Как работает батарейка?

Батарейка и всё о ней

Батарейка — это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но, к сожалению, сегодня мало кого интересует её история, устройство, её виды. Давайте вместе разберёмся с этими и другими интересными вопросами о батарейке. А точнее «что такое батарейка», «как работает батарейка». Повседневная жизнь не требует каких-то великих усилий для включения телевизора, калькулятора, для нормальной работы настенных часов, для работы компьютерной мыши и так далее. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время. Это понимает каждый здравомыслящий человек, но не каждый задаёт себе вопрос: «как из таких маленьких батареек совершается такой объём работы», «как устроены батарейки»… А, между тем, это физика.

Самые первые прототипы батареек появились ещё в Месопотамии около 2000 лет назад. Состояла она в то время из глиняной вазы, медного и железного стержней, залитыми битумом. Кстати, если такой сосуд залить кислотой (уксусной, серной), то получим напряжение примерно в 1В. Назвали такой прототип «Багдадской батарейкой » в связи с местом, на котором были обнаружены.
Примерно в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл батарейку, которой мы и по сей день продолжаем пользоваться. Кстати, кто не знает что такое батарейка, так это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. То есть батарейка это гальванический элемент, работающий на химической реакции. Так можно объяснить и детям.

Возможно, вам будет интересно: Почему батарейки кислые на вкус?

Как работает батарейка

Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. У любой батарейки есть положительный полюс (анод–цинк Zn), отрицательный полюс (катод–марганец Mg) и электролит (может быть сухим, жидким). Именно эти составляющие и являются основными элементами батарейки. Электрический ток бежит от анода (+) к катоду (—), но между ними обязательно должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то ещё). Если нагрузки не будет (соединить «–» с «+» напрямую), то произойдёт короткое замыкание (К.З.)
Катоды выполняют функцию восстановителя, т.е. принимают электроны от прибывшего анода. Электролит это среда, в которой перемещаются ионы, которые образуются в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образовываются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются — батарейка садится.
Вот и вся работа батарейки, кстати, все процессы, проходящие в гальваническом элементе, необратимы, то есть заряжать батарейки нельзя. Кратко говоря о работе батарейки: анод — нагрузка — катод — электролит.
Электролит изначально изготовляли в жидком виде, но это неудобно, так как при переворачивании батарейки она просто не работала. Из-за этого электролит стали загущать, превращать его в сухой вид.

Как устроена батарейка

Внутри металлического корпуса щелочной ячейки находятся три основных химических вещества: цинк, диоксид марганца и гидроксид калия.

Щелочная батарейка. /Роджер Кларк

Это может показаться сложным, но способ производства электричества в батарейке на самом деле довольно прост: происходит химическая реакция, которая перемещает крошечные отрицательно заряженные частицы, называемые «электронами», вокруг, чтобы создать электрический ток.

Когда элемент подключен к цепи – например, к лампочке, – цинк внутри реагирует с диоксидом марганца и теряет электроны.

Электроны собираются с помощью металлического стержня внутри ячейки, что позволяет им течь из нижней части ячейки (отрицательный), через провода к лампе (чтобы она загорелась), а затем обратно в верхнюю часть ячейки. (положительный).

Эта реакция производит около 1,5 вольт электроэнергии. Поскольку не так много устройств могут работать при напряжении 1,5 В, очень часто два или четыре элемента используются вместе для увеличения мощности. Таким образом, четыре ячейки, соединенные вместе (конец в конец), дадут шесть вольт.

Когда большая часть цинка прореагировала с диоксидом марганца, мы говорим, что элемент «плоский», что означает, что он больше не может производить электричество. Поскольку химическая реакция, происходящая в щелочных элементах, не может быть легко изменена, это означает, что элемент не может быть перезаряжен.

Но помните, что большинство элементов и батарей можно утилизировать, поэтому убедитесь, что вы тщательно от них избавились.

Обратная реакция

Все типы батареек и элементов имеют сходный тип химической реакции, происходящей для выработки электроэнергии.

Но в некоторых типах элементов или батарей химические вещества различны, и реакция может быть обратной. Таким образом, элементы могут быть перезаряжены – так же, как литий-ионные аккумуляторы в автомобилях или смартфонах.

Раньше было гораздо дешевле производить неперезаряжаемые элементы, такие как щелочные элементы, поэтому они использовались очень широко.

Но теперь, когда люди осознали, насколько вредно для окружающей среды просто выбрасывать неперезаряжаемые элементы, а поскольку перезаряжаемые элементы становятся дешевле, мы, вероятно, будем использовать неперезаряжаемые элементы все меньше и меньше в будущем.

Типы батареек

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки.

Что это такое солевые батарейки

Солевая батарейка изготавливается из пассивного угля и двуокиси марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах работы элементы питания могут восстанавливаться, т.е. выравнивать локальные неоднородности в композите электролита, вызванных разрядом. Такой процесс немного продлевает срок службы батарейки.

  • Алкалиновые (щёлочные) батарейки

Алкалиновые (щелочные) батарейки что это такое

В отличие от солевых батарей у алкалиновой батарейки химический элемент электролита — щелочной. Щёлочные батарейки (алкалин) имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

  • Литиевые батарейки – li ion

Литиевые батарейки что это такое

Самые современные. В отличие от щелочных и солевых батареек, в состав катода входит литий (Li – наивысший отрицательный потенциал), в состав анода — различные материалы. Электролит — органический электролит. В связи с такими элементами литиевые батарейки получили большой срок хранения, большую плотность энергии и различную рабочую температуру.

Пальчиковые батарейки АА или ААА: это какие?

Что такое батарейка АА

Батарейка АА – это пальчиковые. Они более большие, чем мизинчиковые.

Что такое батарейка ААА

Это мизинчиковые батареи (те, что мы привыкли использовать в пультах).

  • Как делают батарейки

    В быту нас окружает множество устройств, для работы которых необходим источник электричества. Некоторые из них в качестве элемента питания используют батарейки.

    Между тем мало кто задумывается над вопросом, из чего состоит этот небольшой источник тока и как его изготавливают. А если такой вопрос и появился, то многие разбирают устройство и обнаруживают непонятные элементы.

    Давайте вместе изучим строение элемента питания и узнаем, где и как его производят.

    Из чего делают батарейки

    Существует четыре типа элементов питания. Несмотря на то что принцип работы у них одинаковый, все источники тока имеют уникальную конструкцию и состоят из разных деталей.

    «Пальчиковые» и «мизинчиковые» батарейки

    «Пальчиковые» и «мизинчиковые» источники тока представляют собой цилиндр небольшого размера. Это одни из самых распространённых вариантов батареек. Они состоят из следующих элементов:

    • отрицательного заряда — катода;
    • вкладыша, выполняющего роль своеобразной прокладки;
    • корпуса;
    • мембраны;
    • электролита, обеспечивающего нормальное протекание химической реакции;
    • стержня, изготовленного из углеродистого соединения, например, угля или сажи;
    • фиксирующей шайбы;
    • положительного заряда — анода.

    Это стандартная конструкция большинства цилиндрических батареек. Но есть устройства, состоящие из стержня, изготовленного из угля, металлических деталей и специального порошка.

    Из чего состоит круглая батарейка

    Элемент питания, имеющий необычную приплюснутую форму, ещё называют «таблетка». Чаще его используют в часах и различных сигнализациях. Он состоит из следующих элементов:

    1. анода — его роль выполняет одна из крышек;
    2. катода — отрицательным контактом служит вторая крышка;
    3. прокладки, дополнительно пропитанной электролитом;
    4. диоксида ртути;
    5. цинкового порошка;
    6. водонепроницаемого слоя;
    7. кольца, обеспечивающего надёжную герметизацию.

    Справка. Если нагреть «таблетку», она попросту взорвётся.

    Батарея сотового телефона

    Конструкция элемента питания сотового телефона несколько сложнее, чем устройство обычных батареек. В неё входят:

    1. положительный и отрицательный контакт;
    2. анодный корпус;
    3. катодный стакан;
    4. уплотняющее вещество;
    5. сепаратор;
    6. изолирующий состав;
    7. защитная мембрана;
    8. диафрагма;
    9. корпус из алюминия или другого металла.

