Какие виды батареек существуют: в чём отличия пальчиковых батареек AA от AAA

Переносная аппаратура небольшой мощности часто рассчитана на питание от небольших сухих гальванических элементов, не предназначенных для повторной зарядки. В быту такие одноразовые химические источники напряжения получили название батареек. Популярностью пользуются батарейки типоразмеров АА и ААА. Этими литерами обозначается внешний формат элемента питания. Внутреннее устройство может быть совершенно разным. В этом форм-факторе выпускаются различные по типу элементы питания, включая перезаряжаемые (аккумуляторы).

Внешний вид пальчиковых батареек типа AA.

Что такое батарейка

Термин «батарейка» не совсем правильный. Батарея – это источник питания, составленный из нескольких элементов. Так, полноценной батареей можно назвать элемент 3R12 (3LR12) — «квадратная батарейка» (336 по советской классификации) — составленный из трех элементов. Также батарею составляют 6 ячеек элемента 6R61 (6LR61) — «Крона», «Корунд». Но название «батарейка» в быту применяется и к одноэлементным химическим источникам питания, включая типоразмеры АА и ААА. В англоязычной терминологии одиночный элемент называется Cell, а батарея из двух и более источников напряжения – Battery.

3R12 - «квадратная батарейка».

Такие элементы представляют собой герметично закрытый сосуд цилиндрической формы. В них происходит преобразование химической энергии в электрическую. Реагенты (окислитель и восстановитель), создающие ЭДС, помещены в стакан из цинка или стали. Дно стакана служит отрицательным выводом. Раньше под минусовой полюс отдавалась вся внешняя поверхность стакана, но этот путь приводил к частым коротким замыканиям. Кроме того, поверхность цилиндра подвергалась коррозии, что вело к сокращению сроков службы и хранения элемента. В современных батарейках на внешнюю часть наносится покрытие, защищающее от коррозии и служащее изоляцией от замыканий. Токоотводом положительного полюса служит графитовый стержень, который выводится наружу.

Виды батареек

Батарейки классифицируются на категории по разным критериям. Основным следует признать химический состав – технологию получения ЭДС. Для практического применения есть ещё несколько различных характеристик.

По химическому составу

Разность потенциалов на полюсах гальванических элементов создаётся за счёт химической реакции между веществами в растворе электролита и прекращается, когда ингредиенты полностью прореагируют. Достичь необходимых процессов можно разными способами. По этому критерию батарейки делятся на:

  1. Солевые. Традиционный тип батарей, изобретены около 100 лет назад. Реакция между цинком и диоксидом марганца происходит в среде электролита – загущенного раствора соли аммония. Наряду с небольшим весом и невысокой ценой, эти элементы имеют ряд существенных недостатков:
  • небольшая нагрузочная способность;
  • склонность к саморазряду при хранении;
  • плохая работа при низких температурах.

Солевые батарейки AAA 1,5 В.

Технология производства считается устаревшей, поэтому такие элементы на рынке гальванических элементов потеснены новыми типами.

  1. Более современными считаются щелочные (алкалиновые) элементы. Они устроены так же, но электролитом служит раствор щёлочи (гидроксид калия). Эти батарейки имеют преимущества перед солевыми:
  • большая ёмкость и нагрузочная способность;
  • низкий ток саморазряда определяет длительный срок хранения;
  • хорошая работа при низких температурах.

Щелочные батарейки Panasonic типа AA.

За это приходится платить большим весом и повышенной ценой.

  1. Самыми передовыми элементами на настоящее время являются литиевые (не путать с литиевыми аккумуляторами!). В качестве «плюсового» реагента в них применяется литий, минусовой может быть различным. В качестве электролита также применяются различные жидкости. Эта технология позволяет получить элементы, обладающие преимуществами:
  • небольшой вес (меньше, чем у других типов);
  • длительный срок хранения за счёт очень низкого саморазряда;
  • повышенная ёмкость и нагрузочная способность.

На другой чаше весов – высокая стоимость.

Литиевые батарейки Varta типа AA.

По этим трём технологиям производятся элементы размеров АА и ААА. Стоит упомянуть и ещё о двух других типах батарей:

  • ртутные;
  • серебряные.

По этим технологиям производятся, в основном, батареи дискового типа. Такие элементы имеют свои достоинства и недостатки, но дни ртутных батареек сочтены – международные соглашения предполагают снижение объемов производства и полный запрет выпуска уже в ближайшие годы.

По размерам

Размер (точнее, объём) батарейки однозначно определяет её электрическую ёмкость (в пределах технологии) – чем больше внутрь цилиндра можно поместить реагентов, тем дольше идёт реакция. Ёмкость солевой батарейки размера АА будет больше ёмкости солевого элемента ААА. Выпускаются и другие форм-факторы пальчиковых батарей:

  • А (больше АА);
  • АААА (меньше ААА);
  • С – средней длины и увеличенной толщины;
  • D – увеличенной длины и толщины.

