Какая батарея лучше? Выбор между щелочью, цинком, литий-ионным и свинцово-кислотным

Содержание

• Какой тип батареи?
• Глоссарий
• Неперезаряжаемые батареи (первичные элементы)
• Как проверить батареи?
• Аккумуляторы (вторичные элементы)
• Плюсы и минусы аккумуляторных батарей
• Преимущества
• Недостатки
• Использование аккумуляторов в качестве замены неперезаряжаемым устройствам
• Какая батарея длится дольше всего?
• Использование "плоских" батареек AA
• Вынимайте батареи из оборудования, когда оно не используется!
• Рекомендации
• Добавьте этот сайт в белый список в своем блокировщике рекламы!
• Вопросы и Ответы

Евгений - квалифицированный инженер по КИПиА, бакалавр (Eng) и работал разработчиком электроники и программного обеспечения для систем SCADA.

Какой тип батареи?

Сегодня на рынке представлены батареи разных типов: разного размера, разной технологии, разного напряжения, перезаряжаемые и одноразовые. Итак, как узнать, что использовать? В этой статье приводятся некоторые основные факты о различных типах доступных батарей.

Глоссарий

Клетка. Устройство, которое вырабатывает напряжение в результате химической реакции и может служить источником тока для питания электронных или электрических устройств, приборов или инструментов. Примерами являются ячейки AA, AAA, C и D. Хотя технически они называются «элементами», их обычно называют «батареями».

Аккумулятор. Один элемент может производить только низкое напряжение, обычно 1,2, 1,5 или 3,6 вольт. Батареи состоят из нескольких ячеек, соединенных последовательно, так что напряжения складываются. Так, например, 9-вольтовая батарея PP3 (MN1604) состоит из шести плоских ячеек, установленных друг на друга, чтобы произвести 6 x 1,5 = 9 вольт. Ячейки закрыты внешним кожухом. Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор состоит из 6 последовательно соединенных ячеек для выработки 12 вольт.

Неперезаряжаемый или первичныйбатареи. Их утилизируют, когда они становятся «плоскими» и их запасенная энергия израсходована.

Аккумуляторные вторичные батареи. Их можно «наполнить» зарядом или энергией и использовать снова несколько раз.

Вместимость. Уровень заряда аккумулятора. Он измеряется в миллиампер-часах (мАч) или ампер-часах (Ач).

Для получения дополнительной информации о вольтах, токе, амперах, ваттах и ​​электричестве см. Мое простое для понимания руководство: Ватты, амперы и вольты, киловатт-часы (кВтч) и «Электрические приборы - объяснение базового электричества».

CRV3 3-вольтовая неперезаряжаемая литиевая батарея рядом с элементом AA для сравнения размеров.

Неперезаряжаемые батареи (первичные элементы)

Неперезаряжаемые или первичные элементы доступны во всех стандартных размерах и на все напряжения: AA, AAA, C, D и PP3 (MN1604). Номинальное напряжение ячейки составляет 1,5 В и 9 В для типа PP3 с малым квадратом.

Существует несколько широко доступных технологий:

• Цинк Углерод. Это были первые широко доступные неперезаряжаемые элементы. Их емкость составляет от четверти до одной пятой емкости щелочных элементов. У них относительно высокое внутреннее сопротивление, что делает их более подходящими для устройств с низким потреблением тока, таких как радиоприемники, игрушки и маломощные фонарики. Они плохо работают при низких температурах, а высокие температуры могут высушить электролит.

• Хлорид цинка. Это усовершенствование цинкового угля, имеющее на 50% большую емкость, более высокую выходную емкость по току и улучшенное сопротивление утечкам. Они также обладают лучшими низкотемпературными характеристиками и более длительным сроком хранения.