    Из чего состоит «крона»

    Источник питания прямоугольной формы конструктивно отличается от других батареек. Положительный и отрицательный контакт находятся друг над другом. Располагаются они в верхней части устройства. Снизу находится основа, выполненная из пластмассы. От минусового контакта отходит пластина, которая фиксируется на минусовом полюсе.

    Корпус устройства выполнен из металла. Внутри него располагаются шесть небольших приплюснутых прямоугольников, каждый из которых — индивидуальная батарейка. Заряд такого «бочонка» составляет 1,5 В. Между пластинами находится ещё одна — специальная.

    Строение источника питания достаточно простое:

    1. два контакта — положительный и отрицательный;
    2. корпус из алюминия или другого металла;
    3. две пластины из пластика;
    4. шесть соединённых между собой «бочонков» по 1,5 вольт каждый;
    5. стержень из углеродистого соединения;
    6. пластины для изоляции «бочонков»;
    7. плёнка;
    8. внешняя оболочка.

    Из чего изготовлен корпус элементов питания

    Корпус — один из важнейших элементов конструкции источника тока. Он выполняет защитную функцию, удерживая внутри содержимое батарейки и предотвращая её разрушение.

    У каких источников питания корпус изготовлен из цинка

    Многие неспроста задаются подобным вопросом, ведь Zn можно применять в разнообразных опытах. Или просто продать. Так, корпусом из цинка снабжены все солевые элементы питания. Обычно это непосредственно на нём и указывается.

    В последнее время всё чаще можно встретить источники тока с корпусом, изготовленным из жести или железа. Материал изготовления зависит от внутренней конфигурации батареек. Железо и жесть способны обеспечить максимальную защиту и повышенную прочность.

    Из чего изготавливают корпус цилиндрических батареек

    Он имеет простую конструкцию, в которую входят:

    • верхняя и нижняя части;
    • боковая овальная часть;
    • маркировка, указывающая вид источника тока.

    Справка. Многие ошибочно под корпусом подразумевают отсек, в котором размещают батарейки.

    Химический состав элементов питания

    Химический состав зависит от конкретного вида источника тока. В состав большинства элементов питания входят следующие химические соединения:

    • железо;
    • свинец;
    • марганец;
    • алюминий;
    • литий;
    • кадмий;
    • ртуть (в последнее время её стараются не использовать).

    Справка. Стоит иметь в виду, что одна батарейка не может содержать все химические элементы сразу.

    Как изготавливают батарейки

    Производство элементов питания выглядит следующим образом:

    1. Из стали нарезают пластинки овальной формы.
    2. Подготовленные элементы сворачивают в трубочку, которая в дальнейшем будет выполнять роль корпуса устройства.
    3. В трубочку помещают все химические элементы: графитовый стержень, электролит, цинковый порошок, загуститель, катализатор и другие.
    4. Следующий шаг — изготовление катода. Для этого специальный пресс «скатывает» необходимые химические соединения.
    5. На капсулу будущей батарейки наносится бороздка. Она необходима, чтобы упростить процесс спайки.
    6. На минусовой полюс наносят герметик и клей, который высыхает, пока устройство перемещается по ленте конвейера.
    7. Внутрь корпуса вливается электролит, а в полость анода — гель, изготовленный из цинка. Он придаёт электролиту серебристо-серый оттенок.
    8. Чтобы зарядить устройство, к его нижней части «приваривают» гвоздь длиной 4 см.
    9. Далее запаивают отрицательный контакт.
    10. Чтобы устройство приняло окончательный вид, все края корпуса загибают.
    11. Последний этап — проверка работоспособности и нанесения необходимой маркировки.

    Оборудование для производства батареек

    Для производства элементов питания на заводах используют различные автоматизированные установки. Состав линии может меняться, но в большинстве случаев в неё входят:

    1. вибрационный станок;
    2. машина, изготавливающая корпус;
    3. станок, разделяющий линию;
    4. автомат для сборки;
    5. сборочная станция;
    6. специальная «тарелка».

