Классификация, типы и размеры батареек. Нормальное напряжение аккумулятора автомобиля. Под нагрузкой и без нее, не забудем и про зиму

Каждый человек хотя бы раз в жизни сталкивался с вопросом замены батарейки. В часах, в калькуляторе, фотоаппарате, фонарике, детской игрушке, и мало ли в чем еще. Чем же обычно руководствуетесь вы как потребитель, подбирая батарейку для замены. Первое, естественно, подбираете источник тока подходящего размера и требуемой мощности.

С этим легко определиться, внимательно изучив использованную батарейку. Идете покупать, а именно такой нет. Продавец предложит вам сразу несколько вариантов, но выбор за вами. Чаще всего этот выбор формируется на соотношении срок службы/цена. Иногда возникает вопрос выбора между батарейками и аккумуляторами, редко кто подбирает батарейки под температурные условия и всерьез задумывается над всеми электрическими характеристиками источника. Так или иначе, в быту чаще всего мы имеем дело с "пальчиковыми" батарейками.

В основе любого источника тока, а батарейка не что иное, как источник тока, лежит простая схема: анод-катод, а между ними электролит. За счет различной природы материала анода и катода, при их погружении в электролит возникает разность потенциалов - напряжение, из-за чего и возникает электрический ток. Химические источники тока носят свое название из-за природы возникновения тока: химическая энергия активных веществ непосредственно превращается в электрическую энергию. Они делятся на две группы - первичные и вторичные. В первичных источниках тока (батарейках) процесс протекает необратимо. К вторичным источникам тока относят аккумуляторы, их можно заряжать, после того как они себя исчерпают. В различных литературных источниках встречается информация о том, что батарейки тоже можно перезаряжать. Не пытайтесь это делать во избежание взрыва и разбрызгивания химических веществ.

Форма и размер.

"Пальчиковая форма" батареек выбрана не случайно. При одинаковой емкости высокий и узкий цилиндр - пальчик - имеет меньшее внутреннее сопротивление и лучше рассеивает тепло. Требования Международной электрической комиссии относительно унификации размеров источников тока позволяют заменять батарейки одного производителя на батарейки другого, тем самым, создавая возможности для вольного потребительского выбора. На батарейке можно увидеть сразу несколько обозначений ее размеров. По российскому законодательству цилиндрические батарейки в зависимости от диаметра и высоты обозначают от R06 до R27, американские нормы диктуют буквенную маркировку. Для бытовой техники могут быть нанесены дополнительные надписи. Например, наиболее распространенная "пальчиковая" батарейка R6 имеет диаметр 14,5 мм и высоту 50,5 мм, она же имеет обозначение АА и MIGNON.

Батарейка (первичный элемент питания) - один из самых распространенных источников питания для мелкой техники и электроники.

Что находится внутри батарейки?

Батарейки зачастую малы, но довольно сложно устроены. Это высокотехнологичные элементы, в которых в результате химических реакций выделяется электрическая энергия. Данный процесс происходит между тремя главными элементами батарейки: анодом, катодом и электролитом. В зависимости от типа батарейки для перечисленных элементов используются различные материалы. Материал выбирается по принципу максимизации эффекта при их взаимодействии. Анод часто делают из металла, катод — из оксида различных металлов. В качестве электролита используется соль, в щелочных батарейках — двуокись марганца.

То, что внутри батарейки, иными словами ее электрохимическая система - стартовые условия. Первыми химическими источниками тока были гальванические элементы с металлическими электродами, погруженными в водный электролит. Что-то похожее показывают на уроках химии в школе, когда электроды опускают в раствор и при этом загорается лампочка.

Батарейки имеют различное напряжение и ёмкость.

Различные устройства работают с различным напряжением, поэтому и у батареек оно должно быть разным. Кроме того, напряжения разных типов батареек зависит от используемого электролита. К примеру, литиевые батарейки имеют номинальное напряжение 3 V, щелочные — 1,5 V. Ёмкость батареек рассчитывается из объёма активных элементов, помещаемых в корпус батарейки. Однако расчитанная подобным образом ёмкость не может быть использована для определения работоспособности батареек и имеет название «расчетная ёмкость».

Фактическая же ёмкость зависит от множества факторов:

Уровень зарядки;
. режим использования;
. температура окружающей среды;
. ток отсечки (Напряжение, при котором устройство не работает даже при сохранённом заряде батарейки. Например, батарейка, которая уже не работает в фотоаппарате, зачастую продолжает работать в часах или пультах управления).

Каждая ячейка электрической батарейки вырабатывает токк 1.5 вольта, что немного по сравнению с 220-вольтовым напряжением в бытовой" электросети. Поэтому батарейки не опасны для потребителя. Любая батарейка, напряжение которой превышает 1,5 вольта (например, 6 вольт) - это, в сущности, комплект соединенных последовательно батареек по 1,5 вольта. Исключением являются перезаряжаемые никелево-кадмиевые батарейки, напряжение которых в заряженном состоянии только 1,2 вольта.

Электрический заряд батареек. Количество электричества в батарейках измеряется в ампер - или миллиампер-часах. Если к примеру, заряд батарейки равен 1,0 ампер-часу, а электрический прибор, в котором она работает, требует тока в 200 миллиампер (т.е. в 0,2 ампера), срок действия батарейки вычисляется по следующей формуле:

в приведенном при мере этот срок составит пять часов (1,0: 0,2 = 5).

Саморазряд - это следствие нерабочего состояния батарейки, который ведет к потере емкости. Режим хранения может возникать по двум причинам. Во-первых, это касается новой продукции с момента выпуска и до начала использования. Во-вторых, если использовать ресурс батарейки с достаточно длинными промежутками-перерывами.

Причина саморазряда кроется в самой батарейке - неустойчивости электродов, загрязнении электролита. Обычно за нормированный срок хранения батарейка теряет порядка 30% своей начальной емкости. Наиболее сильно разряжается батарейка в начале хранения. Также саморазряд возрастает при повышении температуры.

Типы батареек:

Что такое щелочная батарейка?

Около 40 лет назад компания Duracell первой разработала щелочную химическую систему с использованием двуокиси марганца. В 1960-1970-ые годы данные батарейки стали очень популярны среди разработчиков электронных устройств. Щелочные батарейки имеют множество преимуществ перед солевыми: большая емкость, более широкий температурный режим, меньшая вероятность протечки, дольший срок хранения. Все это позволило им завоевать популярность во всем мире.

Надпись на батарейке "Alkaline" свидетельствует о том, что это щелочная батарейка. Они хранятся дольше солевых элементов. Название они получили по природе электролита: обычно используют КОН, истинную щелочь. При непрерывном разряде щелочные батарейки обеспечивают большую (в 7-10 раз) емкость по сравнению с аналогичными солевыми элементами. Они лучше работают при низких температурах, но приблизительно на 30% тяжелее. Скорость саморазряда ниже, после года хранения при комнатной температуре потери емкости не превышают 10%. Однако все эти преимущества накладывают отпечаток на цену продукции.

Что такое литиевая батарейка?

Хим.состав - литий-диоксид марганца.

Последние несколько деситилетий технический прогресс привёл к увеличению разнообразия и миниатюризации устройств, работающих от батареек. Для многих из этих устройств потребовались более мощные элементы питания, при этом достаточно компактные. Литиевые батарейки стали ответом на такую потребность. Литиевые батарейки демонстрируют великолепные результаты и обладают целым рядом положительных характеристик: долгий срок хранения, высокая надёжность и отличная работоспособность в широком диапазоне температур.

Аккумуляторные элементы питания.

