Виды батареек и их характеристики¶
Батарейка — обиходное название гальванического элемента или малогабаритной первичной (неперезаряжаемой) химической батареи, предназначенной для автономного питания портативных устройств. В быту термин чаще всего относят к сменным элементам питания цилиндрической, призматической (крона) и дисково-таблеточной формы. Основные различия между видами определяются электрохимической системой (парой «анод — катод — электролит»), типоразмером и номинальным напряжением.
¶Классификация по электрохимической системе
Электрохимическая система задаёт напряжение, ёмкость, токоотдачу, срок хранения и стоимость элемента. Именно по этому признаку различают основные виды батареек.
¶Солевые (цинк-углеродные)
Простейший и наиболее дешёвый тип. Анод — цинк, катод — диоксид марганца, электролит — хлорид аммония или хлорид цинка. Номинальное напряжение — 1,5 В. Отличаются малой ёмкостью, плохой работой при низких температурах и значительным падением напряжения по мере разряда. Применяются в устройствах с малым потреблением: пультах, часах, настенных термометрах.
¶Щелочные (алкалиновые)
Анод — цинк, катод — диоксид марганца, электролит — гидроксид калия. Напряжение также 1,5 В, но ёмкость в несколько раз выше, чем у солевых, а токоотдача и стабильность напряжения лучше. Это самый массовый тип бытовых батареек. Маркируются как LR (например, LR6, LR03).
¶Литиевые
Используют литий как анод и различные катодные материалы (диоксид марганца, дисульфид железа, тионилхлорид). Напряжение одного элемента — от 1,5 до 3,7 В в зависимости от системы. Отличаются высокой ёмкостью, малым саморазрядом и широким диапазоном рабочих температур, поэтому применяются в часах, фотокамерах, датчиках, медицинских приборах.
¶Серебряно-цинковые и воздушно-цинковые
Серебряно-цинковые элементы имеют стабильное напряжение и высокую энергоёмкость, но дороги; используются в миниатюрных устройствах. Воздушно-цинковые работают за счёт кислорода воздуха и применяются преимущественно в слуховых аппаратах.
¶Типоразмеры
Форма и габариты элемента стандартизированы, что обеспечивает взаимозаменяемость у разных производителей.
| Обозначение | Народное название | Диаметр × высота, мм | Напряжение |
|---|---|---|---|
| AA | пальчиковая | 14,5 × 50,5 | 1,5 В |
| AAA | мизинчиковая | 10,5 × 44,5 | 1,5 В |
| C | средняя | 26,2 × 50 | 1,5 В |
| D | большая (бочонок) | 34,2 × 61,5 | 1,5 В |
| PP3 | крона | 26,5 × 17,5 × 48,5 | 9 В |
| LR44, CR2032 | таблетка | 11,6 × 5,4; 20 × 3,2 | 1,5 В; 3 В |
Отдельно выделяют аккумуляторные элементы тех же типоразмеров (Ni-MH, Ni-Cd, Li-ion), которые можно перезаряжать, но по напряжению и внутреннему сопротивлению они отличаются от одноразовых аналогов.
¶Сравнение основных типов
- Ёмкость: солевые < щелочные < литиевые.
- Токоотдача: наилучшая у щелочных и литиевых, наихудшая у солевых.
- Саморазряд и срок хранения: литиевые сохраняют заряд до 10 лет, щелочные — до 5–7 лет, солевые — 1–2 года.
- Работа на морозе: литиевые сохраняют работоспособность до −30 °C и ниже, щелочные заметно теряют ёмкость уже при −10 °C.
- Стоимость: солевые самые дешёвые, литиевые и серебряные — наиболее дорогие.
¶Маркировка
Международная маркировка включает электрохимическую систему и типоразмер: буква L (или без неё) указывает на щелочную систему, R — круглый элемент, цифры — размер. Например, LR6 — щелочной цилиндрический элемент типоразмера AA, CR2032 — литиевый дисковый элемент диаметром 20 мм и толщиной 3,2 мм. В России и ряде стран применяется также буквенно-цифровая система ГОСТ (например, А316, АА).
¶Применение и обращение
Выбор вида батарейки определяется потребляемой мощностью устройства. Для пультов и часов достаточно солевых или недорогих щелочных элементов; для фотоаппаратов, фонарей, игрушек и медицинских приборов предпочтительны щелочные и литиевые. Не допускается смешивание элементов разных типов и степеней разряда в одном приборе, нагрев, разборка и попадание в огонь: это может привести к протечке электролита и возгоранию. Отработанные элементы подлежат утилизации, поскольку содержат тяжёлые металлы и химически активные вещества.
¶История и стандартизация
Первые гальванические элементы появились в начале XIX века (элемент Вольта, затем элементы Даниэля и Лекланше). В 1886 году Карл Гасснер предложил конструкцию сухого элемента, ставшую прообразом современных солевых батареек. Щелочные элементы получили массовое распространение во второй половине XX века. Типоразмеры и маркировка закреплены международными стандартами IEC, что обеспечивает совместимость элементов разных изготовителей.
Источники: стандарты IEC 60086, технические справочники по химическим источникам тока, материалы производителей элементов питания.