    На каких заводах собирают батарейки

    На территории России располагаются пять заводов, занимающихся сборкой элементов питания:

    1. «Космос». Свою деятельность он начал в далёком 1933 году. В его структуру входит более 35 производств, расположенных по всей территории России и в некоторых других странах, например, есть несколько фабрик в Китае. Ежегодно фабрика выпускает более ста миллионов источников тока. За время своего существования производитель зарекомендовал себя с лучшей стороны, что подтверждают многочисленные награды.
    2. «Фотон». Несмотря на то что компания появилась лишь в 2011 году, она успела занять лидирующую позицию в сфере производства батареек. Это объясняется высоким качеством выпускаемой продукции. В ходе многочисленных тестов было подтверждён длительный срок эксплуатации батареек. При этом стоят они значительно дешевле импортных аналогов.
    3. «Лиотех». Завод считается совместным детищем российских и китайских корпораций. На его мощностях осуществляется сборка и выпуск литий-ионных источников тока, используемых для производства аккумуляторов.
    4. «Энергия». Предприятие, располагающееся на территории города Елец, тесно сотрудничает с Министерством обороны. Это подтверждает надёжность производителя и высокое качество продукции. В 2011 году была осуществлена модернизация линии и запущен конвейер для сборки литий-ионных источников питания. Основную часть продукции составляют «пальчиковые» и «мизинчиковые» батарейки.
    5. «ССК». Фабрика начала производство батареек в 1993 году. В основном с конвейера сходят элементы питания четвёртого и пятого поколения. Помимо этого, на заводе идут непрерывные работы, направленные на увеличение ёмкости батареек, а также изучаются новые материалы для изготовления.

    Теперь вы знаете из чего состоят источники питания, и как их производят. Однако не стоит забывать, что каждый производитель использует свои наработки, поэтому устройство батареек и состав линии может существенно отличаться от стандартного варианта.

    Подпишитесь на наши Социальные сети

    Устройство батарейки пальчиковой, круглой, кроны, телефона

    За частую хочется узнать, что внутри батарейки? Из чего она состоит? Каково устройство батарейки? И поэтому многие люди начинают ее разбирать. Но вскрыв элемент питания обнаруживают какие-то непонятные элементы. Информация изложенная здесь будет понятной даже для детей. Статья внесет ясность и постарается ответить на ваши вопросы.

    Что внутри батарейки?

    Ниже будет рассмотрено строение четырех типов источников питания. По сути принцип работы один и тот же, но состоят эти энергетические накопители из разных составляющих.

    Состав пальчиковой батарейки

    В состав батареи входят следующие элементы:

    1. Катод – это отрицательный полюс
    2. Вкладыш служит некой прокладкой
    3. Диафрагма
    4. Футляр
    5. Электролит – жидкость вследствие которой идет химическая реакция
    6. Стержень сделанный из угля
    7. Крепежная шайба
    8. Анод или положительный полюс

    Примерно так выглядит состав батареек пальчиковых. Но иногда их устройство бывает иным. Например, в строение может быть использован лишь угольный стержень, специальный темный порошок и металлические элементы.

    Устройство круглой батарейки

    Приплюснутый элемент питания имеет своеобразную форму. Вот строение батарейки в разрезе:

    1. Положительный торец
    2. Отрицательный полюс
    3. Пористая прокладка, вымоченная в электролите
    4. Оксид ртути
    5. Порошок Zn

    Устройство батарейки может быть и немного иным:

    Детали энергетического элемента:

    Если сильно нагреть данный эелмент, то под напором внутреннего газа она запросто может взорваться. Таким образом сейчас вы можете созерцать что внутри у батарейки.

    Устройство батареи телефона

    Принцип устройства батарейки мобильника:

    1. Положительный и отрицательный полюс
    2. Анодный стакан
    3. Катодный контакт
    4. Сепаратор
    5. Уплотнение
    6. Защитный клапан
    7. Изолятор
    8. Колпачок
    9. Перегородка
    10. Корпус алюминиевый или иной

    Таким образом устройство батарейки мобильного телефона немного сложнее обычного солевого источника питания.

    Из чего состоит батарейка Крона?

    Данный источник энергии устроен следующим образом. Контакты плюс и минус находятся друг на против друга в верхней части элемента питания. Под ними расположена пластмассовая основа. От отрицательного контакта идет пластина на минусовой полюс. И там она плотно прикрепляется. Состав батарейки схож с выше приведенными источниками питания.