Особый вариант представляют собой никелево-кадмиевые батарейки (вторичный элемент питания), которые можно многократно перезаряжать.

Аккумуляторная батарея - автономный источник тока, работает сам по себе без помощи генератора. Он преобразовывает один вид энергии в другой. Она из химической энергии получает электрическую.

Аккумулятор - очень удобный источник постоянного тока, так как она компактна и легко переносима. Благодаря этому, сфера применения этих батарей очень широка. Аккумуляторные батареи используются в автомобилях, электропоездах, электропогрузчиках, в компьютерах, радиотелефонах, сотовых телефонах, фотоаппаратах, видеокамерах, ноутбуках, калькуляторах.

Основными характеристиками аккумулятора являются емкость и предельная сила тока. Чтобы получить более высокое напряжение (до нескольких сот вольт), нужное число элементов соединяют последовательно. Емкость батареи электропитания в ампер-часах равна произведению предельного тока на продолжительность разрядки. Например, если батарея может давать ток силой 3 А в течение 20 ч, то ее емкость равна 60 АЧч.

Никелево-кадмиевые батарейки можно многократно перезаряжать, и это - их главное преимущество перед другими батарейками. Их недостаток - невысокое напряжение - 1,2 вольта.

Саморазрядка у этих батареек - если они не присоединены к зарядному устройству - составляет около 30% в месяц. Это значит, что если они долго лежали, ими нельзя пользоваться без подзарядки. Величина заряда у никелево-кадмиевых батареек приблизительно соответствует величине заряда батареек группы С, а стоят они дороже.Но расходы на приобретение этих батареек и зарядного устройства окупаются достаточно быстро, если батарейки используются в приборах, потребляющих высокочастотный ток небольшой силы.

Во всякой аккумуляторной батареи есть положительный и отрицательный электроды, а также электролит, в котором эти электроды находятся. Бывают электролиты жидкие и пастообразные. Батареи заряжаются путем пропускания тока в противоположном направлении. В этом случае емкость восстанавливается благодаря обратной химической реакции.

Аккумуляторные батареи бывают свинцовыми, железно-никиелевыми, никель-кадмиевыми. Это зависит от материала из которого делаются электроды. Также есть высокотемпературные и топливные аккумулятор.

Миниатюрные элементы питания (батарейки - таблетки).

В обиходе имеют несколько названий - (дисковые, кнопочные, пуговичные). Предназначены для эксплуатации в часах, калькуляторах, видео- и фотоаппаратуре, в портативных электронных устройствах. Современные тенденции развития электронных технологий предполагают минимизацию габаритов и увеличение времени автономной работы электронной аппаратуры, что в свою очередь расширяет сферу применения данных батареек — компьютерная техника, медицина, телекоммуникации.

Диапазон использования широкий - от простейших пультов управления автомобильной сигнализацией до высокотехнологичных смартфонов и персональных электронных помощников.

Наиболее распространенные типы дисковых батареек: марганцево-цинковые, серебрянно-оксидные (серебрянно-цинковые), литиевые.

1. Марганцево-цинковые ЭП (Alkaline)

Применяются в калькуляторах, электронных часах, фотооборудовании, карманных фонарях. По техническим характеристикам (начальное напряжение и номинальная емкость) уступают серебрянно-оксидным, но имеют одно неоспоримое преимущество перед ними — низкую стоимость. Срок хранения — до 2 лет.

2. Серебряно-оксидные дисковые ЭП

Широко применяются в кварцевых электронных часах, калькуляторах, слуховых аппаратах, медицинской аппаратуре, электронных игрушках, сенсорных зажигалках. Представлены широким ассортиментом типо-размеров и обладают высокими энергетическими характеристиками. Характеризуются стабильным и постоянным разрядным напряжением до конца разряда. Гарантийный срок хранения — до 3 лет.

3. Литиевые дисковые ЭП

Применяются в многофункциональных наручных часах, домашних метеостанциях, авто-сигнализациях, электронных базах данных, измерительной аппаратуре, высокотехнологичных системах. Литиевые источники характеризуются высокими плотностями энергии и работоспособны в широком диапазоне температур (от —20°С до +55°С), поскольку не содержат воды. Они герметичны и имеют довольно стабильное напряжение. Батарейки этой электрохимической системы обладают исключительно малым саморазрядом (сохраняют более 85% емкости после 10 лет хранения). В микромощных устройствах, где важна надежность контактов, используют литиевые источники с выводами под пайку (горизонтальные и вертикальные). Гарантийный срок хранения - до 10 лет.

Как заставить работать батарейку дольше?

Знаете ли вы, что обычную батарейку, пальчиковую, например "AA", можно использовать и после того, как она впервые "села"? Да, она "села", но есть у неё ресурс, который можно использовать. Особенно это касается батареек на всяких пультах. Не спешите выбрасывать батарейку!!!

Просто выньте её и сделайте несколько вмятин на батарейке (плоскогубцами или ещё чем-нибудь, только не зубами). Главное не согните её, чтобы она обратно могла влезть на своё место в пульте. Вставляйте И пользуйтесь.

Многие знают секрет, что "севшую" батарейку можно ненадолго привести в "чувство", постучав ею о твердую поверхность. При этом гранулы диоксида марганца раскалываются контакт восстанавливается. А есть еще более варварский способ - пробить корпус батарейки гвоздем и погрузить корпус (не полностью) ненадолго в воду. В результате вода несколько разбавит электролит, и ему будет проще проникнуть к гранулам марганца.

ВНИМАНИЕ! НЕ ПРОБУЙТЕ ДЕЛАТЬ ЭТО С ПЕРЕЗАРЯЖАЮЩИМИСЯ БАТАРЕЙКАМИ!!!

Как правильно выбирать батарейки?

Театр, как известно, начинается с вешалки. Качество батарейки начинается с ее упаковки.

Батарейки типоразмеров R20 (LR20), R14 (LR14), R6 (LR6), RОЗ (LR03), R1 (LR1) и 6F22 (6LF22, 6LR61) в блистерной упаковке, как правило, отличаются высоким качеством в своей подгруппе.

Блистер - это прозрачная пластмассовая коробочка, в которой лежит от одной до четырех батареек. Коробочка приклеена к цветной картонной открытке, на которой (фото 1) мы видим: название фирмы с символом ее регистрации (DURACELL R, EVEREADY), самую важную, по мнению фирмы, информацию (EXTRA POWER, Nothing lasts longer; Heavy Duty), обозначение типоразмера по разным стандартам (С, А-343, LR14, LR20, D) и обязательно срок годности (INSTALL BY JAN 2000; Best before MAR 2000).

На обороте открытки на нескольких языках (включая русский!) сообщаются сведения о гарантиях, режиме работы, развернутая информация по типоразмерам, штриховой код (который можно вырезать и отправить на фирму с претензией по качеству), название страны, где изготовлены батарейки. Самое важное дополнительно сообщается и на этикетке батарейки: Sunwatt (знак R, три разновидности обозначения типоразмеров, указана страна), HIPOWER (знака R нет, две разновидности обозначения типоразмеров, страна не указана), Vnn (знака R нет, три разновидности обозначения типоразмеров, страна указана).

Кроме блистеров используют еще два вида упаковок - прозрачную термоусаживаемую пленочную или в виде мешочка (у 9-вольтовых батареек) и коробки - обычно на 24 штуки. В такой картонной коробке батарейки могут размещаться в блистерах, в пленке или без индивидуальной упаковки. На коробке обязательна информация, о которой говорилось выше.

Срок службы любой батарейки определяется несколькими факторами, такими, как уровень потребления энергии данного прибора или устройства, количество часов его непрерывного использования, возраст батареек и мощность, на которой данный прибор работает.

