какие бывают батарейки по составу и чем отличаются
Виды батареек: подробная классификация элементов питания по размеру, составу и другим параметрам
Классификация батареек по размеру
Размеры и форма (типоразмер) различны, и по этому признаку легче всего различать изделия. При этом химический состав может быть одним и тем же. Виды батареек по размеру:
Классификация по размеру.
Есть еще миниатюрные элементы питания, диаметр которых – 4.8 – 11.6 мм, а высота – до 5.4 мм. Из-за приплюснутой формы пошло название «таблетка» или «монетка». Обычно применяются в наручных часах и других компактных устройствах.
Распределение по форме
Наиболее распространены цилиндрические батарейки, но не реже встречаются дисковые изделия. Классификация по форме такова:
Классификация по форме.
Какие-то изделия есть в каждом магазине, а другие приходится поискать. Несмотря на изобилие вариантов, классифицируются они по стандартам. АА, ААА, B, C – американский стандарт, более привычный, поэтому обычно придерживаются его.
Виды по химическому составу
В зависимости от того, из чего делают батарейки, согласно международному стандарту IEC, маркируются так:
У каждого типа батареек есть плюсы и минусы.
Солевые
Их легко отличить по цене, ведь они являются самыми дешевыми. На рынке представлены фирмами «Дюраселл», «Сони», «Тошиба». Являются усовершенствованными марганцево-цинковыми батарейками. Желательно применять в приборах с низким потреблением напряжения: часах, весах, пультах.
Быстро разряжаются, их нельзя зарядить обратно. При длительной эксплуатации гальванический элемент может протечь. При минусовых температурах солевые аккумуляторы перестают работать. Несмотря на многие недостатки, данный продукт востребован на рынке.
Алкалиновые (щелочные)
Гальванические элементы этого типа впервые появились в 1964 году. Их тогда выпускала фирма Duracell.
Если рассматривать все химические источники питания, алкалиновые сейчас наиболее востребованы. Материалом катода служит цинк, а анода – двуокись марганца. Электролит щелочной – гидроксид калия (гелеобразная субстанция).
Устройство алкалиновой батарейки.
Щелочные элементы применяют для устройств со средним или высоким потреблением тока: в фототехнике, аудиоплеерах, детских игрушках.
Ртутные батарейки
Не получили широкого распространения из-за высокой стоимости и повышенной токсичности. Ведь они могут протечь, а ртуть опасна для человека. Но такой гальванический элемент можно перезаряжать несколько раз. Хотя со временем теряется его емкость — за счет того, что ртуть стекает и собирается каплями внутри батареи.
Достоинствами данных изделий можно назвать хорошую бесперебойную работу в суровых атмосферных условиях, длительный срок годности.
Никель-кадмиевые (Ni-Cd)
Изобретены в конце 19 века в Швеции инженером Вальдемаром Юнгнером.
Это аккумуляторные источники питания, с анодом из гидрата закиси кадмия, и катодом из гидрата закиси никеля. Электролитом служит гидроокись калия, куда добавляется LiOH (гидроксид лития). По форме бывают плоские, кубические, цилиндрические, обязательно с герметичным корпусом.
Напряжение составляет около 1.35 В. Срок их эксплуатации – от 100 до 900 циклов зарядки-разрядки (зависит от конструкции, качества примененных материалов, режима работы). Ламельные никель-кадмиевые АКБ, используемые в промышленности, работают по 20 – 25 лет. Как и никель-солевые, допускают хранение в разряженном виде. Особенность – низкое сопротивление, поэтому в ходе зарядки, даже большими токами, не греется. Нагреваться начинает только когда полностью восстановит заряд.
Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются редко из экологических соображений, и то преимущественно там, где другие системы не подходят. Обычно это питание устройств, характерных большими разрядными и зарядными токами.
Никель-кадмиевые батарейки.
Кадмий является ядовитым материалом, поэтому в некоторых странах действует запрет на изготовление Ni-Cd аккумуляторов. Утилизировать отработанные изделия запрещено – их сдают в специальные пункты для последующей переработки.
Никель-металл-гидридные (Ni-Mh)
Никель-металл-гидридные батарейки.