    Внутри металлического прямоугольного стаканчика находятся 6-ь закругленных сплющенных прямоугольников. Каждый из которых является отдельной батареей. Размер данных элементов: Длинная: 2,2 см; Ширина 1,5 см; Высота: 0,5 см. Каждый такой бочонок имеет заряд 1,5 вольта. Друг от друга они отделены специальными пластинами. Но все же они соединены между собой в середине. Подобное устройство батарейки экономически выгодно!

    Что находится внутри батарейки крона?

    Вот собственно батарейка в разрезе. Иногда она может быть такой.

    Но обычно можно заметить, что крона выполнена по такому типу как на рисунки ниже.

    Ее строение достаточно простое:

    1. 2 контакта «+» и «-«.
    2. Металлический корпус.
    3. Нижняя и верхняя пластины, выполненные из пластика.
    4. Шесть прямоугольников на 1,5 вольта соединенных между собой.
    5. Электролит.
    6. Угольный стержень
    7. Внутренняя пленка.
    8. Изоляционные пластины.
    9. Устройство батарейки включает в себя так же обертку.

    Корпус для батареек и из чего он сделан?

    Такая деталь батарейки как корпус играет очень значительную роль. По сути она удерживает все ее содержимое и предотвращает от распада деталей в разные стороны.

    В каких батарейках цинковый корпус?

    Многих интересует данный вопрос и это не спроста. Цинк можно использовать для различных экспериментов. Или же его можно просто продать. Цинковым корпусом обладают солевые источники питания. Обычно на них стоит надпись что они солевые.

    Последнее время встречаются элементы питания, поверхность которых сделана из железа, жести. Это связано с тем что находится внутри источников энергии. Для повышенной прочности и защиты требуется именно такой кожух.

    Из чего состоит корпус пальчиковой батарейки?

    Он имеет простое устройство и состоит из нескольких частей:

    • Верхняя
    • Нижняя
    • Боковая овальная
    • Маркировка

    Но под корпусом порой люди имеют ввиду отсек куда вставляются элементы питания. Например, по типу такого:

    Корпус для батареек xbox 360

    Он выглядит по типу так:

    Можно изготовить корпус для батареек своими руками. Но на это нужно время. Ниже в видео представлено как это можно сделать из подручных средств.

    Примерный химический состав всех батареек

    В каждом типе энергетических накопителей содержатся разные химические элементы. Вот химические элементы, встречающиеся в источниках энергии:

    1. Никель
    2. Кадмий
    3. Свинец
    4. Ртуть – сейчас уже редко используется.
    5. Литий
    6. Цинк
    7. Марганец
    8. Алюминий
    9. Железо

    Таким образом по составу элементы питания выглядит как-то так! Но устройство энергетического элемента не может включать в себя сразу все эти вещества.

    В итоге из чего сделаны батарейки теперь понятно.

    Завод по производству батареек

    В России имеется 5 лучших производителей элементов питания.

    Космос

    Осуществляет производство источников энергии в России с 1993 года. Имеет 35 заводов как на родине, так и за рубежом. А именно есть фабрики в Китае. В торговых точках можно отыскать элементы питания от этой компании под именем «Kosmos Premium» и «Космос». Данная торговая марка широко известна и имеет своих дилеров в разных странах. Каждый год фирма делает до ста миллионов продаж своих источников питания.

    На рынке данный завод батареек себя уже давно зарекомендовал с положительной стороны. Многократно компания получала разные награды за свою работу.

    Фотон

    Подобная компания стала заниматься источниками энергии с 2011 года и уже успела вырваться в лидеры. Успех компании обусловлен качественной продукцией. Устройство батарейки от этой компании имеет отличные характеристики.

    Батареи от этой компании были протестированы и оказалось, что они работают достаточно долго и стоят дешевле, например, того же Дюрасел. Компания фотон занимается производством солевых источников питания.

    Лиотех

    Этот завод батареек был открыт совместно с китайцами. Он производит литий-ионные аккумуляторные элементы. Находится фабрика около города Новосибирска. Площадь производства очень громадна она занимает 4 Га.

    Таким образом данный завод доказывает всем что в России может действовать большое конкурентное производство гальванических элементов. Кроме этого они улучшают устройство гальванических элементов.