Как утилизовать. Щелочные батарейки можно выкидывать вместе с любым бытовым мусором без какой-либо опасности для окружающей среды.

Батарейки необходимо извлекать из любого прибора в том случае, если вы его не используете в течение нескольких месяцев. Кроме того, их нельзя оставлять в приборе, когда он включен в бытовую электросеть.

Батарейки, которые носят в открытом виде в кармане или сумке, при контакте с другими металлическими предметами могут подвергнуться замыканию, что в свою очередь может вызвать их протекание или неисправность.

Батарейки всегда должны заменяться одновременно. Смешивание старых и новых батареек, а также типов батареек (таких, как солевые и щелочные) приводит к снижению качества работы устройства и может вызвать протекание.

Наиболее распространённые форматы элементов питания:

http://www.patlah.ru

"Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

В наше время батарейки являются самыми распространёнными источниками питания для электроники и мелкой техники. Необходимость их замены возникает довольно часто. Для того чтобы сделать оптимальный выбор при покупке нового гальванического элемента, следует обращать внимание не только на размеры батареек и наименование производителя. В этой статье найдутся ответы на следующие вопросы: какой формы бывают эти источники питания? Какими бывают по размеру? Как маркируются гальванические элементы и на что нужно обратить внимание при покупке, чтобы источник питания прослужил долго?

Виды батареек

Классификация батареек осуществляется в зависимости от материалов, из которых изготовлены их активные компоненты: анод, катод и электролит.

Существует пять видов современных источников питания:

• солевые,
• щелочные,
• ртутные,
• серебряные,
• литиевые.

Типы батареек по размеру будут перечислены ниже. А сейчас подробно рассмотрим каждый из указанных классов гальванических элементов.

Солевые батарейки

Солевые батарейки были созданы во второй половине двадцатого столетия. Они пришли на смену существовавшим ранее марганцево-цинковым источникам питания. Размеры батареек не изменились, а вот технология изготовления этих гальванических элементов стала другой. В солевых источниках питания в качестве электролита используется раствор хлорида аммония. В нём размещены электроды, изготовленные из цинка и оксида марганца. Соединение между отдельными электролитами осуществляется при помощи солевого моста.

Основным достоинством таких батареек является их низкая стоимость. Эти гальванические элементы питания самые дешёвые среди всех существующих.

Недостатки солевых батареек:

• в период разряда существенно снижается напряжение;
• срок хранения мал и составляет всего 2 года;
• к концу гарантированного срока хранения ёмкость снижается на 30-40 процентов;
• при низкой температуре ёмкость уменьшается практически до нуля.

Щелочные батарейки

Такие батарейки были изобретены в 1964 году. Ещё одно название этих источников питания - алкалайновые (от английского слова alkaline, что в переводе означает именно «щелочной»).

Электроды такой батарейки изготовлены из цинка и двуокиси марганца. В качестве электролита выступает щёлочь гидроксид калия.

На сегодняшний день именно эти батарейки являются самыми распространёнными, ведь они отлично подходят большинству электронных устройств.

Достоинства алкалайновых источников питания:

• обладают большей ёмкостью в сравнении с солевыми и, как следствие, более длительным сроком службы;
• могут работать при низкой температуре окружающей среды;
• обладают улучшенной герметичностью, то есть вероятность протечки снижена;
• имеют более длительный срок хранения, который составляет 5 лет;
• обладают сниженной скоростью саморазряда по сравнению с солевыми батарейками.

Недостатки щелочных источников питания:

• период разряда характеризуется постепенным снижением выходного напряжения;
• размеры батареек алкалайновых аналогичны параметрам солевых, а вот стоимость и масса щелочных источников питания выше.

Ртутные батарейки

В такой батарейке анод изготавливается из цинка, катод - из оксида ртути. Электроды разделены при помощи сепаратора и диафрагмы, которая пропитана 40% раствором гидроксида калия. Щёлочь здесь используется как электролит. Благодаря именно такому составу этот источник питания может работать как аккумулятор. Но при цикличной работе гальванический элемент деградирует, ёмкость его снижается.

Достоинства ртутных батареек:

• стабильное напряжение;
• высокие показатели ёмкости и плотности энергии;
• возможность работы как при высокой, так и при низкой температуре окружающей среды;
• длительный срок хранения, который составляет 10 лет.

Недостатки ртутных источников питания:

• высокая цена;
• возможность опасного воздействия паров ртути в случае разгерметизации;
• необходимость налаживания процесса сбора и утилизации.

Серебряные батарейки

В серебряной батарейке для производства анода используется цинк, для катода - оксид серебра. Электролитом выступает гидроксид натрия или калия.

• стабильность напряжения;
• наличие высоких показателей ёмкости и плотности энергии;
• невосприимчивость к температуре окружающей среды;
• длительный срок службы и хранения.

Недостатком таких батареек является их высокая стоимость.

Литиевые батарейки

В такой батарейке катод изготовлен из лития. Он отделён от анода с помощью сепаратора и диафрагмы, которая пропитана органическим электролитом.

Достоинства литиевых батареек:

• постоянное напряжение;
• высокая ёмкость и плотность энергии;
• независимость энергоёмкости от тока нагрузки;
• небольшая масса;
• длительный срок хранения, который составляет до 12 лет;
• невосприимчивость к перепадам температур.

К недостаткам литиевых батареек можно отнести лишь их дороговизну.

Как указано выше, источники питания имеют разный химический состав. Также существенно отличаются друг от друга формы и размеры батареек. Гальванические элементы имеют разную высоту, диаметр и напряжение. Рассмотрим классификацию батареек в соответствии с этими параметрами.

В зависимости от напряжения, высоты, диаметра и формы, источники питания можно определённым образом систематизировать. Одной из самых популярных систем классификации является американская. Она представлена на рисунке ниже. Такая стандартизация отличается удобством, её применяют во многих странах.

Согласно американской системе источники питания классифицируются следующим образом:

Кроме класса, указанного в таблице, источники питания имеют и обиходное название, которое используется в народе. К примеру, размер сопоставим с размером человеческого пальца, поэтому «народное» название этого гальванического элемента - «пальчиковая» батарейка, или «два А». А вот источник питания C именуется в обиходе «дюймовочкой». Гальванический элемент D называют «бочкой». А размеры которой схожи с параметрами самого маленького пальца человека, не зря именуется «мизинчиковой», или «три А». Источник получил название «крона».

Также в электронике широко используются миниатюрные круглые батарейки, размеры и названия которых отличаются многообразием. Более подробная информация о серебристых «пилюлях» и классификация таких источников питания приведена ниже.

Батарейки «таблетки»: размеры и названия

Ещё одно название миниатюрной круглой батарейки - сухой элемент. Такие источники питания состоят из анода, выполненного из оксида серебра, цинкового катода и электролита. В качестве последнего выступает смесь солей, которая имеет пастообразную консистенцию.

Разные производители нередко присваивают таким источникам питания обозначения, которые отличаются от стандартных. Ниже приведена классификационная таблица, в которой указаны альтернативные названия и размеры часовых батареек.

Именно эти миниатюрные серебристые «таблетки» заставляют работать механизмы современных наручных часов. Когда приходит время заменить батарейку, можно столкнуться с вопросом, какой же источник питания подойдёт в этой ситуации? К примеру, если в часах использовался элемент 399, можно вместо него ставить миниатюрную батарейку, которая в зависимости от производителя может иметь названия V399, D399, LR57, LR57SW, LR927, LR927SW или L927E. Под такими наименованиями будет производиться «таблетка», высота которой составляет 2,6 миллиметров, а диаметр - 9,5.

