Принцип работы батарейки

Характеристики батарейки CR2032

Параметры у данного элемента следующие:

• диаметр составляет 2 сантиметра;
• ширина — 3,2 миллиметра.

Масса же изделия не превышает 6 грамм. Остальные символы, которые прописаны в названии, также имеют определённый смысл:

1. C — обозначает, что «таблетка» является литиевой.
2. R (Round) — говорит, что она круглой формы.

В целом CR2032 по своему типоразмеру относится к дисковым устройствам. Электролит, который залит внутри изделия, марганцево-литиевый. Благодаря такому сочетанию она имеет длительный срок службы. Величина напряжения батарейки, которое она отдаёт, составляет 3 Вольта. Главная её особенность в том, что она может функционировать при критических температурах: диапазон применения и хранения «таблетки» составляет от -40 до +60 градусов Цельсия.

Состав и конструкция солевых батареек

Солевая батарея устроена очень просто. Включает она в себя следующие элементы

1. В качестве катода выступает непосредственно корпус, который изготавливается из цинка, имеет хорошую устойчивость к коррозии и хорошо очищен.
2. Для анода используют прессованный агломерат, который пропитывают электролитом.
3. В качестве электролита в батарее применяется хлорид аммония или хлорид цинка, в которые добавляют для загустения крахмал.
4. В самом центре проходит токовод, выполненный из угля и пропитанный составом парафина.
5. В верхней части располагается газовая камера. В ней скапливаются газы, образующиеся во время химической реакции.
6. Для герметизации в верхней части имеется прокладка.
7. Батарея снабжена защитным футляром из картона или жести. Его задача — предохранять от коррозии, а также утечку электролита.

Как правильно вставлять батарейки?

Множество нужных нам ежедневно приборов работают от портативных батарей и аккумуляторов. Время от времени после истечения зарядки им требуется замена. Чтобы прибор вновь заработал, человеку придётся купить аналогичные элементы питания, грамотно вынуть из гнезда старые аккумуляторы, а затем аккуратно поставить новые.

Выбор и покупка

Отправляясь в специализированный магазин, нужно изучить тип батареек, которые необходимы для нормальной работы прибора. Сделать это можно с помощью инструкции к устройству. В небольшой книге по эксплуатации будут описаны типы аккумуляторов, подходящих в гнездо этого устройства.

Совершать покупку можно только убедившись в том, что прибор действительно работает. Если он небольшого размера, его можно захватить с собой в магазин. В остальных случаях придётся руководствоваться указаниями производителя.

Проверка маркировки и целостности

После покупки не стоит спешить с моментальной установкой изделий в отсек для аккумуляторов. Дайте им отлежаться при комнатной температуре, особенно если на улице холодное время года и батарейки сильно охладились.

За это время нужно тщательно проверить маркировку и тип портативных источников питания. Изучить их целостность — нет ли повреждений на корпусе. Только после этого можно заниматься их установкой в отсек для батареек.

Если найти отсек для источников питания не просто, снова изучите инструкцию по эксплуатации. В отдельном пункте должно быть указано расположение портативных элементов питания. Вскройте крышку и изучите внутреннее содержание.

Как только всё будет готово, можно приступать к установке батареек. Как оказалось, не все знают, как правильно и быстро это делать. Поэтому пошаговое руководство будет весьма кстати и поможет разобраться с проблемой раз и навсегда.

Общий алгоритм установки

Принцип действия очень прост. С ним могут справиться даже маленькие дети. Делайте всё аккуратно и без лишних усилий, это позволит быстро и точно заменить или поставить источник питания.

Схема действия следующая:

• вскройте крышку батарейного отсека (делать это нужно простым нажатием на специальный «язычок» или раскручивая дополнительный винтик на крышке);
• извлеките старые батарейки (если прибор уже использовался, в нём установлены севшие аккумуляторы, потяните его за плюсовой полюс к себе — он легко поддастся);
• приготовьте новые элементы питания (они должны быть комнатной температуры и не повреждены);
• установите в соответствии с указанной полярностью (положительный полюс обычно располагается в противоположной стороне от пружины);
• установите на место крышку отсека (защёлкните или закрутите винт обратно, слегка надавив на пластик).

Можно запускать устройство и оценивать его работу на новых аккумуляторах. Если всё сделано правильно, в соответствии с указаниями производителя и инструкцией по применению, прибор будет бодро работать и давать ожидаемый результат.

