какие процессы скрыты под оболочкой

Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для нее необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает?

Содержание

1. Что такое батарейка
2. Устройство батарейки
3. Принцип работы батарейки
4. Разновидности
5. Солевые
6. Щелочные
7. Серебряные
8. Ртутные
9. Литиевые
10. Применение
11. Выбор источника питания

Что такое батарейка

Обыкновенная батарейка представляет собой некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов объединены между собой в пакет. Стоит обратить внимание, что батарея — это именно несколько объединенных между собой гальванических элементов. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Изобретателем батареек принято считать ученого Алессандро Вольта, который создал в 1800 г. «Вольтов столб» — первый в мире электрохимический источник тока, ставший прародителем современных батарей.

Устройство батарейки

Рассмотрим, как устроена батарейка в разрезе на примере щелочного элемента как наиболее распространенного. Работа щелочной батарейки основана на окислительно-восстановительной реакции между цинком и диоксидом марганца. Корпусом элемента и по совместительству плюсовым контактом «+» является никелированный стальной стакан. Катодная паста представляет собой смесь диоксида марганца (MnO₂) и графита. Анодная паста – это смесь цинкового порошка (Zn) и густого щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, КОН). Анодная и катодная масса разделены сепаратором. Сепаратор разделяет реагенты, исключая их перемешивание и нейтрализацию заряда. Сепаратор также пропитан электролитом. Отрицательный потенциал снимается с латунного токосъемника, который окружён анодной пастой. Стальная тарелка контактирует с латунным стержнем – токосъёмником и является отрицательным контактом элемента «—». Прокладка изолирует никелированный стальной стакан от стальной тарелки, препятствуя тем самым короткому замыканию. Кроме этого прокладка сдерживает давление газа, который в незначительном количестве образуется при химической реакции. Предохранительная мембрана служит для того, чтобы при чрезмерном давлении газа предотвратить взрыв батареи выпустив газ наружу. Как правило, это приводит к разгерметизации элемента и течи электролита. Протекший электролит, по сути, обычная щелочь. При попадании на контакты вызывает их коррозию, на одежду — разъедает ее, на руки — вплоть до ожога. Именно поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов, а длительное хранение электроприборов с батарейками внутри недопустимо.

Иногда, забыв вынуть уже подсевшие батарейки, через некоторое время можно обнаружить, что в батарейном отсеке появилась какая-то жидкость. Это и есть потёкший электролит. Поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов. Теперь вы знаете, зачем это нужно делать.
Итак, с устройством разобрались, теперь поговорим о том, как работает щелочной элемент.

Принцип работы батарейки

На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка

Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻

Который разлагается

Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O

На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца IV в оксид марганца III

2MnO₂ + H₂O + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2OH⁻

Общая картина следующая

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e⁻ → 2e⁻ + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃

Из первой формулы видно, что на аноде имеется избыток электронов. Но ведь анод это «+»? Дело в том, что в физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, т.е. от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток это упорядоченное движение электронов, которые имеют отрицательный заряд. Поэтому, ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где есть нехватка отрицательных зарядов (это и есть плюс – недостаток электронов). При этом получается, что ток течёт в реальности от отрицательного контакта к положительному.  В электрохимии анодом принято считать тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом же считается электрод, где происходит реакция восстановления.

Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.

Важно! Поскольку химические изменения в процессе разряда батарейки необратимы — они не подлежат восстановлению заряда.

Разновидности

По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:

• АА- пальчиковая;
• ААА- мизинчиковая;
• АААА;
• С- дюймовочка;
• D- бочка;
• квадратная;
• РР3- крона;
• Источники питания миниатюрных размеров.

В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:

• солевые;
• щелочные;
• ртутные;
• серебряные;
• литиевые.

Солевые

Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.

Щелочные

Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».

Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.

Серебряные

В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.

Ртутные

В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.

Внимание! Ртутные источники питания являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды.

Литиевые

Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги в своей области применения. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

• Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
• Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
• Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
• Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Выбор источника питания

Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:

1. В аппаратах и оборудовании какого вида он будет применяться.
2. Электролит какого состава используется в конструкции.
3. Стоимость батарейки, иногда более выгодно приобрести несколько дешевых, чем один очень дорогой.
4. Каждый элемент питания на корпусе имеет маркировку, по которой можно определить вид и состав источника питания.
5. Необходимо ориентироваться по условиям окружающей среды в процессе эксплуатации.
6. Рекомендуется приобретать источники питания, произведенные сравнительно недавно, так как с течением времени емкость может понижаться.
7. Перед покупкой следует обратить внимание на целостность упаковки и самого корпуса элемента.
8. Батарейка должна конструктивно соответствовать своему посадочному месту в электроприборе.

Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.

https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYEVideo can’t be loaded because JavaScript is disabled: Как сделана батарейка (https://www.youtube.com/watch?v=M9QV62dypYE)

Обозначение батарейки на электрической схеме

Перейти к содержанию

Search for:

Главная » Технические данные

На чтение 1 мин Просмотров 610

Зачастую у начинающих радиолюбителей возникает проблема в схематике. Многие не знают каким должно быть обозначение батареи на схеме. Ниже приведены зарисовки того как обычно отображается элемент питания.

Данный рисунок отображает наличие одного источника питания. Например, это могут быть батарейки для часов, пальчиковые, мизинчиковые, батареи для смартфонов, сухие аккумуляторные элементы.

 

 

На этом изображение показано что в цепи находятся несколько источников энергии. Так же этот рисунок говорит, что устройство должно питаться повышенным напряжением. Например, батарейки сухих гальванических элементов, АКБ сухих, щелочных, кислотных.

 

 

 

Таким образом батарея на схеме бросается в глаза. Не заметить ее ну просто невозможно!

 

Batareykaa.ru

window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-196’, blockId: ‘R-A-277958-196’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80628] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-191’, blockId: ‘R-A-277958-191’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80625] = «window.

yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-69’, blockId: ‘R-A-277958-69’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80615] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-48’, blockId: ‘R-A-277958-48’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80614] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-44’, blockId: ‘R-A-277958-44’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80613] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-40’, blockId: ‘R-A-277958-40’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80612] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-36’, blockId: ‘R-A-277958-36’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80611] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-35’, blockId: ‘R-A-277958-35’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[80610] = «window. yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277958-30’, blockId: ‘R-A-277958-30’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[284597] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-277959-6’, blockId: ‘R-A-277959-6’ })})»+»ipt>»; Серия

, параллельное и последовательно-параллельное соединение батарей

Знакомство с соединениями батарей

Можно подумать, какова цель последовательного, параллельного или последовательно-параллельного соединения батарей или какая конфигурация является правильной для зарядки накопителя. , система аккумуляторных батарей, автономная система или установка солнечных батарей. Ну, это зависит от системных требований, т.е. для увеличения напряжения путем последовательного соединения батарей, ампер-часов батареи (поскольку батареи рассчитаны на Ач вместо ампер) или просто тока или мощности батарей путем соединения батарей параллельно или последовательно- параллельно поддерживать систему в соответствии с вашими потребностями. Если вам нужно знать, как это сделать, прочтите следующее пошаговое руководство о конфигурации первичных (неперезаряжаемых, таких как элементы AAA) и вторичных (перезаряжаемых, таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литий-ионные и т. д.) батареи.

Мы получили несколько запутанных схем по этой теме, и они спрашивают, являются ли соединения батарей последовательными, параллельными или последовательно-параллельными, и какой из них выбрать?. Итак, мы подробно обсудим последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение батарей с принципиальными схемами и приложениями.

• Связанный пост: Почему мы не можем хранить переменный ток в батареях вместо постоянного?

Теперь начнем…

Типы подключения аккумуляторов

Существует три основных типа подключения аккумуляторов .

1. Последовательное соединение
2. Параллельное соединение
3. Последовательно-параллельное соединение

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение батарей

• Связанная статья: Введение в последовательное, параллельное и последовательно-параллельное соединение

Ниже приведены подробные сведения о каждом соединении.

Последовательное соединение батарей

Если мы соединим положительную (+) клемму батареи с отрицательной (-) и отрицательную с положительной клеммой, как показано на рисунке ниже, тогда конфигурация батарей будет последовательной.

Полезно знать:

При последовательном соединении аккумуляторов ток в каждом проводе или секции одинаков, а напряжение разное, т.е.

В ₁ + В

2 + В ₃ ….Vn

На рисунке ниже две батареи 12 В, 200 Ач соединены последовательно. Таким образом, общий эффективный ампер-час (Ач) будет таким же, в то время как напряжение является аддитивным.

т. е.

= 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач

Нажмите на изображение, чтобы увеличить. Пошаговая процедура с расчетами и диаграммами

Когда нам нужно и как соединить батареи последовательно?