Также аккумуляторные батареи, востребованные в тех сферах, где требуется длительное сохранение заряда. Популярны за счет высокой энергоемкости и экологичности материалов, что упрощает утилизацию.
Катод – оксид никеля, анод – водородный металлогидридный электрод. Их начали разрабатывать в середине ХХ века, в качестве замены никель-кадмиевых АКБ. Сегодня сплавы и металлы совершенствуются, и современные Ni-Mh аккумуляторы выдерживают до 2000 циклов зарядки-разрядки.
На рынке встречается две группы:
Лучше всего такие АКБ себя зарекомендовали для устройств с большим потреблением энергии за короткий промежуток времени.
Литий-ионные (Li-Ion)
Катод – литий, анод – диоксид марганца, монофторид углерода или другие материалы. Электролит – органический.
Устройство литий-ионной АКБ.
Особенности этих элементов: повышенная энергоемкость, сроки хранения, достигающие 12 лет, малый вес, стабильное напряжение.
Литиевые батареи применяются в мощных приборах с продолжительной работой: фотоаппаратура, портативные колонки, медицинское оборудование, смартфоны и т.д.
Также встречаются йодно-литиевые элементы, в которых литий служит восстановителем, а йод окислителем. Это мощные батарейки, долго хранящиеся и медленно разряжающиеся.
Еще к литиевым относят изделия, имеющие твердый катод. Материал анода в таком случае – сульфиды и оксиды металлов. Электролитом служат солевые растворы. Емкие, работающие в широком диапазоне температур батарейки, но дорогие.
Их недостаток – высокая цена.
Серебряные
Работают по аналогии с ртутными аккумуляторами. Недостаток только один – очень высокая стоимость. Но при этом у них емкость на 30-50% больше, чем у литиевых батареек. Серебряные элементы питания хорошо работают при высоких и низких температурах, обладают длительным сроком службы.
Воздушно-цинковые
Этот тип батарей очень чувствителен к внешним факторам, таким как влажность и температура воздуха, поэтому их рекомендуют использовать в помещениях. Положительные свойства — большая ёмкость и экологичность. После вскрытия упаковки могут проработать не больше одного месяца.
Нельзя обходить вниманием стоимость данных устройств. Серебряные, литиевые и щелочные элементы питания выделяются высокой стоимостью, однако они могут работать длительное время. При правильной их эксплуатации они могут окупить себя несколько раз, тогда как солевые батарейки буквально за короткое время будут выходить из строя.
Какие разновидности батареек C-типа бывают
Изделия C-типа (в форме цилиндра) бывают солевые, щелочные, никель-металлогидридные.
Это солевые источники питания, которые нельзя перезаряжать. Они недорогие по цене, их напряжение в 1,5V. По стандартам ANSI обозначаются, как 14D. Мало весят и имеют небольшие рабочие параметры.
Подойдут для техники с малым энергопотреблением – до 200-400мА. Их рекомендуется применять лишь при комфортной (плюсовой) температуре. На холоде они лишаются своих свойств.
C-LR14
Щелочные батарейки с мощностью в 1,5V. Их стоимость в 2-3 выше, чем солевых. При этом их объем в 7-10 раз больше, а также сроки службы – в пять раз продолжительнее.
14А – это обозначение по ANSI. По весу чуть больше, чем солевые изделия. Могут пару дней давать подпитку устройству с мощностью до 400-500мА. Или же пару часов технике с мощностью до 1-2А. Температурный диапазон у них значительно шире.
C-HR14
Данное изделие является никель-металлогидридным аккумулятором. Его можно заряжать. Имеет стоимость выше, чем у предыдущих моделей. Обладает такими параметрами:
Если сравнивать с никель-кадмиевыми элементами, то у этих улучшенные показатели. При правильном использовании они прослужат не один год.
Достоинства и недостатки
Достоинства и недостатки элементов сильно разнятся в зависимости от химического типа элемента питания типа «С». Наиболее заметными минусы можно встретить у следующих батареек:
Существенным недостатком может являться стоимость источников тока типоразмера «С». По этому параметру существенно уступают литиевые батареи, цена которых может отличаться в большую сторону в несколько десятков раз, по сравнению с самыми дешевыми изделиями.
