилиндрические элементы:

  • AA (также R6, LR6, HR6) — пальчиковые, самые широкоиспользуемые на сегодняшний день. Длина составляет 50,5 мм, а диаметр — 14,5 мм;
  • AAA (R03, LR03, FR03, HR03) — мизинчиковые. Отличаются от предыдущих уменьшенным размером: длина — 44 мм, диаметр — 11 мм;
  • AAAA (LR61, R8D425) — наиболее миниатюрные среди батареек А-типа. Длина достигает 43 мм, а диаметр — 8,3 мм.
  • C (R14, LR14, HR14) и D (R20, LR20, HR20) — достаточно крупные изделия, напоминающие бочонки. Габариты: 50 × 26,2 и  61,5 × 34,2 мм соответственно;
  • CR2 — литиевые батарейки вдвое меньше пальчиковых, при этом запасают в 2 раза больше электроэнергии.
  • CR123 — похожи на пальчиковые, но имеют другие размеры: 34,5 мм и 17 мм.
  • A23 и A27 — небольшие цилиндры (почти вдвое меньше АА), обладающие высокими показателями энергетической плотности;
  • 14500, 16340, 18650, 26650 — высокотоковые аккумуляторные батарейки, разработанные специально для мощных устройств. Первые две цифры маркировки обозначают диаметр, а остальные — указывают на длину.

 

Важно знать! Высокотоковыми принято называть аккумуляторные батарейки, обладающие токоотдачей от 10 А и выше. Они способные обеспечить стабильную работу мощных электроприборов без просадки напряжения.

 

Круглые элементы:

  • CR2016, CR2025, CR2032 — миниатюрные изделия, выполненные по литиевой технологии. Первые две цифры маркировки указывают на диаметр, а вторые —высоту. 
  • LR41 — алкалиновые одноразовые батарейки: диаметр — 7,9 мм, высота — 3,6 мм;
  • LR44 — щелочная неперезаряжаемая батарейка: диаметр — 11,6 мм, толщина — 5,4 мм.

 

Важно знать! Источники тока в форме диска еще называют «таблетками», «монетами», «кнопками». Обычно в таком форм-факторе выпускаются одноразовые батарейки, но можно встретить и аккумуляторы.

 

Прямоугольные элементы:

  • Крона (6F22, 6LR61, PP3) — батарейки с напряжением 9 V (у аккумуляторов — 8,4 V). Стандартные размеры (мм): 48,5 × 26,5 × 17,5. Характеризуются специфическим расположением контактов на корпусе, благодаря чему исключено подключение с неправильной полярностью.

 

Как подобрать батарейку или аккумулятор?

аккумуляторы для фотоаппарата

Все зависит от техники:

  • Для пультов ДУ, настенных часов, будильников и других электроприборов с низким энергопотреблением оптимально подходят солевые и алкалиновые батарейки.
  • Для фонарей, брелоков сигнализации, детских игрушек выбирайте литиевые источники тока.
  • В фотоаппаратах, видеокамерах, фотовспышках, радиотелефонах, беспроводных микрофонах, видеорегистраторах, джойстиках XBOX рационально использовать никель-металлгидридные, литий-ионные или литий-полимерные аккумуляторы.
  • В крупных и «прожорливых» устройствах, таких как ручные фонари высокой мощности, радиоприемники, магнитолы обычно применяются аккумуляторы типа Ni-Mh.
  • Для шуруповертов, дрелей и другого ручного электроинструмента, лучше всего подходят никель-кадмиевые АКБ.
  • Если ищете источник питания для электронных сигарет, квадрокоптеров или радиоуправляемых моделей, остановите выбор на литий-ионных высокотоковых батарейках.

Что касается форм-фактора, то опирайтесь на рекомендации производителя техники, изложенные в инструкции по эксплуатации. Обычно, подходящий типоразмер также указан непосредственно в отсеке для батареек.

 

Производители: кому отдать предпочтение?

Известное имя бренда — своего рода лакмусовая бумажка, которая определяет качество и надежность продукции. В списке ниже представлены наиболее известные производители химических источников тока:

 

Несколько слов о зарядных устройствах для АКБ

Мы уже упоминали, что для восстановления энергии аккумуляторов необходима зарядная станция. Некоторые производители предусматривают зарядку в комплекте, но иногда ее приходится покупать отдельно. Как выбрать станцию? Для начала убедитесь, что токи зарядки устройства соответствуют аккумуляторам. Хорошо, если у электроприбора будет предусмотрен таймер безопасности и защита от короткого замыкания. Все это позволит продлить «жизнь» аккумуляторной батарейке.

На рынке также представлены аккумуляторы с USB-разъемом. Их можно заряжать практически от любого устройства с соответствующим портом: настольного ПК, ноутбука, повербанка. В таком случае покупать зарядку нет необходимости. Некоторые изделия с ЮСБ-портом обладают технологией быстрой зарядки и защитой от короткого замыкания.

Аккумулятор ColorWay 18650 USB 1200 mAh 3.7V * 2 (CW-UB18650-03)

Аккумуляторные батарейки ColorWay 18650 с USB — популярные изделия на рынке

 

Помните, что в отличие от аккумуляторов, батарейки заряжать нельзя! Несоблюдение этого правила может привести к повреждению корпуса и утечке электролита или даже взрыву.

 

Советы от ITbox.ua

  • Обращайте внимание на дату изготовления батарейки, поскольку с каждым годом хранения удельная емкость уменьшается.
  • Внимательно осмотрите упаковку. Батарейки должны быть герметично упакованы. На корпусе не должно быть повреждений и следов протеканий электролита.
  • К сожалению, на рынке множество подделок известных брендов. Такие батарейки привлекают низкой ценой, но могут быть изготовлены с нарушением и даже принести вред электроустройству. Небрежно нанесенная маркировка, ошибки в надписях, плохая упаковка — все это выдает подделку.
  • Аккумуляторные батарейки большой емкости запасают много энергии и дольше питают устройство. Однако, высокоемкие изделия дольше заряжаются, учитывайте этот момент.
  • Если подходящего вам типоразмера нет в наличии, можно купить аналог. Но даже похожие по форме и размеру батарейки могут иметь разное номинальное напряжение. Поэтому перед покупкой необходимо свериться с инструкцией к электроустройству.