Вот уже более ста лет человечество имеет возможность получать электропитание от портативных устройств, в которых протекают химические процессы. Последнее слово в данном направлении - alkaline battery. Что это такое, интересно каждому, кто замечал эту надпись на обычных с виду батарейках.

Краткие сведения

Щелочная батарея (alkaline battery ) представляет собой один из наиболее продвинутых на сегодняшний день химических источников тока. Заряд создают два действующих элемента - цинк и оксид марганца. Названием своим продукт обязан использованию щелочного электролита в виде гидроксида калия, в отличие от кислоты в устаревших изделиях.

Составляющими частями устройства являются:

• В самом сердце батарейки находится цинковая пудра с щелочью, которая дает отрицательный заряд и выводится на основание батареи, выполненное из стали;
• Положительный заряд дает оксид марганца, смешанный с углеродистыми веществами, и выходит наружу через верхнюю «кнопку» наверху изделия, выполненную из никеля;
• Также есть составные части, нацеленные сугубо на безопасность: корпус, защищающий от замыкания и прокладки на случай взрыва газообразных веществ.

По состоянию на сегодняшний день, на алкалиновые элементы питания приходится около 80% всего рынка батареек. По всему миру продаются около 10 миллиардов единиц данной продукции.

Alkaline battery: можно ли заряжать?

Абсолютное большинство щелочных элементов не подходят для повторной зарядки. Производители изделий предупреждают об опасности такого действия.

Тем не менее, известны опыты успешного пополнения части заряда первичных зарядных элементов. Это объяснялось старой конструкцией батарей, в которых использовались соли. За время жизни обычного элемента около трети вещества оставалось неизрасходованным. Поэтому небольшого механического воздействия было достаточно, чтобы продлить батарее жизнь. Главное - не допустить опасной течи гальванического элемента.

Некоторые любители на свой страх и риск умудрялись перезаряжать не предназначенные для этого алкалиновые батареи. Применяли они для этого такие хитрости:

1. Использовался ток низкой пульсации (от 40 до 200 импульсов в секунду). Если не соблюсти это правило, перезарядка может привести к взрыву простроченных батарей.
2. Ток нужно пускать в обратном направлении, дабы сместить установившееся после утери заряда химическое равновесие реагентов.
3. Производить такие манипуляции лучше не для полностью израсходованных батарей, а для частично потерявших заряд вследствие длительного хранения.

И все же лучше не рисковать своим здоровьем и при необходимости приобрести перезаряжаемый щелочной элемент.

Щелочные аккумуляторы

Перезаряжаемые щелочные батареи позволяют их использовать несколько раз после истощения первоначального заряда.

В продаже имеются батареи таких форм-факторов:

• Пальчиковая (AA, RL06);
• Мизинчиковая (AAA, RL03);
• Дюймовая (тип С);
• Типоразмер D;
• «Крона».

Честь изобретения данного продукта принадлежит канадским ученым, но сегодня такими батарейками в продуктовой линейке могут похвастаться очень многие производители.

Щелочные алкалиновые батареи отличаются гораздо большим сроком службы, по сравнению с никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными элементами питания, которые страдают от значительного саморазряда.

Производители рекомендуют использовать щелочные аккумуляторы в устройствах, которые используются периодически на протяжении долгого - до нескольких лет - сроках службы. К ним можно отнести: пульты от телевизора, портативные рации или фонарики.

Желательно не допускать разряда более чем на 75%. Если не пренебрегать этим советом, то количество циклов восстановления аккумулятора может достигать более 100. Если же довести его до глубокого разряда, то полная емкость будет достигнута только после нескольких циклов «заряд-разряд».

Преимущества и недостатки

К сильным сторонам alkaline battery стоит отнести:

• Для эксплуатации необходимо гораздо меньшее количество электролита, чем в случае с соляными элементами питания;
• Удачная конструкция: химическая реакция протекает на достаточно большой площади;
• Выделения газообразных веществ практически не происходит;
• Достаточно долгий срок годности и малая опасность потери первоначального заряда;
• Возможность работы при низких температурах;
• Устойчивость к напряженной работе с повышенным потреблением тока;
• Разрядка в процессе использования происходит относительно равномерно.

Однако относить данный продукт к категории идеальных было бы ошибкой, потому что он отличается:

• Достаточно высокой ценой в сравнении с прочими типами химических источников тока;
• Относительно высокий вес;
• Для абсолютного большинства изделий, имеющихся в продаже, не допустима перезарядка без опасности взрыва находящегося внутри газа.

Утилизация алкалиновых батарей

Начиная с конца 1990-х производители резко снизили содержание ртути в батареях, что позволило утилизировать их вместе с прочими бытовыми отходами. Однако остается проблема со старыми изделиями, которые из-за наличия тяжелых металлов и агрессивных химических веществ представляют проблему и не позволяют закапывать их в полигонах.

В 2016 году объем требующих переработки алкалиновых элементов достиг отметки 125 000 тонн. Причем ежегодно объем использующихся alkaline battery растет на 5-6%, что делает проблему их переработки особенно острой.

В разных регионах мира есть свои подходы к ее решению. Так, в Калифорнии их нельзя выбрасывать в общий мусорный контейнер. В Европе магазины, занимающиеся сбытом щелочных элементов, обязаны принимать использованный товар обратно для передачи в профильные организации.

Утилизация изделия происходит следующим образом:

1. Разборка батареи на корпус и «внутренности». Металлическая оболочка идет на переплавку в печах, где из нее делают низкосортную сталь (например, для арматуры).
2. Химическая переработка гальванического элемента. Происходит отделение цинка, марганца и калия. В результате получается жидкий продукт с микропитательными веществами, который может использоваться для орошения в сельском хозяйстве.

Одним из действующих реактивов в данном элементе питания является щелочь, почему он и носит название на английском alkaline battery. Что это такое, было известно в научном сообществе еще в конце XIX века. Однако прошло более 70 лет, прежде чем был создан успешный коммерческий прототип.

Видео: как делают алкалиновые батарейки?

В этом ролике технолог Ирина Денисова покажет, как производятся на заводе алкалиновые батарейки, какими свойствами они обладают:

Почти у каждого современного человека есть устройство, работающее на батарейках или аккумуляторах: пульт, часы, фонарик, мобильный телефон или ноутбук. Всё это стало привычным, мало кто задумывается о принципах работы батареек, а между тем с момента их изобретения прошло уже более двухсот лет.

История открытия

Многие научные открытия совершаются людьми, далёкими от области, в которой открытие находит свое применение. Так было и с батарейками. Явление протекания электрического тока между разными металлами в солёной среде открыл физиолог Луиджи Гальвани, и с тех пор оно называется гальванизмом. Произошло это совершенно случайно: во время препарирования лягушек лаборант обратил внимание на подергивание их лапок при контакте со скальпелем. Инструмент был стальным, а лягушки закреплялись медными зажимами, средой при этом служили их мышцы. Таков был первый гальванический элемент. Электрический импульс возбуждал нервные окончания в лапках, что и приводило к сокращению мышц.

Странное поведение лягушек привело к возникновению теории гальванизма, которую проверил знакомый физиолога — Алессандро Вольта. Он продолжил исследования явления и в 1800 году создал первую батарейку. Конечно, она была мало похожа на современные, и до её повседневного использования было ещё очень далеко - электроприборы в основном встречались в научных лабораториях, а обычным людям демонстрировались на цирковых представлениях как интересные диковинки.

Современные батарейки

С момента появления гальванических элементов прошло много времени, их внешний вид сильно изменился. Несмотря на перемены, принцип работы таких элементов питания остался прежним. Они по-прежнему состоят из двух электродов (анод, катод) и электролита.

С распространением первых компактных электроприборов и накоплением опыта использования батареек стали видны их преимущества и недостатки. Они были громоздкими, много весили, случались потери электролита, окисление электродов, а также скапливание соли. Началась эволюция батареек, продолжающаяся и сегодня. Элементы питания разделились на два больших класса — первичные, к которым относят гальванические элементы, и вторичные, — чаще их называют аккумуляторами. Реакции, протекающие в первичных, необратимы, в конце концов они теряют весь заряд и подлежат утилизации. Вторичные позволяют восстанавливать заряд после разрядки и повторно использовать элемент питания, цикл которого повторяется много раз.

Также элементы питания различают по типу материалов, используемых для электродов, и виду электролитов. По виду католита различают солевые и щелочные, или алкалиновые, батарейки. Что это такое, рассмотрим более подробно. Электрод, как правило, изготавливают из металла, но есть и другие способы. Долгое время в качестве электродов и электролитов пробовались разные металлы и материалы. Одни вышли из употребления из-за высокой стоимости, другие из-за токсичности (ртутные), третьи имели низкую надёжность. Но многие типы батареек остались в употреблении и используются до сих пор. Почему так происходит? Всё дело в разнообразии электроприборов — разные устройства имеют различные требования к

Одни элементы питания очень дёшевы и просты в изготовлении, например солевые батарейки в часах или пульте дистанционного управления. Они работают с небольшой нагрузкой и требования к ним минимальны. Для других важна надёжность — это автомобильные аккумуляторы, источники бесперебойного питания. Однако из-за громоздкости и большой массы их применение ограничивается транспортом и стационарными устройствами. Также необходимо сочетание надёжности и компактности для современных мобильных телефонов и ноутбуков.

Солевая батарейка

Также известна как элемент Лекланше. Датой ее изобретения принято считать 1865 год. На данный момент это самые дешёвые и производимые элементы питания. Они распространены по всему миру и используются в большинстве электроприборов с низким энергопотреблением (часы, пульты). Устройство очень простое — одним электродом служит цинковая оболочка, другим угольный стержень (поэтому их ещё называют угольно-цинковыми), а в качестве электролита - хлорид аммония, загущённый с помощью крахмала. Помимо очевидных преимуществ, солевые батарейки имеют некоторые недостатки: высыхание электролита, засоление внутренней поверхности цинковой оболочки и её окисление. При окислении оболочка становится тоньше и может разрушиться, батарейку останется только выбросить. С засолением можно бороться с помощью приборов, подающих в устройство модулированный ток, что позволяет использовать ее намного дольше.

Щелочная батарейка

Или алкалиновая батарейка, отличить от солевой ее можно по созвучной с названием надписи на корпусе — Alkaline. Если солевые используются там, где не нужен сильный ток, то в устройствах с большим энергопотреблением (цифровые камеры, приборы с электродвигателями) применяются алкалиновые батарейки. Что это такое? Почти то же, что и солевые; главное отличие — цинк распределён в виде порошка по всем объёму электролита. Это позволяет увеличить площадь контакта и повысить надёжность при большом напряжении. Благодаря этому алкалиновая батарейка дольше хранится и устойчива к низким температурам. Поэтому в приборах, для которых характерны большие перерывы в работе (например, фонарики), они применяются чаще всего.

Алкалиновые батарейки - какие лучше?

Выбор источника питания зависит от элементов, в которых он используется. Для энергопотребляющих устройств, такие как фотокамера или радиоуправляемая модель, применяется алкалиновая батарейка. Если же нужно подзарядить менее энергозатратные пульт от бытовой техники или наручные часы, то, как правило, используются солевые в силу их дешевизны и долгого срока работы. В настоящее время имеется множество производителей щелочных элементов питания, но одними из самых надежных считаются алкалиновые батарейки Duracell. До недавнего времени их выпуск осуществляла компания Gilette, а после ее поглощения фирма Procter & Gamble.

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки?

Ответ на данный вопрос - нет. В данном случае выгоднее купить новое устройство, тем более срок их годности достаточно велик. При попытке подзарядки алкалиновая батарейка начнёт нагреваться и придёт в негодность, а может и взорваться. Однако срок эксплуатации самих батареек можно увеличить - для этого попеременно меняют источники питания, давая одному из них немного "подзарядиться". Что же касается вопроса о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, то ответ на него однозначно отрицательный.

Когда устройство, работающее на батарейках, имеет значительную мощность, то возникает необходимость в приобретении элементов питания, которые способны обеспечивать прибор необходимым током, в течение длительного времени. Алкалиновые батарейки хорошо справляются с этой задачей, поэтому, несмотря на более высокую стоимость, они пользуются большой популярностью у покупателей.