• Щелочной. У них есть несколько преимуществ перед батареями цинкового типа. Емкость в три-пять раз больше, они способны обеспечивать высокий выходной ток, имеют хорошие характеристики при высоких и низких температурах и имеют длительный срок хранения, теряя около 5% емкости в год. Однако щелочные батареи являются самыми дорогими по сравнению с цинковыми элементами, но разница в цене за последние 20 лет уменьшилась по мере роста производства. Емкость щелочных элементов в значительной степени зависит от текущей нагрузки. При низких токах емкость элемента AA может составлять 3 Ач, но она может упасть до менее 1 Ач при потреблении тока около 1 А (что типично для устройств с высоким потреблением энергии).

• Литий. Напряжение литиевой батареи составляет от 1,8 до 3,7 вольт. Батареи дороги по сравнению с щелочными элементами, но имеют более высокую плотность хранения энергии. Они подходят для приложений с высоким потреблением тока, и выходное напряжение во время разряда остается постоянным, в отличие от наклонной характеристики напряжения других первичных ячеек. Литиевые элементы имеют очень длительный срок хранения, а потеря емкости составляет всего около 0,5% в год. Есть несколько видов:

• 3-вольтовые литиевые элементы в формате CRV3, который похож на две соседние ячейки AA. Это позволяет использовать их в качестве замены в устройствах, которые устанавливают две или четыре батареи AA рядом.
• 3 вольта CR123A Ячейки часто используются для питания цифровых камер и беспроводных датчиков в системах охранной сигнализации.
• Литий-железо-дисульфидные элементы размера AA. У них есть напряжение разомкнутой цепи около 1,8 вольт, которое падает до 1,7 вольт, когда она почти пуста. Срок годности составляет около 20 лет.
• Литиевые батарейки на 3 вольта обычно используются для питания часов.

Преимущество перед щелочными элементами заключается в том, что они не протекают, что важно, если они используются в дорогостоящем оборудовании. Утечка из батареи может вызвать серьезную коррозию металлических соединений и других деталей.

Как проверить батареи?

Это недорогой, простой в использовании универсальный прибор для проверки батарей, подходящий для 1,5-вольтовых элементов AA, AAA, C и D, а также для небольших квадратных 9-вольтовых батарей типа «PP3» (MN1604), часто используемых в цифровых мультиметрах. Подходит для щелочных, NiMH и NiCD ячеек, но нет литиевые элементы.

Он показывает, является ли батарея разряженной, разряженной или полностью заряженной, по аналоговой шкале.

Батареи высокой мощности с высоким разрядом

«Высокая мощность», «Высокий расход», «Длительный срок службы» - термины, часто встречающиеся на упаковке батарей AA, AAA, C, D и PP3, обычно при продаже большими упаковками в недорогих подвальных магазинах. Важно понимать, что это маркетинговые термины, и батареи могут быть угольно-цинковыми или хлоридно-цинковыми с относительно небольшой емкостью. Убедитесь, что на упаковке действительно написано «щелочной», чтобы получить аккумулятор с максимальной производительностью, большой емкостью и длительным сроком хранения.

Аккумуляторы (вторичные элементы)

Известные как вторичные ячейки, они доступны во всех распространенных размерах. Номинальное напряжение ячейки составляет 1,2 В и 8,4 В для небольшой квадратной ячейки PP3 (MN1604).

• NiCd. Никель-кадмиевые батареи были первыми общедоступными перезаряжаемыми элементами. Никель-кадмиевые аккумуляторы страдают от явления эффекта памяти, что означает, что если вы просто продолжаете доливать аккумулятор, а не полностью его разряжать, аккумулятор «запоминает» точку, с которой он был заправлен, и будет иметь тенденцию терять емкость и разряжаться до этого момента. Потеря заряда при хранении составляет около 20% в месяц. Батареи имеют низкое внутреннее сопротивление и могут обеспечивать высокий ток по запросу при использовании в устройствах средней мощности. Напряжение остается относительно постоянным во время разряда.

• NiMH. Никель-металлогидридные батареи являются усовершенствованием NiCd. У них более высокая емкость для данного размера батареи, но без эффекта памяти. Они также могут обеспечить более высокую мощность для устройств с высоким потреблением тока. Напряжение относительно стабильно во время разряда. Недостатком никель-металлгидридных аккумуляторов является то, что они относительно быстро теряют заряд, около 30% в месяц. Однако доступны батареи LSD или NiMH с низким саморазрядом.

• Перезаряжаемый литий-ионный (Li-ion). Эти элементы используются для создания батарей для аккумуляторных инструментов, ноутбуков, видеокамер и т. Д. Напряжение элементов обычно составляет от 3,2 до 3,7 В в зависимости от химического состава. Эти клетки имеют самую высокую плотность энергии по сравнению с другими типами. Их размер несколько отличается от элементов AA или AAA, а также отличается их напряжение, поэтому они не являются заменой для этих типов (однако некоторые производители в настоящее время производят литий-ионы того же формата, что и элементы AA и AAA, с пониженным напряжением. -регулируется на 1,5 вольта). Некоторые тактические светодиодные фонари рассчитаны на использование литий-ионных элементов CR123A или 181650, но перед использованием проверьте характеристики фонарика. Литий-ионные элементы необходимо заряжать с помощью специального зарядного устройства, предназначенного для этой цели.

• Свинцово-кислотные гелевые батареи. Они обычно используются в качестве резервной батареи в панелях сигнализации, однако часто используются в мощных горелках. Они относительно недороги по сравнению с литиевыми элементами. Номинальное напряжение составляет 6 или 12 вольт. Важно использовать правильное трехступенчатое зарядное устройство с этими типами аккумуляторов, чтобы максимально продлить срок их службы. Также, в отличие от батарей других типов, они могут быть повреждены, если напряжение упадет ниже 10 вольт (для батареи 12 вольт) в течение продолжительного времени. «Yuasa» - известный производитель гелевых аккумуляторов.

Плюсы и минусы аккумуляторных батарей

Батареи могут быть перезаряжаемыми или неперезаряжаемыми. Неперезаряжаемые батареи можно использовать только один раз, а затем их необходимо заменить. Аккумуляторы можно заряжать до 500 раз.

Преимущества

• Их можно заряжать несколько сотен раз, прежде чем они перестанут удерживать заряд.
• Они могут обеспечивать высокий выходной ток благодаря низкому внутреннему сопротивлению. Это означает, что они могут питать устройства с высоким потреблением тока.

Недостатки

• Дороже покупать, чем неперезаряжаемые, но не намного дороже.
• Со временем теряют заряд из-за саморазряда, даже когда они не находятся в устройстве. Это может составлять до 30% в месяц. Таким образом, аккумулятор никогда не будет полностью заряжен, когда вы собираетесь его использовать, если вы не держите его на постоянной подзарядке. Никель-металлгидридные аккумуляторы нового типа дольше держат заряд. Однако литий-ионные элементы имеют очень низкий саморазряд, поэтому эта проблема не является проблемой.
• Емкость никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов меньше, чем у щелочных.

Использование аккумуляторов в качестве замены неперезаряжаемым устройствам

Поскольку напряжение никель-металлгидридного аккумуляторного элемента составляет около 1,2 В по сравнению с 1,5 В в неперезаряжаемом элементе, это может вызвать проблемы в некоторых устройствах. Такое устройство, как фонарик, будет работать нормально, поскольку в нем нет электронных схем, и фонарик будет работать до тех пор, пока не разрядится аккумулятор.

Некоторые электронные устройства имеют схему контроля напряжения, которая выдает предупреждение о низком заряде батареи и выключает устройство, когда напряжение падает до определенного уровня. Поскольку у никель-металлгидридных батарей более низкое напряжение, это произойдет быстрее, что приведет к снижению эффективной продолжительности использования заряда. Также некоторое оборудование может даже не работать из-за более низкого напряжения этих ячеек. Обратитесь к руководству за советом.

Какая батарея длится дольше всего?

1. Литий
2. Щелочные неперезаряжаемые

Литиевые батареи имеют наибольшую емкость и служат дольше всего. На втором месте находятся щелочные неперезаряжаемые батареи, имеющие длительный срок хранения, низкий саморазряд и недорогие.

Использование "плоских" батареек AA

Когда гаджет указывает, что батареи разряжены, это часто происходит из-за того, что электроника или программное обеспечение обнаруживают, что напряжение ниже порогового уровня, достаточного для работы устройства. Однако оставшейся энергии часто бывает достаточно для работы батарейных часов до 6 месяцев.

Вынимайте батареи из оборудования, когда оно не используется!

Когда батареи разряжаются, электролит становится коррозионным. Со временем это может проедать корпус батареи и попадать на клеммы батареи и печатные платы, потенциально вызывая серьезные повреждения оборудования. Поэтому, если вы не собираетесь использовать свои гаджеты в течение длительного периода, разумно вынуть батареи до того, как произойдет утечка.

Рекомендации

Список размеров батарей в Википедии.

Добавьте этот сайт в белый список в своем блокировщике рекламы!

Чтобы написать эти статьи, нужно время и усилия, а авторам нужно заработать. Если вы считаете его полезным, добавьте этот сайт в белый список в блокировщике рекламы. Спасибо!

Эта статья точна и правдива, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного или профессионального совета по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.

Вопросы и Ответы

Вопрос: Есть ли лучший металл, чем литий-ионный, который мы можем использовать для батарей?

Отвечать: В разработке есть несколько технологий, которые обещают более высокую плотность энергии, более низкую стоимость и повышенную безопасность. К ним относятся литиевая сера в твердом состоянии с использованием графитовых анодов, графеновые ячейки и литиевый воздух.

Вопрос: Я студент EET, и у нас есть классный проект, в котором мы каждый час измеряем температуру и влажность и записываем результат. Какие батареи бы вы выбрали?

Отвечать: Щелочные батареи размера AA или AAA рассчитаны на 1,5 вольт, поэтому вы можете использовать несколько элементов, соединенных последовательно, чтобы обеспечить, например, 3, 4,5, 6 или 9 вольт для вашего инструмента. Если вы сами собрали электронику, вы можете питать ее элементами AA в держателе батареи, подобном тому, который указан по ссылке ниже. В качестве альтернативы можно использовать необходимое количество ячеек в измерительном приборе. Щелочные батареи имеют большую емкость, большую, чем у никель-металлогидридных аккумуляторных элементов, поэтому они служат дольше без разряда. Кроме того, щелочные батареи имеют низкую скорость саморазряда, что означает, что даже если они не подают ток, они не теряют большую часть своей энергии. Перезаряжаемые элементы, однако, имеют высокую скорость саморазряда и могут разряжаться без использования в течение года или около того (так что они не будут очень полезны для длительного эксперимента продолжительностью более года) .

Вопрос: Какая батарея подходит для вспенивателя молока?

Отвечать: Это зависит от размера батарей, которые можно использовать. В идеале - литий, если он предназначен для лития, в противном случае - щелочи.

Вопрос: Мы используем беспроводные микрофоны для настройки вопросов и ответов два часа в день, 6 дней в неделю. Микрофоны питаются от одной перезаряжаемой батареи AA. По истечении каждого дня микрофоны снова помещаются в подставку для зарядки. Вы бы порекомендовали Ni или Li аккумуляторы в этой ситуации?

Отвечать: Это зависит от зарядного устройства. Зарядное устройство предназначено только для аккумуляторов определенной технологии. т.е. NiCd, NiMh или литий. Поэтому вам нужно найти руководство для зарядного устройства и посмотреть, что они рекомендуют.

Вопрос: Аккумулятор 3LR12 - это то же самое, что и 3R12?

Отвечать: Да. Это была батарея на 4,5 В, которая часто использовалась в маленьких фонариках до 80-х годов.