Большая часть современных приборов работает не от сети, а на батарейках. За все время своего существования они не раз изменяли свой облик, постоянным оставался лишь принцип работы. Алкалиновая батарейка называется еще щелочной.
Конструкция и принцип работы алкалиновой батарейки
Элементы подобной конструкции впервые появились на рынке в 60-х гг. Свое наименование они получили из-за надписи на корпусе. Щелочными их стали называть из-за электролита, который находится внутри.
В остальном батарейка не отличается устройством от других представителей этой группы элементов питания. Реакции, идущие внутри, похожи на те, что происходят в солевой батарее. Отрицательный электрод расположен в цинке, а положительный находится в оксиде марганца.
В отличие от нее, в щелочной не образуются газы, поэтому нет необходимости создавать камеру-сборник. Поэтому полезный объем щелочной батареи больше, чем у солевой.
Отрицательный электрод занимает в ней только 30%. У солевого электролита он составляет весь объем стакана.
Схема строения батареи
В центре батареи находится электрод. Он представляет собой смесь порошка цинка, загустителя состава и электролита. На батарейки идет только цинк повышенной чистоты с добавкой нескольких металлов. Данная схема исключает в их составе ртуть.
Плюс и минус разделены мембраной, которая пропитана цинком. Она не позволяет положительной и отрицательной составляющей перемешиваться.
Первый электрод представлен смесью марганцевого оксида и графита. Положительного вещества в щелочной батарее в 1,5 раза больше, чем в солевой.
Поскольку в ходе работы устройства газы не выделяются, корпус батарейки герметичен. У нее есть защитный клапан, предохраняющий ее от взрыва. Выпускаются щелочные батареи с разным напряжением — от 1,5 до 12 В.
Можно ли зарядить алкалиновую батарейку
Щелочное устройство теряет свой заряд при длительном хранении. За год исчезает около 10%. Вопрос, можно ли зарядить алкалиновую батарейку, утрачивает свою остроту.
Помимо щелочных, появились и другие типы изделий, которые служат еще дольше и эффективнее. Поэтому чаще всего намного выгоднее приобрести новую модель, которая стоит не так и дорого, чем пытаться зарядить старую.
Следует выяснить, можно ли заряжать алкалиновую батарейку. Способы обновить щелочное устройство есть, но сами производители предупреждают, что делать этого не стоит. Итог такой процедуры никто не сможет предсказать.
Производители пошли на встречу потребителям и разработали модели с возможностью повторной подзарядки.
- При восстановлении простого устройства может произойти утечка электролита или разгерметизация.
- Чем чаще пытаются зарядить такую модель, тем выше риск возникновения проблем.
- В батареях-аккумуляторах такой угрозы нет. Даже если элемент питания неоднократно заряжался.
Заряжаемые щелочные батареи
Впервые новый тип батареек появился в Канаде в конце 80-х гг. В отличие от простого аккумулятора, их нет необходимости заряжать. Они готовы к эксплуатации сразу. После того как элемент истощит свои резервы, его можно поставить на зарядку и использовать вторично.
Подобные алкалиновые устройства занимают переходное положение между простыми конструкциями и аккумуляторами. Напряжение данной модели равно 1,5 В и остается таким до конца ее работы.
Производители утверждают, что их батарейки можно заряжать в зарядном устройстве до 50 раз. Перезаряжать конструкцию полностью — только 20 раз.
Элементы с восстанавливаемым зарядом имеют стандартные размеры, по классификации их относят к группам AA, AAA, C, D. Их лучше применять в приборах с низким уровнем потребления тока и тех, которые работают периодически. К таким устройствам относятся пульт, фонарь. В некоторых государствах эти элементы используются чаще, чем простые щелочные.
Иногда приборы изначально продаются в комплекте с зарядкой к ним. Блоки питания для нее чаще всего ориентирован на элементы класса АА.
Если только они не будут работать в маломощных приборах короткое время. Щелочные конструкции с восстанавливаемым зарядом занимают свою нишу. В торговых точках их можно встретить на полках и возле касс. Их стоимость выше, чем у простых батареек, но все расходы окупаются за счет более долгого срока использования.
Зарядное устройство для алкалиновых батареек
"Сели" батарейки, и как всегда ─ не вовремя :- (, скорее всего, у каждого, имеющего дело с мобильными устройствами, возникала такая проблема. Что многие в таком случае делают: выбрасывают отработанный источник питания, покупают новый, и история повторяется.
Наверное, многие слышали о таком процессе, как регенерация батареек, т. е, восстановление, повторная зарядка. Давайте рассмотрим устройство для зарядки алкалиновых батареек и разберемся каккие батарейки стоит заряжать, а какие, все-таки, можно выбросить.