Когда вам нужно удвоить уровень напряжения в соответствии с потребностями вашей системы, сохраняя при этом ту же емкость или номинальное значение ампер-часа (Ач) аккумуляторов.

Например, если у вас есть две батареи 12 В, 200 Ач и вам нужна система 24 В для установки. Просто подключите обе батареи последовательно, и вы получите 24 В и одинаковую номинальную мощность в ампер-часах, то есть 200 Ач.

Имейте в виду, что батареи при последовательном соединении разряжаются медленнее, чем при параллельном соединении.

Вы можете сделать это с любым количеством батарей, т.е. получить 36 В, 48 В, 72 В постоянного тока и т. д., подключив батареи последовательно.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

• Запись по теме: Типы батарей и элементов и их применение

Параллельное соединение батарей

Если мы подключим положительную клемму (+) батареи к положительной и отрицательную (-) к отрицательной клемме. Тогда конфигурация батарей будет параллельной.

Полезно знать:

При параллельном соединении напряжение будет одинаковым на каждом проводе или участке, а ток будет разным, т. е. ток суммируется.

напр.

I ₁ +I ₂ +I ₃ …+In

На рисунке ниже две батареи по 12 В, 200 Ач соединены параллельно. Таким образом, общее эффективное напряжение будет таким же, в то время как ампер-час является аддитивным.

т.е.

= 200Ач +200Ач = 400Ач, 12В.

Щелкните, чтобы увеличить изображение

Параллельное соединение аккумуляторов

• Запись по теме: Как рассчитать время зарядки аккумулятора и ток зарядки аккумулятора – примеры

Когда нам нужно и как подключать батареи параллельно?

Когда вам нужно удвоить емкость аккумулятора или номинал в ампер-часах (Ач) в соответствии с потребностями вашей системы при сохранении того же уровня напряжения.

Например, если у вас есть две батареи 12 В, 200 Ач и вам нужна система 12 В для установки. Просто подключите обе батареи параллельно, чтобы общая емкость батареи составила 400 Ач и одинаковый уровень напряжения, т.

е. 12 В.

Имейте в виду, что при параллельном подключении батареи быстрее разряжаются, чем при последовательном подключении.

Можно сделать с любым количеством аккумуляторов, т.е. получить одинаковый уровень напряжения при увеличении емкости аккумулятора в ампер-часах при параллельном соединении аккумуляторов.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

• Запись по теме: Разница между батареей и конденсатором

Последовательно-параллельное соединение батарей

Если мы соединим две пары двух батарей последовательно, а затем соединим эти последовательно соединенные батареи параллельно, то такая конфигурация батарей будет называться последовательно-параллельным соединением батарей.

Другими словами, это последовательная, а не параллельная цепь, известная как последовательно-параллельная цепь. Некоторые компоненты соединены последовательно, а другие — параллельно или в сложной схеме последовательно и параллельно соединенных устройств и аккумуляторов.

Связанный пост:

Серия
• Подключение солнечной панели и аккумуляторов к системе автоматического ИБП
• Параллельное соединение батарей с солнечной панелью и автоматическим ИБП
  

На рисунке ниже.

Шесть (6) аккумуляторов по 12 В, 200 Ач, соединены последовательно-параллельно.

т.е.

B ₃ и B ₄ последовательно … 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач … Последовательное соединение

B ₅ и B ₆ последовательно … 12 В + 12 В = 24 В, 200 Ач … Последовательное соединение

А затем пара этих батарей соединена параллельно, т.е. два параллельных набора из трех батарей соединены последовательно.

, то есть

SET 1 = B ₁ , B ₃ , B ₅ = серия

SET 2 = B ₂ , B ₄ , B ₆ = серия

и Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then Then. ,

Набор 1 и Набор 2 = Параллельно.

Таким образом, эффективное напряжение и ампер-час будут равны

Ампер-час (Ач) = 200 Ач + 200 Ач + 200 Ач = 600 Ач

Напряжение = 12 В + 12 В = 24 В. (Параллельное соединение)

Нажмите на изображение, чтобы увеличить

Последовательно-параллельное соединение батарей

Калькуляторы, связанные с батареями:

• Калькулятор срока службы батарей
• Калькулятор емкости аккумулятора

Когда нам нужно и как подключать батареи последовательно-параллельно?

Когда вам нужно удвоить емкость батареи или номинальное количество ампер-часов (Ач), а также напряжение батарей в соответствии с потребностями вашей системы.