Положительными характеристиками батареек могут являться:
В качестве положительных особенностях источника тока также могут рассматриваться возможность работы при отрицательных температурах воздуха. По этому показателю неплохо себя зарекомендовали литиевые АКБ.
Область применения
Область применения батареек и аккумуляторов типа «С» очень широка. Портативные источники электроэнергии используются в устройствах, в которых наблюдается повышенное электропотребление.
Кроме того, такие элементы питания могут устанавливаться последовательно, поэтому с их помощью можно обеспечить работоспособность устройств, для работы которых требуется значительно большее напряжение, чем 1,5 или 3,7 Вольта.
Наиболее часто источники питания этого типа можно обнаружить в батарейных отсеках следующих устройств:
Элементы питания могут типа «С» могут устанавливаться не только в портативные устройства, но и в стационарно расположенные бытовые приборы. Например, с помощью одной или двух батареек может осуществляться запал горючего в газовых плитах или водогрейных колонках.
Можно ли заряжать
Если батарейка тип «С» аккумулятор, то это означает, что ее заряд можно восстановить, установив ее в держатель специального устройства. Оживить солевую или щелочную батарею таким образом практически невозможно.
Нарушение инструкции по безопасному использованию гальванических элементов может привести к взрывной разгерметизации изделия.
Если разряд батарейки достиг критического значения, то ее следует вынуть из устройства и установить вместо нее новое изделие либо перезаряжаемую АКБ.
Батарейки и аккумуляторы: типы, формы и размеры
О портативных элементах питания зачастую вспоминают, когда энергозависимая техника перестает работать из-за севших батареек или перезаряжаемых аккумуляторов. Какими они бывают, чем отличаются между собой по форме, химическому составу и параметрам напряжения — давайте разбираться.
Портативные элементы питания делятся на два крупных лагеря: одноразовые обычные батарейки и перезаряжаемые аккумуляторы многоразового действия с обратимыми химическими процессами.
Разделение по химическому составу
С химической точки зрения батарейки разделяются на отдельные виды в зависимости от того, какой тип электролита и металлов в них используется. Так, существуют следующие классы элементов питания:
1. Солевые
Солевые батарейки являются старейшинами из кавалерии портативных элементов питания однозарядного типа. Свое название они получили из-за применения хлорида аммония в качестве электролита. По своей сути это соединение является солью.
 |
| Дешевые солевые батарейки предназначаются для устройств с малым уровнем энергопотребления. |
С практической точки зрения преимуществом солевых батареек выступает дешевизна. В то же время для них характерны невысокая емкость и неравномерность разряда, из-за чего использовать подобные элементы питания имеет смысл в устройствах с малым уровнем энергопотребления: настенных часах, пультах ДУ и т.п. В международной маркировке обозначаются буквой латинского алфавита R.
2.Алкалиновые (щелочные)
«Ответочка» одноразовым солевым батарейкам с прицелом на более энергозатратные устройства. В щелочных элементах питания используется электролит из гидроксида калия, являющийся щелочью. Батарейки этого типа обходятся заметно дороже солевых, однако и емкость у них выше в разы.
 |
| В алкалиновых батарейках используется электролит из щелочи, поэтому их и называют щелочными. |
Одноразовые алкалиновые батарейки примечательны неплохой равномерностью напряжения по мере разряда и высокими токами разрядки. Они подходят для применения на борту вспышек, фотоаппаратов, ручных прожекторов. В международной системе щелочные элементы питания обозначают символами LR.
3. Никель-кадмиевые (Ni-Cd)
Никель-кадмиевые аккумуляторы дешевы в производстве, весьма надежны и долговечны. Однако они «помнят» остаточный уровень заряда, т.е. обладают «эффектом памяти». Говоря проще, разряд таких батарей возможен только до той черты, с которой аккумулятор начали заряжать.
В портативных элементах питания технология Ni-Cd встречается редко. Одним из камней преткновения на пути к ее использованию является токсичный характер кадмия — при нарушении герметичности корпуса никель-кадмиевые аккумуляторы выделяют «ядовитые» вещества, поэтому они экологически не безопасны.
4. Никель-металл-гидридные (Ni-Mh)
Дальнейшее развитие никель-кадмиевой технологии производства перезаряжаемых аккумуляторов с использованием нетоксичного наполнения. Никель-металл-гидридные батарейки выпускаются в «пальчиковом» и «мизинчиковом» форм-факторах, практически не подвержены «эффекту памяти», характеризуются высокой стабильностью рабочего напряжения по мере разряда.
Портативные элементы питания с маркировкой Ni-Mh могут похвастаться высокой удельной энергоемкостью и длительным эксплуатационным ресурсом. А вот в плане темпа саморазряда они немного уступают никель-кадмиевым коллегам по цеху.
5. Литий-ионные (Li-Ion)
Литий-ионные аккумуляторы почти не подвержены эффекту памяти, имеют высокую энергетическую плотность, могут заряжаться с любого уровня разряда. Технологию применяют на борту специализированных портативных аккумуляторов с числовыми индексами (об этом ниже).
Проигрывают батареи Li-Ion разве что в плане недешевой стоимости, сравнительно невысоких токов разряда и в вопросах чувствительности к соблюдению правил эксплуатации.
 |
| Самые распространенные форм-факторы портативных элементов питания. |
Среди батареек-таблеток часто встречаются литиевые и оксид-серебряные элементы. О градации таких элементов питания поведано в материале «Муки выбора: типы батареек для наручных часов».
Подробнее о разбивке аккумуляторов по химическому составу мы уже рассказывали в статье «Живительная сила напряжения и тока: основные типы аккумуляторных батарей».
Отличия между батарейками и аккумуляторами
И у однозарядных батареек, и у перезаряжаемых аккумуляторов есть свои плюсы и минусы. В частности, обыкновенные батарейки недорого стоят, выдают более высокое рабочее напряжение (стабильные 1.5 В в случае с элементами питания АА), не требуют зарядки перед использованием.
Аккумуляторы могут использовать многократно, что является их основным преимуществом перед однозарядными батарейками. Также они имеют лучшее соотношение стоимости к количеству часов работы и подлежат применению в устройствах с подзарядкой (тех же садовых светильниках с солнечной батареей).
Для условного пульта ДУ к телевизору нет смысла приобретать перезаряжаемые элементы питания. Сюда отлично подойдут традиционные батарейки. Аккумуляторы будут полезны для брелоков автосигнализаций, фотовспышек и прочих энергозатратных устройств, на постоянном приобретении батареек для которых можно разориться.
Типоразмеры большинства батареек и аккумуляторов тесно переплетены между собой, однако без отличий в между ними не обошлось. Поэтому давайте рассматривать размерные сетки портативных элементов питания по отдельности.
Типоразмеры батареек
В полку однозарядных батареек прослеживается явная доминация «пальчиковых» и «мизинчиковых» элементов питания. Они маркируются лычками АА и ААА соответственно. Чуть реже встречаются «бочонки» типов C и D, а также небезызвестные Кроны.
Для лучшей наглядности отличия между форм-факторами однозарядных батареек приведены в таблице:
 |
Типоразмеры аккумуляторов
Аккумуляторы многократного применения во многом пересекаются с однозарядными батарейками по типам. Однако их технические характеристики, в частности, напряжение питания, разнятся. Наглядную картину по отличиям типоразмеров многозарядных элементов питания можно увидеть в таблице:
 |
Утилизация отработанных элементов питания
В отработанных элементах питания содержится много опасных химических элементов, которые могут навредить здоровью человека и окружающей среде. На свалке одна батарейка разлагается в течении ста лет, загрязняя свыше 20 м² земли и несколько сотен литров грунтовых вод. А попадая в человеческий организм вместе с едой или водой, токсины способны вызвать ряд серьезных заболеваний — от нервных расстройств до онкологических болезней.
 |
| Утилизируйте отработанные элементы питания правильно! |
«Отпахавшие» свое аккумуляторы и батарейки подлежат переработке и вторичному использованию. Поэтому их крайне важно не выбрасывать в мусорное ведро вместе с другими отходами жизнедеятельности, а складировать в специализированные контейнеры или сдавать в пункты приема. Таковые размещают на входах в большие супермаркеты, в некоторых органах ЖКХ и администрациях городских поселений.
Чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, лучше отдавать предпочтение оригинальным решениям от проверенных производителей. Также немаловажны условия и сроки хранения батареек. И главное, отдавайте использованные элементы питания на переработку — таким образом вы внесете свой вклад в защиту природы.
Как выбрать батарейки
Сегодня батарейки это такой же продукт первой необходимости, как и зубная паста или салфетки, без них не будет работать пульт, ночник, фонарик, калькулятор, часы и многое другое. Если вы сейчас сядете и посчитаете, сколько же приборов питается от этих маленьких элементов, то возможно удивитесь, практически половине устройств необходимо покупать батарейки. Как часто придется менять, зависит от грамотного подхода к выбору батареек. Почему элементы питания одной фирмы работают месяц, а другой пол года? Дело даже не в цене. Как правило, в магазине покупатель первым делом смотрит на форму и размер, может еще и на производителя. Лишь единицы подбирают батарейки по химическому составу, напряжению, емкости, проверяют сроки годности.
Что такое батарейка и когда она появилась?
Батарейка (она же гальванический элемент) – это источник электроэнергии, который действует на основе химических взаимодействий определенных веществ между собой. Первый химический элемент питания был изобретен Луиджи Гальвани. Точнее Гальвани первооткрыватель процесса, причем совершенно случайный. Ученый проводил опыты над лягушкой и когда он подсоединил к ее лапке две полоски разных металлов, то обнаружил протекание тока между ними.
В 1920 годах на рынок выходит всем известная компания Duracell. Приборы с питанием от батареек распространялись все шире, производство росло в геометрической прогрессии. Первая батарейка Duracell изготавливалась из цинкового корпуса с графитным электродом и латунным колпачком. Заполнена она была оксидом марганца, стенки цинкового корпуса изнутри покрывали электролитом. Латунный колпачек был положительным, а донышко цинкового корпуса отрицательным полюсом. Такие батарейки выпускались вплоть до развала СССР. Но ввиду своих недостатков: малого срока службы, не безопасной конструкции они быстро ушли в прошлое. На смену старому образцу пришли современные элементы питания с долгим сроком жизни, безопасной конструкцией и высокой емкостью.
Современные виды батареек
В зависимости от состава и активных компонентов батарейки можно разделить на группы. У каждой группы есть плюсы и минусы.
— Солевые батарейки. Самый бюджетный вид элементов питания, характеризуются низкой отдачей тока, коротким сроком службы и хранения. При низких температурах емкость уменьшается намного быстрее. Устройство солевых батареек не далеко ушло от первых образцов компании Duracell. Электроды выполнены из оксида марганца, цинка и соединены между собой солевым мостом. Но несмотря на все недостатки потребители по-прежнему покупают солевые батарейки в больших количествах. Лучший способ применения для солевых гальванических элементов это приборы с низким потреблением: часы, пульты дистанционного управления, весы. Если солевую батарейку оставить в приборе и долго не использовать велика вероятность что она потечет. Связанно это с протеканием химических реакции, на последней стадии разряда характерно повышение активной массы положительного электрода, из-за чего увеличивается давление на электролит. Параллельно протекают процессы разложения диоксида марганца и коррозии цинка, что влечет за собой выделение кислорода и водорода, объем и давление внутри батарейки повышаются.
— Литиевые батарейки. Появились сравнительно недавно, находятся выше по ценовой категории. С развитием всевозможных гаджетов и портативных устройств начал расти спрос на элементы питания, выдерживающие интенсивное потребление тока в длительный промежуток времени. Литиевые батарейки отвечают всем требованиям потребителя: долгий срок хранения и службы, устойчивость к температурам (высоким и низким), легкие по весу, не протекают. Следует отметить, литиевые батарейки обладают постоянным напряжением и высокой энергоплотностью, которую не обеспечит ни один предшественник. Подходят для оборудования с высоким энергопотреблением: фонари, вспышки, фотоаппараты, портативные колонки. Маркируются надписью на корпусе «lithium».
Довольно редко встречаются ртутные и серебряные элементы питания, хотя по своим свойствам они схожи и мало чем уступают литиевым.
Недостатками ртутных элементов питания считается небезопасность использования при повреждении целостности конструкции, сложности с утилизацией.
Типоразмеры батареек
Батарейки отличаются не только размерами, но формой, одни распространены и широко известны (АА, ААА), другие приходится долго искать по магазинам. Несмотря на изобилие форм, все батарейки имеют классификацию согласно стандартам. Привычные на слух названия размеров АА, ААА, С, D принадлежат американскому стандарту.
Существуют и другие системы классификаций элементов питания: международные, национальные. В России размеры батареек регламентированы согласно ГОСТу, но данный вид маркировки не на слуху и мало кто из молодежи им пользуется.
АА (пальчиковые или R6/LR6) – цилиндрические тонкие батарейки, используются в пультах ДУ, часах, игрушках, фонарях и другой мелкой технике. Обозначение R6 говорит о размерности батарейки, а приставка L вносит ясность, что элемент щелочной.
ААА (мизинчиковые или R03/LR03) – цилиндрические батарейки, тоньше элементов АА, но могут применяться в тех же приборах.
С (R14/LR14) и D (R20/LR20) – похожие по форме и размеру элементы, по сравнению с АА и ААА очень громоздкие и тяжелые. Сегодня производители редко прибегают к установке данных элементов питания, так как размеры гаджетов становятся все меньше и компактнее, батарейки соответственно тоже.
Крона (6F22 / 6LR61) – данный элемент питания отличается от предыдущих размерами, формой и самым высоким напряжением 9V. Контакты батарейки находятся с одной стороны. Применяется в современных приборах крайне редко.
К отдельной категории следует отнести миниатюрные элементы питания, выполненные в виде «таблетки». Они имеют собственную обширную маркировку и классификацию, отличаются по диаметру, высоте, емкости, химическому составу.
Важные особенности
— Саморазряд. Это потеря емкости батареи за период хранения, поэтому у каждого элемента питания есть срок годности. За время хранения (без использования) батарейки емкость может сократиться до 30%, так же многое зависит от температуры хранения. Происходит это из-за медленного протекания химических процессов внутри батарейки, т.е. процесс протекает все время, просто в рабочем режиме химические реакции проходят быстрее, а в состояние покоя медленнее. Когда покупаете батарейки, обязательно смотрите на дату производства, чем она свежее, тем больше емкость соответствует заявленной.
— Напряжение. В зависимости от вида и типа батарейки варьируется напряжение, которое она обеспечивает. Стандартное напряжение бюджетных элементов питания 1,5V, литиевые батарейки обеспечивают напряжение в 3V. Самым мощным элементом питания следует считать Крону, напряжение составляет 9V.
— Емкость. Показатель, определяющий количество «электричества» с батарейке, срок службы элемента питания напрямую зависит от емкости. Как рассчитать время выработки батарейки?
Для расчета важно знать два параметра: заряд и потребляемый ток. Допустим заряд батарейки 3 Ач и установлена она в устройство с потреблением тока 250 мАч (0,25Ач), рассчитываем сколько часов проработает батарейка: 3 Ач / 0,25 Ач = 12 часов.
Фактический срок службы может не совпадать с рассчетным по ряду причин:
• Температура внешней среды
Подводим итоги
Многие производители указывают на упаковке для каких устройств подходит элемент питания. Но что делать, если область применения не указана? Подбираем батарейку в зависимости от целей использования:
— Солевые элементы питания нет смысла устанавливать в приборы, выдающие высокую мощность: профессиональные фонари, вспышки фотоаппаратов. В приборах со средними нагрузками солевые элементы питания тоже прослужат недолго. Все дело в маленькой емкости, всего 600-700 мАч.
— Щелочные батарейки так же не подойдут для мощных осветительных приборов, но долго прослужат во всех остальных гаджетах, начиная от музыкальной колонки и заканчивая детским паровозиком.
— Литиевые элементы питания подойдут абсолютно для любого устройства, но не всегда имеет смысл покупать дорогостоящий элемент. Оптимальный выбор для приборов частого использования.
Важно: просто выбросить отработанную батарейку в мусорное ведро не правильно!