Liczba akumulatorów sprzedawanych codziennie na świecie sięga milionów. Lwia część tej liczby przypada na baterie alkaliczne - baterie, w których jako elektrolit działa roztwór alkaliczny (wodorotlenek potasu). Ich zalety to niski koszt, możliwość długiej pracy w trybie stałego obciążenia oraz przechowywanie ładunku przez 3-5 lat.

Bateria alkaliczna AAA

W urządzeniach o niskim poborze prądu, np. w pilotach do sprzętu telewizyjnego i wideo, najczęściej stosuje się baterie alkaliczne AAA, zwane też „małym palcem” lub „minipalcem”. Zgodnie ze standardami Międzynarodowej Komisji Elektrycznej są one oznaczone LR6. Pojemność tych elementów wystarcza na utrzymanie pilota przez 1-2 lata.

Baterie alkaliczne AA

Baterie AA, popularnie określane jako , są uniwersalnym „koniem roboczym” i znajdują zastosowanie w dziecięcych zabawkach muzycznych, przenośnych odbiornikach i odtwarzaczach, latarkach, telefonach, sprzęcie biurowym i wielu innych urządzeniach. Do długotrwałej pracy w sprzęcie fotograficznym, który wymaga maksymalnej energooszczędności, opracowano specjalne fotoelementy, które można rozpoznać po przedrostku „zdjęcie” w tytule. Wydajność zwykłych ogniw z elektrolitem alkalicznym waha się od 1500 do 3000 mA/h, a wytwarzane przez nie napięcie jest na poziomie 1,5V.

Baterie alkaliczne typu D

Baterie typu D, popularnie nazywane „beczką” lub „beczką”, są najczęściej stosowane w odbiornikach i nadajnikach radiowych, licznikach Geigera i krótkofalówkach, czyli tam, gdzie są potrzebne Duża pojemność. Zgodnie ze standardem International Electric Commission są one oznaczone LR20. Napięcie robocze wynosi 1,5 V, a pojemność może osiągnąć poziom 16000 mAh.

Baterie alkaliczne i alkaliczne - różnice

Dość często sprzedawcy sprzętu operują terminem „baterie alkaliczne”. Chociaż nazwa ta brzmi wystarczająco imponująco, pochodzi od angielskie słowo„alkaliczny”, oznaczający te same zasady i używany w etykietowaniu baterii alkalicznych wyprodukowanych za granicą. Tym samym zarówno baterie alkaliczne, jak i alkaliczne nie różnią się od siebie, a te dwie nazwy są potocznymi synonimami.

Różnica między bateriami alkalicznymi i solnymi

Chociaż zarówno baterie solankowe, jak i alkaliczne są niezmiennie bestsellerami, mają znaczące różnice :

Sól:

• są całkowicie rozładowywane po około 2-3 latach przechowywania;
• są bardziej podatne na wahania temperatury, co znacznie skraca termin przydatności do spożycia;
• pod wpływem wewnętrznych procesów chemicznych pod koniec wyładowania często „wyciekają”, zalewając styki sprzętu i brudząc wszystko dookoła, dlatego nie należy ich zostawiać w nieużywanych urządzeniach;
• mają stosunkowo niską pojemność i czas pracy;
• nie wytrzymują dużych obciążeń i nadają się do użytku tylko w urządzeniach o niskim poborze prądu: zegary, waga kuchenna, piloty;
• należą do kategorii niskich cen.

Dowiedz się więcej o bateriach alkalicznych

Nazwa baterii alkalicznych pochodzi od zawartego w nich elektrolitu. W większości przypadków jest to wodny roztwór KOH (kaustyczny potaż) lub NaOH (kaustyczny sód). Ten typ akumulatora ma szereg zalet w porównaniu z akumulatorami kwasowymi, ale nie jest pozbawiony wad. W niektórych obszarach gospodarki narodowej bardziej uzasadnione jest stosowanie baterii alkalicznych. Dlatego dzisiaj rozważymy cechy i konstrukcję baterii alkalicznych, a także ich zakres.