Конструкция

Аккумуляторная батарея конструктивно выполняется, как правило, в едином корпусе в котором находятся несколько соединённых электрически аккумуляторных элементов. Наружу корпуса выведены обычно 2 контакта для подсоединения к зарядному устройству и/или потребляющей цепи. Аккумуляторная батарея может иметь также вспомогательные устройства, обеспечивающие эффективность и безопасность её эксплуатации: термодатчики, электронные устройства защиты как аккумуляторных элементов, входящих в состав батареи, так и батареи в целом (например, у литий-ионного аккумулятора). Аккумуляторная батарея и батарея гальванических элементов используется в качестве источника постоянного тока.

В основном под элементами питания подразумевают химический источник тока, однако существуют элементы и батареи на иных физических принципах. Например, ядерные элементы питания на бета-распаде (так называемые бета-вольтаические элементы питания (англ.)русск.).

Последовательное соединение

Чаще всего электрохимические элементы в батарее соединяются последовательно. Напряжение отдельного элемента определяется материалом его электродов и составом электролита и не может быть изменено. Последовательное соединение нескольких элементов повышает выходное электрическое напряжение батареи, причём полное напряжение батареи при последовательном соединении равно сумме напряжений всех элементов. Предельный отдаваемый ток последовательной батареи не превышает тока самого слаботочного элемента.

Недостаток последовательного соединения — неравномерность разрядки и зарядки при неоднородных элементах, входящих в батарею, при элементарном включении в цепь зарядки/разрядки, более ёмкие элементы недоразряжаются, а менее ёмкие переразряжаются. Для некоторых типов аккумуляторных элементов, например литиевых, переразряд ведёт к выходу их из строя. Поэтому батареи литиевых элементов обычно снабжаются встроенными или внешними электронными схемами управления оптимизации разряда. Аналогичные проблемы возникают при заряде батареи аккумуляторных элементов. Так, как при последовательном соединении электрический заряд, протекший через каждый элемент, равен, это ведёт к перезаряду менее ёмких элементов и недозаряду более ёмких. Ёмкость даже однотипных элементов немного разнится из-за неизбежного технологического разброса и может стать существенно разной после многократных циклов заряда/разряда. Поэтому современные батареи аккумуляторов обычно снабжаются электронными схемами оптимизации заряда.

Примером аккумуляторной батареи с последовательным соединением аккумуляторных элементов является любой автомобильный аккумулятор, содержащий 6 или 12 элементов.

Параллельное соединение

Устройство аккумуляторной батареи ноутбука, 10,8 В (3 параллельно соединённые пары Li-ion аккумуляторов по 3,6 В соединены между собой последовательно)

Параллельное соединение электрохимических элементов в батарею увеличивает общую ёмкость батареи, повышает предельный отдаваемый ток и снижает её внутреннее сопротивление.
Параллельное соединение имеет ряд недостатков. При неравенстве ЭДС параллельно соединённых элементов между элементами начинают протекать уравнительные токи, при этом элементы с большей ЭДС отдают ток элементам с меньшей ЭДС. В аккумуляторных батареях такое перетекание токов не очень существенно, так как элементы с большей ЭДС, разряжаясь, подзаряжают элементы с меньшей ЭДС. В не-аккумуляторных батареях протекание уравнительных токов ведёт к снижению ёмкости батареи. Кроме того, при параллельном соединение элементов усложняется режим зарядки аккумуляторной батареи, так как обычно требует раздельную зарядку каждого из элементов и коммутацию элементов при зарядке, что усложняет внутреннюю или внешнюю электронную схему управления зарядкой. Поэтому параллельное соединение аккумуляторных элементов применяется редко, предпочтительно применяют элементы большей ёмкости.

Как работают такие батареи

В основе работы бета-гальванических батарей лежит принцип преобразования альфа- и бета-излучений радиоактивного вещества в обычный электрический ток, питающий всю современную технику. Как заверил Нима Голшарифи, созданным компанией источникам энергии можно придавать практически любую форму, другими словами, их можно выпускать в виде привычных многим батареек различных форматов – АА, 18650, CR2032 и др.

Батарейка Nano Diamond Battery может работать тысячелетиями

Конструкция бета-гальванической батареи состоит в первую очередь из радиоактивного сердечника, который выступает в качестве источника изотопов. Нима Голшарифи подчеркнул, что сердечник изготавливается из небольшого количества переработанных ядерных отходов.