Размер батареек - это не единственный параметр, на который следует обращать внимание при покупке источников питания. Для того чтобы научиться расшифровывать информацию, которая располагается на гальванических элементах, нужно ознакомиться с основными принципами их маркировки.

Маркировка батареек

Международной электротехнической комиссией (IEC) создана определённая система обозначений, согласно которой следует маркировать все батарейки. На корпусе источника питания должна быть указана информация о его энергоёмкости, составе, размере, классе и величине напряжения. На примере батарейки, изображённой ниже, рассмотрим подробнее все элементы маркировки.

Информация, указанная на источнике питания, свидетельствует о следующем:

• электрический заряд гальванического элемента составляет 15 А*ч;
• класс источника питания - AA, то есть это «пальчиковая» батарейка;
• напряжение составляет 1,5 Вольта.

А что означает надпись "LR6"? Это, собственно, и есть маркировка, которая даёт информацию о химическом составе и классе источника питания. Виды батареек имеют следующие буквенные обозначения:

• солевая - R;
• щелочная - LR;
• серебряная - SR;
• литиевая - CR.

Классы батареек обозначаются такими цифрами:

• D - 20;
• C - 14;
• AA - 6;
• AAA - 03;
• PP3 - 6/22.

Теперь можно расшифровать маркировку LR6 на приведённом рисунке. Буквы здесь обозначают, что это щелочной гальванический элемент, а цифра указывает размер «пальчиковой» батарейки, то есть указывает принадлежность источника питания к классу AA.

Сфера применения и особенности выбора батареек

В первую очередь следует отметить, что все гальванические элементы отвечают требованиям унификации, то есть потребитель без проблем может заменить источник питания одного производителя аналогичной батарейкой другого. Есть лишь одно предостережение: не следует использовать в одном устройстве источники тока, изготовленные разными фирмами или тем более относящиеся к разным видам. Это существенно снизит срок службы батареек.

При выборе источников питания нужно обратить внимание на упаковку. Нередко производитель указывает на ней устройства, в которых рекомендуется использовать именно эти батарейки. Если такая информация не предоставлена, советы, размещённые ниже, помогут сделать правильный выбор.

Солевые батарейки обладают малой ёмкостью в 0,6-0,8 А*ч и используются в устройствах с малым энергопотреблением. Это могут быть пульты дистанционного управления, термометры электронные, тестеры, весы напольные или кухонные. Также солевые элементы могут быть использованы как Размеры таких источников тока аналогичны соответствующим параметрам алкалайновых, однако области их применения существенно разнятся. Ведь если использовать солевые батарейки в устройствах с электродвигателем, фонариках или фотоаппаратах, то срок их службы может составить всего 20-30 минут. Такие гальванические элементы не рассчитаны на большие нагрузки.

Щелочные батарейки обладают достаточно большой ёмкостью в 1,5-3,2 А*ч. Это позволяет успешно использовать их в устройствах, которые имеют повышенное энергопотребление. К таким приспособлениям относятся цифровые фотоаппараты со вспышкой, фонарики, детские игрушки, офисные телефоны, компьютерные мышки и т. п. Батарейки, разработанные специально для фотоаппаратов, быстрее отдают энергию. Это положительно отражается на скорости работы камер. Если использовать алкалайновый источник питания в устройствах с небольшим энергопотреблением, то батарейки покажут отличный результат, их срок службы составит несколько лет.

Двадцать - тридцать лет назад ртутные батарейки широко использовались в таких устройствах, как кардиостимуляторы, слуховые аппараты, приспособления военного назначения. На сегодняшний день использование этих источников питания является ограниченным. Во многих странах запрещено производить и эксплуатировать такие гальванические элементы из-за того, что ртуть является токсичным веществом. В случае использования этих источников тока необходима организация их отдельного сбора и утилизация согласно требованиям безопасности.

Серебряные батарейки не получили массового распространения из-за высокой стоимости металла. Однако миниатюрные источники питания этого вида широко используются в наручных часах, материнских платах ноутбуков и компьютеров, слуховых аппаратах, музыкальных открытках, брелоках и прочих устройствах, где невозможно использовать батарейки большего размера.

Литиевые батарейки имеют более длительный срок службы в сравнении даже с лучшими алкалайновыми. Поэтому такие источники питания применяются в устройствах, которые обладают высоким энергопотреблением. Это может быть компьютерная и фототехника, медицинская аппаратура.

Заключение

Батарейка - изделие, которое, несмотря на свои небольшие размеры, может быть опасным. Нельзя разбирать источник питания, бросать его в огонь и, конечно, пытаться перезарядить. В сети можно отыскать советы о том, как подарить батарейке вторую жизнь. Не пытайтесь проводить такие эксперименты, ведь это может быть опасно.

При покупке новых батареек следует обращать внимание не только на производителя и подходящие размеры, но и на химический состав источников питания. Для этого нужно уметь читать маркировку. Правильно подобранные батарейки будут служить долго и качественно.

В данном материале речь пойдет о таких источниках энергии, как батарейки и аккумуляторы, их типах и о том, какой источник лучше всего выбрать для вашего проекта.

Чем различаются батарейки?

Существует несколько пунктов, по которым можно различить батарейки и аккумуляторы.

Размер. Размер имеет значение! Свинцово-кислотные аккумуляторы не такие маленькие, как батарейки типа C, но дают энергии куда больше. Батарейки-таблетки же можно использовать в очень узких пространствах. Вообще, в международной классификации существуют стандартные размеры типа AA, AAA или 9V.

Вес и удельная отдача энергии. Батарейки и аккумуляторы лучшего качества (а, следовательно, большей цены) имеют более высокую удельную отдачу энергии или, как ее еще называют, плотность мощности. Если вес является важным аспектом вашего проекта, то, вероятно, вам нужно будет найти более легкие батарейки или аккумуляторы с как можно более высокой удельной отдачей энергии (это, естественно, скажется на стоимости источника энергии). Такой показатель обычно выражается в ваттах-часах на килограмм.

Цена. Как уже было отмечено, цена в значительной степени пропорциональна удельной отдачи энергии и емкости батареи. Чем больше мощности в меньшем корпусе вы хотите получить, тем больше придется отдать денег.

Напряжение. Напряжение батарейки или аккумулятора, как правило, определяется типом химических элементов, используемых в источнике энергии. Например, все щелочные батарейки выдают 1.5 В, свинцово-кислотные 2 В, а литиевые 3 В. Батареи могут быть изготовлены из нескольких ячеек. Так, например, вы вряд ли увидите свинцово-кислотные батареи напряжением 2 В. Обычно они соединяются друг с другом в одном корпусе, чтобы на выходе источника энергии получить 6 В, 12 В или 24 В. Кроме того, большинство электронных устройств используют несколько щелочных батареек для генерации необходимого рабочего напряжения.

Не забывайте про номинальные и реальные напряжения. Например, батарейка типа AA на 1.5 В начнет свою работу при 1.6 В, затем быстро снизит напряжение до 1.5 В и потом будет медленно разряжаться до 1.0 В (точка, при которой батарейка будет считаться «мертвой»).

Повторное использование. Некоторый батарейки можно перезаряжать до сотни раз.

Энергоемкость и энергоотдача

Энергоемкость определяет количество энергии, которое сохраняется в батарее. Эта величина часто выражается в ватт-часах. Ватт-час представляет собой напряжение в вольтах, которое обеспечивает источник энергии, умноженное на силу тока в амперах, которую этот источник может выдать за час. Поскольку напряжение зависит от типа используемого в батарее химического элемента (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные и т.д.) зачастую на батарейке пишется только величина ампер-час (Ач или Ah) или миллиампер-час (мАч или mAh). Для получения ватт-час (Вт*ч или Wh). Нужно умножить Ач на номинальное напряжение. Например, предположим, что у нас есть батарейка с номинальным напряжением 3 В и 1 Ач, значит ее энергоемкость составит 3 Вт*ч.

Тем не менее, величина тока, которую мы действительно можем получить (энергоотдача) зачастую ограничена. Например, батарейка-таблетка, которая рассчитана на 1 Ач не может в действительности обеспечить 1 Ампер тока в течение часа. По факту, она даже не предоставит и 0.1 А. Если сравнить с человеком, то можно сказать, что человек способен преодолеть 50 километров. И, конечно же, пробежать 50 километров это не то, что просто пройти те же 50 километров. Кроме того, батарейка не имеет никаких проблем с тем, чтобы выдать 1 мА за 1000 часов, но если вы попытаетесь получить 100 мА, что она не продержится и 10 часов.

Например, на рисунке ниже батарейка-таблетка питает резистор 3.9 КОм и выдает 230 мАч прежде чем разрядиться до 2 В, но если поставить сопротивление 1 КОм, она предоставит только 125 мАч.

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочими лошадками в промышленной и автомобильной сферах. Они достаточно дешевы, перезаряжаемы и легко доступны. Такие источники питания используются там, где необходимо много энергии, и вес энергоносителя не столь важен. Один элемент свинцово-кислотного источника имеет номинальное напряжение 2 В, это значит, что вы всегда получите аккумулятор с четным значением напряжения (6, 12 или 24 В).

Плюсы: относительно дешевы, мощные, легко перезаряжаемые, высокая токоотдача

Минусы: тяжелые, имеют большие размеры, поскольку удельная отдача энергии довольно низка

Цены: свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В и 7 Ач будет стоит 500-1000 руб.

Удельная отдача энергии: 7 Вт*ч/кг

Щелочные батарейки являются наиболее распространенными среди батарейных источников энергии. Они продаются почти в каждом магазине, поэтому с доступностью проблем возникнуть не должно. Благодаря доступности, цене и размерам они хороши в потребительских электронных устройствах. Они имеют более высокую плотность заряда, чем никель-кадмиевые и немного выше, чем никель-металл-гидридные батарейки. Тем не менее, они одноразового использования. Их номинальное напряжение 1.5 В и доступны они в размерах, начиная от AAAA и заканчивая D.

Также существуют большие 6-вольтовые щелочные батарейки, состоящие из пары крупных энергоэлементов. Они довольно удобны тем, что они доступны во многих магазинах, имеют большую емкость и энергоотдачу, и к их выводам удобно присоединить провода.

Кроме того, имеются батарейки на 9 В (в России известные как Крона) в специальном форм-факторе, которые на самом деле состоят из маленьких отсеков на 1.5 В. В результате они имеют довольно низкую энергоемкость и энергоотдачу, и в то же время они достаточно дорогие. Если вам нужно получать с источника питания более 20 мА, то они не будут лучшим решением.

Цены: батарейки типа AA могут стоить 30-40 рублей и иметь до 3000 мАч

Удельная отдача энергии: 100 Вт*ч/кг

Плюсы: популярные, относительно безопасные, долгий срок эксплуатации

Минусы: неперезаряжаемые, невысокая энергоемкость

Никель-кадмиевые (Ni-Cad) батарейки

Это давно известные перезаряжаемые батарейки, которые когда-то были очень популярны. Они продаются в стандартных форм-фаторах типа AA, AAA, C, а также в прямоугольных корпусах, что позволяет их легче вставлять в некоторые типы устройств. Сегодня они используются достаточно редко, поскольку никель-металл-гидридные (NiMH) батарейки имеют большую плотность энергии. Однако они дешевле и до сих пор используются во многих беспроводных телефонах, фонарях и радиоуправляемых игрушках, то есть там, где энергоэффективность не так важна, как цена. Еще одна приятная вещь заключается в том, что они разряжаются медленнее, чем NiMH. Батарейки Ni-Cad состоят из элементов с номинальным напряжением 1.2 В, что дает возможность сформировать из трех элементов батарейку напряжением 3.6 В.

Плюсы: недорогие, надежные, стандартные размеры, легко перезаряжаются

Минусы: низкая плотность энергии, содержат токсичные металлы

Цены: батарейки типа AA могут стоить 30-40 рублей и иметь до 1000 мАч

Удельная отдача энергии: 60 Вт*ч/кг

Никель-металл-гидридные батарейки (Ni-MH)

Это более популярные перезаряжаемые батарейки, они также продаются в стандартных размерах. Во многих случаях никель-металл-гидридные батарейки будут хорошей заменой обычным щелочным батарейкам. Напряжение одного элемента составляет 1.25 В, что меньше напряжения щелочных батареек 1.5 В, но больше никель-кадмиевых 1.2 В. Самый неприятный момент заключается в том, что эти батарейки имеют высокий показатель саморазряда, хотя за последние годы благодаря новым технологиям этот показатель удалось снизить.

Плюсы: хорошая альтернатива щелочным батарейкам, высокая плотность заряда, стандартные размеры, лучшая емкость по сравнению со щелочными батарейками, довольно легко подзарядить, но они не слишком надежные

Минусы: дороже, чем никель-кадмиевые батарейки, срок службы не очень длинный, быстро саморазряжаются

Цены: батарейки типа AA могут стоить 70-100 рублей и иметь до 2500 мАч

Удельная отдача энергии: 100 Вт*ч/кг

Литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-Poly) аккумуляторы

Эти аккумуляторы появились не так давно и завоевали популярность благодаря возможности перезарядки. Сегодня они используются в устройствах потребительской электроники, таких как видеокамеры, сотовые телефоны, ноутбуки и т.д. Они очень легкие и имеют высокую плотность заряда. Тем не менее, они очень чувствительны и требуют специальной цепи, чтобы не допустить возможности взрыва. Это означает, что литий-ионные элементы на прилавках магазинах в «сыром» виде в основном не встречаются, поскольку они достаточно опасны без защитной цепи. Если вам нужен литий-ионный аккумулятор, то лучше взять его из видеокамеры или телефона и заряжать только соответствующим зарядным устройством. Один литий-ионный энергоэлемент рассчитан на 3.6 В, поэтому часто можно встретить аккумуляторы на 3.6 В или 7.2 В.

Плюсы: очень легкие, высокая плотность заряда и энергоотдача, относительно высокое напряжение

Минусы: дорогие, хрупкие, могут взорваться при неправильном использовании

Цены: аккумуляторы для сотовых могут стоить около 300-400 рублей и иметь 750 мАч

Удельная отдача энергии: 126 Вт*ч/кг для литий-ионных, 185 Вт*ч/кг для литий-полимерных аккумуляторов

Большинство литиевых батареек, которые вы встретите, будут в форме таблетки или кнопки. Литиевые батарейки-таблетки имеют номинальное напряжение 3 В, а щелочные, цинковые и марганцевые батарейки-таблетки характеризуются напряжением 1.5 В. Они очень малы и очень легкие, отлично подходит для небольших, маломощных устройств. Тем не менее, они не являются перезаряжаемыми и имеют высокое внутреннее сопротивление (это делает их довольно безопасными).

Наиболее популярной на сегодняшний день батарейкой такого типа является CR2032, имеющая диаметр 20 мм и толщину 3.2 мм. Она выдает 220 мАч при напряжении 3 В. Наибольшими по размерам являются CR2477 (24 мм x 8 мм) с энергоемкостью 1000 мАч и ценой от 120 рублей.