    Энергия

    Данная компания находится в городе Елец. С ней сотрудничает Министерство обороны. И это дает повод думать, что это действительно надежный производитель. В 2011 году были запущены специальные цеха для производства литий ионных полимерных источников питания. В основном здесь идет производство пальчиковых батареек и аккумуляторов.

    CCK

    Данная компания работает с 1993 года и выпускает свинцовые элементы питания 4 и 5-го поколений. Кроме этого завод работает над увеличением емкости энергетических элементов и разрабатывает новые материалы. Вся продукция этой фирмы служит достаточно долго.

    Аккумулятор выпущенный этой фабрикой имеет большое число циклов разряда-заряда. Это означает что подобный элемент питания будет служить достаточно долго. И не придется его менять каждые 2-3 месяца.

    Как делают батарейки?

    Производство батарей начинается с нарезки пластинок из стали в овальные детали. Дальше выполняется сворачивание в металлическую трубочку. Которая затем будет именоваться корпусом. В него помещают химические составляющие, такие как графит, серебряный катализатор, диоксид марганца, сульфат бария, цинк, загуститель, гидрооксид калия. Устройство батарейки не всегда бывает простым.

    Дальше пресс скатывает химикаты катода в гранулы. После этого на корпус наноситься бороздка для того, чтобы упростить запайку. Затем на отрицательный полюс наноситься герметик. Параллельно с этим на другом станке идет нарезка перфорированной бумаги. Производиться нанос клея около минусового полюса. Пока корпус передвигается по конвейеру клей высыхает.

    Затем производиться впрыскивание гидрооксида калия или электролита. Далее в полость анода впрыскивается цинковый гелий. Цинк придает гелию серебристо белый цвет. Сварочный станок приваривает 4-и сантиметровых гвоздя к крышке батареи. Там будет скапливаться заряд прежде чем разрядиться. После происходит закрытие отрицательного полюса. Затем все края загибаются, и энергетический элемент становиться похожим сам на себя.

    Специальный электронный станок проверяет каждый элемент питания на брак и наличие заряда в 1,5 вольт. Дальше остается сделать контрольный штрих приклеить наклейку. Как только это будет сделано каждому источнику питания предстоит пройти через печь. Температура в подобном устройстве 198 градусов, и они будут там находиться всего 3 секунды. Это нужно для того чтобы наклейка хорошо закрепилась.

    Как делают батарейки на заводе видео?

    В качестве установок для создания элементов питания используют различные автоматизированные машины. Изготовлением специальных станков занимается компания ЛИК и многие другие. Зачастую устройство батарейки улучшают и видо изменяют.

    По сути выстраивается автоматизированная линия, состоящая из нескольких станков. Ведь требуется создать полый цилиндр, выполнить прессовку, нанести клей, добавить нужные химические элементы, создать и приклеить наклейку, а затем еще и подвергнуть элемент питания тепловому воздействию.

    Вот примерный состав линии:

    • Вибрационная машина
    • Станок создающий корпус, машина на перевернутый корпус
    • Автомат разделения потока на рукава
    • Станок для управления бумагой
    • Собирающая машина
    • Отжимной станок
    • Лента
    • Шлюз
    • Тарелка

    Каждая компания производит линии по-своему и поэтому состав может заметно отличаться.

    Читайте так же:

    Принцип работы батарейки

    Батарейки являются незаменимыми источниками электроэнергии. Благодаря ним человек не зависит от проводов и становится более мобильным. В этой статье будет рассказано о том, из чего состоит элемент питания и в чем заключается принцип работы батареек.

    Из чего состоит

    Батарейка состоит из картонного, пластмассового или металлического корпуса. В портативных источниках напряжение внешняя оболочка, как правило, не участвует в электрохимической реакции.

    Внутри батареи находится положительный стержень и электролит, который также принимает участие в передаче электрического тока. Конструкция элемента питания может быть различной, но практически у всех типов источников тока присутствуют перечисленные детали.

    При необходимости, можно достать такие элементы, аккуратно разобрав батарейку и достав содержимое из её корпуса для изучения.

    Устройство батарейки

    Конструкционные особенности батареек связаны, прежде всего, с их размерами и формой.

    Цилиндрической

    Цилиндрическая батарейка имеет вытянутый корпус. Оболочка в таких элементах чаще состоит из металла. Эта часть надёжно изолирована от внутренних деталей.

