Щелочной автомобильный аккумулятор: Щелочные аккумуляторы | Интернет-магазин аккумуляторов в Петербурге АКБ Энерго

В чем различия между кислотными и щелочными аккумуляторами?

На складах и заводах, как всем известно, большой объём работы, грузы всевозможной весовой категории, зачастую без подъёмной техники, например, погрузчиков или штабелеров, просто не обойтись. Данная техника работает благодаря тяговым аккумуляторам, стоит заметить, что тяговые батареи подразделяются на несколько наиболее известных видов – кислотные, щелочные и литий-ионные. Однако, сегодня мы разберем основные отличительные особенности между щелочными и кислотными аккумуляторами.

Для начала разберем устройство каждого из представленных аккумуляторов.

Устройство кислотного аккумулятора. Первое, на что стоит обратить внимание, это то, что тяговый кислотный аккумулятор, как правило, состоит из двух групп свинцовых пластин, которые по своему внешнему виду напоминают решётку, при этом сами пластины помещены в серную кислоту. 

Теперь рассмотрим устройство щелочного аккумулятора. В данном типе, в основном используются никелевые или железные пластины, которые помещены в раствор едкого калия. Пластины изготавливаются из никелированного железа, с большим количеством отверстий. В качестве электролита у щелочных тяговых аккумуляторов выступает раствор щёлочи.

Одним из немаловажных факторов в сравнении двух вышеперечисленных батарей является – переносимость нагрузок.

В этом вопросе отдельно стоит выделить кислотный тип батарей, так как напряжение одного аккумулятора составляет 2 В., когда как, у щелочных всего 1,25 В. (Не стоит забывать, что батарея состоит из аккумуляторов. Модели батарей могут состоять из различного количества аккумуляторов, которые, чаще всего встречаются в диапазоне от 6 до 48 штук.)

Но при этом, при больших отрицательных температурах щелочные батареи свои свойства сохраняют гораздо лучше, нежели кислотные. Сохранение данных свойств во многом зависит от должного обслуживания батареи, а также необходимой качественной подзарядкой. Информируем о том, что устройство зарядки для щелочных батарей довольно таки дорогостоящее. Чтобы зарядное устройство работало гораздо дольше, нужно помнить о том, что щелочные аккумуляторы не стоит доводить до глубокой разрядки и зарядки, всё должно быть в меру.

Далее поговорим об одном из главных критериев в сравнении щелочных и кислотных батарей – срок службы!

В данном вопросе предпочтение с лёгкостью можно отдать щелочным видам батарей. Как мы ранее говорили, щелочные типы при долгом простое сохраняют свои свойства и характеристики эффективнее кислотных. Стойкость никель-железных пластин щелочной батареи гораздо лучше, нежили кислотной, у которой пластины более хрупкие, так как изготавливаются они из свинца с добавками сурьмы. За счёт этого, они подвержены ломкости, соответственно, к кислотным видам батарей стоит относится бережно.

Так же нельзя оставить без внимания моменты по уходу за каждым типом АКБ.

Сначала разберем кислотные батареи:

• Ни в коем случае нельзя оставлять разряженный АКБ более, чем на сутки. Если все же планируется простой, то при дальнейшем хранении батареи необходимо сделать следующее – аккумулятор следует немного разрядить, затем слить старый электролит и, желательно, промыть пластины дистиллированной водой.
• Заряд батареи не должен падать ниже 1,8 В.
• Зарядка аккумулятора происходит при открытых банках, до того момента пока в каждый не начнёт одинаково кипеть электролит.
• Если ваш заряженный аккумулятор некоторое время был в инертном состоянии, то через некоторое время его следует подзарядить.

Основные моменты по эксплуатации щелочных АКБ:

• При зарядке щелочной батареи крышки необходимо обязательно снимать для того, чтобы не допустить перегрева и, как следствие, разрушение аккумулятора. Соответственно, после полной зарядки, их нужно поставить на место.
• Заряд аккумулятора не должен падать ниже 1,1 В.
• По истечении каждого года во время эксплуатации необходимо заново заливать электролит, а в течение года подливать дистиллированную воду.
• Если заряженная батарея некоторое время была в инертном состоянии, то через некоторое время её необходимо подзарядить.

И самое главное, на что обращают свое внимание большинство пользователей батарей – это ценовая политика.

В данном вопросе предпочтение отдаётся кислотным видам аккумуляторов за счёт своей низкой стоимости. Во внимание можно взять даже тот фактор, что они намного лучше переносят сильную разрядку и, соответственно, зарядку с нуля. Поэтому им не нужны особенные или специальные зарядки, а подойдут самые обыкновенные и дешёвые.

Пришла пора делать выводы всему вышеперечисленному – если у вас производство не стоит на месте, и соответственно, вы проводите обслуживание батареи на регулярной основе, то кислотный аккумулятор определенно вам подойдет. Если все же на производстве случаются простои, а батарея обслуживается не регулярно, то лучше приобрести щелочной аккумулятор!

Щелочные аккумуляторы FL (ТНЖ), KL (НК) и другие

История использования щелочных аккумуляторов начинается с 1899-1901 годов. Щелочные аккумуляторы получили своё название по типу электролита, который в них используется. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, где используется кислотный электролит (дистиллированная вода и серная кислота), в щелочных аккумуляторах используется водный раствор щёлочи (гидроксид калия или натрия и дистиллированная вода). В процессе работы плотность щелочного электролита не меняется при разряде-заряде как у свинцово-кислотных аккумуляторов, но щелочной электролит необходимо менять на новый каждые 100-150 циклов заряда-разряда. Самыми распространёнными видами щелочных аккумуляторных батарей являются никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы. Аккумуляторная батарея (сборка/комплект) состоит из последовательно соединённых перемычками аккумуляторов (элементов/банок). Используются элементы ламельного типа. Номинальное напряжение одного отдельного щелочного аккумулятора (элемента/банки) составляет 1,2V. Общее номинальное напряжение аккумуляторной батареи равно сумме напряжений последовательно соединённых в батарее аккумуляторов (элементов/банок). Щелочные аккумуляторные батареи поставляются в виде комплекта сухих аккумуляторов (элементов/банок) и набора перемычек либо в виде отдельных сборок. Выпускаются тяговые (для цикличного режима работы), стационарные/резервные (для буферного режима работы) и пусковые щелочные аккумуляторные батареи.

Маркировка щелочных аккумуляторных батарей.

Используется российская и международная система маркировки щелочных аккумуляторных батарей.

Российская маркировка (расшифровка слева направо).

Если перед буквами стоят цифры, то они показывают количество аккумуляторов (элементов/банок) в батарее (в комплекте).

Затем следуют буквы обозначающие область применения (Т — тяговый, ТП — тепловозный, В — вагонный).

Далее идут буквы, обозначающие тип (НЖ — никель-железная, НК — никель-кадмиевая).

Если далее присутствует буква К, то это значит, что конструкция блока электродов комбинированная.

Если  присутствует буква  Ш, то это аккумуляторы для шахтных электровозов.

После букв идут цифры, обозначающие номинальную ёмкость (Ач).

После ёмкости могут присутствовать буквы (П — пластмассовый корпус, В — высокий вариант, М — модернизированный, У — исполнение для умеренного климата, Т — исполнение для тропического климата).

Далее цифры обозначающие категорию размещения (2 — над землёй, 5 — под землёй).

Пример: 40ТНЖ—450П—У2

40 — количество аккумуляторов (элементов/банок) в батарее (комплекте).

Т — тяговая.

НЖ — никель—железная.

450 — номинальная ёмкость (Ач).

П — пластмассовый корпус.

У — исполнение для умеренного климата.

2 — для использования над землёй.

Из маркировки 40ТНЖ—450П—У2 понятно, что аккумуляторная батарея (комплект) состоит из сорока тяговых никель-железных аккумуляторов (элементов/банок) номинальной ёмкостью 450 Ач (ТНЖ-450), в пластмассовых корпусах, предназначенных для использования в умеренном климате и надземных условиях.

Зная, что номинальное напряжение одного щелочного аккумулятора (элемента/банки) равно1,2В можно рассчитать номинальное напряжение всей батареи (комплекта).

Номинальное напряжение этой батареи (комплекта) получается 40шт. х 1,2В = 48В. Номинальная ёмкость 450 Ач.

Международная маркировка (расшифровка слева направо).

Если перед буквами стоят цифры, то они показывают количество аккумуляторов (элементов/банок) в батарее (в комплекте).

Буква, обозначающая тип (F — никель-железная, К — никель-кадмиевая).

Далее идут буквы, которые обозначают токи в режиме разряда (L, М, H, Х).

Далее идут цифры, обозначающие номинальную ёмкость (Ah).

Далее могут идти буквы указывающие материал корпуса (P — пластмассовый корпус) и другие конструктивные особенности.

Пример: 40FL—450P

40 — количество аккумуляторов (элементов/банок) в батарее (комплекте).

F — никель-железная.

L — режим разряда.

450 — номинальная ёмкость (Ah).

P — пластмассовый корпус.

Преимущества и недостатки щелочных аккумуляторов.

По большинству параметров щелочные аккумуляторные батареи превосходят свинцово-кислотные аккумуляторы, но не лишены и недостатков.

Среди преимуществ щелочных аккумуляторов можно выделить следующее:

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, щелочные аккумуляторы легко переносят глубокий разряд и могут долго, без последствий находиться в разряженном состоянии. Устойчивы к низким температурам (до -40С), отсутствует опасность замерзания электролита. Имеют более высокую энергоёмкость и более длительный срок службы. Устойчивы к тряске и вибрации. Благодаря большому внутреннему сопротивлению выдерживают большие разрядные токи, могут даже переносить кратковременные замыкания.

К минусам можно отнести следующее:

Для обслуживания требуется квалифицированный персонал, который будет грамотно проводить заряд, проверять и периодически менять электролит. Имеется разброс рабочего напряжения отдельных элементов. У никель-кадмиевых аккумуляторов ярко выражен «эффект памяти», поэтому следует избегать недозарядов. Сложная технология производства и как следствие высокая цена.

Несмотря на наличие определённых недостатков, благодаря своим достоинствам щелочные аккумуляторы остаются наиболее востребованными и оптимальными во многих отраслях.

Области применения щелочных аккумуляторов.

Аккумуляторы для складской, производственной (цеховой) напольной электротехники (электропогрузчики, электротележки, электрокары,  транспортёры, подъёмники, и другой напольный электротранспорт работающий на электроприводе/электромоторе).

Аккумуляторы для железнодорожного транспорта и автоматики (для пассажирских вагонов, электропоездов и электровозов, для запуска ДВС локомотивов  и дизель-электрических установок).

Аккумуляторы для городского электротранспорта (троллейбусы, трамваи, метрополитен).

Аккумуляторы для морского и речного транспорта (судовые аккумуляторы).

Аккумуляторы для шахтного электротранспорта в горнодобывающей промышленности (для рудничных электровозов).

Аккумуляторы для систем сигнализации, аварийного освещения и электроснабжения.

Аккумуляторы для оборонных комплексов.

Щелочные аккумуляторы для напольного электротранспорта

Щелочные аккумуляторы для пассажирских вагонов, электропоездов, электровозов, городского электротранспорта, морского и речного транспорта, для систем сигнализации, аварийного освещения и электроснабжения

Щелочные аккумуляторы для пассажирских вагонов, электропоездов, электровозов, городского электротранспорта, морского и речного транспорта, для систем сигнализации, аварийного освещения и электроснабжения

Щелочные аккумуляторы для рудничных электровозов

Щелочные аккумуляторы для запуска ДВС локомотивов и дизель-электрических установок

Цена по запросу.

ООО «АКБ — ТЕХЦЕНТР» готово предложить Вам аккумуляторы различного типа и назначения, отечественного и импортного производства (тяговые, стационарные/резервные, свинцово-кислотные и щелочные, стартерные/пусковые). Зарядные устройства. Электролит.

Как выбрать аккумулятор?

Аккумуляторы для легковых автомобилей

Батарея аккумуляторная на транспорте может быть тяговой или стартерной, говоря про АКБ для легковых автомобилей, мы имеем в виду последний тип. Стартерная АКБ заряжается от генератора, накапливает энергию и в нужный момент отдает ее за счет химической реакции. Устройство аккумулятора это два – положительный и отрицательный – электрода, находящиеся в электролите, процессы между ними приводят к появлению тока. Кроме того, автомобильный аккумулятор питает потребителей тока при стоянке автомобиля с неработающим двигателем.

Сразу напомним, что разряженным аккумулятор считается тот, у кого напряжение на клеммах упало до 10,2 В. Причем, летом такого напряжения может хватить, чтобы завести двигатель. А вот если напряжение опустилось ниже 10,2В, то АКБ начнет разрушаться.

Виды аккумуляторов

Говоря о том, какие виды аккумуляторов представлены на витринах магазинов, надо понимать, что разница в первую очередь касается материала электродов и электролита. Наиболее популярные АКБ – свинцово- кислотные, те у которых электролит представляет собой водный раствор серной кислоты, а электроды из сплавов свинца. Такие батареи отлично держат заряд и быстро отдают энергию для разгона. Большим преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторов является минимальный «эффект памяти», за счет которого аккумулятор запоминает время последних разрядок, и если они были неполными, он и впредь разряжается до того же уровня.

Также аккумулятор может быть никель-кадмиевым (по названию материалов, из которых сделаны электроды), где электролитом служит гидроксид калия, из-за которого он получил другое название – щелочной аккумулятор. Щелочные аккумуляторы могут быть также и никель-железными, если кадмиевый электрод заменен на железный. По характеристикам эти два типа мало отличны.

Щелочные аккумуляторы отвечают тем же требованиям, что и свинцово-кислотные АКБ, кроме того они всегда выдают прямой ток, работая с постоянной мощностью и не боятся полного разряда. С другой стороны, сильный стартовый ток они не выдают и обладают ярко выраженным эффектом памяти, а потому находят применение как тяговый аккумулятор, то есть используются на подвижных объектах для питания электродвигателя: электромобилях, морском транспорте, шахтных электровозах, спецтехнике и пр.

Сегодня распространены также литиево-ионные аккумуляторы, отличает которые малый вес, большой ресурс и отсутствие «эффекта памяти», однако их применение в автомобильной промышленности ограничивается только электротранспортом. Надо сказать и о металл-гибридных аккумуляторах, за которыми, по мнению ряда специалистов, будущее электротранспорта.

Итак, подытожим, аккумулятор на легковой автомобиль — свинцово-кислотный, остальные используются как тяговые АКБ, а также находят широкое применение в компьютерной, мобильной и другой технике.

Выбор аккумулятора

При выборе аккумулятора надо внимательно смотреть на параметры, показывающие, достаточно ли он даст энергии для электронных систем автомобиля, долго ли сможет заменять генератор, поместится ли в автомобиле и т.д.

Все чаще на первое место специалисты ставят такой параметр аккумуляторной батареи как резервная емкость. Она показывает (в минутах) как долго АКБ будет давать ток 25А в холодную темную и дождливую погоду. По сути, резервная емкость аккумулятора – это время, которое он способен в экстремальных условиях заменять генератор.

Однако для автомобилистов по-прежнему важнее всего емкость аккумулятора, измеряемая в Ампер-часах. То есть, если на маркировке указано, аккумулятор 45 А/ч., значит он выдаст ток в 1 Ампер в течение 45 часов, или 2 Ампера в течение 22,5 часов и т.д.

Аккумуляторы автомобильные можно разделить на прямые и обратные, в зависимости от того, справа или слева расположена плюсовая клемма. Если она относительно вас справа – аккумулятор прямой, если слева – обратный. По мощности эти типы батарей не отличаются. Кроме того, аккумуляторы отличаются друг от друга типом клемм. Всего выделяют три основных типа клемм: стандартная, азиатская (тонкие клеммы) и боковые.

Обслуживаемые и малообслуживаемые аккумуляторы

Другая классификация аккумуляторов, касается того, как часто они требуют ухода, они бывают: обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемые. Обслуживаемые аккумуляторы – это батареи из прошлого, именно с ними мучились автомобилисты в советское время, постоянно подливая дистиллированную воду, измеряя плотность электролита, без чего начиналась активная сульфатация, выводящая АКБ из строя.

Малообслуживаемые аккумуляторы потребляют меньше воды, их пластины обладают высокой коррозийной стойкостью, в сравнении с предыдущим типом. Эти АКБ имеют пробки для долива дистиллированной воды, которые герметично закрываются и не позволяют электролиту вылиться, кроме того здесь работает система рециркуляции газов. Малообслуживаемые аккумуляторы можно разделить на 2 типа: залитые — самый популярный тип АКБ, выпускающийся с электролитом и сухозаряженные АКБ, требующие отдельного рассказа.

Сухозаряженные аккумуляторы

Как следует из названия, сухозаряженные аккумуляторные батареи поступают с завода без электролита. Зарядить их по силу автомобилисту, если, конечно, следовать инструкции. Вкратце процесс выглядит так: удаляем пробки, заливаем электролит до риски и ждем около 3 часов, пока пропитаются пластины, после чего опять доливаем электролит. Затем, вооружившись вольтметром, смотрим какое напряжение он показывает: если меньше 12,5 В – придется заряжать, меньше 10,5 В – такой сухозаряженный аккумулятор лучше вернуть, поскольку он, скорее всего, бракованный. Если напряжение 12,5 В и выше – значит, батарея готова к работе.

Необслуживаемые аккумуляторы

В последние годы, так называемые необслуживаемые аккумуляторы вытесняют обслуживаемые. Объясним, что скрывается за столь привлекательным названием и действительно ли о них можно не вспоминать весь срок эксплуатации.

Необслуживаемые батареи — это обычные свинцовые аккумуляторы, с той разницей, что вместо сурьмы в сплаве решеток используется кальций, который не провоцирует выделение газа, а в серную кислоту добавлен диоксид кремния, делающий электролит гелеобразным, за счет последнего их стали называть гелевые аккумуляторы. Само собой, из них не вытечет электролит, поэтому так изготовлены и современные аккумуляторы для мотоциклов.

Из недостатков можно отметить, что необслуживаемые аккумуляторы чувствительны к глубокому разряду. В этот момент происходят необратимые процессы, способные вывести его из строя.
Необслуживаемые аккумуляторы получили свое название из-за того, что запаса электролита хватает на весь срок службы батареи и подливать его не надо. Нет у них и отверстий для вывода газов. Но справедливости ради надо сказать, что название «необслуживаемые» является больше маркетингом, нежели отражением реальности – по-крайне мере, заряжать такой аккумулятор все равно необходимо. Так что, на какую аккумуляторную батарею не упал бы выбор, стоит подумать и о зарядном устройстве.

Но не только гелевые аккумуляторы можно отнести к необслуживаемым, это еще и гибридные аккумуляторы. Пластины в них сделаны с добавлением сурьмы и кадмия (технология «Кальций +»), либо из малосурьмяного сплава на положительном токоотводе и свинцово-кальциевом на отрицательном, существует технология изготовления с добавлением серебра и др. Их относят к необслуживаемым за счет того, что потери емкости при глубоком разряде минимальны. Также крайне мало испаряется вода, поэтому в них нет отверстий для долива воды.

Наиболее современные гелевые аккумуляторы имеют маркировку AGM, которая расшифровывается как Absorbing Glass Mat, то есть абсорбирующая стекловолоконная подушка. Новаторство заключается в том, что вместо электролита используются прокладки, которые им пропитаны и помещены между парами пластин вместо обычных сепараторов. Достоинства аккумуляторов AGM: снижение массы, за счет удаления лишнего электролита, батарея полностью герметична и не нуждается в газообмене с внешней средой.

Особенности эксплуатации щелочных аккумуляторных батарей

Характеристики щелочных аккумуляторов

В условном обозначении типа аккумулятора буквы означают электрохимическую систему аккумулятора:

• «НК» — никель-кадмиевая;
• «НЖ» — никель-железная;
• Цифры после букв — номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах.

Характеристики щелочных аккумуляторных батарей

Введение в эксплуатацию аккумуляторов и батарей, не бывших в эксплуатации или хранившихся в разряженном состоянии без электролита:

• Перед пуском в эксплуатацию аккумуляторы, как единично работающие, так и комплектуемые в батареи, подвергнуть растренировке с целью получения номинальной емкости;
• С поверхности аккумуляторов и батарей удалите чистой ветошью пыль и соль, проверьте правильность последовательного соединения аккумуляторов в батарее и плотно затяните гайки межэлементных соединений. Следы ржавчины на деталях, не покрытых лаком, снимите ветошью, смоченной в керосине;
• Аккумуляторы залейте электролитом, дайте постоять не менее 2 ч (для пропитки пластин) и проверьте вольтметром напряжение на каждом из них. В случае отсутствия напряжения на аккумуляторе оставьте его еще на 10 ч, после чего вновь проверьте напряжение. В случае отсутствия его — аккумулятор замените;
• После 2-часовой пропитки проверьте уровень электролита над пластинами аккумуляторов, который должен быть не менее 5 и не более 12 мм над краем пластин.

Строгое соблюдение уровня электролита (не более 12 мм) требуется для предупреждения выплескивания электролита из аккумулятора во время заряда.

Примечание. Для уменьшения уровня электролита в аккумуляторе пользуйтесь резиновой грушей.

После установления уровня электролита аккумуляторам сообщите три тренировочных цикла токами согласно таблице.

Напряжение в конце разряда должно быть не менее одного вольта на худшем аккумуляторе. Если отданная емкость будет не ниже номинальной, аккумуляторы могут быть пущены в эксплуатацию.

Примечание. Рекомендуется для улучшения качества аккумуляторов перед пуском в эксплуатацию сменить электролит на свежий.

Иногда аккумуляторы после длительного бездействия имеют временное снижение емкости. В этих случаях после контрольного цикла дайте заряд нормальным режимом,
а разряд производите в течение восьми часов при постоянной силе тока, не обращая внимания на напряжение аккумуляторов.

В конце разряда нормальную силу тока поддерживайте с помощью внешнего источника тока.
Для этого аккумуляторы подключите к зарядному агрегату так, чтобы положительный полюс аккумулятора был соединен с минусом зарядного устройства,
а отрицательный — с плюсом. После такого глубокого разряда дайте заряд током нормального режима в течение 16 ч и аккумуляторы направьте в эксплуатацию.
Последующие заряды производите в течение 6 ч нормальным током в каждой батарее.

Введение в эксплуатацию аккумуляторов и батарей, хранившихся залитыми электролитом

Аккумуляторы, хранившиеся с электролитом не больше одного года, вводите в эксплуатацию без смены электролита (при условии его соответствия требованиям настоящей инструкции).

При более длительном хранении электролит смените. Введение в эксплуатацию производите как аккумуляторы, не бывшие в эксплуатации.

Заряд щелочных аккумуляторов и батарей

Заряд производите от любого источника постоянного тока. Автоматический заряд без постоянного контроля параметров обеспечивают автоматические зарядные устройства серии УЗПС.
Для включения на заряд однотипные аккумуляторы или батареи соедините последовательно.
Количество соединенных аккумуляторов определяется напряжением источника тока и напряжением аккумулятора в конце заряда.
У исправного и правильно включенного аккумулятора напряжение при нормальном зарядном токе должно быть:

• в начале заряда 1,40 В…1.45 В;
• в конце заряда 1,75 В — 1,85 В.

При эксплуатации аккумуляторов и батарей применяйте следующие режимы заряда:

• Нормальный — 6ч нормальным током;
• Усиленный — 12 ч нормальным током, он сообщается:

• при вводе в действие;
• через каждые 10 циклов, а при нерегулярной работе один раз в месяц;
• после смены электролита;
• после глубоких разрядов ниже допустимых конечных напряжений, а также после разрядов слабыми токами, чередующимися с перерывами в течение 16 и более часов.

Перезаряды улучшают работу щелочных аккумуляторов.

• Ускоренный — 2,5 ч силой тока вдвое больше нормальной и 2 ч — нормальной силой тока.

Никель — кадмиевые и никель-железные аккумуляторы можно заряжать более слабым током, соответственно увеличивая время заряда,
однако снижать ток более чем на половину не рекомендуется.

ВНИМАНИЕ! Заряды слабыми токами ухудшают работу щелочных аккумуляторов, а поэтому применяйте их в случае крайней необходимости.

Не допускайте повышение температуры электролита при заряде выше 45° С для составных электролитов, и выше 35° С для электролитов без добавки лития едкого.
В случае повышения температуры выше указанной прервите заряд и дайте аккумуляторам остыть.
Заряд аккумуляторов зимой на открытом воздухе при температуре ниже минус 10° С (до минус 30° С) производите нормальной силой тока в течение 7 ч. В случае необходимости заряжать аккумуляторы ниже минус 30° С их утеплите, закрыв войлоком, брезентом или другим материалом.

Примечание. Никель — железные аккумуляторы заряжать при температуре ниже минус 10° С не рекомендуется.

Во время заряда не допускайте выплёскивания электролита. Перед зарядом через каждые 10 циклов проверьте и доведите уровень электролита до норм.Проверьте отсутствие замыкания между стенками соседних аккумуляторов в результате возможного раздутия корпусов.
При наличии замыкания напряжение батарей будет значительно ниже номинального.Для обнаружения замкнутых аккумуляторов производите замер зазоров между ними и замер их напряжений. У соприкасающихся аккумуляторов немедленно отверните пробки. Если после устранения замыкания зазор между аккумуляторами меньше 3 мм, изолируйте их листом тонкого эбонита, винипласта или резины.После устранения замыкания аккумуляторов сообщите им усиленный заряд.

Разряд щелочных аккумуляторов и батарей

Разряд щелочных аккумуляторов можно производить до конечного напряжения:

• при 5-часовом и более длительном режиме разряда не ниже 1,0 В;
• при 3-часовом режиме разряда не ниже 0,8 В;
• при 1-часовом режиме разряда не ниже 0,5 В;

Конечное напряжение разряда аккумуляторных батарей определяйте как произведение числа аккумуляторов в батарее на конечное напряжение отдельного аккумулятора, соответственно режиму разряда. Автоматический разряд с заданными параметрами разряда обеспечивают устройства тестирования аккумуляторных батарей.

При эксплуатации аккумуляторов и батарей через каждые 100 — 150 циклов производите контрольные электрические испытания.Аккумуляторам или батареям сообщите два прогоночных цикла. Заряд производите током нормального режима в течение 12ч, разряд нормальным режимом до конечного напряжения 1,0 В у одного из аккумуляторов.

Контрольный цикл проводите в нормальным режимом.

На контрольном цикле производите замеры напряжения каждого аккумулятора:

• при заряде — в начале и конце заряда;
• при разряде — в начале разряда, через 6 ч, 7 ч и через 8 ч разряда.

Аккумуляторы, имеющие через 6 ч разряда напряжение 1.0В и ниже, замените.

Примечание. Контрольные испытания производите после смены электролита.

Никель-железные аккумуляторы могут эксплуатироваться при температуре не ниже минус 20° С, при этом они отдают не менее 70% номинальной емкости.
Никель-кадмиевые аккумуляторы — не ниже минус 40° С, при этом они отдают 20% номинальной емкости.

Факторы, сокращающие срок службы аккумуляторов и батарей

• систематические недозаряды;
• глубокие разряды ниже конечных напряжений;
• снижение уровня электролита ниже верхнего края пластин;
• повышенная плотность электролита при температуре выше 0° С;
• повышение температуры.

С рекомендациями по выбору зарядного устройства можно ознакомиться здесь.

Купить щелочные аккумуляторные батареи

По вопросу приобретения щелочных аккумуляторных батарей рекомендуем обращаться по адресу:

Общество с ограниченной ответственностью «АИТ-СПб»

Адрес: 197374, г. Санкт-Петербург, ул. Оптиков, 4

Телефон: 8 (812) 324-18-02; 8 (921) 847-12-11

Факс: 8 (812) 324-18-01

http://www.valgen.ru

Щелочные аккумуляторы

Щелочные аккумуляторы

Утилизация щелочных аккумуляторов, прием щелочных аккумуляторов, покупка щелочных АКБ.

Утилизация щелочных аккумуляторных батарей, прием щелочных аккумуляторов, прием щелочных АКБ, покупка щелочных аккумуляторов по всей территории Удмуртской республики и города Ижевска.

Щелочными аккумуляторами называют аккумуляторы в которых присутствует щелочной электролит, веществом выступающим в процессе электролиза в основном является железо с добавлением никеля и в ограниченном количестве другие элементы.

Щелочные аккумуляторы в подавляющем своем исполнении производятся в корпусах из металла, некоторые модели изготавливаются и в Утилизация щелочных аккумуляторов, прием щелочных аккумуляторовпластмассовых корпусах, для защиты от протекания такие щелочные аккумуляторы как правило вставляют в отдельные пластмассовые или резиновые кожухи.

В щелочных аккумуляторах применяются пластины из металла с добавлением приличного количества никеля, утилизация щелочных аккумуляторов отличается от утилизации обычных АКБ и связано это конечно с использованием в производстве щелочных АКБ никеля и щелочи.

Прием щелочных аккумуляторов нашей фирмой производится в Удмуртской республики и города Ижевска на основании выданной нам лицензии которая позволяет утилизировать щелочные аккумуляторы различных марок и производителей.

Покупка щелочных АКБ осуществляется не по общему весу а по специальной таблице где указаны Покупка щелочных АКБзаводские характеристики по сухому весу данной модели щелочного аккумулятора.

Напоминаем еще раз, утилизация щелочных аккумуляторов производится не через взвешивание а считается количество и по таблице определяется вес одного аккумулятора данного типа, потом умножаем количество на вес и получает конечный вес по которому ведутся расчеты.

Прием щелочных аккумуляторов производится не только у нас на базе, но также мы осуществляет самовывоз данных аккумуляторов на своем транспорте, все условия выполняются после предварительной договоренности.

ООО «АККУМУЛЯТОРНЫЕ ВТОРРЕСУРСЫ»

Если Вы нуждаетесь в ремонте, зарядке или обслуживании аккумулятора — обращайтесь только к профессионалам!

Доверьте ремонт аккумулятора своего автомобиля квалифицированным специалистам — проффессионалам нашего сервиса!

Оказываем следующие виды услуг по ремонту АКБ:

• При необходимости выдадим подменную батарею
• Диагностика аккумулятора
• Диагностика АКБ и электрооборудования
• Доливка дистиллированной воды
• Зарядка АКБ
• Ремонт клеммы
• Ремонт корпуса
• Снятие и установка АКБ
• Выезд специалиста на место

Исправный аккумулятор — это:

• Уверенность в том, что Ваш автомобиль заведется в любое время при любой погоде;
• Экономия денежных средств, ведь восстановление старого аккумулятора выгоднее, чем покупка нового.

Не откладывайте «на потом», звоните прямо сейчас!

+7 (3412) 476-000

устройство, принцип действия, достоинства и недостатки

Своё название щелочные аккумуляторы получили от вида электролита, необходимого для их работы. Основными разновидностями электролита, используемыми в щелочных аккумуляторах, являются едкий калий (КОН) и едкий натрий (NaOH). При сравнении щелочных аккумуляторов с кислотными батареями, очевидно, что аккумуляторы, работающие на электролите, имеют некоторые преимущества. Однако недостатки у них также существуют. Особенности работы щелочных аккумуляторов делают их незаменимыми в некоторых производственных отраслях.

Устройство щелочных аккумуляторов

Среди аккумуляторов, работающих при помощи щелочного раствора (электролита), наиболее часто используются два их вида – никель-кадмиевый и никель-металлогидридный. В каждом них положительный электрод состоит из гидроокиси никеля (NiOOH), с добавками графита и окиси бария. Каждая из добавок улучшает качество работы аккумулятора. Графит увеличивает электропроводность электрода, а окись бария увеличивает срок работы аккумулятора.

Массы отрицательных электродов каждого вида щелочного аккумулятора имеют различный состав. У металлогидридного аккумулятора отрицательный электрод изготовлен из порошкообразного железа и его окислов. В основной состав отрицательного электрода входит также сернистое железо и сернокислый никель. Если батарея никель-кадмиевая, то отрицательный электрод состоит из смеси порошков железа и кадмия.

В качестве электролита преимущественно используют раствор едкого калия (20 %), в который добавлен моногидрат лития, увеличивающий срок эксплуатации щёлочного аккумулятора. Необходимое количество – 20-30 г/литр раствора.