Для того чтобы сделать батареи безвредными для людей и окружающей среды, специалисты Nano Diamond Battery покрыли «фонящий» сердечник специальными нерадиоактивными синтетическими алмазами, выращенными в лабораторных условиях. Это очень дешевые в производстве аналоги обычных алмазов.

Изотопы радиоактивного элемента в процессе так называемого «неупругого рассеяния» взаимодействуют с алмазным покрытием, и в итоге энергия бета-излучения преобразуется в электрический ток.

Для чего нужна «вечная» батарея

Столь значительный период работы батарей разработчики объяснили тем, что используемое в качестве сердечника вещество может оставаться радиоактивным сотни и тысячи лет. Они отметили также, что такие батареи могут вырабатывать чрезмерно большое количество энергии, которую они предлагают хранить в дополнительной «буферной» емкости. В качестве такой емкости могут служить суперконденсаторы, а в России, как сообщал CNews, как раз научились изготавливать их из бесполезного сорного растения – борщевика.

Принцип работы батарейки

Во многом принцип работы батарейки тот же, что и в изобретении Вольта, несмотря на технологический прогресс в их изготовлении. Любая батарейка устроена схожим образом, в ней обязательны три элемента, между которыми происходит химическая реакция, в результате которой возникает электричество:  электроды — анод, катод, и электролит.

Устройство батарейки

Все эти элементы присутствовали изначально и в «Вольтовом столбе». В качестве анода, который является источником электронов, выступает чаще всего цинк. Электролит — как правило, специальное вещество (соль, щелочь), через которое осуществляется взаимодействие электродов между собой. Анод обозначается как «-» (минус), а катод — как «+» (плюс).

Интересные факты Править

В «S.T.A.L.K.E.R.: Тень Чернобыля»

• В ТЧ это один из 6 артефактов, не имеющих негативных эффектов.
• В ТЧ, имея на поясе три таких артефакта, можно пройти через «электру» без ощутимого вреда для здоровья. Недостающее до 100%-й защиты значение обеспечит комбинезон. При длительном же нахождении в аномалии ввиду порчи комбинезона и, как следствие, снижения защитных свойств, урон здоровью будет более ощутимым. Также носят для нейтрализации действия таких артефактов, как «Лунный свет», «Бенгальский огонь», «Вспышка».
• При прикосновении к данному артефакту, в ТЧ издаётся очень громкий глухой звук (странно, что такой звук происходит от столь небольшого артефакта). Это объясняется тем, что данный звук ранее принадлежал автомобилям, которые вырезали, а звук присвоили «Батарейке».

Положительные и отрицательные свойства солевых батареек

Любая вещь в нашей жизни имеет свои положительные и отрицательные стороны. Уж так устроен этот мир. Ничем не отличается от остальных и солевая батарейка. Из её положительных качеств можно выделить то, что она небольшая по размеру и не много весит. Это очень удобно. А если давать иногда ей полежать без работы, то она сможет прослужить немного дольше.

Взбодрить «уставшую» батарейку можно энергично встряхнув или ударив об руку. От этого внутри неё выравниваются слипшиеся комки электролита и она ещё некоторое время успешно будет функционировать.

А вот отрицательных свойств у них больше:

• хранятся недолго (обычно срок их годности не превышает трёх лет);
• имеют склонность к самостоятельной потере заряда;
• электролит часто пересыхает;
• плохо переносят температурные перепады;
• от длительного хранения их корпус окисляется, и электролит вытекает — поэтому рекомендуется извлекать их из устройства, если им не пользуются;
• у них небольшая энергетическая ёмкость.

Форм-фактор

Именно форм-фактор аккумуляторы унаследовали от предшественниц-батареек.

Типизация размеров и форм элементов питания позволяет комфортно производить замену, добиваясь оптимальной длительности работы.

На данный момент самыми распространёнными типоразмерами принято считать:

• АА. Они же пальчиковые. Объём производства этих батареек с маркировкой rechargeable, вероятно, превышает все остальные, вместе взятые. Их номинальное напряжение составляет 1,2 В, хотя свежезаряженные, они могут выдавать до 1,4. Ёмкость колеблется в широких пределах — от 200 mA до 3000 mА и даже больше.
• ААА. Другое название — мизинчиковые. Отличаются от предыдущего варианта только меньшими размерами. Их применение оправдано там, где стандартные АА просто не вместятся или будут слишком тяжёлыми. Правда, и ёмкость их меньше — обычно до 1500 мА.
• C и D. Похожи на обычные пальчиковые, но только крупнее. Соответственно, ёмкость их больше. Большой размер и масса диктует свою специфику применения, где не особо важен компактный размер, например, музыкальное и звуковое оборудование, а также различные автоматические системы.
• PP3. В России её традиционно называют «Крона» В отличие от батарейки, перезаряжаемое устройство выдаёт ток в 8,4 В. На «Кроне» функционируют многие электроприборы, некоторые пульты дистанционного управления и радиоуправляемые устройства.

Существуют и другие типоразмеры аккумуляторных батареек, но они имеют меньшую распространённость.

Для того, чтобы получить батарею большей мощности, используются блоки аккумуляторов АА или ААА, соединённые последовательно. При этом ёмкость батареи остаётся равной ёмкости одного элемента в цепи, а выдаваемое напряжение — сумме единичных показателей. Например, распространённый формат батарей для игрушек и моделей на радиоуправлении — 4,8 В, то есть 4 «банки» по 1,2 В.

Технология

От того, какие физические процессы лежат в основе генерирования электрического тока, зависит много параметров: чувствительность к условиям окружающей среды, скорость заряда, наличие «эффекта памяти» и другое.

Эффект памяти — это особенность, в результате которой аккумуляторы «запоминают» режим работы, если их разряжать не полностью перед следующей зарядкой. Это приводит к падению ёмкости, так как при последующих циклах батарея будет отдавать ток лишь до зафиксированного химическими элементами предела. Что избежать эффекта памяти, нужно полностью разряжать аккумулятор перед восстановлением.

Никель-кадмиевые

Эти аккумуляторные батарейки появились одними из первых и долгое время им не было альтернативы. Несмотря на появления других, более совершенных систем, они сохраняют свои позиции в устройствах, где нужно надёжное бесперебойное питание под высокой нагрузкой.

Причиной тому — ряд преимуществ:

• Возможность работы под высокой нагрузкой.
• Допускается заряд сильным током за короткое время.
• Термостойкость — сами батареи почти не разогреваются при заряде благодаря малому сопротивлению.
• Возможность хранения в разряженном состоянии.
• Невосприимчивость к низким температурам.

Среди недостатков отмечается:

• Вредное воздействие на окружающую среду.
• Дорогая безопасная утилизация.
• Эффект памяти.
• Внушительный саморазряд при простое.
• Невозможность использования в буферном режиме.

Вытеснение никель-кадмиевых батарей наблюдается в развитых странах, где ужесточаются экологические стандарты.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

В бытовом использовании никель-кадмиевые аккумуляторы чаще всего применяются в фото- и видеотехнике, а также в радиоуправляемых моделях.

Никель-металлогидридные

Возникли как попытка избавиться от двух основных негативных параметров никель-кадмиевых батарей — эффекта памяти и вредного воздействия на окружающую среду. Удалось добиться полной экологической безопасности этих элементов питания. Они практически не подвержены эффекту памяти — их можно дозаряжать в любом состоянии. Большим плюсом является также повышение ёмкости при схожих параметрах — примерно на 20%. Однако не обошлось и без минусов: из-за особенностей технологии срок службы никель-металлгидридных батарей ниже, чем конкурентных вариантов, их саморазряд больше, чем у конкурентов.

В 2005 году были презентованы аккумуляторы серии Eneloop — первые LSD Ni-Mh. Они соединили в себе преимущества кадмиевых и старых гидридных батарей. Оставленные храниться на длительное время, эти инновационные аккумуляторы теряют значительно меньший процент своей ёмкости. Да и к температурным условиям они менее требовательны.

Если нужно хранить Ni-Mh аккумуляторы, то их нужно полностью зарядить и отправить в холодильник, желательно в герметичном zip-пакете против воздействия влажности.

Литий-ионные

Данный тип аккумуляторов чрезвычайно распространён в мобильных телефонах, плеерах, смарт-часах и других гаджетах. Однако производитель нередко выпускает их и в форм-акторе пальчиковых батареек.

Причины популярности литий-ионной технологии:

• Крайне низкий ток саморазряда (неработающее устройство сохраняет заряд месяцами).
• Большая ёмкость при небольших размерах.

