दुनिया में रोजाना बिकने वाली बैटरियों की संख्या लाखों में है। इस संख्या का शेर का हिस्सा क्षारीय बैटरी पर पड़ता है - बैटरी जिसमें एक क्षार समाधान (पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड) इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है। उनके फायदों में कम लागत, लगातार लोड मोड में लंबे समय तक काम करने की क्षमता और 3-5 साल के लिए चार्ज स्टोर करना शामिल है।

एएए क्षारीय बैटरी

कम बिजली की खपत वाले उपकरणों में, उदाहरण के लिए, टेलीविजन और वीडियो उपकरण के रिमोट कंट्रोल में, एएए क्षारीय बैटरी, जिसे "छोटी उंगली" या "मिनी फिंगर" भी कहा जाता है, का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। अंतर्राष्ट्रीय विद्युत आयोग के मानकों के अनुसार, उन्हें LR6 चिह्नित किया गया है। इन तत्वों की क्षमता 1-2 साल तक रिमोट कंट्रोल बनाए रखने के लिए पर्याप्त है।

क्षारीय एए बैटरी

एए बैटरी, जिसे लोकप्रिय रूप से जाना जाता है, एक सार्वभौमिक "वर्कहॉर्स" हैं और बच्चों के संगीत के खिलौने, पोर्टेबल रिसीवर और खिलाड़ियों, फ्लैशलाइट, टेलीफोन, कार्यालय उपकरण और कई अन्य उपकरणों में उपयोग की जाती हैं। फोटोग्राफिक उपकरणों में लंबे समय तक काम करने के लिए, जिसके लिए अधिकतम ऊर्जा दक्षता की आवश्यकता होती है, विशेष फोटो-तत्व विकसित किए गए हैं, जिन्हें शीर्षक में उपसर्ग "फोटो" द्वारा पहचाना जा सकता है। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट वाली साधारण कोशिकाओं की क्षमता 1500 से 3000 mA / h तक होती है, और उनके द्वारा उत्पादित वोल्टेज 1.5V के स्तर पर होता है।

डी प्रकार क्षारीय बैटरी

टाइप डी बैटरी, जिन्हें लोकप्रिय रूप से "बैरल" या "केग" कहा जाता है, का उपयोग अक्सर रेडियो रिसीवर और रेडियो ट्रांसमीटर, गीजर काउंटर और वॉकी-टॉकी में किया जाता है, यानी जहां जरूरत होती है बड़ी क्षमता. अंतर्राष्ट्रीय विद्युत आयोग मानक के अनुसार, उन्हें LR20 चिह्नित किया गया है। कार्यरत वोल्टेज 1.5V है, और क्षमता 16000 एमएएच के स्तर तक पहुंच सकती है।

क्षारीय और क्षारीय बैटरी - अंतर

अक्सर, उपकरण के विक्रेता "क्षारीय" बैटरी शब्द के साथ काम करते हैं। हालांकि यह नाम काफी प्रभावशाली लगता है, यह कहां से आया है अंग्रेज़ी शब्द"क्षारीय", एक ही क्षार को दर्शाता है और विदेशी निर्मित क्षारीय बैटरी के लेबलिंग में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, क्षारीय और क्षारीय दोनों बैटरी एक दूसरे से अलग नहीं हैं, और ये दोनों नाम बोलचाल के पर्यायवाची हैं।

क्षारीय और खारा बैटरी के बीच का अंतर

हालांकि खारा और क्षारीय दोनों बैटरी लगातार शीर्ष विक्रेता हैं, लेकिन उनके पास महत्वपूर्ण मतभेद :

नमक:

• लगभग 2-3 वर्षों के भंडारण में पूरी तरह से छुट्टी दे दी जाती है;
• तापमान में उतार-चढ़ाव के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, जो शेल्फ जीवन को काफी कम कर देता है;
• निर्वहन के अंत में आंतरिक रासायनिक प्रक्रियाओं के प्रभाव में, वे अक्सर "रिसाव" करते हैं, उपकरणों के संपर्कों को भरते हैं और चारों ओर सब कुछ गंदा करते हैं, इसलिए उन्हें अप्रयुक्त उपकरणों में नहीं छोड़ा जाना चाहिए;
• अपेक्षाकृत कम क्षमता और परिचालन समय है;
• उच्च भार का सामना न करें और केवल कम बिजली की खपत वाले उपकरणों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं: घड़ियां, रसोई के तराजू, रिमोट कंट्रोल;
• कम कीमत की श्रेणी से संबंधित हैं।

क्षारीय बैटरी के बारे में अधिक जानें

क्षारीय बैटरियों का नाम उनके इलेक्ट्रोलाइट के नाम पर रखा गया है। ज्यादातर मामलों में, यह KOH (कास्टिक पोटाश) या NaOH (कास्टिक सोडियम) का एक जलीय घोल है। इस प्रकार की बैटरी में एसिड प्रकार की बैटरियों की तुलना में कई फायदे हैं, लेकिन यह इसकी कमियों के बिना नहीं है। राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के कुछ क्षेत्रों में, क्षारीय बैटरी का उपयोग अधिक उचित है। इसलिए, आज हम क्षारीय बैटरी की विशेषताओं और डिजाइन के साथ-साथ उनके दायरे पर भी विचार करेंगे।

सबसे आम प्रकार की क्षारीय बैटरी निकल-कैडमियम और निकल-धातु हाइड्राइड (जिसे निकल-आयरन भी कहा जाता है) हैं। आवेशित अवस्था में दोनों प्रकार की बैटरियों में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड के सक्रिय द्रव्यमान में बेरियम ऑक्साइड और ग्रेफाइट के साथ NiOOH (निकल हाइड्रॉक्साइड) होता है। ग्रेफाइट को सक्रिय द्रव्यमान की विद्युत चालकता को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। बेरियम ऑक्साइड मिलाने से क्षारीय बैटरी की आयु बढ़ जाती है।

निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी के मामले में ऋणात्मक इलेक्ट्रोड का सक्रिय द्रव्यमान पाउडर आयरन (Fe) और उसके ऑक्साइड हैं। इसमें आयरन सल्फाइड और निकल सल्फेट के एडिटिव्स होते हैं। निकल-कैडमियम बैटरी के मामले में, नकारात्मक इलेक्ट्रोड का सक्रिय द्रव्यमान कैडमियम (सीडी) पाउडर और लोहे का मिश्रण होता है। कास्टिक पोटेशियम (20%) का एक जलीय घोल क्षारीय बैटरी के लिए इलेक्ट्रोलाइट के रूप में उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम मोनोहाइड्रेट 20-30 ग्राम प्रति लीटर की मात्रा में मिलाया जाता है। यह एडिटिव बैटरी लाइफ को बढ़ाता है।

आइए एक उदाहरण के रूप में डीजल इंजनों और यात्री कारों में उपयोग किए जाने वाले बैटरी मॉडल का उपयोग करके एक क्षारीय बैटरी के डिजाइन और निर्माण को देखें। वहां निकेल-मेटल हाइड्राइड (Ni-MH) और (Ni-Cd) दोनों का उपयोग किया जाता है। उद्यम निकल-लौह और निकल-कैडमियम बैटरी का उत्पादन करते हैं, जिसमें इलेक्ट्रोड निकल-प्लेटेड स्टील से बने फ्रेम के रूप में बनाए जाते हैं। लैमेलस को इन फ्रेमों के खांचे में दबाया जाता है।

लैमेल सक्रिय द्रव्यमान से भरा पैकेज है। स्लैट्स निकल-प्लेटेड शीट से बने होते हैं जिनमें बड़ी संख्या में छेद होते हैं। ऐसा इसलिए किया जाता है ताकि इलेक्ट्रोलाइट सक्रिय द्रव्यमान में प्रवाहित हो सके।

निकल-कैडमियम बैटरी (एनसी मार्किंग में मौजूद है) में, नकारात्मक प्लेट 2 सकारात्मक लोगों के बीच होती है। निकेल-आयरन (एनजे अंकन में) या 2 नकारात्मक लोगों के बीच एक सकारात्मक प्लेट की उपस्थिति के लिए प्रदान करें। शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए प्लेटों के बीच विभाजक लगाए जाते हैं। वे पीवीसी जाल या एबोनाइट रॉड के रूप में बने होते हैं।

नीचे दी गई छवि एक Ni-MH क्षारीय बैटरी डिवाइस दिखाती है। आरेख में आप इलेक्ट्रोड के आधे ब्लॉक और बैटरी असेंबली देख सकते हैं।

और निम्न चित्र में आप क्षारीय Ni-Cd बैटरी के उपकरण को देख सकते हैं।

ऐसी किस्मों में बैटरियों PUFA और PUFA दोनों बख़्तरबंद सकारात्मक प्लेटों का उपयोग करते हैं। इन प्लेटों को विशेष मामलों या गोले में रखा जाता है। इलेक्ट्रोड निकल-प्लेटेड शीट हाउसिंग में हैं। पिंस के लिए छेद के साथ शरीर में एक वेल्डेड कवर होता है। इलेक्ट्रोलाइट और वेंटिंग गैसों से भरने के लिए एक छेद भी है। शरीर को यांत्रिक शक्ति देने के लिए दीवारों को नालीदार बनाया जाता है। मामले का शीर्ष एक रबर कवर के साथ बंद है, जो उस बॉक्स से तत्वों का अलगाव प्रदान करता है जहां बैटरी स्थापित है। अब थोड़ा क्षारीय बैटरी के संचालन को सुनिश्चित करने के बारे में।

क्षारीय बैटरी के संचालन का सिद्धांत

जब बैटरी डिस्चार्ज हो रही होती है, तो निकल हाइड्रॉक्साइड (NiOOH) सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर क्षारीय बैटरी इलेक्ट्रोलाइट आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। नतीजतन, निकल ऑक्साइड हाइड्रेट नी (ओएच) 2 बनता है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर, कैडमियम और आयरन कैडमियम ऑक्साइड हाइड्रेट (Cd (OH) 2) और आयरन (Fe (OH) 2) में परिवर्तित हो जाते हैं। बाहरी और आंतरिक नेटवर्क के माध्यम से करंट का प्रवाह एक क्षारीय बैटरी का संभावित अंतर (लगभग 1.45 वोल्ट) प्रदान करता है। इस प्रकार, एक क्षारीय बैटरी का संचालन सुनिश्चित किया जाता है।
जब एक क्षारीय बैटरी को चार्ज किया जाता है, तो सकारात्मक प्लेटों का सक्रिय द्रव्यमान करंट के प्रभाव में ऑक्सीकृत हो जाता है। निकल ऑक्साइड हाइड्रेट Ni(OH) 2 निकल हाइड्रॉक्साइड (NiOOH) में परिवर्तित हो जाता है। नकारात्मक इलेक्ट्रोड के सक्रिय द्रव्यमान में, चार्ज करते समय, कैडमियम और लोहे के गठन के साथ कमी होती है।

डिस्चार्ज-चार्ज प्रक्रिया के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाएं नीचे दी गई हैं, जिन्हें निम्नलिखित समीकरणों द्वारा दर्शाया गया है:

क्षारीय बैटरी Ni─MH:

2Ni(OOH) + 2KOH + Fe ⇒ 2Ni(OH) 2 + 2KOH + Fe(OH) 2

क्षारीय बैटरी Ni─Cd:

2Ni(OOH) + 2KOH + Cd ⇒ 2Ni(OH) 2 + 2KOH + Cd(OH) 2

एक क्षारीय बैटरी का संचालन ऐसा होता है कि अंकित मूल्यडिस्चार्ज करंट 0.2 * C है। मान "सी" बैटरी की नाममात्र क्षमता को इंगित करता है। अधिकतम डिस्चार्ज करंट, उदाहरण के लिए, डीजल इंजन शुरू करते समय, 4 * C तक होता है। क्षारीय बैटरियों के लिए मानक चार्ज करंट 0.25*C है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक क्षारीय बैटरी के संचालन और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना के दौरान बनने वाले पदार्थ इलेक्ट्रोलाइट में लगभग भंग नहीं होते हैं और एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। इस तथ्य के कारण कि क्षारीय बैटरी के लिए इलेक्ट्रोलाइट उनके साथ बातचीत नहीं करता है, कोई खपत नहीं होती है और घनत्व नहीं बदलता है। नतीजतन, एसिड बैटरी की तुलना में कम मात्रा की आवश्यकता होती है।

निकल-लौह बैटरी के ऋणात्मक इलेक्ट्रोड (स्पंज आयरन से बना) के ठीक से काम करने के लिए, इसका वजन सकारात्मक से अधिक होना चाहिए। यह इस प्रकार की बैटरी में नकारात्मक प्लेटों की अधिक संख्या के कारण है। इस प्रकार की क्षारीय बैटरी में असेंबली ब्लॉक में किनारों के चारों ओर नकारात्मक प्लेटें होती हैं। इन प्लेटों में है बिजली का संपर्कपतवार के साथ। Ni─Cd बैटरी में, विपरीत सच है। वहां, धनात्मक इलेक्ट्रोड के सक्रिय द्रव्यमान का आयतन ऋणात्मक से अधिक होना चाहिए। उनके ब्लॉकों में किनारों के साथ सकारात्मक प्लेटें होती हैं, जो शरीर से जुड़ी होती हैं।

पूरी तरह चार्ज होने पर एक क्षारीय बैटरी का वोल्टेज लगभग 1.45 वोल्ट होता है। इस प्रकार की बैटरी के महत्वपूर्ण आंतरिक प्रतिरोध के कारण, एक क्षारीय बैटरी का वोल्टेज डिस्चार्ज करते समय नाममात्र मूल्य से काफी कम होता है और चार्ज करते समय काफी अधिक होता है।

जब एक लोड बैटरी टर्मिनलों से जुड़ा होता है और डिस्चार्ज शुरू होता है, तो वोल्टेज तेजी से घटकर 1.3 वोल्ट हो जाता है, और फिर धीरे-धीरे घटकर एक वोल्ट हो जाता है। जब यह निशान पहुंच जाता है, तो निर्वहन को रोक दिया जाना चाहिए। डिस्चार्ज के दौरान परिकलित वोल्टेज का औसत मान 1.25 वोल्ट है। 1 वोल्ट के वोल्टेज के नीचे, एक क्षारीय सेल को डिस्चार्ज करने की अनुशंसा नहीं की जाती है। इससे क्षमता का नुकसान हो सकता है और सेवा जीवन कम हो सकता है।

जब चार्जिंग चल रही होती है, तो क्षारीय बैटरी का वोल्टेज 1.55 से 1.75 वोल्ट तक तेजी से बढ़ता है, और फिर धीरे-धीरे 1.8 वोल्ट तक जाता है। एक सीलबंद क्षारीय बैटरी का चार्ज एक निश्चित समय तक किया जाता है आह नंबरइसकी पासपोर्ट विशेषताओं के अनुसार। एक सीलबंद क्षारीय बैटरी का चार्ज करंट 0.25 * C (नाममात्र क्षमता) के रूप में सेट किया गया है। चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, क्षमता का 150 प्रतिशत बैटरी में स्थानांतरित किया जाता है। अधिक जानकारी के लिए, Ni─Cd बैटरियों पर लेख पढ़ें।

एसिड और अल्कलाइन बैटरियां इस मायने में समान हैं कि चार्ज होने पर दोनों तरह की बैटरियां गैस छोड़ती हैं। हालांकि, सीलबंद क्षारीय बैटरी के मामले में, गैसिंग चार्जिंग के अंत का संकेत नहीं है। लेकिन यहां यह भी सिफारिश की जाती है कि अगर आउटगैसिंग बहुत हिंसक हो तो करंट को कम किया जाए।

हम कह सकते हैं कि सीलबंद क्षारीय बैटरियों को चार्ज न करने से बेहतर है कि उन्हें रिचार्ज किया जाए। उनके लिए अधूरा शुल्क सेवा जीवन को कम करता है। वहीं, ओवरचार्जिंग की भी अनुमति नहीं है। चार्ज करने की प्रक्रिया में, उनका तापमान बढ़ जाता है। 45 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के मूल्यों पर, इलेक्ट्रोड का सक्रिय द्रव्यमान ढहने लगता है। अधिक जानकारी के लिए, के बारे में पढ़ें।

क्षारीय बैटरी के संचालन और सेवा जीवन की विशेषताएं

सिद्धांत रूप में, क्षारीय बैटरी के लिए रखरखाव एसिड बैटरी के समान ही होता है। इलेक्ट्रोलाइट स्तर की समय-समय पर निगरानी करना आवश्यक है, साथ ही बैटरी को चार्ज करना भी आवश्यक है। सीलबंद क्षारीय बैटरियों को नियमित रूप से रिचार्ज किया जाना चाहिए और साफ रखा जाना चाहिए।

सीलबंद क्षारीय बैटरियों को अर्ध-चार्ज या डिस्चार्ज अवस्था में काफी लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि क्षारीय बैटरी नकारात्मक तापमान के प्रति कम संवेदनशील होती हैं। इसके अलावा, सीलबंद क्षारीय बैटरी डिस्चार्ज होने पर काम करने में सक्षम हैं। उच्च धाराएं(उच्च अधिभार क्षमता)।

इस तथ्य के कारण कि सीलबंद क्षारीय बैटरी में एक बड़ा आंतरिक प्रतिरोध होता है, मजबूत निर्वहन और अल्पकालिक शॉर्ट सर्किट इन बैटरियों को नुकसान नहीं पहुंचाते हैं। क्षारीय बैटरी अपनी उच्च शक्ति के कारण कंपन, झटके, झटके के लिए प्रतिरोधी होती हैं। अम्लीय की तुलना में, उनके पास एक उच्च विशिष्ट ऊर्जा, एक लंबी सेवा जीवन है और इसे लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है।

एक खुले सर्किट में सीलबंद क्षारीय बैटरियों का स्व-निर्वहन 9 महीनों में क्षमता का 20 प्रतिशत है। एसिड बैटरी के साथ तुलना करने पर यह ज्यादा नहीं है। उत्तरार्द्ध में, एक महीने में आत्म-निर्वहन का ऐसा स्तर देखा जाता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सीलबंद क्षारीय बैटरियों के संचालन के दौरान कोई हानिकारक गैस उत्सर्जन नहीं होता है और वे काफी विश्वसनीय होते हैं।

लेकिन ऑपरेशन के दौरान क्षारीय बैटरियों के कुछ नुकसान और असुविधाएँ होती हैं। उनका डिस्चार्ज वोल्टेज अम्लीय वाले की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत कम है। नतीजतन, एक ही बैटरी वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए, आपको एक अलग संख्या में कोशिकाओं को भर्ती करने की आवश्यकता होती है। और एक सीलबंद क्षारीय बैटरी के मामले में, ऐसे तत्वों की संख्या बहुत अधिक होगी। क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट बैटरी के उच्च आंतरिक प्रतिरोध के कारण, अम्लीय वाले की तुलना में तीव्र निर्वहन के दौरान वोल्टेज बहुत तेजी से गिरता है।

क्षारीय बैटरियों के प्रकार और उनके अनुप्रयोग के क्षेत्र

लैमेलर क्षारीय बैटरी, जिसके डिजाइन की ऊपर चर्चा की गई थी, का व्यापक रूप से कर्षण क्षारीय बैटरी के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, उन्हें स्टार्टर्स के रूप में भी उपयोग किया जाता है। ऐसी बैटरियों के अनुप्रयोग के क्षेत्र नीचे दिए गए हैं:

• लोकोमोटिव और यात्री कारें;
• अलार्म और आपातकालीन बिजली आपूर्ति प्रणाली;
• मेरा इलेक्ट्रिक इंजन;
• सभी प्रकार के बाहरी विद्युत उपकरण (गोदाम और कारखानों में विभिन्न फोर्कलिफ्ट। उदाहरण के लिए, एक क्षारीय बैटरी TNZh);
• आंतरिक दहन इंजन शुरू करने के लिए।

फोन, कैमरा, ट्राम, ट्रॉलीबस आदि में क्षारीय बैटरी पाई जाती है। क्षारीय बैटरी प्राप्त हुई हैं व्यापक उपयोगविभिन्न पोर्टेबल उपकरणों और बिजली उपकरणों में। वे रोल-टाइप इलेक्ट्रोड के साथ बेलनाकार बैटरी का उपयोग करते हैं। उनके पास है रेटेड वोल्टेज 1.2─1.3 वोल्ट। ऐसे तत्वों को बैटरी में एकत्र किया जाता है और उदाहरण के लिए, स्क्रूड्राइवर्स में उपयोग किया जाता है। लेख "" में उनके उपयोग के बारे में और पढ़ें।

इसके अलावा, क्षारीय बैटरी कारों में स्टार्टर बैटरी के रूप में पाई जा सकती हैं। सच है, वे मुख्य रूप से केवल कुछ ट्रकों के साथ-साथ सैन्य उपकरणों के लिए भी उत्पादित होते हैं। वे कारों पर दुर्लभ हैं। लेकिन, सिद्धांत रूप में, कुछ भी कार मालिकों को अपने "लोहे के घोड़ों" पर 12V क्षारीय बैटरी स्थापित करने से नहीं रोकता है। और उनके उपयोग के बारे में समीक्षा सकारात्मक हैं।