Химические процессы, происходящие при работе щелочного аккумулятора

При использовании щелочного аккумулятора, то есть, при его разряде, гидроокись никеля положительного электрода вступает в реакцию с ионами электролита. Результатом данной реакции становится образование Ni(OH)2 — гидрата закиси никеля

Одновременно подобный процесс происходит на отрицательном электроде, только на нём образуются гидраты окисей кадмия и железа. Разность потенциалов, составляющая около 1,45 вольта, обеспечивается протеканием тока по контурам внешней и внутренней сети. Таков принцип работы щелочного аккумулятора.

При зарядке щелочного аккумулятора происходит обратный химический процесс – при воздействии тока положительные электроды окисляются, превращая гидрат закиси никеля в гидроокись никеля. Отрицательный электрод при этом восстанавливается, в его массе образуется кадмий и железо.

Главная особенность этих процессов в том, что вещества, образующиеся в процессе электрохимических реакций, в реакцию друг с другом не вступают. Они практически не растворяются в электролите. Благодаря такому поведению веществ расход электролита отсутствует, а его плотность не изменяется.

Особенности эксплуатации щёлочных аккумуляторов

Начиная с момента, когда аккумулятор начинает использоваться по назначению, то есть, к батарее подключается нагрузка, напряжение весьма быстро падает до 1,3 вольта, а затем продолжает снижаться уже медленно. В момент, когда оно уменьшается до 1 вольта, его работу необходимо останавливать.

Далее батарею эксплуатировать не следует, так как её использование при напряжении ниже 1 вольта, приводит к потере ёмкости аккумулятора. Уменьшится и срок его эксплуатации. Повседневный уход за щелочными аккумуляторами ничем не отличается от их кислотных аналогов. Необходима систематическая подзарядка и контроль уровня электролита.

Применение щёлочных аккумуляторов, их достоинства и недостатки.

Щёлочные аккумуляторы находят применение в устройствах систем аварийного электроснабжения, в оборудовании локомотивов и вагонов для пассажиров. Их используют в устройствах электропогрузчиков, электроинструментах и портативных электроинструментах. Телефоны и фотоаппараты также оборудуются щёлочными батареями. Правильно выбрать аккмуляторную батарею можно, протитав статью на нашем сайте.

Основными достоинствами батарей данной конструкции считают:

— Длительный срок службы;

— Небольшой вес;

— Небольшой саморазряд.

Существенным минусом щелочных аккумуляторов является небольшой КПД – всего 55%. Наличие эффекта памяти, приводящего к потере ёмкости.

Щелочные аккумуляторы — особенности, плюсы и минусы

Щелочные батареи представляют собой портативный источник постоянного тока, заправленный электролитом на основе водного раствора едкого натрия или калия. Изделия отличаются повышенным сроком эксплуатации, достигающим 25 лет (устройства ламельного типа). Оборудование поддерживает алгоритмы ускоренной зарядки, при разрядке обеспечивается повышенная мощность.

Отличие от других АКБ

Наибольшее распространение получили щелочные аккумуляторы на основе никель-кадмиевых или никель-железных композиций. Положительные электроды кадмиевых батарей изготовлены из соединения гидрата закиси никеля и графитового порошка с добавлением окиси бария.

Отрицательные пластины выполнены из чистого кадмия/железа или гидрата закиси кадмия/железа. В состав щелочного электролита (на основе гидроксида калия) введен гидроксид лития, способствующий повышению емкости и улучшению разрядных характеристик.

Активная масса на катоде и аноде нанесена на стальную сетку, что позволяет увеличить площадь вещества, принимающего участие в электрохимической реакции. В полость банок залит жидкий электролит.

Устройство щелочного аккумулятора

В устройство щелочного аккумулятора дискового типа входят анодная и катодная пластины, разделенные пластиковым сепаратором. В состав электролита введены специальные загустители, способствующие удержанию раствора в полостях сепаратора.

В отличие от кислотных батарей, щелочные элементы допускают перезарядку. Стандартный алгоритм восстановления емкости занимает 6 часов. После длительного хранения в разряженном состоянии или эксплуатации в цепях с пониженным энергопотреблением производится интенсивная зарядка, длящаяся до 12 часов.

При падении силы тока в цепи зарядки ниже нормативного значения рабочие характеристики щелочных элементов питания ухудшаются.

Зарядка никель-железных батарей при температуре воздуха ниже 0°С не рекомендуется.

Химические процессы

Во время работы батареи протекает обратимая химическая реакция взаимодействия материалов катода и анода с ионами электролита. В результате положительные пластины покрываются слоем нестехиометрического гидрата закиси никеля, а на отрицательных электродах формируется гидрат окиси кадмия. Во внешней цепи образуется разница потенциалов, составляющая 1,45 В (рабочее напряжение 1,2 В).

При подаче напряжения от зарядного блока реакция происходит в обратном направлении – гидрат закиси никеля преобразуется в гидроокись никеля, а на отрицательной пластине восстанавливается кадмий. Вещества, используемые в батарее, не вступают в реакции между собой.

Также отсутствует растворение материалов в электролите, что способствует поддержанию химического состава и плотности рабочей жидкости. Стабильность плотности электролита повышает устойчивость оборудования к воздействию низких температур.

Аккумулятор никель-кадмиевый KL-55

В процессе работы батареи происходит разложение воды, входящей в состав электролита. Для восстановления используются циклы рекомбинации, дополненные периодической доливкой воды (по мере снижения уровня жидкости в банках).

Едкий калий или натрий активно поглощает углекислый газ, находящийся в атмосферном воздухе. В результате происходит карбонизация и снижение электропроводных характеристик раствора. Для восстановления параметров выполняется периодическая замена жидкости, химических способов регенерации не существует.

Замена электролита

Для продления ресурса щелочной АКБ электролит меняется через 100-125 циклов зарядки и разрядки. Перед сливом рабочей жидкости производится разрядка источника постоянного тока до напряжения 1 Вольт (для каждого элемента).

После слива отработавшего раствора полости промываются дистиллированной водой или раствором щелочи. Для удаления остатков загрязнений корпус аккумулятора встряхивается. Использовать механические приспособления для удаления грязи запрещается.

Свежий раствор с необходимой плотностью заливается непосредственно после промывки. Батарея выдерживается на протяжении 2-3 часов, рабочая жидкость заполняет пустоты между положительными и отрицательными пластинами.

Затем проверяется плотность раствора и осуществляется зарядка, для корректировки состава электролита используется дистиллированная вода. Не допускается хранение или эксплуатация щелочной аккумуляторной батареи с оголенными торцами пластин и вывернутыми пробками.

Преимущества и недостатки

Как и любой источник питания, щелочные АКБ обладают преимуществами и недостатками, определяющими сферы применения изделий. Материалы анода и катода обладают повышенной электрической проводимостью, что позволяет повышать ток в цепи разрядки/зарядки выше номинального значения без риска разрушения активной массы.

Конструкция допускает кратковременное короткое замыкание, губительное для кислотных батарей.

Схема аккумулятора

Дополнительным плюсом щелочных элементов является повышенная механическая прочность элементов конструкции, лишенных пластичного свинца. Пластины установлены в специальных стальных рамках.

Для изготовления корпусов используется лист из углеродистой стали, дополнительно защищающий детали от повреждений.

Меньший вес элементов конструкции обеспечивает повышение удельных энергетических характеристик.

Недостатки щелочных источников тока:

1. При подключении к зарядному блоку частично разряженного аккумулятора наблюдается снижение емкости (“эффект памяти”). Процесс является обратимым, при проведении тренировочных циклов емкость восстанавливается до исходных параметров. В основе процесса лежит способность гидроксида никеля образовывать разные модификации вещества.
2. Обратимость процесса снижения емкости имеет одновременно и плюсы, и минусы. После восстановления гидроксид никеля обладает повышенной активностью, что приводит к ускорению процессов саморазряда. Восстановленный кадмиевый аккумулятор теряет за 1 час до 10% емкости. Но в процессе нормальной эксплуатации эффект исчезает.
3. Разброс напряжения элементов, установленных в банке. Для обеспечения равномерной емкости необходимо использовать специальные зарядные устройства.
4. Повышенный расход электроэнергии при зарядке, КПД составляет не более 55%.
5. Необходимость периодического обслуживания с заменой электролита, для выполнения работ требуется квалифицированный персонал. Увеличенный объем работ ограничивает использование щелочных батарей для автомобиля.

Сфера применения

Щелочные источники постоянного тока используются в электронных приборах вместо базовых гальванических элементов. Из-за сниженного внутреннего сопротивления обеспечиваются стабильные рабочие характеристики и уменьшается вероятность перегрева источника питания.

Батареи применяются для обеспечения электроэнергией тяговых электродвигателей, установленных на складской технике.

Щелочные аккумуляторы применяются на складской технике

Аналогичные устройства встречаются в конструкции вспомогательных приводов, установленных на электрическом городском транспорте (трамваи или троллейбусы).

Источники питания щелочного типа применяются для привода электрических двигателей строительного инструмента (малогабаритные дрели, шуруповерты).

Аккумуляторная дрель

Из-за постоянного ужесточения экологических требований происходит вытеснение никель-кадмиевых аккумуляторов устройствами на основе лития.

Небольшие габариты кадмиевых аккумуляторов, способность работать при понижении температуры до -40°С и высокая энергоемкость предопределили распространение изделий в авиации (в качестве бортовых источников питания).

Щелочные автомобильные аккумуляторы ограниченно используются в качестве устройств для пуска и обеспечения работы силового агрегата. Традиционные свинцово-кислотные обладают пониженным внутренним сопротивлением, обеспечивая увеличенный ток холодной прокрутки. Никелевые элементы обладают “эффектом памяти”, негативно влияющим на емкость устройства при нарушении условий разряда и заряда.

Дополнительными минусами щелочных аккумуляторов 12В является сниженная емкость и увеличенная цена.

Малогабаритные батареи щелочного типа, имеющие корпуса цилиндрической конфигурации, используются в наручных часах и бытовой технике.

Щелочные аккумуляторы широко используются в быту

Дисковые батареи отличаются применением герметичного металлического кожуха, рабочий ток не превышает 10% емкости (для снижения газообразования).

Правила эксплуатации

Основные требования к эксплуатации перезаряжаемых источников постоянного тока щелочного типа:

1. При эксплуатации устройств учитывается характеристика кривой падения напряжения. После подачи нагрузки происходит постепенное снижение напряжения до 1,1 В. Дальнейшая разрядка батареи приводит к снижению ресурса и разрушению активной массы на электродных пластинах.
2. Зарядка аккумуляторов выполняется с выкрученными пробками, при повышении температуры и давления происходит разрушение корпуса и металлических сеток электродных пластин.
3. Через каждые 10 дней эксплуатации производится визуальный осмотр корпуса изделия, затем проверяется и доводится до нормативного значения уровень электролита. В конструкции пробок предусмотрены дренажные каналы, предназначенные для сброса давления газов. Каналы прочищаются, одновременно проверяется состояние резиновых уплотнителей, потрескавшиеся элементы подлежат замене.
4. Через 100-125 рабочих циклов или через год эксплуатации производится замена электролита (с промывкой банок). Внешние поверхности корпуса очищаются от загрязнений, производится проверка затяжки креплений соединительных пластин. Для удаления следов коррозии на неокрашенных поверхностях используется ветошь, смоченная керосином.
5. Отработавшие аккумуляторные батареи с щелочным электролитом запрещено выбрасывать на свалки бытового мусора. Поскольку устройства имеют ограниченное распространение, их прием на утилизацию осуществляется специализированными организациями.

Правила хранения

Сухой щелочной аккумулятор хранится с закрученными пробками, срок складирования устройств не превышает 2 месяцев. Если устройство находилось в эксплуатации до 1 года, то перед длительным хранением необходимо снизить напряжение до 1 В и произвести слив электролита.

Слив электролита должен производиться путем откачивания

Затем проводятся дополнительные мероприятия по консервации и очистке корпуса от отложений солей, пробки плотно заворачиваются в отверстия банок, предотвращая циркуляцию воздуха. Аналогичные действия выполняются при длительной транспортировке изделий.

При хранении щелочных источников питания требуется соблюдать условия:

• периодически проверять затяжку пробок и состояние резиновых уплотнительных колец;
• удалять следы соли с поверхности корпуса;
• металлический корпус источника питания очищается от следов коррозии и покрывается слоем защитной краски или лака.

Для защиты стального кожуха используется специальный лак черного цвета на битумной основе. Для предохранения защитного покрытия от повреждений щелочным раствором используются специальные реагенты.

В процессе хранения проводится периодический осмотр изделий с восстановлением защитных покрытий и удалением потеков электролита.

Категорически запрещается складирование в одном помещении свинцово-кислотных и щелочных аккумуляторов.

Срок хранения изделий зависит от температурных условий в помещениях. Никель-кадмиевые источники со слитым электролитом допускается хранить в полевых условиях в течение полугода, при размещении изделий в закрытых помещениях срок увеличивается до 5 лет.

Никель-железные элементы допускается хранить на протяжении 3,5 года (только в помещении). Необходимо предусмотреть защиту складских мест от воздействия прямого солнечного излучения и атмосферных осадков.

Лучше щелочные батареи, сделанные перезаряжаемыми, для питания электромобилей?

Щелочные батареи были основным источником энергии на протяжении десятилетий, но их потенциал был ограничен их химическими свойствами.

Примечательно, что щелочные батареи нельзя перезаряжать, что означает, что их применение часто ограничивается одноразовым использованием в небольших устройствах, таких как фонарики и пульты дистанционного управления.

Найти щелочную батарею в электромобиле практически невозможно, в то время как литий-ионные батареи стали отраслевым стандартом.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: легенда об аккумуляторах Гуденаф еще не закончена: представлена ​​новая химия твердого тела

Однако начинающая компания заявляет, что она раскрыла секрет более безопасных и мощных щелочных батарей с твердотельным вариантом, который, по ее мнению, может произвести революцию в отрасли.

Запуск батареи Ionic заявляет, что разработала твердотельную щелочную батарею, которую можно перезаряжать сотни раз, согласно The New York Times , и которая не несет в себе рисков возгорания, присущих некоторым химическим составам литий-ионных батарей.

Прототип новой щелочной батареи был перезаряжен до 400 раз, сообщает Ionic, но компания полагает, что с дальнейшими усилиями эта цифра может утроиться.

2014 Honda Accord Hybrid аккумуляторная батарея

Если технология и инженерия окажутся эффективными, вторая практическая химия аккумуляторов может оказать большое влияние на многие отрасли промышленности, включая автомобильную.

Современные литий-ионные батареи дороги, несмотря на то, что их стоимость со временем снижается, и в них используются различные металлы — никель и кобальт — два, которые могут быть дорогими, а добыча которых зачастую не является чистой.

В настоящее время прототипы аккумуляторов Ionic весят больше, чем традиционные литий-ионные батареи той же энергоемкости, но они сделаны из цинка и марганца, которые дешевле и более распространены, чем, скажем, кобальт.

ПРОЧИТАЙТЕ: Развитие аккумуляторов электромобилей: постепенные улучшения, а не революционные скачки

За исключением уменьшения веса, батареи Ionic предлагают потенциальную экономию затрат и преимущество в сырье.

Несмотря на то, что компания предоставила мало подробностей, компания также отметила, что алюминий является возможным сырьем для замены цинка в будущем, несмотря на его склонность к коррозии.

Техник закрепляет крышку на литий-ионной аккумуляторной батарее на заводе Nissan в Смирне, Теннесси

Алюминиевые батареи

, однако, уменьшили бы вес щелочных батарей и обеспечили бы производительность, более сопоставимую с литий-ионными батареями.

В целом, технологические улучшения в технологии аккумуляторов происходят постепенно, а революционные достижения немногочисленны и редки.

ПРОВЕРКА: VW заявляет, что к 2025 году ему потребуется «40 гигабайт» для производства аккумуляторов для электромобилей

Volkswagen и Tesla относительно открыто заявляли о необходимости значительного увеличения производства аккумуляторов, чтобы гарантировать, что предложение аккумуляторов не будет ниже спроса по мере роста тяги электромобилей и увеличения объемов производства.

Еще неизвестно, смогут ли щелочные батареи когда-нибудь служить источником энергии для чего-то такого большого, как электромобиль, но Ionic, похоже, полна решимости расширить границы возможного.

_______________________________________

Следите за сообщениями GreenCarReports в Facebook и Twitter.

Аккумуляторная батарея онлайн | Мир щелочных батарей

Вишал Сапру, менеджер по исследованиям, Energy & Power Systems, Frost & Sullivan

Щелочные батареи — это одноразовые батареи с цинком и диоксидом марганца в качестве электродов.В качестве щелочного электролита используется гидроксид калия или натрия. Эти батареи имеют стабильное напряжение, обеспечивая лучшую плотность энергии и сопротивление утечкам, чем угольно-цинковые батареи. Это в основном связано с тем, что материал анода из диоксида марганца более чистый и плотный, что уменьшает пространство, занимаемое внутренними компонентами. Большинство участников рынка переключили свое внимание на перезаряжаемые химические вещества, такие как никель-металлгидрид и литий-ионный аккумулятор. Это привело к консолидации рынка.

Североамериканский и европейский регионы вносят основной вклад в доходы рынка щелочных батарей. Однако регионы Азиатско-Тихоокеанского региона и Латинской Америки обладают сильным потенциалом роста на этом рынке. Основная причина этого заключается в том, что эти области находятся в переходной фазе перехода от углеродно-цинковых батарей. Более того, Ближний Восток и Африка занимают значительную долю на рынке щелочных батарей, и здесь наблюдается тенденция к увеличению использования этих батарей.

Щелочные батареи бывают разных размеров от AAA до AA, C, D, 9 В и других. AAA и AA подходят для приложений с низким уровнем потребления, тогда как AA используется для приложений с высоким уровнем потребления. C, D и 9 В также подходят для приложений с большим стоком. К другим относятся микрочастицы щелочные кнопочные, плоские, AAAA и т.п. AA — это наиболее широко используемый размер щелочных батарей, в то время как размер AAA — самый быстрорастущий. Типоразмеры C, D и 9 В используются для конкретных приложений, которые имеют постоянный спрос.Однако другие размеры, такие как микрощелочные монетные элементы и кнопочные элементы, используются в небольшом количестве промышленных и медицинских приложений.

Ключевые проблемы
Некоторые из ключевых проблем, с которыми сталкиваются производители щелочных батарей, включают:
Конкуренция со стороны альтернативных химикатов: щелочные батареи сталкиваются с угрозой со стороны первичных литиевых батарей и аккумуляторных батарей в приложениях бытовой электроники. Первичные литиевые батареи обладают более высокой плотностью энергии, благодаря чему они обеспечивают лучшую производительность и служат дольше по сравнению с щелочными батареями.Во многих потребительских приложениях с высоким энергопотреблением никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторные батареи заменяют щелочные батареи, поскольку они обеспечивают лучшую производительность и служат намного дольше, чем одноразовые щелочные батареи. Воздействие этой проблемы, вероятно, будет средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе, но ожидается, что оно будет высоким в долгосрочной перспективе, поскольку мы увидим, что щелочные батареи будут заменены альтернативными химическими элементами.

Повышение стоимости сырья: Одноразовые батареи стали свидетелями давления на себестоимость производства из-за роста цен на сырье, такое как цинк и электролитический диоксид марганца (EMD).Стоимость ключевого материала EMD высока. EMD играет ключевую роль в работе щелочных батарей и требуется на стадии высокой чистоты, что увеличивает цену. Эта тенденция оказывает давление на производителей щелочных батарей, поскольку рост стоимости сырья влияет на их размер прибыли. Это представляет собой серьезную проблему для производителей щелочных батарей, поскольку ожидается, что рост цен на батареи заставит потребителей предпочесть альтернативные батареи. Воздействие этой проблемы, вероятно, будет средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе и низким в долгосрочной перспективе.

Наличие поддельных батарей : Щелочные батарейки, которые кажутся идентичными или до степени смешения похожими на фирменные батарейки, называются поддельными батареями. Эти батареи предназначены для намеренного введения потребителей в заблуждение, так как они выглядят очень похожими на фирменные батареи. Однако нельзя ожидать от этих подделок характеристик, эффективности и герметичности, предлагаемых фирменными батареями. Фирменные батареи имеют вентиляционное отверстие для сброса внутреннего давления внутри батареи, которое предотвращает взрыв батареи или утечку электролита.Следовательно, поддельные батареи создают проблемы с безопасностью, а также наносят ущерб репутации основных производителей аккумуляторов. Воздействие этой проблемы является средним в краткосрочной и среднесрочной перспективе и низким в долгосрочной перспективе.

Ключевые факторы, влияющие на рост рынка
Одной из сильных сторон химии щелочных батарей является их способность питать повседневные гаджеты, такие как будильники, электробритвы, пульты дистанционного управления и радиоприемники. Щелочные батареи стали одним из основных предметов жизни, что привело к растущему спросу / потребности в этих батареях.Спрос на щелочные батареи в настоящее время стабильный, но он, вероятно, изменится с увеличением использования этих батарей в переходных (от углеродно-цинковых) регионах мира.

Щелочные батареи — это первичные одноразовые батареи, которые необходимо заменять после того, как они полностью разрядятся. В среднем ожидается, что щелочная батарея будет обеспечивать питание устройства в течение двух-четырех месяцев (за исключением нескольких приложений с низким энергопотреблением), после чего ее необходимо заменить новой батареей.Это создает спрос на эти батареи. Широкая доступность в сочетании с широким выбором, предлагаемым производителями в зависимости от области применения (выпускаются различные серии щелочных батарей со средним, большим и низким энергопотреблением), создают спрос на щелочные батареи.

Щелочные батареи доступны в различных размерах в зависимости от области применения (например, AAA, AA, C, D, 9 В и другие). Все эти конфигурации, скорее всего, будут использоваться на гаджетах сразу после покупки, что делает их пригодными для использования даже в экстренных ситуациях.Кроме того, длительный срок хранения этих батарей (от трех до четырех лет) делает их пригодными для хранения. Ожидается, что эта особенность химического состава щелочных батарей обеспечит конкурентное преимущество по сравнению с перезаряжаемыми батареями других химикатов.

Щелочные батареи

экологически безопасны, предполагается, что они будут утилизированы как мусор и не требуют активного сбора и переработки. Более того, те, которые производятся в настоящее время почти всеми основными производителями, не содержат ртути и, следовательно, не представляют никакого загрязнения окружающей среды или опасности при утилизации.Это создает положительный спрос на эти батареи, поскольку другие аккумуляторные батареи необходимо надлежащим образом собирать и утилизировать. Кроме того, экологически чистая функция позволяет потребителю чувствовать себя хорошо при использовании этих батарей, поскольку они не загрязняют окружающую среду. Более того, они, вероятно, предпочтут простую утилизацию, которая, как ожидается, побудит их использовать щелочные батареи.

Рост рынка
Мировой рынок щелочных батарей принес в 2010 году от 6,5 до 7 миллиардов долларов.Ожидается, что он будет расти со среднегодовыми темпами роста от 3 до 4 процентов.

Широкое использование щелочных батарей в развитых регионах, таких как США и страны Западной Европы, способствует устойчивому спросу на эти батареи. Более того, развивающиеся страны, такие как Китай, Россия, Польша, Бразилия, Аргентина и Кения, среди прочих, обладают сильным потенциалом роста для этого рынка. Хотя существует угроза со стороны химического состава первичных литиевых батарей и химического состава аккумуляторных батарей, щелочные батареи обеспечивают удовлетворительную работу по доступной цене во всех развитых странах.Следовательно, эти батареи приносят почти 65 процентов доходов химического рынка первичных батарей.

Использование щелочных батарей для приложений с низким энергопотреблением обеспечивает похвальную производительность при очень низком уровне замены. Приложения с низким энергопотреблением включают фонарики, портативные радиоприемники, будильники, пульты дистанционного управления, игрушки и тому подобное. На рынке щелочных батарей доминируют маломощные батареи. Из-за низкой скорости замены батарей для приложений с низким энергопотреблением в этом сегменте наблюдается низкий совокупный годовой темп роста по сравнению с приложениями с высоким уровнем потребления и другими приложениями.Другие применения включают, среди прочего, медицину, промышленность, оборону и военное дело. В медицинских целях щелочные батареи используются в качестве источника питания в определенных типах инфузионных насосов, пульсоксиметрах, тонометрах, электронных термометрах и т. П. Промышленные применения щелочных батарей включают использование в дымовых пожарных извещателях, портативных передатчиках, сканерах, цифровых вольтметрах, дверных замках, пультах дистанционного управления и лазерных указателях. Военное и оборонное применение включает использование щелочных батарей в SINCGARS, переносных радиостанциях, а также в системах GPS.

Оценка технологии Сравнение щелочных и первичных литиевых батарей
Химический состав щелочных батарей является наиболее доминирующим химическим составом первичных батарей, составляя 65 процентов рынка первичных батарей. Щелочные батареи состоят из основных (щелочных) электролитов гидроксида калия. Более высокая чистота и активность диоксида марганца обеспечивают лучшую производительность по сравнению с угольно-цинковыми батареями. Эти элементы доступны с выходным напряжением 1,5 В, но с более высокой плотностью энергии 6.5 ватт-часов на кубический дюйм. Характеристики, которые делают эти щелочные батареи наиболее подходящими, включают лучшую удельную энергию по сравнению с угольно-цинковыми батареями, низкий уровень разряда со сроком хранения почти 10 лет, эффективность в приложениях с низким, средним и высоким потреблением энергии, а также лучшую производительность при широком потреблении энергии. температурные диапазоны и, следовательно, могут использоваться даже в холодных условиях.

Первичные литиевые батареи имеют в качестве анода металлический литий или соединения лития, в то время как катод, вероятно, состоит из любого другого материала в зависимости от использования и выходной мощности (например, тонилхлорид, йодид, диоксид марганца и т.п.).Эти батареи конкурируют с щелочными батареями, поскольку предполагается, что они будут обеспечивать выходное напряжение от 1,5 до 3,7 вольт. Более того, поскольку литий является легким материалом, он, вероятно, будет предлагать батареи меньшего веса. Преимущества этих батарей включают более легкий вес, чем щелочные батареи (таким образом, они чаще используются в промышленных и медицинских приложениях), более высокую плотность энергии, обеспечивающую лучшую производительность по сравнению с щелочными батареями, и доступность в широком диапазоне разновидностей, которые, вероятно, наиболее подходят для конкретных Приложения.

Вторичные щелочные батареи
Перезаряжаемые щелочные батареи — это нишевый рынок, который почти вытесняется другими химическими перезаряжаемыми батареями. Хотя эти батареи, вероятно, будут поддерживать заряд в течение многих лет, они все еще находятся на начальной стадии. Эти батареи доступны в наиболее широко используемых размерах: AAA, AA, C и D. Использование этих батарей ограничено конкретными приложениями. Однако одним из основных преимуществ перезаряжаемых щелочных батарей является то, что они, вероятно, найдут применение во всех приложениях, где требуются первичные щелочные батареи.Эти батареи производятся за счет небольшого изменения химического состава щелочных батарей. Это делает эти батареи герметичными даже во время зарядки. Вот некоторые из основных характеристик перезаряжаемых щелочных батарей:
• Эти батареи могут быть заряжены почти на 500 зарядок. Однако его необходимо заряжать через определенные промежутки времени.
• Щелочные батареи предлагают недорогие перезаряжаемые батареи по сравнению с другими химическими элементами по сравнению с затратами на зарядку.
• Перезаряжаемые щелочные батареи также предлагают выходное напряжение 1,5 В, в то время как другие перезаряжаемые химические элементы предлагают выходное напряжение 1,2 В.
• Эти батареи безопасны для окружающей среды и, следовательно, могут быть легко утилизированы после полной разрядки. Однако для других перезаряжаемых химикатов требуется надлежащая переработка.
• Эти батареи готовы к использованию и должны обеспечивать питание устройства сразу после покупки.

Заключение
Щелочные батареи остаются наиболее часто потребляемым химическим составом батарей из-за широкой доступности, диапазона подходящих приложений и надежности во многих различных средах и климатах.Ожидается, что эта тенденция сохранится в краткосрочной и среднесрочной перспективе из-за ограниченных вариантов для батарей с одинаковыми характеристиками по аналогичной цене. В долгосрочной перспективе, когда литиевые батареи станут более доступными и более доступными, произойдет заметный переход от щелочных к литиевым батареям. Уровень производства щелочных батарей останется довольно стабильным, поскольку он, вероятно, получит долю рынка, от которой сегмент тяжелых условий будет отказываться. Щелочные батареи станут новым доступным стандартом, поскольку батареи для тяжелых условий эксплуатации становятся менее способными обеспечивать потребности все большего числа потребительских устройств.

Для получения дополнительной информации посетите Frost & Sullivan на сайте www.frost.com.

В чем разница между щелочными и нещелочными батареями?

Неперезаряжаемые сухие аккумуляторные батареи подразделяются на несколько категорий: по буквенным обозначениям, по напряжению и по применению. Однако химическая классификация, которая различает сухие батареи, заключается в том, является ли батарея щелочной или нещелочной, или, точнее, является ли ее электролит основанием или кислотой.Разница заключается не только в химическом составе, поскольку щелочные батареи имеют другие характеристики мощности и производительности, чем их нещелочные собратья.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Нещелочные батареи содержат кислотный электролит, в то время как щелочные батареи используют основу в качестве электролита.

Основные сведения об аккумуляторах

Аккумулятор — это электрохимический элемент, преобразующий химическую энергию в электрическую. Типичная батарея с сухими элементами состоит из положительно заряженного анода, отрицательно заряженного катода и электролита, который реагирует с анодом и катодом во время электрохимической реакции, называемой реакцией окисления-восстановления.Анод имеет тенденцию терять электроды — окисляется — тогда как катод имеет тенденцию получать электроны или восстанавливается.

Избыток электронов на отрицательном катоде — отрицательный вывод батареи — и недостаток электронов на положительном аноде — положительный вывод батареи — создают электрическое давление, называемое напряжением. Когда аккумулятор помещается в цепь, электроны протекают как ток между катодом и анодом, выполняя полезную электрическую работу. Затем батарея перезаряжается с помощью дополнительных окислительно-восстановительных реакций до тех пор, пока анод и катод в конечном итоге химически не истощатся, что приведет к разрядке батареи.

Основы электролита

Электролит — это химическое вещество, которое содержит свободные ионы, обладающие электропроводностью. Примером электролита является обычная поваренная соль, состоящая из положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлорида. Электролит батареи — это кислота или основание, которые диссоциируют на положительно и отрицательно заряженные ионы, которые вступают в реакцию с анодом и катодом, когда батарея подвергается окислительно-восстановительной реакции.

Щелочная батарея

С химической точки зрения типичная щелочная батарея с сухими элементами имеет цинковый анод и катод из диоксида марганца.Электролит представляет собой некислотную основную пасту. Типичным электролитом, используемым в щелочных батареях, является гидроксид калия. Физически типичная щелочная батарея состоит из стальной банки, заполненной диоксидом марганца в ее самой внешней внутренней катодной области и заполненной цинком и электролитом в самой центральной внутренней анодной области. Электролит, окружающий анод, опосредует химическую реакцию между анодом и катодом.

Нещелочная батарея

Химически типичная нещелочная батарея с сухими элементами имеет цинковый анод и катод из угольного стержня / диоксида марганца.Электролит обычно представляет собой кислотную пасту. Типичный электролит состоит из смеси хлорида аммония и хлорида цинка. Физически типичная нещелочная батарея сконструирована как обратная сторона щелочной батареи. Цинковый контейнер служит внешним анодом, тогда как углеродный стержень / диоксид марганца занимает внутреннюю область в качестве катода. Электролит смешивается с катодом и опосредует химическую реакцию между катодом и анодом.

Better Batteries

По общему мнению, химически щелочная батарея имеет небольшое преимущество в производительности по сравнению с нещелочной батареей.Однако нещелочные батареи надежны, менее дороги и взаимозаменяемы с использованием щелочных батарей. На электронные устройства с надписью «Используйте только щелочные батареи» обычно предоставляется гарантия в условиях, когда требуется быстрое и сильное потребление тока от батареи. Одним из примеров этого может быть вспышка на фотоаппарате, где требуется быстрая подзарядка.

Питание щелочных батарей с помощью гидроксида калия

Щелочные батареи буквально стали неотъемлемой частью нашей жизни.Они используются во всем: от слуховых аппаратов до пультов дистанционного управления, игрушек и видеоигр. Фактически, отрасль превратилась в многомиллиардную отрасль с момента ее создания в 1950-х годах. Ожидается, что к 2022 году рынок щелочных батарей вырастет до 8 миллиардов евро.

Однако так было не всегда. Одной из первых батарей, которые начали коммерческое использование, была свинцово-ацетатная батарея. Он был изобретен в 1859 году, но до сих пор остается основной технологией автомобильных аккумуляторов.Щелочная батарея в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была впервые представлена ​​в 1959 году. Именно эта батарея с некоторыми усовершенствованиями в ее технологии со временем стала широко популярной благодаря своей стоимости и эффективности.

Как работают щелочные батареи

Щелочные батареи — это, по сути, химическая реакция. Каждая ячейка состоит из анода, катода и электролита, который облегчает перенос электронов. В стандартной щелочной батарее катод изготовлен из диоксида марганца, который образует слой внутри корпуса батареи.Анод состоит из порошка цинка, диспергированного в растворе электролита. Гидроксид калия — стандартный раствор электролита для щелочных батарей. Другие компоненты в батарее включают сепаратор, чтобы сохранить электрическое разделение анода и катода, и токоприемник для захвата электронов.

Когда щелочная батарея подключена к цепи, происходит химическая реакция. На катоде происходит реакция восстановления с образованием гидроксильных ионов. В то же время цинковый анод окисляется, поглощая ионы гидроксила, при этом высвобождаются электроны.Именно эти электроны приводят в действие электрические устройства.

Щелочная батарея разряжается, когда заканчиваются ресурсы для завершения химической реакции. Первым химическим веществом, которое закончится, является диоксид магния, а это означает, что больше не могут образовываться гидроксильные ионы и больше не выделяются электроны.

Факторы, влияющие на работу щелочных батарей

Важно отметить, что напряжение батареи будет снижаться в течение ее срока службы. Это приемлемо, потому что электрические устройства могут нормально работать в диапазоне от 0.От 9 до 1,5 вольт.

Производители батарей описывают работу щелочных батарей и факторы, влияющие на их работу, следующим образом:

• Чем ниже температура, тем менее эффективна щелочная батарея. Низкие температуры препятствуют движению ионов. Замедление химической активности снижает напряжение батареи, в то время как потребляемый ток остается постоянным.
• Еще одним фактором, влияющим на срок службы щелочной батареи, является величина потребляемого тока.Чем больше нагрузка на аккумулятор, тем быстрее истощатся химикаты и аккумулятор разрядится.

Преимущества щелочных батарей на основе гидроксида калия

До изобретения щелочных батарей наиболее распространенным типом используемых батарей была угольно-цинковая батарея. Но производительность щелочных батарей намного превосходит более ранние технологии. У них в два раза выше энергоемкость и в четыре-девять раз дольше. Щелочные батареи также имеют очень хороший срок хранения — до десяти лет без заметного ухудшения характеристик.

Перезаряжаемые батареи, такие как никель-металл-водородные батареи и литий-ионные батареи, стали популярными благодаря сокращению отходов при подзарядке. Литий-ионные батареи — это батареи с высокими эксплуатационными характеристиками, которые обладают значительно большей емкостью, чем щелочные батареи. Кроме того, они намного дороже, что делает их менее подходящими для повседневного использования щелочных батарей в электронике.

Отходы и переработка щелочных батарей

Щелочные батареи с гидроксидом калия не наносят вреда окружающей среде.Они не содержат токсичных химикатов, таких как ртуть, которые являются контролируемыми веществами. Таким образом, их можно утилизировать как неопасные отходы. Однако всегда лучше утилизировать материалы, чем отправлять их на свалки, где они будут медленно разлагаться. Каждая щелочная батарея содержит небольшое количество цинка, марганца и стали, каждая из которых может быть повторно использована в случае восстановления.

Связаться с Виновой

Vynova — ведущий европейский производитель гидроксида калия. У нас есть производственные площадки в Бельгии и Франции.В наших производственных процессах используются лучшие доступные технологии, обеспечивающие эффективную работу и экологическую ответственность. Свяжитесь с одним из наших торговых представителей по продаже калия здесь или посетите наш веб-сайт, чтобы узнать о нас больше.

Как работают аккумуляторы? | Живая наука

Батарейки везде. Современный мир зависит от этих портативных источников энергии, которые можно найти во всем: от мобильных устройств до слуховых аппаратов и автомобилей.

Но, несмотря на то, что они широко используются в повседневной жизни людей, батареям часто не уделяют должного внимания.Подумайте об этом: вы действительно знаете, как работает аккумулятор? Не могли бы вы объяснить это кому-нибудь другому?

Вот краткое изложение научных данных об источниках энергии для смартфонов, электромобилей, кардиостимуляторов и многого другого. [Тест: электрические и газовые автомобили]

Анатомия аккумулятора

Большинство аккумуляторов состоят из трех основных частей: электродов, электролита и сепаратора, по словам Энн Мари Састри, соучредителя и генерального директора Sakti3, базирующейся в Мичигане. запуск аккумуляторных технологий.

В каждой батарее по два электрода. Оба изготовлены из токопроводящих материалов, но выполняют разные функции. Один электрод, известный как катод, подключается к положительному концу батареи и является местом, где электрический ток выходит (или электроны входят) в батарею во время разряда, когда батарея используется для питания чего-либо. Другой электрод, известный как анод, подключается к отрицательному полюсу батареи и является местом, где электрический ток входит (или электроны покидают) батарею во время разряда.

Между этими электродами, а также внутри них находится электролит. Это жидкое или гелеобразное вещество, содержащее электрически заряженные частицы или ионы. Ионы соединяются с материалами, из которых состоят электроды, производя химические реакции, которые позволяют батарее генерировать электрический ток. [Взгляд изнутри на работу батарей (инфографика)]

Типичные батареи питаются за счет химической реакции. [См. Полную инфографику] (Изображение предоставлено Карлом Тейтом, художником по инфографике)

Последняя часть батареи, разделитель, довольно проста.Роль сепаратора состоит в том, чтобы удерживать анод и катод отдельно друг от друга внутри батареи. По словам Састри, без разделителя два электрода соприкоснутся, что приведет к короткому замыканию и нарушит нормальную работу батареи.

Как это работает

Чтобы представить себе, как работает батарейка, представьте, как вы вставляете щелочные батарейки, такие как двойные AA, в фонарик. Когда вы вставляете эти батарейки в фонарик, а затем включаете его, на самом деле вы замыкаете цепь.Сохраненная в батарее химическая энергия преобразуется в электрическую, которая выходит из батареи в основание лампы фонарика, заставляя ее загораться. Затем электрический ток снова входит в батарею, но на противоположном конце от того места, где он выходил изначально.

Все части батареи работают вместе, чтобы фонарик загорелся. Электроды в батарее содержат атомы определенных проводящих материалов. Например, в щелочной батарее анод обычно изготавливается из цинка, а диоксид марганца действует как катод.Электролит между этими электродами и внутри них содержит ионы. Когда эти ионы встречаются с атомами электродов, между ионами и атомами электродов происходят определенные электрохимические реакции.

Серия химических реакций, протекающих в электродах, вместе известна как окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции. В батарее катод известен как окислитель, потому что он принимает электроны от анода. Анод известен как восстановитель, потому что он теряет электроны.

В конечном итоге эти реакции приводят к потоку ионов между анодом и катодом, а также к освобождению электронов от атомов электрода, — сказал Састри.

Эти свободные электроны собираются внутри анода (нижняя плоская часть щелочной батареи). В результате оба электрода имеют разные заряды: анод становится отрицательно заряженным, когда высвобождаются электроны, а катод становится положительно заряженным, поскольку электроны (которые заряжены отрицательно) поглощаются.Эта разница в заряде заставляет электроны двигаться к положительно заряженному катоду. Однако у них нет возможности попасть внутрь батареи, потому что разделитель не позволяет им сделать это.

Когда вы щелкаете выключателем на фонарике, все меняется. У электронов теперь есть путь к катоду. Но сначала они должны пройти через основание лампы фонарика. Схема замыкается, когда электрический ток снова входит в батарею через верхнюю часть батареи у катода.

Перезаряжаемые и неперезаряжаемые

Для первичных батарей, например, в фонарике, реакции, питающие батарею, в конечном итоге прекратятся, а это означает, что электроны, обеспечивающие батарею ее зарядом, больше не будут создавать электрический ток. Когда это происходит, аккумулятор разряжен или «мертв», — сказал Састри.

Вы должны выбросить такие батареи, потому что электрохимические процессы, которые заставили батарею производить энергию, не могут быть обращены вспять, объяснил Састри.Однако электрохимические процессы, происходящие во вторичных или перезаряжаемых батареях, можно обратить вспять, подав в батарею электрическую энергию. Например, это происходит, когда вы подключаете аккумулятор мобильного телефона к зарядному устройству, подключенному к источнику питания.

Некоторые из наиболее распространенных используемых сегодня вторичных батарей — это литий-ионные (литий-ионные) батареи, от которых питается большинство бытовых электронных устройств. Эти батареи обычно содержат угольный анод, катод из диоксида лития-кобальта и электролит, содержащий соль лития в органическом растворителе.Другие перезаряжаемые батареи включают никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH) батареи, которые можно использовать в таких вещах, как электромобили и беспроводные электроинструменты. Свинцово-кислотные (Pb-кислотные) батареи обычно используются в автомобилях и других транспортных средствах для запуска, освещения и зажигания.

Все эти аккумуляторные батареи работают по одному и тому же принципу, сказал Састри: когда вы подключаете батарею к источнику питания, поток электронов меняет направление, и анод и катод возвращаются в исходное состояние.[10 лучших подрывных технологий]

Battery lingo

Хотя все батареи работают более или менее одинаково, разные типы батарей имеют разные характеристики. Вот несколько терминов, которые часто встречаются при любом обсуждении батарей:

Напряжение : Когда дело доходит до батарей, напряжение — также известное как номинальное напряжение ячейки — описывает величину электрической силы или давления, при которой свободные электроны — переходите от положительного полюса батареи к отрицательному, — пояснил Састри.В батареях с более низким напряжением ток выходит из батареи медленнее (с меньшей электрической силой), чем в батареях с более высоким напряжением (с большей электрической силой). Батареи в фонарике обычно имеют напряжение 1,5 В. Однако, если фонарик использует две батареи последовательно, эти батареи или элементы имеют общее напряжение 3 вольта.

Свинцово-кислотные батареи, подобные тем, которые используются в большинстве неэлектрических автомобилей, обычно имеют напряжение 2,0 вольт. Но обычно в автомобильном аккумуляторе последовательно соединено шесть таких элементов, поэтому вы, вероятно, слышали, что такие аккумуляторы называются 12-вольтовыми батареями.

Литий-кобальтооксидные батареи — наиболее распространенный тип литий-ионных батарей, используемых в бытовой электронике — имеют номинальное напряжение около 3,7 вольт, сказал Састри.

Ампер : Ампер или ампер — это мера электрического тока или количества электронов, которые проходят через цепь в течение определенного периода времени.

Емкость : Емкость, или емкость элемента, измеряется в ампер-часах, то есть количество часов, в течение которых батарея может подавать определенное количество электрического тока, прежде чем ее напряжение упадет ниже определенного порога, согласно сообщению Райса. Кафедра электротехники и вычислительной техники университета.

9-вольтовая щелочная батарея, используемая в портативных радиоприемниках, рассчитана на 1 ампер-час, что означает, что эта батарея может непрерывно обеспечивать один ампер тока в течение 1 часа, прежде чем она достигнет порогового значения напряжения и будет считаться разряженной.

Плотность мощности : Плотность мощности описывает количество энергии, которое батарея может выдать на единицу веса, сказал Састри. По словам Састри, для электромобилей важна плотность мощности, потому что она показывает, насколько быстро автомобиль может разогнаться от 0 до 60 миль в час (97 км / ч).Инженеры постоянно пытаются найти способы уменьшить размеры батарей без уменьшения их удельной мощности.

Плотность энергии : Плотность энергии описывает, сколько энергии способна отдавать батарея, деленное на ее объем или массу, сказал Састри. Это число соответствует вещам, которые имеют большое влияние на пользователей, например, сколько времени вам нужно пройти, прежде чем зарядить мобильный телефон, или как далеко вы можете проехать на электромобиле, прежде чем остановиться, чтобы подключить его.

Follow Elizabeth Palermo @ ТехЭпалермо .Следите за Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

Дополнительные ресурсы

17,5 Батареи и топливные элементы — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Батареи классифицируются как первичные или вторичные
• Перечислите некоторые характеристики и ограничения батарей
• Дайте общее описание топливного элемента

Батарея — это электрохимический элемент или серия элементов, вырабатывающих электрический ток.В принципе, в качестве аккумулятора можно использовать любой гальванический элемент. Идеальная батарея никогда не разряжалась бы, не вырабатывала постоянного напряжения и была способна выдерживать экстремальные температуры и влажность окружающей среды. Настоящие аккумуляторы обеспечивают баланс между идеальными характеристиками и практическими ограничениями. Например, масса автомобильного аккумулятора составляет около 18 кг или около 1% от массы среднего автомобиля или малотоннажного грузовика. Этот тип батареи будет обеспечивать почти неограниченное количество энергии, если используется в смартфоне, но будет отклонен для этого приложения из-за своей массы.Таким образом, ни одна батарея не является «лучшей», и батареи выбираются для конкретного применения с учетом таких вещей, как масса батареи, ее стоимость, надежность и текущая емкость. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Далее описаны несколько батарей каждого типа.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше об аккумуляторах.

Первичные батареи — это одноразовые батареи, потому что они не подлежат перезарядке. Обычной первичной батареей является сухой элемент (рис. 1).{-} [/ latex] с общим потенциалом элемента, который изначально составляет около 1,5 В, но уменьшается по мере использования батареи. Важно помнить, что напряжение, подаваемое батареей, одинаково независимо от ее размера. По этой причине все батареи D, C, A, AA и AAA имеют одинаковое номинальное напряжение. Однако более крупные батареи могут доставить больше молей электронов. Поскольку цинковый контейнер окисляется, его содержимое в конечном итоге вытекает, поэтому этот тип батареи не следует оставлять в любом электрическом устройстве на длительное время.

Рис. 1. На схеме показано поперечное сечение батареи фонарика, углеродно-цинкового сухого элемента.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о угольно-цинковых батареях.

Щелочные батареи (рис. 2) были разработаны в 1950-х годах отчасти для решения некоторых проблем с производительностью сухих цинк-угольных элементов. Они производятся, чтобы быть точной заменой сухих угольно-цинковых элементов. Как следует из названия, в этих типах батарей используются щелочные электролиты, часто гидроксид калия.{\ circ} = +1.43 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Щелочная батарея может обеспечивать в три-пять раз больше энергии, чем угольно-цинковые сухие элементы аналогичного размера. Щелочные батареи склонны к утечке гидроксида калия, поэтому их также следует снимать с устройств для длительного хранения. Некоторые щелочные батареи можно перезаряжать, но большинство — нет. Попытки перезарядить щелочную батарею, которая не является перезаряжаемой, часто приводят к разрыву батареи и утечке электролита гидроксида калия.

Рис. 2. Щелочные батареи были разработаны как прямая замена угольно-цинковым (сухим) батареям.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о щелочных батареях.

Вторичные батареи перезаряжаемые. Это типы батарей, которые используются в таких устройствах, как смартфоны, электронные планшеты и автомобили.

Никель-кадмиевые батареи или NiCd (рис. 3) состоят из никелированного катода, кадмиевого анода и электрода из гидроксида калия.{-} (aq) \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & \ text {Cd} (s) \; + \; \ text {NiO} _2 (s) \; + \; 2 \ text {H} _2 \ text {O} (l) & \ text {Cd (OH)} _ 2 (s) \; + \; \ text {Ni (OH)} _ 2 (s) \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет от 1,2 В до 1,25 В по мере разряда батареи. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор можно заряжать около 1000 раз. Кадмий — это токсичный тяжелый металл, поэтому никель-кадмиевые батареи нельзя открывать или выбрасывать в обычный мусор.

Рис. 3. Никель-кадмиевые батареи имеют конструкцию типа «желеобразный», которая значительно увеличивает ток, который может выдавать батарея, по сравнению с щелочной батареей аналогичного размера.{-} \; + \; x \; \ text {C} _6 & x \; \ text {LiC} _6 \\ [0. {-} \\ [0.{2-} \\ [0.5em] \ hline \\ [- 0.25em] \ text {total:} & 2 \ text {H} _2 \; + \; \ text {O} _2 & 2 \ text {H } _2 \ text {O} \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет около 0,9 В. КПД топливных элементов обычно составляет от 40% до 60%, что выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания (от 25% до 35%), и в случае водородного топливного элемента дает только вода в качестве выхлопа. В настоящее время топливные элементы довольно дороги и содержат функции, которые приводят к их выходу из строя через относительно короткое время.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о топливных элементах.

Батареи — это гальванические элементы или серия элементов, вырабатывающих электрический ток. Когда элементы объединяются в батареи, потенциал батареи является целым числом, кратным потенциалу отдельной ячейки. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Первичные батареи предназначены для одноразового использования и не подлежат перезарядке. Сухие элементы и (большинство) щелочные батареи являются примерами первичных батарей. Второй тип перезаряжаемый и называется вторичным аккумулятором. Примеры вторичных батарей включают никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные и литий-ионные батареи.Топливные элементы похожи на батареи в том, что они генерируют электрический ток, но требуют постоянного добавления топлива и окислителя. Водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для производства воды и обычно более эффективен, чем двигатели внутреннего сгорания.

Химия: упражнения в конце главы

1. Каковы желательные качества электрической батареи?
2. Перечислите некоторые моменты, которые обычно учитываются при выборе аккумулятора для нового приложения.
3. Рассмотрим батарею, состоящую из одного полуэлемента, состоящего из медного электрода в растворе 1 M CuSO ₄ и другого полуэлемента, состоящего из свинцового электрода в 1 M Pb (NO ₃ ) ₂ раствор. {\ circ} = -0.{\ circ} = +0,53 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

   Подойдет ли этот аккумулятор для смартфонов? Почему или почему нет?

4. Почему батареи выходят из строя, а топливные элементы — нет?
5. Объясните, что происходит с напряжением батареи при использовании батареи, используя уравнение Нернста.
6. Используя информацию, полученную до сих пор в этой главе, объясните, почему электроника с батарейным питанием плохо работает при низких температурах.

Глоссарий

щелочная батарея

первичная батарея, в которой используется щелочной (часто гидроксид калия) электролит; разработан, чтобы быть точной заменой сухого элемента, но с большим накоплением энергии и меньшей утечкой электролита, чем типичный сухой элемент

аккумулятор

гальванический элемент или серия ячеек, вырабатывающих ток; по идее любой гальванический элемент

сухая камера

Первичная батарея

, также называемая угольно-цинковой батареей; может использоваться в любой ориентации, поскольку в качестве электролита используется паста; имеет тенденцию к утечке электролита при хранении

топливный элемент

устройств, вырабатывающих электрический ток при непрерывной добавке топлива и окислителя; эффективнее двигателей внутреннего сгорания

свинцово-кислотный аккумулятор

аккумуляторная батарея, состоящая из нескольких ячеек; свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях, имеет шесть ячеек и напряжение 12 В

литий-ионный аккумулятор

очень популярный аккумулятор; использует ионы лития для проведения тока, он легкий, перезаряжаемый и создает почти постоянный потенциал при разряде

никель-кадмиевый аккумулятор

Аккумулятор

(никель-кадмиевый аккумулятор), в котором используется кадмий, который является токсичным тяжелым металлом; тяжелее литий-ионных батарей, но с аналогичными характеристиками

первичная батарея

одноразовый неперезаряжаемый аккумулятор

аккумулятор

аккумулятор с возможностью подзарядки

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2. {\ circ} = 0.{\ circ} = 0,7996 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]; (б) 3,5 × 10 ¹⁵ ; (в) 5.6 × 10 ⁻⁹ M

6. Батареи автономны и имеют ограниченный запас реагентов, которые нужно израсходовать до того, как они сойдут с мертвой точки. В качестве альтернативы, побочные продукты реакции аккумулятора накапливаются и мешают реакции. Поскольку топливный элемент постоянно пополняется реагентами, а продукты удаляются, он может продолжать работать до тех пор, пока поступают реагенты.

8. E _ячейка , как описано в уравнении Нернста, имеет член, прямо пропорциональный температуре.При низких температурах этот член уменьшается, что приводит к более низкому напряжению элемента, подаваемому батареей на устройство — тот же эффект, что и разряженная батарея.

щелочные и аккумуляторные батареи | Брейнтри, Массачусетс

Щелочные батареи

Неперезаряжаемые щелочные батареи (AAA, AA, C, D, 9 В) расточительны, но не опасны, вы можете выбрасывать их вместе с мусором. Поскольку для изготовления батареи требуется во много раз больше энергии, чем вы получаете из нее, лучше использовать аккумуляторные батареи.

Аккумуляторные батареи

• Литий-ионные (литий-ионные), но не литий-ионные
  • Свинцовые и автомобильные аккумуляторы малой емкости запрещено утилизировать из-за их содержания и могут иметь определенную ценность для металлолома.
• Никель-кадмий (Ni-Cd)
• Никель-металлогидрид (Ni-MH)

У многих розничных продавцов есть ящики для сбора аккумуляторных, литиевых и кнопочных батарей, включая многие хозяйственные магазины, Best Buy, Home Depot, Lowe’s, Sears и Staples.Найдите ближайшие к вам места, посетив веб-сайт Call2Recycle.

В центре утилизации есть сборный ящик. Вы также можете сдать на переработку в Braintree’s Household Hazardous Waste Days.