Najpopularniejszymi typami baterii alkalicznych są baterie niklowo-kadmowe i niklowo-metalowo-wodorkowe (zwane również niklowo-żelaznymi). W obu typach akumulatorów w stanie naładowanym masa aktywna elektrody dodatniej składa się z NiOOH (wodorotlenku niklu) z dodatkiem tlenku baru i grafitu. Grafit ma na celu zwiększenie przewodności elektrycznej masy aktywnej. Dodatek tlenku baru wydłuża żywotność baterii alkalicznej.

Masą aktywną elektrody ujemnej w przypadku akumulatora niklowo-metalowo-wodorkowego jest sproszkowane żelazo (Fe) i jego tlenki. Zawiera dodatki siarczku żelaza i siarczanu niklu. W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych aktywną masą elektrody ujemnej jest mieszanina proszku kadmu (Cd) i żelaza. Jako elektrolit do baterii alkalicznych stosuje się wodny roztwór kaustycznego potasu (20%). Do elektrolitu dodaje się monohydrat litu w ilości 20-30 gramów na litr. Ten dodatek wydłuża żywotność baterii.

Przyjrzyjmy się projektowi i budowie baterii alkalicznej na przykładzie modeli baterii stosowanych w lokomotywach spalinowych i samochodach osobowych. Stosowane są tam zarówno wodorki niklowo-metaliczne (Ni-MH), jak i (Ni-Cd). Przedsiębiorstwa produkują baterie niklowo-żelazne i niklowo-kadmowe, w których elektrody wykonane są w postaci ramek ze stali niklowanej. Lamele są wciskane w rowki tych ram.

Lamel to opakowanie wypełnione aktywną masą. Listwy wykonane są z blachy niklowanej z dużą ilością otworów. Odbywa się to tak, aby elektrolit mógł przepływać do masy aktywnej.

W akumulatorach niklowo-kadmowych (NC występuje w oznaczeniu) płyta ujemna znajduje się między 2 dodatnimi. Niklowo-żelazne (w oznaczeniu NJ) lub przewidzieć obecność jednej płyty dodatniej między dwoma ujemnymi. Aby uniknąć zwarcia, między płytami umieszcza się separatory. Wykonane są w formie siatki PCV lub pręta ebonitowego.

Poniższy rysunek przedstawia urządzenie z baterią alkaliczną Ni-MH. Na schemacie widać połówkowe bloki elektrod i zespół baterii.

A na poniższym zdjęciu widać urządzenie z baterią alkaliczną Ni-Cd.

W takich odmianach baterie zarówno PUFA, jak i PUFA wykorzystują zbrojone płyty dodatnie. Płyty te są umieszczane w specjalnych skrzynkach lub muszlach. Elektrody znajdują się w obudowie z blachy niklowanej. Korpus posiada przyspawaną pokrywę z otworami na kołki. Istnieje również otwór do napełniania elektrolitem i odpowietrzania gazów. Aby nadać korpusowi wytrzymałość mechaniczną, ściany są faliste. Górna część obudowy zamykana jest gumową osłoną, która zapewnia izolację elementów od skrzynki, w której znajduje się bateria. Teraz trochę o tym, co zapewnia działanie baterii alkalicznej.

Zasada działania baterii alkalicznych

Podczas rozładowywania się akumulatora wodorotlenek niklu (NiOOH) reaguje z jonami elektrolitu alkalicznego na elektrodzie dodatniej. W rezultacie powstaje hydrat tlenku niklu Ni(OH)2. Na elektrodzie ujemnej kadm i żelazo są przekształcane w uwodniony tlenek kadmu (Cd (OH) 2) i żelazo (Fe (OH) 2). Przepływ prądu przez sieć zewnętrzną i wewnętrzną zapewnia różnicę potencjałów (około 1,45 V) baterii alkalicznej. W ten sposób zapewnione jest działanie baterii alkalicznej.
Podczas ładowania baterii alkalicznej masa czynna płyt dodatnich ulega utlenieniu pod wpływem prądu. Hydrat tlenku niklu Ni(OH) 2 jest przekształcany w wodorotlenek niklu (NiOOH). W masie czynnej elektrod ujemnych podczas ładowania następuje redukcja z powstawaniem kadmu i żelaza.