Еще можно встретить батарейки типа CR123 с напряжением 3 В, которая немного толще и немного короче батарейки типа AA.

Плюсы: легкие, компактные, высокая плотность, дешевые, относительно высокое напряжение, легко соединять для получения больших напряжений, долгий срок эксплуатации

Минусы: неперезаряжаемые, невысокая токоотдача, нужен специальный держатель

Цены: CR2032 (220мАч) стоит примерно 15-30 рублей, CR123 (1300 мАч) 100-150 рублей

Удельная отдача энергии: 270 Вт*ч/кг

Как подобрать подходящий источник энергии для вашего проекта

Итак, вы изобрели какое-то устройство и вам нужно запитать его. Для начала нужно ответить на два вопроса.

Ваше устройство «прожорливое»? Проекторы, большие аудио системы, и проекты с электроприводом должны ориентироваться на количество ампер потребляемого тока. Здесь следует обратить внимание на большие 6-вольтовые щелочные батарейки одноразового использования или перезаряжаемые свинцово-кислотные аккумуляторы.

Ваше устройство очень компактное? Если да, то, возможно, вам потребуются литиевые батарейки-таблетки (одноразовые) или маленькие литий-полимерные батарейки, которые используются радиоуправляемых самолетах.

Также можно ориентироваться в выборе источника питания по дополнительным вопросам.

Вы будете делать много таких устройств? Если да, то берите классические щелочные батарейки, которые легко можно найти на прилавках магазинов.

Батарейки должны быть удобны для пользователя? Тогда берите батарейки типа AA или на 9 В типа Крона.

Нужно входное напряжение примерно 5 В? Три щелочные (4.5 В) или 4 NiMH (4.8 В) пойдут наиболее лучшим образом.

Необходим перезаряжаемый источник энергии? Возьмите кейс для батареек, поместите туда батарейки NiMH и плодзаряжайте их зарядным устройством высокого качества.

Нужно несколько батареек, соединенных последовательно? Следует помнить, что у последовательно соединенных батареек должна совпадать энергоотдача. Если вы соедините 9-вольтовую батарейку с батарейкой типа AA, чтобы получить 10.5 В, 9-вольтовая батарейка разрядиться за 1/10 долю отведенного времени, оставив вас с напряжением только 1.5 В.

В основе любого источника тока, а батарейка не что иное, как источник тока, лежит простая схема: анод-катод, а между ними электролит. За счет различной природы материала анода и катода, при их погружении в электролит возникает разность потенциалов – напряжение, из-за чего и возникает электрический ток. Химические источники тока носят свое название из-за природы возникновения тока: химическая энергия активных веществ непосредственно превращается в электрическую энергию. Они делятся на две группы – первичные и вторичные. В первичных источниках тока (батарейках) процесс протекает необратимо. К вторичным источникам тока относят аккумуляторы, их можно заряжать, после того как они себя исчерпают. В различных литературных источниках встречается информация о том, что батарейки тоже можно перезаряжать. Не пытайтесь это делать во избежание взрыва и разбрызгивания химических веществ.

Форма и размер. "Пальчиковая форма" батареек выбрана не случайно. При одинаковой емкости высокий и узкий цилиндр – пальчик - имеет меньшее внутреннее сопротивление и лучше рассеивает тепло. Требования Международной электрической комиссии относительно унификации размеров источников тока позволяют заменять батарейки одного производителя на батарейки другого, тем самым, создавая возможности для вольного потребительского выбора. На батарейке можно увидеть сразу несколько обозначений ее размеров. По российскому законодательству цилиндрические батарейки в зависимости от диаметра и высоты обозначают от R06 до R27, американские нормы диктуют буквенную маркировку. Для бытовой техники могут быть нанесены дополнительные надписи. Например, наиболее распространенная "пальчиковая" батарейка R6 имеет диаметр 14,5 мм и высоту 50,5 мм, она же имеет обозначение АА и MIGNON.

Характеристики. Чтобы остановить свой выбор на той или иной батарейке, нужно знать, чем же они отличаются. У них есть свои характеристики, которые зависят от электрохимической системы источника тока. В первую очередь, это напряжение, которое для пальчиковой батарейки обычно 1,5В. Некоторое влияние на напряжение оказывают концентрация электролита, температура окружающей среды, степень разряженности и внутреннее сопротивление самой батарейки. Также важный показатель емкость, отдаваемая источником тока во внешнюю цепь при определенном токе разряда, измеряется в ампер-часах (Ач). Упрощенно говоря, емкость – это способность накапливать электрический заряд. Важная характеристика – срок службы, для батареек он определяется временем, на протяжении которого они сохраняют свои характеристики. Но работоспособность определяется не только отдаваемой во внешнюю цепь энергией, а также сохранностью до начала отдачи энергии. А на сохранность сильно влияет эффект саморазряда.

Саморазряд – это следствие нерабочего состояния батарейки, который ведет к потере емкости. Режим хранения может возникать по двум причинам. Во-первых, это касается новой продукции с момента выпуска и до начала использования. Во-вторых, если использовать ресурс батарейки с достаточно длинными промежутками-перерывами. Причина саморазряда кроется в самой батарейке - неустойчивости электродов, загрязнении электролита. Обычно за нормированный срок хранения батарейка теряет порядка 30% своей начальной емкости. Наиболее сильно разряжается батарейка в начале хранения. Также саморазряд возрастает при повышении температуры, о ней отдельно.

Температурный фактор. Условия окружающей среды могут сильно влиять на работоспособность батареек, особенно температура. Она важна не только при хранении, но и существенно влияет на характеристики уже при работе. Так, при пониженной температуре ухудшается электропроводность электролита, и, как следствие, емкость источника снижается. Гарантированные характеристики могут быть получены при температуре выше 0…5 0С. Но благодаря усилиям разработчиков последние "модели" сохраняют свою работоспособность в разных диапазонах температур.

Солевые и щелочные. То, что внутри батарейки, иными словами ее электрохимическая система – стартовые условия. Первыми химическими источниками тока были гальванические элементы с металлическими электродами, погруженными в водный электролит. Что-то похожее показывают на уроках химии в школе, когда электроды опускают в раствор и при этом загорается лампочка. Следующее поколение уже "сухих" электролитов, которые не выливались, позволило использовать источники тока для переносной аппаратуры. Но они все-таки относятся к элементам с водным электролитом. Кроме них к первичным источникам тока относят литиевые батарейки. Марганцево-цинковые батарейки – самые дешевые из "водно-электролитных". В виду этого они широко используются в бытовых портативных устройствах. Обычно батарейки называют из-за металлов, из которых сделаны электроды. Как только вы начнете выбирать батарейку, сразу же следует вопрос "Вам солевую или щелочную?". Солевые и щелочные батарейки отличаются только природой электролита. Так, все те же марганцево-цинковые батарейки могут быть как с солевым наполнением, так и со щелочным. Как солевой электролит чаще используется хлорид аммония или цинка. На солевых батарейках можно встретить надписи General Purpose и Special Power. Главный недостаток солевых элементов – значительное уменьшение напряжения на протяжении разряда, причем работоспособность их выше в прерывистом режиме работы при больших и средних токах. Именно поэтому их чаще всего используют в карманных фонариках, игрушках, калькуляторах. Сохраняемость – порядка 1-3 года при потерях емкости к концу гарантированного срока 30-40%. Отличительным недостатком солевых батареек можно назвать вытекание электролита в конце службы. Неприятная вещь, так как использованная батарейка может испортить часы или калькулятор. Самое большое преимущество солевых батареек – низкая цена по сравнению со всеми химическими источниками тока.