Схема довольно тривиальна. Стабилизатор напряжения снижает напряжение питания (которое может быть взято от автомобильного аккумулятора) до 5 В. Дополнительный регулируемый стабилизатор напряжения на транзисторах снижает напряжение до значения напряжения регенерации 1,95 В. Причина использования двух уровней напряжения -распределить выделение тепла более равномерно, и получение более стабильного напряжения. Но если ваш блок питания выдает стабильные 4 ─ 6 В, стабилизатор на 7805 можно не использовать.
Рис. 1 Устройство для зарядки батареек
Симметричный мультивибратор на транзисторах VT1, VT2 генерирует импульсы частотой 10 Гц. Этот сигнал подается на транзисторные ключи. Т. о, батарейки в данной схеме заряжаются импульсным током. В некоторых публикациях рекомендуется заряд чередовать с разрядом батарейки на нагрузку. Но практика показывает, что достаточно дать батарейке просто "расслабиться" после импульса заряда, это и делает данная схема.
Так что же делать, регенерировать или выбросить?
Не перезаряжайте батарейки, если:
- батарея глубоко разряжается ниже 0,8 В
- батарейке более 3 лет
- присутствуют следы утечки электролита или контакты сильно проржавели
- крышка в сторону минуса вздута, что указывая на внутреннее давление
- батарея длиннее, чем прежде (предполагается, что вы измерили её)))
Восстанавливайте батарейку, если:
- уровень напряжения составляет от 1,0 до 1,4 В
- батарейке меньше, чем 1-2 года
- это высококачественная батарейка, как правило, известного производителя и имеет высокую цену
- минусовая сторона не имеет ни малейшего следа протечки электролита
Использовать или нет перезаряженные батарейки, личный выбор каждого, но повторно я их использую в недорогих устройствах: фонарике, радиоприемнике, зарядке для мобильника, в настенных часах.
Обзор напряжений
- 1,5 В -Номинальный напряжение для цинковых и алкалиновых элементов
- 1,56 В — Типичное напряжение для новой батарейки
- 1,6 В — Буферизация батарейки начинается, но регенерация еще не началась
- 1,65 В — Типичное напряжение буферизации, начало регенерации
- 1,70 В — Восстановление происходит, но батарейка заряжена не полностью
- 1,75 В — Правильный уровень напряжения для восстановленных батареек.
- 1,80 В- Очень высокое напряжение, высоким риском утечки.
- 1,85 В- Скорее всего батарейка повреждена
Сколько длится регенерация?
Это зависит от состояния батареи и её возраста . Вот почему мы не можем так легко определить критерии остановки заряда, как это, к примеру, с NiMH элементами.
Все определяется экспериментально: восстановление может продолжается 6 часов до повышения напряжения до 1,7 В, а может за 3 часа, и за это время напряжение поднимется до 1,75 В, все индивидуально.
После нескольких экспериментов, чтобы автоматизировать процесс, вы можете использовать самодельное или покупное реле времени.
Только что восстановленные батарейки имеют повышенное напряжение, поэтому их необходимо немного разрядить, подключив на несколько минут лампочку. Когда напряжение снизится до 1,65 В, батарейка отправляется на карантин, т. е. они должны полежать. Автор хранит их на салфетке в пластиковом лотке. Это делается на случай возможной утечки электролита из батарейки.
Как часто я могу восстановить батарейки?
Обычно батарейку заряжают 5 раз. Чем старше батарея, и чем чаще она была регенерирована, тем меньше она может отдать энергии нагрузке.
Можно ли батарейка взорвать?
Нет. Хуже, что может произойти в случае перезаряда, это то, что поверхность минусового электрода вздуется, и электролит начнет выливаться.
Профилактические мероприятия против возможной утечки
Можно обернуть батарейку в районе отрицательного полюса отрезком туалетной бумаги или ткани, силиконовая смазка контактов и дополнительная ткань в батарейном отсеке зарядного устройства.
История автономных источников электрического питания уходит в далекие Средние века, когда биофизик Гальвани обнаружил интересный эффект в своих экспериментах с отрезанными ногами лягушки. Позже Алессандро Вольта описал это явление и на его основании создал первый гальванический элемент питания, именуемый сегодня батарейкой.
Принцип действия столба Вольта
Как оказалось, Гальвани проводил свои эксперименты с электродами из разных металлов. Это натолкнуло Вольта на мысль, что при наличии проводника-электролита между разными материалами может проходить химическая реакция, вызывающая разность потенциалов.