Poniżej znajdują się reakcje zachodzące podczas procesu rozładowania-ładowania, reprezentowane przez następujące równania:

Bateria alkaliczna Ni─MH:

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

Bateria alkaliczna Ni─Cd:

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

Działanie baterii alkalicznej jest takie, że Wartość nominalna prąd rozładowania wynosi 0,2*C. Wartość „C” wskazuje nominalną pojemność akumulatora. Maksymalny prąd rozładowania np. przy rozruchu silnika wysokoprężnego wynosi do 4*C. Standardowy prąd ładowania baterii alkalicznych wynosi 0,25*C.

Należy zauważyć, że substancje powstające podczas pracy baterii alkalicznej i zachodzenia reakcji elektrochemicznych prawie nie rozpuszczają się w elektrolicie i nie reagują ze sobą. Ze względu na to, że elektrolit do baterii alkalicznej nie wchodzi z nimi w interakcje, nie ma zużycia i nie zmienia się gęstość. W rezultacie wymagana jest mniejsza objętość niż w przypadku akumulatora kwasowego.

Aby elektroda ujemna (złożona z żelaza gąbczastego) akumulatora niklowo-żelaznego działała prawidłowo, jej waga musi być większa niż dodatnia. Wynika to z większej liczby płyt ujemnych w tego typu akumulatorach. Blok montażowy w tego typu baterii alkalicznej ma na krawędziach płytki ujemne. Te talerze mają połączenie elektryczne z kadłubem. W akumulatorach Ni─Cd jest odwrotnie. Tam aktywna masa elektrody dodatniej powinna mieć większą objętość niż masa ujemna. Ich bloki mają płyty dodatnie wzdłuż krawędzi, które są połączone z korpusem.

Napięcie baterii alkalicznej po pełnym naładowaniu wynosi około 1,45 wolta. Ze względu na znaczną rezystancję wewnętrzną tego typu baterii, napięcie baterii alkalicznej jest znacznie mniejsze od wartości nominalnej podczas rozładowywania i znacznie wyższe podczas ładowania.

Kiedy obciążenie jest podłączone do zacisków akumulatora i rozpoczyna się rozładowywanie, napięcie gwałtownie spada do 1,3 wolta, a następnie powoli spada do jednego wolta. Kiedy ten znak zostanie osiągnięty, wyładowanie musi zostać zatrzymane. Średnia wartość obliczonego napięcia podczas rozładowania wynosi 1,25 wolta. Poniżej napięcia 1 V nie zaleca się rozładowywania ogniwa alkalicznego. Może to prowadzić do utraty wydajności i skrócenia żywotności.

Podczas ładowania napięcie baterii alkalicznej dość szybko wzrasta z 1,55 do 1,75 wolta, a następnie powoli wzrasta do 1,8 wolta. Ładowanie zamkniętej baterii alkalicznej odbywa się do pewnego Ach liczba zgodnie z jego cechami paszportowymi. Prąd ładowania szczelnie zamkniętej baterii alkalicznej jest ustawiony na 0,25*C (pojemność nominalna). Podczas procesu ładowania do akumulatora przenoszone jest 150 procent pojemności. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj artykuły na temat baterii Ni─Cd.

Baterie kwasowe i alkaliczne są podobne pod tym względem, że oba typy baterii uwalniają gaz podczas ładowania. Jednak w przypadku szczelnych baterii alkalicznych gazowanie nie jest oznaką zakończenia ładowania. Ale tutaj zaleca się również zmniejszenie prądu, jeśli odgazowanie jest zbyt gwałtowne.

Można powiedzieć, że lepiej ładować zamknięte baterie alkaliczne niż rozładowywane. Niepełne ładowanie za nich skraca życie. Jednocześnie niedopuszczalne jest również przeładowanie. W trakcie ładowania ich temperatura wzrasta. Przy wartościach powyżej 45 stopni Celsjusza aktywna masa elektrod zaczyna się zapadać. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj.