Содрежание

Что из себя представляет алкалиновая батарея

Щелочной или алкалиновый(alkaline переводится с английского, как щелочь) источник питания представляет собой элемент, в котором в качестве катода применяется диоксид марганца, а анодную функцию выполняет цинковый порошок. В качестве электролита в составе этого типа батарей используется раствор гидроксида калия, который является щёлочью, что и отразилось на названии этого типа элементов питания.

Щелочные батареи могут выпускаться различных типоразмеров. Величина разности потенциалов на выводах также может существенно отличаться, поэтому прежде чем приобретать элемент питания необходимо правильно подобрать тип алкалиновой батареи.

Разновидности и типоразмеры алкалиновых (щелочных) батарей

Прежде всего щелочные батарейки различаются по типу корпуса. В основном на прилавках магазинов представлены щелочные изделия следующих типов:

Таблетки (монетки ). Этот тип щелочных элементов питания представляет собой диск, диаметр которого может быть от 4,8 до 30 мм. Изделие имеет металлический корпус, поэтому могут быть успешно использованы в устройствах, работающих в неблагоприятных условиях. Компактность – основное преимущество этого типоразмера щелочных батарей, поэтому наиболее часто их устанавливают в наручные часы, брелоки сигнализаций и слуховые аппараты.

Мизинчиковые батарейки (AAA). Мизинчиковые батарейки представляют собой цилиндр, диаметр которого равен 10,5 мм. Длина изделия – 44,5 мм, а вес - около 14 г. Щелочные батарейки этого типа имеют на корпусе обозначение alkaline battery ААА, поэтому их несложно будет отличить от солевых или литиевых. Применяют в фонариках, игрушках, радиоприёмниках и пультах дистанционного управления.

Пальчиковые батарейки (АА). Эта категория алкалиновых батареек является самой распространённой. Используются в часах, радиоприёмниках, фонариках, детских игрушках, пультах ДУ и других устройствах, где необходим значительный ток разряда при минимальных размерах элемента питания. Наиболее часто щелочные изделия этого типа выпускаются с напряжением 1,5 вольта.

Крона. Щелочная батарейка типа « » представляет собой элемент питания, напряжение которого на выводах составляет 9v. Достоинства этого типа заключается в том, что при относительно небольших габаритах изделие позволяет обеспечить прибор повышенным напряжением. Элемент используется в пультах ДУ, электроизмерительных приборах, детских игрушках.

Бочонки. Большие бочонки позволяют обеспечить электроэнергией приборы, потребляющие большой ток, без подключения их к электрической сети. Наиболее часто элементы питания этого типа применяются в музыкальных проигрывателях, детских игрушках, фонариках.

Отличить щелочную батарейку от солевой совсем несложно. На корпусе изделия должна быть маркировка LR, которая указывает на наличие щелочного электролита внутри корпуса.

Какие батарейки лучше алкалиновые или солевые

Щелочные батарейки лучше солевых изделий по многим параметрам. Прежде всего, изделия этого типа предпочитают обычным батарейкам по причине значительно большей ёмкости. Разница в продолжительности работы элементов может достигать более 5 раз.

Если необходимо использовать электрическое устройство на морозе, то в этом случае также необходимо устанавливать в прибор алкалиновые батарейки, которые эффективно работают при температуре до - 20 градусов. Солевые батарейки становятся неработоспособными при любой отрицательной температуре.

Во время сильного разряда из корпуса солевой батарейки может вытечь электролит, что может привести к порче электрического устройства. Щелочные элементы практически лишены такого недостатка.

Преимущества и недостатки алкалиновых батарей

Среди преимуществ щелочных источников питания можно назвать следующие:

• Низкий саморазряд.
• Возможность работы при отрицательной температуре воздуха.
• Продолжительный срок годности.
• Хорошо переносят относительно большие токи разряда.
• Равномерный разряд батареи.

К недостаткам этого типа батарей относятся:

• Относительно большой вес изделия.
• Высокая стоимость.

Значительно более высокая цена изделия компенсируется продолжительным периодом эксплуатации. К недостаткам таких изделий можно также невозможность использовать его повторно.

Сравнение AAA и AA

Можно ли заряжать алкалиновые батарейки

Если щелочная батарейка разрядилась, то её необходимо утилизировать. Не следует пытаться восстановить элемент питания с помощью зарядного устройства. Подобные действия могут привести к разгерметизации корпуса батареи. Разрыв изделия может привести к травмам или возгоранию, поэтому категорически запрещается заряжать алкалиновые батарейки.

