Батарейки относятся к химическим источникам тока (ХИТ) — устройствам, в котором химическая энергия непосредственно превращается в электрическую в процессе протекания химической реакции между веществом окислителем и веществом восстановителем.
В тоже время безопасная на первый взгляд батарейка несет в себе потенциальную угрозу для окружающей среды и здоровья людей, поскольку она содержит в своем составе токсичные вещества (тяжелые металлы — свинец, кадмий, ртуть, никель, цинк), щелочи, которые могут вызывать ожоги и другие небезопасные компоненты.
Со временем ХИТ исчерпывают свои ресурсы и становятся отходами, которые относятся к отходам 1-го и 2-го классов опасности из-за наличия в них токсичных веществ. Зачастую отходы ХИТ попадают вместе с твердыми бытовыми отходами (ТБО) на полигоны и свалки мусора и являются источником повышенного загрязнения окружающей среды, что в свою очередь может сказаться на здоровье людей. И хотя доля отработанных батареек в бытовом мусоре составляет всего 0,25 % (но это тысячи тонн) — угроза их негативного влияния довольно внушительная, тДеление элементов на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются подзарядке, но эффективность этого процесса крайне низка.
|
|
Для выбора функционального предназначения элементов питания важное значение имеют их типы (солевые, щелочные и т.д.) и размеры, которые указываются на корпусе батарейки. Ниже приведены наиболее распространённые размеры элементов питания:
Тип размера | Обозначение по номенклатуре IEC JIS*, аналоги | Форма | Размеры, мм | Напряжение, В | Обиходное название |
AAA | R03, 286 | Цилиндр | 44,5 × 10,5** | 1,2—1,6 | «мизинчиковая» |
AA | R6, 316 | Цилиндр | 50,5 × 14,5** | 1,2—1,6 | «пальчиковая» |
С | R14, 343 | Цилиндр | 50,0 × 26,2** | 1,2—1,6 | «средняя» |
D | R20, 373 | Цилиндр | 61,5 × 34,2** | 1,2—1,6 | «большая» |
РР3 | 6F22 | Параллелепипед | 48,5 × 26,5 × 17,5 | «крона» | |
— | 3R12 | Параллелепипед | 67 × 62 × 22 | 4,5 | квадратная |
*) IEC — International Electrotechnical Commission; JIC — Joint Industrial Council
**) Длина, диаметр
В настоящее время существует два типа обозначений батареек.
В первом —указывается только размер батарейки без указания химического состава элемента. Например, для цилиндрических батареек приводят следующие обозначения: D, С, АА, ААА.
Во втором — фигурируют два основных параметра батарейки, описывающие ее размер, форму и электрохимическую систему, на которой построен элемент. Например, LR20, LR14, LR6, LR03, 6F22. Первая буква в таком обозначении батарейки содержит информацию о ее химическом составе. Буква «L» относится к щелочной батарейке, отсутствие буквы «L» — к солевой, буква «S» — к серебряно-цинковой, буква «С» — к литиевой. Буквой «R» обозначается цилиндрическая форма элемента, буквой «F» — плоская. Цифра перед буквенным обозначением на батарейке обозначает количество параллельно соединенных элементов в батарее, например, «6F22» обозначает солевую батарейку типа «Крона», состоящую из шести 1,5-вольтовых элементов (соединение одиночного гальванического элемента в батарею обеспечивает увеличение напряжения или ёмкости ХИТ).
|
|
Типы батареек (первичные ХИТ):
Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают их химический состав). В солевых батарейках используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролитом служит хлорид аммония, катодом — цинк.
Батарейки со щелочным электролитом или марганцевые батарейки, которые еще называют «алкалиновыми» батарейками («alkaline» с английского — щёлочь). В них используется щелочной электролит (гидроксид калия), положительный полюс состоит из диоксида марганца, а отрицательный — из цинкового порошка (в солевых элементах используется цинковый корпус).
Следует заметить, что и солевые и щелочные батарейки содержат растворенные тяжелые металлы, которые являются токсичными веществами.
Литиевые батарейки относятся к третьему типу из трех широко распространённых типов батареек. Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды.
Литиевые батарейки широко используются в часах и в фототехнике.
Серебряно-цинковые батарейки имеют катод, состоящий из оксида серебра и представлены широкой гаммой типоразмеров, которые характеризуются более высоким напряжением по сравнению с окисно-ртутными, марганцево-цинковыми и воздушно-цинковыми элементами. Они обладают хорошими противоударными и противовибрационными свойствами, низким и стабильным внутренним сопротивлением, хорошими низкотемпературными характеристиками. Используются в слуховых аппаратах, инструментах, наручных часах, калькуляторах.
Ниже приведены сравнительные характеристики достоинства и недостатков батареек по типу электролита:
Тип | Достоинства | Недостатки |
Сухие («солевые», LeClanche, угольно-цинковые) | Самые дешевые, массово производятся. | Наименьшая емкость; спадающая кривая разряда; неэффективны при работе с высокими нагрузками (большим током); неэффективны при низких температурах. |
Heavy Duty («мощный» сухой элемент, хлорид цинка) | Дешевле щелочных. Лучше LeClanche при большом токе и низких температурах. | Низкая емкость. Спадающая кривая разряда. |
Щелочные («алкалиновые» (Alkaline), щелочно-марганцевые, марганцево-цинковые) | Низкая цена. Лучше, чем LeClanche и Heavy Duty, при большом токе и низких температурах. При разряде сохраняют низкое значение полного сопротивления. Массово производятся. | Ниспадающая кривая разряда. |
Серебряные | Высокая емкость. Пологая кривая разряда. Хороши при высоких и низких температурах. Длительно хранятся. | Высокая цена. |
Литиевые | Высокая емкость за счет размера батарейки (минимум 12 мм). Пологая кривая разряда. Высокое напряжение на элемент (16 В). Превосходны при низких температурах. Чрезвычайно долго хранятся. Легкие. | Высокая цена. |
Воздушно-цинковые | Безопасны для здоровья и окружающей среды. Средняя стоимость. Длительно хранятся. Емкость в 9-10 раз выше, чем у серебряно-цинковых и в 11 раз выше, чем у щелочных. | Толщина батарейки в 1,5 раза больше обычной щелочной/серебряной. Требуется заклеивать батарейку, чтобы исключить саморазряд во время ее хранения. |
Ртутные | Постоянство напряжения. Высокая энергоплотность и энергоемкость. | Средняя цена. Из-за токсичности ртути почти не производится. |
|
|