Cechy działania i żywotność baterii alkalicznych

Zasadniczo konserwacja baterii alkalicznych jest mniej więcej taka sama jak w przypadku baterii kwasowych. Konieczne jest okresowe monitorowanie poziomu elektrolitu, a także ładowanie akumulatora. Uszczelnione baterie alkaliczne należy regularnie ładować i utrzymywać w czystości.

Zamknięte baterie alkaliczne mogą być przechowywane w stanie częściowo naładowanym lub rozładowanym przez dość długi czas. Warto również zauważyć, że baterie alkaliczne są mniej wrażliwe na ujemne temperatury. Ponadto szczelnie zamknięte baterie alkaliczne mogą działać w stanie rozładowanym. wysokie prądy(wysoka przeciążalność).

Dzięki temu, że zamknięta bateria alkaliczna ma dużą rezystancję wewnętrzną, silne rozładowanie i krótkotrwałe zwarcia nie szkodzą tym bateriom. Baterie alkaliczne są odporne na wibracje, wstrząsy, wstrząsy dzięki swojej dużej wytrzymałości. W porównaniu z kwasowymi mają wyższą energię właściwą, dłuższą żywotność i mogą być dłużej przechowywane.

Samorozładowanie zamkniętych baterii alkalicznych w obwodzie otwartym wynosi 20 procent pojemności w ciągu 9 miesięcy. To niewiele w porównaniu z akumulatorami kwasowymi. W tym ostatnim taki poziom samorozładowania obserwuje się w ciągu miesiąca. Należy pamiętać, że podczas pracy zamkniętych baterii alkalicznych nie dochodzi do emisji szkodliwych gazów i są one dość niezawodne.

Ale baterie alkaliczne mają pewne wady i niedogodności podczas pracy. Ich napięcie rozładowania jest o około 40 procent niższe niż w przypadku kwaśnych. W rezultacie, aby wytworzyć takie samo napięcie baterii, musisz zrekrutować inną liczbę ogniw. A w przypadku szczelnej baterii alkalicznej ilość takich elementów będzie znacznie większa. Ze względu na dużą rezystancję wewnętrzną baterii alkalicznych, podczas intensywnego rozładowania napięcie spada znacznie szybciej niż w przypadku kwaśnych.

Rodzaje baterii alkalicznych i obszary ich zastosowania

Baterie alkaliczne lamelowe, których konstrukcja została omówiona powyżej, są szeroko stosowane jako baterie alkaliczne trakcyjne. Ponadto są również używane jako startery. Poniżej znajdują się obszary zastosowania takich baterii:

• lokomotywy i samochody osobowe;
• alarmy i systemy zasilania awaryjnego;
• górnicze lokomotywy elektryczne;
• wszelkiego rodzaju zewnętrzne urządzenia elektryczne (różne wózki widłowe w magazynach i fabrykach. Na przykład bateria alkaliczna TNZh);
• do rozruchu silników spalinowych.

Baterie alkaliczne znajdują się w telefonach, kamerach, tramwajach, trolejbusach itp. Baterie alkaliczne otrzymały szerokie zastosowanie w różnych urządzeniach przenośnych i elektronarzędziach. Używają baterii cylindrycznych z elektrodami rolkowymi. Oni mają Napięcie znamionowe 1,2-1,3 wolta. Takie elementy gromadzone są w baterii i wykorzystywane np. we wkrętakach. Przeczytaj więcej o ich zastosowaniu w artykule „”.

Ponadto baterie alkaliczne można znaleźć jako akumulatory rozruchowe w samochodach. To prawda, że ​​są produkowane głównie do niektórych ciężarówek, a także do sprzętu wojskowego. Są rzadkością w samochodach. Ale w zasadzie nic nie stoi na przeszkodzie, aby niektórzy właściciele samochodów instalowali baterię alkaliczną 12 V na swoich „żelaznych koniach”. A opinie na temat ich stosowania są pozytywne.