Популярные производители и их особенности

Гарантировано приобрести качественную продукцию можно только в том случае, если покупать щелочные батарейки известных производителей. На сегодняшний день наибольшим спросом пользуются маргацево щелочные элементы следующих производителей:

1. Energizer – достоинство алкалиновых элементов питания от известного американского производителя электротехники заключается в том, что изделие позволяет поддерживать необходимое напряжение в устройстве, на протяжении всего времени эксплуатации изделия.
2. Duracell – щелочные элементы питания этой фирмы обладают минимальным саморазрядом и максимальной ёмкостью при стандартных размерах.
3. Panasonic – батареи этого производителя отличаются стабильной отдачей электроэнергии, а также повышенной ёмкостью и устойчивостью работы при отрицательной температуре воздуха.
4. Сamelion – щелочные изделия этой фирмы производятся в Китае, но качество изделий очень достойное. Батареи Сamelion хорошо переносят глубокий разряд, и сохраняют номинальное напряжение в течение всего срока эксплуатации.

Многие производители щелочных батарей поставляют на рынок качественные изделия, поэтому можно смело приобретать элементы питания таких фирм, как gp, smartbuy, космос, varta и др. Важно при покупке не нарваться на подделку, поэтому покупать батарейки следует только в проверенных торговых точках.

Остались вопросы по Щелочным Батарейкам или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Не секрет, что автономные портативные источники электричества могут быть обычными и аккумуляторными. В обычных батарейках, как солевых и щелочных, так и литиевых химическая реакция необратима, а в аккумуляторных ее можно продлить за счет циклической перезарядки. Так какие батарейки можно заряжать и как отличить их друг от друга – в этой статье.

Как узнать, можно ли заряжать батарейку?

Первое, что отличает аккумулятор от обычной батарейки – это надпись, обозначающая емкость в миллиамперах в час (mAh). Чаще всего производитель наносит ее крупными буквами, так что не заметить ее просто невозможно. Чем больше эта цифра, тем дольше будет служить аккумулятор.

Батарейки, которые можно заряжать, имеют название, характерное для аккумулятора – rechargeable, что переводится как «перезаряжаемый». Если покупатель видит надпись do not recharge, то это означает, что устройство подзарядке не подлежит.

Третье отличие состоит в цене. Аккумуляторы стоят на порядок выше обычных батареек, причем цена складывается из их мощности и циклов перезарядки. Однако, высокой мощностью отличаются и обычные , но все-таки подзаряжать их нельзя. Отличить такие энергоносители можно по присутствующей на них надписи «Lithium».

Напряжение обычных батареек составляет 1,6 В, а аккумуляторных – 1,2 В. Имея в наличии специальный измерительный прибор – мультиметр или вольтметр можно измерить этот показатель и таким образом понять, что находится в руках.

Обычная батарейка проявит себя и в процессе эксплуатации: перестав функционировать в более мощном приборе, ее можно поместить в другое устройство с меньшими требованиями к мощности и таким образом продлить ее жизнь. Аккумуляторы же служат дольше, разряжаются постепенно, а выработав весь свой ресурс, снова будут готовы к работе после подзарядки.

Тем, кто интересуется, можно ли заряжать обычные батарейки, стоит ответить, что они для этого не предназначены. В лучшем случае это окончится легким пшиком, а в тяжелом –взрывом со всеми вытекающими последствиями. Аккумуляторы с любым типом электролита можно заряжать и это будет ответом на вопрос тех, кто спрашивает, можно ли заражать соответствующие литиевые батарейки. Однако, не оскудеет фантазия народных умельцев и сегодня многие нашли способ заряжать и обычные батарейки. Так, интересующимся, можно ли зарядить обычные алкалиновые батарейки, стоит ответить, что можно. Для этого в зарядное устройство на 4 аккумулятора нужно поставить 3 севших алкалиновых батарейки, а справа 1 аккумуляторную. Через 5–10 минут они будут готовы к работе.