Надпись на батарейке Alkaline свидетельствует о том, что это щелочная батарейка. Они хранятся дольше солевых элементов. Название они получили по природе электролита: обычно используют КОН, истинную щелочь. При непрерывном разряде щелочные батарейки обеспечивают большую (в 7-10 раз) емкость по сравнению с аналогичными солевыми элементами. Они лучше работают при низких температурах, но приблизительно на 30% тяжелее. Скорость саморазряда ниже, после года хранения при комнатной температуре потери емкости не превышают 10%. Однако все эти преимущества накладывают отпечаток на цену продукции.

Марганцево-цинковая конструкция батарейки – не единственная, хотя и самая распространенная. Ртутно-цинковые батарейки дороже марганцево-цинковых, но сохраняют стабильное напряжение вплоть до самого конца разряда. Именно такая стабильность обеспечила их применение в измерительной технике и фототехнике. Однако решающую роль в отказе от такой конструкции сыграла токсичность ртути в свете экологических проблем. Как альтернатива им были созданы ртутно-кадмиевые элементы, но заметного выпуска этой продукции не последовало. Позднее на смену пришли серебряно-цинковые элементы. Новоизобретенные литиевые батарейки вытеснили и те, и другие. Есть батарейки, которые нашли ограниченное применение. Так, воздушно-цинковые элементы используют в слуховых аппаратах при температуре 20-45 0 С.

Литиевые элементы. Ни для кого не секрет, что литиевые батарейки существенно дороже солевых и щелочных. Их (литиевых) относительно высокая стоимость определяется, прежде всего, сложностью работы с высокоактивным литием и необходимостью для этого специального оборудования. А именно из лития в них изготавливают один из электродов. Но поскольку именно литиевые батарейки пользуются все большей популярностью, то быстрое наращивание производства и расширение ассортимента может привести к снижению цен. Преимуществами литиевых батареек являются прекрасные удельные энергетические характеристики (высокое рабочее напряжение, стабильный и широкий диапазон разрядных токов). Кроме этого, по сравнению с солевыми элементами, они работают в более широком диапазоне температур. Плюс высокая сохранность – и как результат, высокая перспектива.

Пока же на прилавках присутствует изобилие марок и солевых, и щелочных, и литиевых батареек, и самых разнообразных аккумуляторов.

ТЕСТИРОВАНИЕ
Пальчиковые источники питания – незаменимый атрибут жизни человека. Как минимум часы и фонарики есть в каждом доме. Чтобы разобраться, чем же отличаются батарейки друг от друга кроме марки и цены, решили протестировать их на примере самых распространенных "пальчиковых" R6 (АА). Для тестирования отобрали 10 марок батареек, рассчитанных на напряжение 1,5 вольта. В ходе тестирования оценили маркировку и упаковку продукции, а также провели достаточно интересные (оттого и продолжительные) испытания. Вот какая картина получилась.

Маркировка-упаковка
Все "пальчики" упаковывают по 4 шт. Только одни производители предпочитают просто объединять изделия пленкой. Лучшим вариантом можно считать, когда чуть ячеистый "батареечный домик" посажен на картонную основу, так как в этом случае упаковка получается более информативная. Именно так и сделали производители батареек Philips, Panasonic, TDK, Sony, Varta, Kodak, "Наша сила". Особых замечаний к упаковке продукции не было, чего не скажешь о маркировке. Ее (маркировку) оценивали по отдельной батарейке, ведь мы чаще всего их так и покупаем.

Поскольку большинство продукции в тесте импортного производства, то возникают проблемы при попытке отыскать какие-либо координаты представителя в Украине. На изделии "Наша сила" производитель просто не обозначен. Не менее важный момент – это тип батарейки (солевая или щелочная). Вряд ли кто-то помнит все батарейки "в лицо" и без труда определяет их тип. Положительно в этом смысле отличились Kodak и "Наша сила" – соответствующая информация присутствует. Батарейка – очень маленькое изделие, но может стать очень опасным. Во избежание этого в маркировку товара должны быть включены предупреждающие надписи типа "не перезаряжать", "не разбирать", "не бросать в огонь". Увы, далеко не всегда они встречаются на доступном языке. Только три изготовителя потрудились их перечислить на каждой из батареек в понятном для наших потребителей варианте –Kodak, "Наша сила" и Samsung. На батарейке Varta не указана дата, так что пригодность ее определить не удастся.

Экологический момент. Использование вредных для человека и окружающей среды веществ при производстве различных изделий, в том числе и батареек, требует правильной их утилизации после использования. На большинстве батареек имеется предупредительный значок, запрещающий их выбрасывать. Может, в стране производителя имеются специальные пункты приема отслуживших батареек, а вот наш рядовой потребитель их просто-напросто выбрасывает. Другой момент, который можно назвать маркировкой относительно "экологической чистоты" – это надписи, гарантирующие отсутствие в элементе питания ртути и кадмия. Увы данных об этих элементах не найдете на батарейках Alpha.

Лабораторные исследования
В лаборатории проверили внутреннее сопротивление всех элементов, причем, чем меньше этот показатель, тем лучше: батарейка может выдержать более высокий ток. Также определяли время разряда, емкость и, исходя из этих показателей и цены одной батарейки, высчитали затем цену одного ампер-часа. Все эти показатели прорабатывали в трех режимах. Большие нагрузки (сила тока 0,2 А) на батарейки возможны при использовании их в фонариках, цифровых фотоаппаратах, CD-плеерах, измерителях артериального давления. На "долю" батареек выпадают средние нагрузки (сила тока 0,1А) при работе в кассетных плеерах, детских игрушках. Небольшие же нагрузки (сила тока 0,01А) характерны, например, для настенных часов. Естественно, что при различных нагрузках батарейка ведет себя по-разному, но ведь она должна быть универсальной. При самых больших нагрузках в наших испытаниях лучше других батареек (дольше работают) показали себя "Наша сила" и Sony. При средних нагрузках на высоте опять "Наша сила" и Sony, а также Samsung и Varta. При малых разрядных токах (0,01А) высокие показатели у батареек "Наша сила". Общую оценку выводили, исходя из продолжительности ее работы в различных режимах. Цену одного ампер-часа не учитывали, так как она сильно различается в местах продажи, да и со временем меняется тоже сильно. А вот объективные характеристики – время работы - остаются.