Он создал свое устройство исходя из этого принципа. Это была стопка из медных, цинковых и суконных с кислотой пластинок, соединенных между собой. Вследствие химической реакции на анод и катод поступал электрический заряд. В те годы казалось, что Вольта изобрел вечный двигатель. На деле же вышло немного не так.
Устройство батарейки
Сегодня в батарейках используется тот же принцип: два реагента, соединенные между собой электролитом. Как выяснилось позже, количество энергии, которое можно получить вследствие реакции, конечно, а сам процесс необратим.
В классической солевой батарейке действующие вещества помещаются таким образом, чтобы они не смешивались. Контакт между ними осуществляется только благодаря электролиту, который попадает к ним через небольшое отверстие. Также в батарейках есть сниматели тока, передающие его непосредственно на устройство.
В наши дни чаще всего покупают батарейки солевые или алкалиновые. Принцип действия у них одинаковый, но разный химический состав, емкость и физические условия службы.
Особенность алкалиновых батареек
Переворотом в мире автономных источников питания стали батарейки Duracell. В средине прошлого века разработчики этой компании обнаружили, что вместо кислоты в гальванических элементах можно использовать щелочь. Такие батарейки имеют большую в сравнении с солевыми емкость и устойчивость к экстремальным условиям работы.
Кроме того, казалось бы, севшая батарейка через некоторое время может еще немного поработать в устройстве. В связи с этим у многих людей начал появляться вопрос: можно ли заряжать алкалиновые батарейки? Ответ однозначный: нет.
В Союзе же батарейки заряжали.
Многие народные умельцы в советские времена заряжали севшие батарейки. Так они думали. На самом деле устройство батарейки не позволяет обратить химические процессы вспять, как это происходит с аккумуляторами.
В старых гальванических элементах использовались соли, которые могли сбиваться в комки или создавать корку из осадка на токоснимателях. Пропускание через батарейку тока позволяло устранить эти неловкие моменты и заставить большее количество реагентов вступить в реакцию. К сожалению, в большинстве случаев около 30 % вещества оставалось незадействованным. Таким образом, то, что умельцы называли подзарядкой батарейки, на самом деле было лишь небольшой встряской.
Современные гальванические элементы незадействованным оставляют не более 10 % вещества. Чем дороже реагенты, тем большая их емкость при одних и тех же размерах. Батарейки на серебре работают раз в 7-10 дольше, но и стоят они тоже совсем не дешево. В обычных бытовых условиях вполне достаточно простых солевых батареек. Они не настолько дорого стоят, чтобы рисковать здоровьем, пытаясь придумать способ их зарядить.
Современные батарейки и опасность их подзарядки
В промышленности множество фирм занимаются производством гальванических элементов. Они недорогие и доступны каждому человеку в любом хозяйственном магазине или в магазине электроники. Поэтому совсем неактуален вопрос о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки. Например, они имеют в своем составе едкую щелочь. В замкнутом пространстве во время прохождения обратного тока зарядного устройства батарейка может закипеть и взорваться.
Как продлить жизнь батарейке?
Обычные солевые батарейки плохо работают в условиях жары и мороза. Поэтому нет смысла использовать их в такую погоду. Это связано с тем, что электролит имеет свойство замерзать или переходить в газообразное состояние, что существенно снижает его проводимость.
Севшая батарейка будет работать еще некоторое время, если ее немного помять плоскогубцами. Только нужно быть осторожными, чтобы не повредить корпус, иначе электролит потечет и испортит устройство.
Реагентам свойственно сбиваться в комки. Это не позволяет им вступать в реакцию. Чтобы помочь процессу, постучите батарейкой о твердую поверхность. Еще процентов 5-7 ее мощности у вас получится вытрясти.
Не все знают, что популярная батарейка алкалиновая АА, как и другие элементы питания, может саморазряжаться. Поэтому всегда нужно обращать внимание на дату производства. Старые батарейки имеют короткий срок службы.
Нельзя смешивать разные типы гальванических элементов. От этого они существенно теряют заряд. Также это произойдет, если к севшим батарейкам добавить свежие.
Гальванические элементы плохо работают в холоде и быстро теряют заряд. Перед установкой погрейте их в руках. Это вернет им прежнюю емкость.
Теперь вы знаете, что на вопрос, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, ответ отрицательный. Зато можно существенно продлить их жизнь, соблюдая правила эксплуатации. Касательно именно этого вида батареек есть еще одна хитрость: используйте два комплекта элементов. Когда один начнет терять свой заряд, замените его на другой и дайте отдохнуть.