"Сели" батарейки, и как всегда ─ не вовремя:- (, скорее всего, у каждого, имеющего дело с мобильными устройствами, возникала такая проблема. Что многие в таком случае делают: выбрасывают отработанный источник питания , покупают новый, и история повторяется.

Наверное, многие слышали о таком процессе, как , т. е, восстановление, повторная зарядка. Давайте рассмотрим устройство для зарядки алкалиновых батареек и разберемся каккие батарейки стоит заряжать, а какие, все-таки, можно выбросить.

Схема довольно тривиальна. Стабилизатор напряжения снижает напряжение питания (которое может быть взято от автомобильного аккумулятора) до 5 В. Дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения на транзисторах снижает напряжение до значения напряжения регенерации 1,95 В. Причина использования двух уровней напряжения -распределить выделение тепла более равномерно, и получение более стабильного напряжения. Но если ваш блок питания выдает стабильные 4 ─ 6 В, стабилизатор на 7805 можно не использовать.

Рис. 1 Устройство для зарядки батареек

Симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 генерирует импульсы частотой 10 Гц. Этот сигнал подается на транзисторные ключи. Т. о, батарейки в данной схеме заряжаются импульсным током. В некоторых публикациях рекомендуется заряд чередовать с разрядом батарейки на нагрузку. Но практика показывает, что достаточно дать батарейке просто "расслабиться" после импульса заряда, это и делает данная схема.

Так что же делать, регенерировать или выбросить?

Не перезаряжайте батарейки, если:

• батарея глубоко разряжается ниже 0,8 В
• батарейке более 3 лет
• присутствуют следы утечки электролита или контакты сильно проржавели
• крышка в сторону минуса вздута, что указывая на внутреннее давление
• батарея длиннее, чем прежде (предполагается, что вы измерили её)))

Восстанавливайте батарейку, если:

• уровень напряжения составляет от 1,0 до 1,4 В
• батарейке меньше, чем 1-2 года
• это высококачественная батарейка, как правило, известного производителя и имеет высокую цену
• минусовая сторона не имеет ни малейшего следа протечки электролита

Использовать или нет перезаряженные батарейки, личный выбор каждого, но повторно я их использую в недорогих устройствах: фонарике, радиоприемнике, зарядке для мобильника , в настенных часах.

Обзор напряжений

• 1,5 В -Номинальный напряжение для цинковых и алкалиновых элементов
• 1,56 В - Типичное напряжение для новой батарейки
• 1,6 В - Буферизация батарейки начинается, но регенерация еще не началась
• 1,65 В - Типичное напряжение буферизации, начало регенерации
• 1,70 В - Восстановление происходит, но батарейка заряжена не полностью
• 1,75 В - Правильный уровень напряжения для восстановленных батареек.
• 1,80 В- Очень высокое напряжение, высоким риском утечки.
• 1,85 В- Скорее всего батарейка повреждена

Сколько длится регенерация?

Это зависит от состояния батареи и её возраста. Вот почему мы не можем так легко определить критерии остановки заряда, как это, к примеру, с NiMH элементами.
Все определяется экспериментально: восстановление может продолжается 6 часов до повышения напряжения до 1,7 В, а может за 3 часа, и за это время напряжение поднимется до 1,75 В, все индивидуально.
После нескольких экспериментов, чтобы автоматизировать процесс, вы можете использовать самодельное или покупное реле времени .

Только что восстановленные батарейки имеют повышенное напряжение, поэтому их необходимо немного разрядить, подключив на несколько минут лампочку. Когда напряжение снизится до 1,65 В, батарейка отправляется на карантин, т. е. они должны полежать. Автор хранит их на салфетке в пластиковом лотке. Это делается на случай возможной утечки электролита из батарейки.

Как часто я могу восстановить батарейки?

Обычно батарейку заряжают 5 раз. Чем старше батарея, и чем чаще она была регенерирована, тем меньше она может отдать энергии нагрузке.

Можно ли батарейка взорвать?

Нет. Хуже, что может произойти в случае перезаряда, это то, что поверхность минусового электрода вздуется, и электролит начнет выливаться.

Профилактические мероприятия против возможной утечки

Можно обернуть батарейку в районе отрицательного полюса отрезком туалетной бумаги или ткани, силиконовая смазка контактов и дополнительная ткань в батарейном отсеке зарядного устройства.