Например, если у вас есть шесть аккумуляторов по 12 В, 200 Ач, и вам нужна емкость 600 Ач и система 24 В для установки. Теперь у вас есть два комплекта из трех батарей, просто соедините два комплекта из трех батарей последовательно, а затем соедините два комплекта параллельно (как показано на рисунке выше), где общая емкость батареи будет 600 Ач, а уровень напряжения будет 24 В.

Можно с любым количеством аккумуляторов, т.е. получить разный уровень напряжения, а также увеличить емкость аккумулятора в ампер-часах при последовательно-параллельном соединении аккумуляторов.

Эта система используется в различных установках солнечных батарей и других приложениях.

Сравнение последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединения

В приведенной ниже таблице показаны основные различия между последовательным и параллельным соединением.

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Сравнение последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединений

• Связанные руководства: схемы подключения и установки батарей

Общие меры предосторожности и инструкции по подключению и установке батарей

Соответствующие инструкции по подключению и подключению батарей:

• Как спроектировать и установить солнечную фотоэлектрическую систему? С решенным примером
• Как подключить солнечную панель к батарее 12 В и нагрузке 12 В постоянного тока?
• Как подключить солнечную панель к инвертору 220 В, батарее 12 В, нагрузке постоянного тока 12 В?
• Разница между последовательной и параллельной схемой — сравнение
• Что произойдет, если аккумулятор подключен к сети переменного тока?
• Что происходит с аккумулятором при подключении проводов с обратной полярностью

URL-адрес скопирован

Как работают батареи? Детали, типы и терминология (с диаграммой)

Обновлено 3 марта 2020 г.

Автор GAYLE TOWELL

Без аккумуляторов не было бы сотовых телефонов, часов, планшетов, слуховых аппаратов, фонариков, электромобилей или спутников связи — и список можно продолжить. Первая батарея была изобретена более 200 лет назад, и с тех пор эти гениальные устройства стали незаменимыми в нашей повседневной жизни.

Что такое батарея?

Проще говоря, батарея — это любое устройство, которое может служить портативным временным источником электроэнергии.

В электрической цепи батареи служат источником энергии, создавая разность потенциалов, которая управляет потоком электрического тока. Когда ток проходит через цепь, он передает энергию любым подключенным к нему устройствам. В такой цепи протекает постоянный ток. Другими словами, ток течет в одном непрерывном направлении.

И наоборот, электроэнергия, поставляемая электростанцией, подается через розетки в вашем доме и имеет форму переменного тока. Этот тип тока меняет направление с определенной частотой для питания устройств.

Как работают батареи

Типичная батарея состоит из одного или нескольких элементов, которые имеют катод (положительный вывод) на одном конце и анод (отрицательный вывод) на другом конце. Химические реакции, происходящие внутри, вызывают накопление электрического заряда на клеммах, создавая электрический потенциал на узлах за счет высвобождения химической энергии.

Химические реакции в батарее вызывают накопление электронов на аноде. Это создает электрический потенциал между катодом и анодом. Электроны хотят добраться до катода, чтобы нейтрализовать заряд, но они не могут этого сделать, путешествуя через электролитический материал внутри самой батареи. Вместо этого электроны легко текут по проводнику, соединяющему анод с катодом.

В конце концов, химические процессы, создающие избыток электронов в аноде, прекращаются, и батарея умирает. Однако с перезаряжаемыми батареями (также называемыми вторичными батареями) этот процесс можно обратить вспять, подключив батареи к зарядным устройствам после их разрядки. Перезарядка батареи меняет направление потока электронов с помощью другого источника питания. Благодаря этой добавленной энергии химические процессы в батарее могут обратить вспять, и батарея снова сможет самостоятельно питать цепь.

Создайте свою собственную лимонную батарею!

Отличный способ лучше понять, как работает батарея, — создать дома собственную батарею из лимона, цинкового гвоздя и медной монеты и использовать ее для питания маленькой лампочки.

Вставьте медную монету в одну сторону лимона и вставьте оцинкованный (оцинкованный) гвоздь в другую сторону (убедитесь, что два предмета не соприкасаются внутри лимона). Гвоздь будет служить положительным электродом (катодом), а монета — отрицательным электродом (анодом). Лимонный сок служит электролитом. Затем вы можете подключить вольтметр к лимонной батарее, чтобы увидеть, какое напряжение она создает. При необходимости можно соединить несколько лимонных батареек последовательно, чтобы создать напряжение, достаточное для питания небольшой лампочки.