Внешний вид батарейки Energizer типа AAAA.

Эти виды элементов не так популярны, область их применения ограничена. Оба типа выпускаются только по щелочной и солевой технологиям.

По номинальному напряжению

Номинальное напряжение одноэлементной батарейки определяется химическим составом. Единичные щёлочные, солевые гальванические элементы на холостом ходу выдают напряжение  1,5 В. Литиевые источники питания выпускаются как с напряжением 1,5 В (для совместимости с остальными типами), так и с повышенным напряжением (до 3 В). Но в рассматриваемых типоразмерах можно купить только полуторавольтовые элементы – чтобы избежать путаницы.

У новых батареек напряжение под номинальной нагрузкой близко к этому значению. Чем больше химический источник разряжен, тем больше выходное напряжение просаживается под нагрузкой.

Элементы могут собираться в батареи. Тогда выходное напряжение становится кратным напряжению одного элемента. Так, батарея 6R61 («Крона») содержит 6 полуторавольтовых ячеек. Они выдают общее напряжение 9 вольт. Размер каждой ячейки невелик и ёмкость такой батареи низка.

Какие батарейки называют пальчиковыми и мизинчиковыми

Оба этих типоразмера гальванических элементов относятся к классу пальчиковых батарей. Этот технический термин ещё с советских времен применяется для обозначения батареек подобной формы. В СССР выпускались одноэлементные солевые элементы «Уран М» (316) и щелочные «Квант» (А316), соответствующие нынешнему типу АА. Также были другие пальчиковые элементы цилиндрической формы других размеров и пропорций.

В 90-е годы у торговцев на рынках появился термин «мизинчиковые» батарейки, чтобы отличить элементы ААА от других форм-факторов. Это название получило распространение в быту. Но использовать его в технических материалах, как минимум, непрофессионально.

Основные технические характеристики батареек AA и AAA

Основное, чем различаются пальчиковые батарейки форм-факторов АА и ААА – размер. А он, как уже сказано, определяет ёмкость.

ТипоразмерДлина, ммДиаметр, ммЭлектрическая ёмкость, мА⋅ч
ЛитиевыеСолевыеЩелочныеЛитиевые
АА501410001500до 3000
ААА44105507501250

Надо помнить, что электрическая ёмкость зависит от тока разряда, а его номинальное значение для любого типа элементов не превышает несколько десятков миллиампер. При токах выше 100 мА ёмкость батарейки будет намного ниже. Это означает, что элемент ёмкостью 1000 мА⋅ч, разряжаемый током 10 мА, прослужит около 100 часов. Но если ток разряда будет составлять 200 мА, то заряд исчерпается гораздо ранее 5 часов. Ёмкость снизится в несколько раз. Также электрическая ёмкость любых элементов будет уменьшаться при снижении температуры.

В зависимости от типоразмера и технологии батарейки имеют различный вес, хотя эта характеристика редко бывает определяющей – масса аппаратуры в большинстве случаев значительно превышает вес нескольких батарей. Чаще это надо знать для целей хранения и перевозки гальванических элементов.

ТипоразмерВес, г
СолевыеЩелочныеЛитиевые
ААдо 15до 25до 15
ААА7-911-14до 10

Вес батареек имеет разброс, зависящий не только от технологии изготовления, но и из способа производства стакана. Он может быть металлическим с пластиковым покрытием или полностью полимерным. При трёх питающих элементах можно выиграть в лучшем случае 30 грамм веса. Вряд ли это может стать определяющим критерием при выборе.

Срок хранения определяется током саморазряда и ёмкостью элемента. Саморазряд зависит от технологии, ёмкость – от форм-фактора. Но на практике вторая характеристика вносит меньший вклад в утечку заряда при хранении. По крайней мере, так уверяют производители, указывая примерно одинаковые периоды нахождения на складах для элементов АА и ААА. На срок хранения также влияет температура – с её ростом период сохранности снижается.

ТипоразмерСрок хранения, лет
СолевыеЩелочныеЛитиевые
АА, АААдо 3до 512-15

Для солевых элементов есть ещё одна проблема. У батареек невысокого качества возможна утечка электролита. Поэтому реальный срок хранения в этом случае будет ещё короче.

Источники питания могут эксплуатироваться в различных условиях, в том числе и по температуре. И приспособленность гальванических элементов будет разная – также в зависимости от технологии изготовления. Упоминалось, что солевые батарейки плохо работают при температурах ниже нуля. Литиевые, несмотря на все свои преимущества, имеют верхнее ограничение в +55 °С (нижний предел – до минус 40 (обычно до минус 20) в зависимости от производителя). Щелочные имеют широкий диапазон  — примерно от минус 30 до +60 °С и являются наиболее универсальными в этом отношении.

Подытоживая, надо отметить, что в семейство АА и ААА фактически включено большое количество вариаций гальванических элементов. Можно подобрать батарейку для обширного круга условий эксплуатации и широкого диапазона стоимости.

Похожие статьи:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector