Одни батарейки служат долго, другие умирают практически сразу, особенно на морозе. Почему? Предлагаем разобраться — для чего подходят те или иные виды источников питания и как сэкономить при их выборе.
История батареек
Автором первой в мире батарейки стал итальянский физик Алессандро Вольта. Он обнаружил, что химические процессы, возникающих между электродами из различных металлов, могут стать источником электрического тока. Вольта сконструировал элемент, в котором чередовались пластинки цинка и меди, а между ними были проложены кусочки суконной ткани, пропитанной соляной кислотой.
Батарея была помещена в обладающий проводимостью соляной раствор — электролит. На выходах создавалась разность потенциалов, суммирующая напряжение всех соединенных в столб элементов, в результате возникал электрический ток.
Алессандро Вольта представил свое изобретение Лондонскому королевскому обществу в 1801 году, после этого его пригласил в Париж Наполеон I Бонапарт, чтобы физик лично ему продемонстрировал работу батареи. За это Вольта были пожалованы орден Почетного легиона, титул короля электриков и премия в 6 тысяч лир.
Первое массовое производство батареек наладила американская компания Eveready в конце XIX века. Тогда выпускались источники питания для радиоприемников, позже их стали применять в горной промышленности, в автомобилестроении, на флоте и в авиации.
В 20-х годах прошлого века американский рынок батареек захватила компания Duracell, и поэтому долгое время «господствовали» марганцево-цинковые гальванические элементы с графитным электродом.
Затем пришли новые технологии, а вместе с ними и новые производители. Сегодня на российском рынке самые популярные бренды GP, Energizer, Duracell, Varta, «Космос». Источники тока отличаются по мощности, она, в свою очередь, зависит от начинки. В зависимости от состава — катода, анода и электролита — батарейки бывают соляными, щелочными, ртутными, литиевыми и серебряными.
Виды батареек по составу
Солевые батарейки пришли на замену марганцево-цинковым во второй половине XX века. В солевых в качестве электролита используется раствор хлорида аммония, в нём размещены электроды, изготовленные из цинка и оксида марганца. Солевые самые недорогие из всех представленных на рынке батареек.
Однако большинство производителей уже отказались от выпуска этих гальванических элементов, и в продаже их практически не найдёшь. Наверняка, многие замечали в отсеке для батареек белый налёт или скопление крупинок соли. Оказалось, что эти источники тока чаще других склонны к разгерметизации, в результате электролит вытекает, что сказывается на сроке службы техники.
Кроме того, это опасно и для человека — если соль попадёт на кожу или слизистые оболочки, то есть риск получить ожог.
Щелочные также известны в народе как алкалиновые (от английского alkaline — «щёлочь»). Они немногим дороже солевых, однако, пользы от них в разы больше: при непрерывном разряде они способны проработать значительно дольше, чем солевые, и с более интенсивной нагрузкой. Элементы питания этого типа стоят в среднем около 20 — 30 рублей за батарейку.
Ртутные, как и соляные, уже практически не встретишь в продаже, их снимают с производства из-за токсичности ртути. Также они требуют специальных условий утилизации. Кроме этого, при цикличной работе гальванический элемент быстро деградирует и его ёмкость снижается.
Литиевые батареи работают дольше всех при высоких нагрузках. В такой батарейке катод изготовлен из лития, он отделён от анода с помощью сепаратора и диафрагмы, которая пропитана органическим электролитом. При этом литиевые самые лёгкие из всех существующих, но их единственный недостаток в цене — стоимость одной упаковки из двух батареек около 150 рублей.
Серебряные батарейки тоже одни из самых дорогих, оксид серебра служит основой для катода, а цинк — для анода. Электролитом выступает гидроксид натрия или калия. У них стабильное напряжение и высокая ёмкость. «Сами по себе эти батарейки хороши: они долго хранятся и медленно разряжаются. Поставил и на пять лет забыл о смене элементов тока. Но в магазинах их редко встретишь из за высокой цены», — объяснил продавец-консультант магазина «Техносити» Артём Новиков.
«Многоразовые» батарейки
Опытные пользователи предпочитают вместо одноразовых батареек покупать аккумуляторные, так как их можно многократно перезаряжать. Отличить аккумуляторы можно по надписи Rechargeable, а также по обозначенной на корпусе ёмкости в миллиампер-часах (mAh).
Для перезарядки нужно специальное устройство, включаемое в розетку, его стоимость варьируется от 300 до 4 тысяч рублей.
На полках магазинов чаще можно найти никель-кадмиевые и никель-ионные аккумуляторы.
«Перезаряжаемые батарейки — перспективное направление и в науке, и в производстве. Перезаряжаемые источники питания ещё и экологичны за счёт многоразового использования. Так что скоро аккумуляторы вытеснят одноразовые батарейки», — считает кандидат химических наук Нина Косова.
Учёные непрерывно работают над разработкой новых материалов. Например, новосибирский научно-исследовательский институт химии твёрдого тела работает над синтезом натрий-ионных батарей, в перспективе разработка магний-ионных источников тока.
Виды по размеру
Теме не менее, одноразовые батарейки ещё рано отправлять на свалку истории. Прежде всего, доступность по цене не позволит их списать в утиль, поэтому полезно разобраться в классификации батареек по размерам.
ААА — небольшая батарейка, в народе также известная как «мизинчиковая». Высотой около 4,5 сантиметров и диаметром около сантиметра. Напряжение составляет 1,5 вольт.
АА — ещё одна миниатюрная батарейка, её также называют «пальчиковая». Высота составляет 5,5 сантиметров, диаметр — около 1,5 сантиметров, а напряжение — не более 1,5 вольт.
C — эти батарейки именуют «дюймовочками» или «эсками» из-за высоты — пять сантиметров. Диаметр составляет 2,6 сантиметра, а напряжение 1,5 вольта.
D — это самая большая батарейка, поэтому её неофициально прозвали «бочка». Напряжение стандартное, высота — 6,1 сантиметра, диаметр — 3, 4 сантиметра.
PP3, или «крона», — элемент с самым высоким напряжением в девять вольт, высотой 4,8 сантиметра и диаметром 2,6 сантиметра. У этой батарейка оба контакта расположены с одной стороны.
Область применения
Солевые батарейки обладают малой ёмкостью — около 0,8 ампер в час. Они подходят к устройствам с малым энергопотреблением: пульты дистанционного управления, термометры, настенные часы, кухонные или напольные весы. Эти батарейки очень быстро теряют заряд при низких температурах.
У щелочных область применения значительно шире, и они рассчитаны на высокие нагрузки. Ёмкость такой батарейки составляет 1,5 — 3,2 ампер в час. Щелочные элементы применимы к цифровым фотоаппаратам со вспышкой, фонарикам, детским игрушкам, офисным телефонам, компьютерным мышкам и так далее.
Литиевые батарейки имеют более длительный срок службы, поэтому такие источники питания применяются в устройствах, которые обладают высоким энергопотреблением. Это может быть компьютерная и фототехника, медицинская аппаратура. Кроме того, такие батарейки не боятся мороза. И их можно смело использовать для какого-нибудь уличного гаджета.
Ртутные батарейки ещё 20 лет назад широко использовались в таких устройствах, как электронные часы, кардиостимуляторы, слуховые аппараты, приспособления военного назначения. Но сегодня, как уже говорилось выше, от них отказались из-за высокого риска получить отравление.
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. Батарейки формата «крона», в основном, вставляют в радиоуправляемые игрушки или другие устройства, требующие большой мощности.
При выборе батарейки также стоит ориентироваться на дату производства. «Всегда надо смотреть, когда была произведена батарейка. Если она год пролежала на полке в магазине, то можно быть уверенным, что она потеряла свою ёмкость на 10-20%. Поэтому никогда не покупайте батарейки впрок. Самый короткий срок хранения у солевых — около двух лет; до пяти лет могут храниться щелочные, и до семи — литиевые», — подчеркнул продавец-консультант Артём Новиков.