    Сразу после диэлектрической оболочки следует тонкий стакан из токопроводящего металла (цинка в солевых батареях). Этот элемент соединяется с отрицательным выводом батарейки.

    В середине цилиндрического элемента питания располагается графитовый стрежень, который является положительным выводом. В контактной части на эту деталь надевается металлический колпачок для защиты от механических повреждений.

    В пространстве между центральным стержнем и отрицательной оболочкой находится электролит и деполяризующая смесь.

    Круглой (миниатюрной)

    Кнопочная батарея является незаменимым элементом питания в наручных часах и других миниатюрных электрических устройствах. Срок службы таких батареек, как правило, выше чем у пальчиковых, но причина длительной работы связана, прежде всего, с небольшим электропотреблением устройств, в которые устанавливается данный элемент.

    Состоит такая батарейка из положительного и отрицательного полюсов, между которыми находятся вещества, вступающие в химическую реакцию при подключении к источнику тока потребителей.

    Разноимённые контакты в таких изделиях надёжно изолированы друг от друга диэлектрическим материалом. Наиболее часто кнопочные батареи производят по воздушно-цинковой технологии.

    Крона

    Крона отличается от других батареек тем, что внутри элемента находится 6 небольших источников питания по 1,5 Вольт. Принцип работы каждого отдельного изделия не отличается от пальчиковых или кнопочных батарей.

    Корпус батарейки «Крона» изготавливается из металла, но также может использоваться прочный пластик. Отдельные элементы располагаются сверху вниз и подключаются последовательно. Положительный и отрицательный выводы находятся на одной из плоскостей, которая изготавливается из диэлектрика.

    Особенности химического состава

    В зависимости от веществ, которые используют внутри батареи, такие изделия могут быть солевыми, щелочными или литиевыми. Каждая группа имеет свои особенности химического состава.

    Солевой

    В качестве катода в солевой батарее используется цинк, а анод представляет собой стержень, изготовленный из графита и MnO2. Электролит в элементе этого типа – это хлорид аммония или калия. Для придания необходимой консистенции в него также добавляют специальный загуститель.

    Элементы питания этого типа, в которых в качестве анода используются серебро, обладают значительно большим сроком годности. Называются такие элементы серебряно-цинковыми и стоят значительно дороже простых солевых батареек.

    Щелочной

    Строение алкалиновой батарейки практически не отличается от солевой. Разница заключается только в том, что в щелочном элементе серединный стержень устанавливается на отрицательный вывод, а не на положительный.

    Химический состав изделия этого типа следующий:

    • Катод – диоксид марганца.
    • Анод – порошкообразный цинк.
    • Электролит – гидрооксид калия.

    Основное преимущество марганцево-щелочных элементов перед солевыми батареями заключается в большей ёмкости.

    Литиевой

    Литиевые неперезаряжаемые элементы имеют следующий химический состав:

    • Анод – литий или литиевые соединения.
    • Катод – диоксид марганца, пирит и другие.
    • Электролит – перхлорат лития, тионилхлорид.

    Литиевые элементы питания работает в различных устройствах значительно дольше щелочных и солевых изделий, но и стоимость их на порядок выше.

    Откуда берётся ток

    В отличие от аккумуляторов, батарея сделана таким образом, что её невозможно перезарядить. Тем не менее, этот источник тока имеет на контактах необходимый ток для питания различных устройств. Физика такого явления очень проста:

    • Металлический элемент помещается в окислитель, в который и переходят положительно заряженные частицы.
    • При этом в металле будут накапливаться отрицательные ионы.

    При подключении потребителя механизм этот будет поддерживаться до тех пор, пока металл практически полностью не расходуется.

    Принцип работы батарейки

    Принцип работы батареи довольно прост для понимания. Схема образования электричества выглядит следующим образом:

    • Цинковый стакан элемента питания в результате химической реакции приобретает отрицательный заряд.
    • Графитовый стержень становится положительно заряженным.

    Отрицательные ионы, которые поступают на соответствующий вывод, потекут к положительному полюсу при подключении какой-либо нагрузки, например, лампочки или моторчика.

    В общем, устройство батарейки представляет собой очень простую схему, которую, при желании, можно повторить самостоятельно в домашних условиях, используя при этом вполне доступные химикаты и металлические изделия.