• Возможность работы с разными токами.
• Выходное напряжение не падает, а сохраняется вплоть до полного разряда.

Главный минус литий-ионных батарей — это чувствительность к изменению токов, а также к полному разряду. Потому лучше всего данный тип функционирует в связке с электронными контроллерами и блокираторами, которые выравнивают входное напряжение, а также автоматически отключают аккумулятор при достижении определённых показателей.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Литий-ионные аккумуляторы «боятся» холода, активно теряя заряд. Также они могут загореться, поэтому с ними стоит быть осторожным.

Почему важно правильно утилизировать батарейки

Существует несколько вариантов батареек. Каждый из них имеет свой состав. Чтобы понять, какой вред причиняет источник питания, и выбрать наиболее экологичный, необходимо выяснить, какое влияние на окружающую среду и организм человека оказывает каждый вид.

1. Солевая. Это самый распространённый и недорогой вариант. В качестве электролита в нём применяется аммония хлорид. В состав солевых источников питания входит минимальное количество вредных и токсичных веществ, поэтому они не оказывают чрезмерно негативного воздействия на окружающую среду и живой организм. Но даже в этом случае происходят необратимые химические реакции, что в итоге вредит природе.
2. Алкалиновая. При изготовлении используют диоксид марганца или цинка. Эти вещества являются опасными для природы. Особенно вреден цинк. При их попадании в почву они делают её безжизненной. Грунтовые воды становятся ядовитыми.
3. Литиевая. Катод в ней изготовлен из лития. Он считается наиболее безопасным для окружающей среды. Однако в случае коррозии может произойти замыкание элементов, приводящее к взрыву устройства. В результате возникшего пожара окружающая среда также пострадает.

Узнав о наличии токсичных соединений и солей тяжёлых металлов, мы получили ответ на вопрос, почему необходимо правильно выбрасывать старые батарейки.

Сейчас для этого повсеместно открываются специальные пункты приёма. Конечно, Россия в этом вопросе пока только «догоняет» страны Европы. Но уже сейчас во многих гипермаркетах можно встретить специализированные контейнеры.

Если же в вашем городе нет таких приспособлений, складывайте использованные источники питания в пластиковые контейнеры, при этом нужно обеспечить их недоступность для детей.

Рекомендации по выбору батарейки CR2032

Чтобы устройство работало правильно и как можно дольше, необходимо правильно подобрать батарейку. Для этого учитывайте следующие факторы:

1. Тип батарейки. Он зависит от того, где элемент питания CR2032 будет применяться.
2. Номинальное напряжение. Данный показатель измеряется в вольтах, и он может варьироваться в диапазоне от 1,5 до 12 вольт. Если нужно получить более 3 В, то для этого соедините несколько батареек в единую цепь.
3. Зарядная ёмкость. Измеряется в ампер/часах.
4. Ток. В некоторых случаях производитель вместо силы тока указывает сопротивление.
5. Производитель. В большинстве случаев данный фактор играет огромную роль. Например, изделия более известных брендов отличаются длительным сроком службы, а также стабильностью работы. Если же говорить о некоторых элементах питания из Китая, то они могут выйти из строя намного раньше заявленного срока.

Среди самых популярных производителей стоит выделить несколько брендов.

Например, Camelion. Отличается прекрасной устойчивостью к саморазряду, длительным сроком службы.

Duracell — один из самых известных производителей. Обладает такими же преимуществами, как и предыдущий вариант.

Преимущество Energizer — длительный срок службы даже при условиях интенсивного ежедневного использования. Отличаются повышенной ёмкостью.

Кому мы обязаны массовым применением миниатюрных батареек

Заслуга принадлежит создателю компании Eveready (на понятный язык название переводится как «всегда готов») Конраду Губерту. Ещё в 1898 году он изобрёл электрический фонарик, питание которого осуществлялось за счёт сухой батареи типоразмера D.

Технологический прорыв был совершён всё той же компанией Eveready в конце 50-х годов прошлого столетия, когда в обиход были введены похожие на современные цилиндрические батарейки.

А появлением литиевых аккумуляторов мы обязаны фирме Energizer, в 1992 году выпустившей первый прототип типоразмера АА. Кроме того, компания вложила немало сил и средств на то, чтобы производители отказались от использования ртути при изготовлении источников питания.