Марка) 1		Наша сила Улучшенная	Sony New Ultra Sum3-NUB4	Samsung Super Heavy Duty	Kodak Zinc Chloride Battery	TDK Dinamic Power
Производитель		не указан	"Сони Корпорейшн", произведено в Польше	Samsung Corporation, сделано в КНР	Eastman Kodak Company, произведено в Польше	TDK Recording Media Europe S.A., произведено в Польше
Типоразмер		R6	R6PU	R6 /АА	R6	R6
Система элемента		-	-	-	марганцево-хлоридный	-
Напряжение, В		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Цена, грн) 2		1,0	1,0	1,0	2,0	1,5
Тип упаковки (по 4шт)		пластик+картон	пластик+картон	просто в пленке	пластик+картон	пластик+картон
Сведения о ртути и кадмие		0%	0%	0%	0%	0%
Общая оценка (100%)		отлично	отлично	хорошо	хорошо	хорошо
Маркировка (15%) 3		отлично	удовл.	удовл.	отлично	удовл.
Технико-технические показатели (75%)		отлично	отлично	хорошо	хорошо	хорошо
		440	520	480	560	520
Разрядный ток 0,2 А	время разряда, ч	отлично/ 3 ч 5 м	отлично/ 2 ч 40 м	хорошо/ 2 ч 16 м	хорошо/ 2 ч 17 м	плохо/ 1 ч 37 м
	емкость, А/час	отлично/ 0,62	отлично/ 0,52	хорошо/ 0,45	хорошо/ 0,45	плохо/ 0,32
	цена 1 ампер-часа, грн	0,32	0,38	0,44	0,88	0,93
Разрядный ток 0,1 А	время разряда, ч	отлично/ 7 ч 47м	отлично/ 7 ч 40 м	отлично/ 6ч52м	хорошо/ 6ч5м	хорошо/ 5ч43м
	емкость, А/час	отлично/ 0,78	отлично/ 0,76	отлично/ 0,68	хорошо/ 0,61	хорошо/ 0,57
	цена 1 ампер-часа, грн	0,13	0,13	0,15	0,33	0,26
Разрядный ток 0,01 А	время разряда, ч	отлично/144ч30 м	удовл./ 108ч10м	плохо/ 90 ч 20 м	плохо/ 103ч10м	хорошо/ 122ч
	емкость, А/час	отлично/ 1,44	хорошо/ 1,08	удовл./ 0,9	удовл./ 1,03	хорошо/ 1,22
	цена 1 ампер-часа, грн	0,007	0,0092	0,011	0,0194	0,0123
Шкала оценок
отлично
хоршо
удовлетворительно
плохо
очень плохо

Определение внутреннего омического сопротивления (постоянному току) у батарейки или аккумулятора

Существует множество методик и практических способов, чтобы определить внутреннее сопротивление источников питания, на постоянном или на переменном токе. В данной статье рассмотрены несложные приёмы измерений и расчётов, когда из всей аппаратуры в наличии имеется только простейший китайский тестер.

По описанным в руководствах методикам, производятся измерения и вычисления, результаты которых записываются с точностью до второго знака после запятой. Искомый параметр зависит от типа и величины нагрузки, текущей температуры и состава электролита, степени разряда батарейки и заряженности аккумулятора, и от множества других факторов. Поэтому, всегда будет присутствовать определённая, большая или маленькая, ошибка измерений.

Формула для упрощённого расчёта внутреннего электрического сопротивления:

Rвн = (R * (Е – U)) / U

Е – напряжение без нагрузки. ЭДС покоя – примерно равняется напряжению Е (при высоком входном сопротивлении присоединённого вольтметра), когда химический источник электропитания находился без нагрузки достаточно длительное время (более 2-3 часов).

U – кратковременно (не более 10 секунд), под нагрузкой (2-12 Ом),
с номинальной мощностью рассеяния - не менее 2 Вт. Лампочка для этого не годится , т.к. при нагревании спирали накала, её электросопротивление значительно меняется, существенно увеличивается. Для этих целей хорошо подходит толстая нихромовая ( – в несколько десятков раз меньше, чем у стали, меди и вольфрама) проволока от старой открытой электроплиты, откалиброванная отдельными отрезками по нужным номиналам R и закреплённая на негорючем диэлектрическом основании.

Формула для более точных измерений с двумя различными резисторами (обеспечивающими приблизительно, 20-30 и 70 процентов от допустимого, например, 3 и 9 Ом), то есть, только под нагрузкой:

Rвн = (R1 * R2 *(U2 – U1)) / (U1*R2 – U2*R1)

При измерениях электрического тока (на верхнем, амперном пределе), с использованием обычных китайских мультиметров – возможна существенная систематическая ошибка из-за внутреннего сопротивления самого прибора. Поэтому, стандартные формулы со значением тока в уравнении – обеспечат максимально точный результат, только когда применяются с промышленной, специальной аппаратурой, при строгом соблюдении правил и методик лабораторных измерений по ГОСТ (заданные интервалы времени, порядок и последовательность стендовых испытаний). По результатам измерений с двумя резисторами, вычисляется дельта (разница) напряжений и токов:

Rвн = dU/dI

На практике, применяют и упрощённый способ с одним резистором, где дельта считается от напряжения без нагрузки (как в первом варианте), а ток вычисляется по закону Ома. Как первая формула:

Rвн = (Е – U) / (U/R) =

Или вариант с реальным измерением тока: (Е – U) / I

Так же, зная ток при двух различных нагрузках, математически рассчитывается ток короткого замыкания (теоретически возможный) – по формуле из задачи с уравнениями для школьного курса физики старших классов. Данная формула не учитывает всех химических процессов в элементах электропитания, на предельных нагрузках, и конструктивных особенностей. Поэтому, вычисленное значение будет отличаться от фактически возможного:

Iкз = (I1*I2*(R2 – R1)) / (I2*R2 – I1R1) при R1 < R2

При непосредственном измерении Iкз ("коротыша") тестером, тоже, получатся заниженные показатели – из-за внутреннего сопротивления самого прибора.

// Быстрый и объективный способ проверки работоспособности – стрелочным тестером, имеющим автоматическую защиту от перегрузки, тестируется аккумулятор или обычная батарейка на "ток короткого замыкания", включая на 2-3 секунды. Должно быть - не меньше 2 ампер. Норма – если будет больше 3 А. Метод суровый, но объективный. При таком тестировании – сразу видно "переходную характеристику" во время разряда (по стрелочному индикатору тестера), насколько хорошо аккумулятор держит большую нагрузку. Цифровые показатели – максимальный ток (для вычислений, в качестве Iкз - это не годится, т.к общее сопротивление цепи - ненулевое) и скорость спада. Чтобы не испортить, какой-нибудь, особо ценный элемент питания, в цепь последовательно подключается достаточно мощное нагрузочное сопротивление, до нескольких сотен миллиом.

Если электросопротивление самодельной низкоомной нагрузки измеряется цифровым тестером, на малом пределе (200), то нужно учитывать внутреннее сопротивление самого мультиметра, проводов и контактов. Цифры на табло, при замкнутых накоротко щупах прибора, могут иметь значения, например – 00.3 или 004 Ом, то есть – 300 или 400 миллиом, соответственно, которые нужно будет вычитать. Это уменьшит ошибку измерений, но в конечном результате - останется ещё внутренняя погрешность тестера (указывается в тех.паспорте устройства). Поэтому, низкоомные резисторы – лучше мерить по схеме резистивного делителя, на основе точного измерения падения напряжения (в приборе наивысшая точность – именно для DCV) на участке последовательной цепи с эталонным прецизионным резистором (образцовое высокоточное постоянное электросопротивление с точностью 0.05-1%, имеющее на корпусе серую полоску цветной маркировки). Из пропорции Rx/Rэталон=Ux/Uэталон считается искомое электрическое сопротивление Rx.

// Узнать внутреннее сопротивление любого мультометра, включённого в режиме омметра, можно с помощью низкоомного прецизионного резистора. Померенное значение R будет отличаться от номинала на искомую величину.

Примерные величины внутреннего электро-сопротивления (току) для исправных-свежих источников питания повышенной ёмкости, при нормальной температуре:
- литиевый элемент (типоразмер АА) – < 200 мОм (миллиом).
- щелочная батарейка (размер АА) – до 200 мОм.
- никель-металл-гидридные аккумуляторы (АА, NiMH) – до 150 мОм.
- заряженный свинцовый акк. – первые десятки мОм.
- Li-ion, Li-po аккумулятор – от единиц до первых десятков миллиом.
- LiFePO4 литий-железо-фосфатный акк. – единицы миллиом.
- Li4Ti5O12 литий-титанат. акк. – до 1 мОм