    Как работают настенные часы, пульт от телевизора или детская игрушка на радиоуправлении? Большинство людей, не задумываясь, ответят — «от батареек» и будут, в принципе, правы. Но вряд ли кто-то из них сможет рассказать, как именно портативный элемент питания утроен, каким образом он функционирует и без чего весь процесс передачи электрического тока от батарейки к конечному потребителю был бы невозможен. Давайте же восполним этот досадный пробел в знаниях.

    Для того чтобы понять принцип функционирования обычной «пальчиковой» батарейки, необходимо иметь общее представление о её устройстве. Итак, любая батарейка состоит из трёх основных элементов — анода, катода и электролита. При этом последний может иметь фактически любое агрегатное состояние: помещённые в соляной раствор катод и анод, в принципе, так же являются «батарейкой», только в непривычном для рядового обывателя виде.

    Интересно! Так называемый «вольтов столб», изобретённый Алессандро Вольта, так же имел все необходимые для производства электротока элементы. Он состоял из уложенных друг на друга цинковых и медных пластин, между которыми в качестве «прослойки» помещалась смоченная в кислоте ткань.

    Анод в подобных системах – это главный источник электронов, которые, как мы знаем из школьного курса физики, имеют отрицательный заряд. Отрицательно заряженные частицы притягиваются к положительным, а в качестве «плюса» в данном случае выступает поверхность катода.

    Но для возникновения электротока этого мало, ведь электронам нужна ещё и своеобразная «магистраль» — среда, которая поддерживала бы взаимодействие катода и анода. Именно здесь «на сцене» появляется электролит – соль, щёлочь или кислота, способные проводить ток.

    Разберём принцип действия на конкретном примере: имеется элемент питания, рассчитанный на 18 вольт. Напряжение между электродами в нём стабильно, пока он не включён в сеть. Как только появляется потребитель (к примеру, обычная лампочка), напряжение начинает постепенно снижаться, от «минусового» электрода к «плюсовому» начнёт течь ток, и в электролите произойдёт химическая реакция, направленная на поддержание разности потенциалов между электродами.

    Справка. Чем больше энергии требуется потребителю, тем интенсивнее течёт реакция внутри элемента питания и тем быстрее он выйдет из строя.

    Как работает аккумуляторная батарейка, её отличие от обычной

    Итак, мы рассмотрели классические «пальчиковые» и «мизинчиковые» элементы питания и знаем, что срок службы большинства из них строго ограничен (что бы там ни говорили именитые производители). Но как же быть с так называемыми АКБ – элементами питания аккумуляторного типа, способными не только расходовать энергию в процессе реакции, но и накапливать её и сохранять в течение долгого времени?

    Для того чтобы понять принцип работы АКБ, необходимо обратиться к химии. В качестве примера возьмём… Обычный костёр на углях. Как бы красиво и завораживающе ни выглядело пламя, любой химик, наблюдая его, знает, что данный процесс представляет собой всего лишь длительную реакцию окисления топлива. Горящий уголь взаимодействует с кислородом и в качестве результата такой реакции мы получаем:

    • углекислый газ;
    • свет;
    • тепло.

    И если последние два пункта способны согреть душу и тело, то вот как-либо использовать углекислый газ мы не можем, ведь это побочный продукт реакции, являющийся, по сути, её отходом. Реакция окисления прекращается тогда, когда заканчиваются исходные элементы: кислород и уголь. Остановка реакции в батарейке происходит точно так же, когда исходные вещества полностью себя исчерпывают и остаются только «отходы».

    В АКБ же всё происходит немного не так. Дело в том, что реакция, протекающая в ней, относится к разряду обратимых, то есть при определённых условиях её можно «повернуть вспять», вернув все вещества в их исходное состояние. Именно возможность протекания обратимой реакции в аккумуляторе позволяет заряжать его.

    В АКБ, подключенной к сети, реакция протекает в обратном направлении, и ток идёт от «плюса» к «минусу», а не наоборот. Как результат – продукт реакции образует исходные вещества, а хозяин АКБ получает доступную «восстановленную» энергию в портативном формате. Вот и всё!

    Подпишитесь на наши Социальные сети

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *