غالبًا ما يتم تصميم المعدات المحمولة منخفضة الطاقة ليتم تشغيلها بواسطة خلايا جافة صغيرة غير مصممة لإعادة الشحن. في الحياة اليومية ، تسمى مصادر الجهد الكيميائي التي يمكن التخلص منها بالبطاريات. البطاريات ذات الأحجام القياسية AA و AAA شائعة. تشير هذه الأحرف إلى التنسيق الخارجي للبطارية. يمكن أن يكون الهيكل الداخلي مختلفًا تمامًا. في عامل الشكل هذا ، يتم إنتاج أنواع مختلفة من البطاريات ، بما في ذلك البطاريات القابلة لإعادة الشحن (المراكم).
محتوى
ما هي البطارية
مصطلح "البطارية" ليس صحيحًا تمامًا. البطارية هي مصدر طاقة مكون من عدة عناصر. لذلك ، يمكن تسمية بطارية كاملة العنصر 3R12 (3LR12) - "بطارية مربعة" (336 وفقًا للتصنيف السوفيتي) - تتكون من ثلاثة عناصر.أيضا ، البطارية تتكون من 6 خلايا من العنصر 6R61 (6LR61) - "كرونا" ، "كوروند". ولكن اسم "البطارية" في الحياة اليومية ينطبق أيضًا على مصادر الطاقة الكيميائية أحادية العنصر ، بما في ذلك أحجام AA و AAA. في المصطلحات الإنجليزية ، يُطلق على عنصر واحد اسم الخلية ، ويطلق على البطارية المكونة من مصدرين أو أكثر من مصادر الجهد اسم البطارية.
هذه العناصر عبارة عن أوعية أسطوانية محكمة الإغلاق. يخضعون للتحول تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. يتم وضع الكواشف (عامل مؤكسد وعامل اختزال) التي تخلق المجال الكهرومغناطيسي في كوب من الزنك أو الفولاذ. الجزء السفلي من الزجاج بمثابة طرف سالب. في السابق ، كان السطح الخارجي للزجاج بأكمله يُعطى تحت القطب السالب ، لكن هذا المسار أدى إلى دوائر قصيرة متكررة. بالإضافة إلى ذلك ، تعرض سطح الأسطوانة للتآكل ، مما أدى إلى تقليل عمر الخدمة وتخزين العنصر. في البطاريات الحديثة ، يتم وضع طلاء على الخارج للحماية من التآكل ويعمل كعزل ضد قصر الدوائر. المجمع الحالي للقطب الموجب هو قضيب من الجرافيت يتم إخراجه.
أنواع البطاريات
يتم تصنيف البطاريات إلى فئات وفقًا لمعايير مختلفة. يجب التعرف على العنصر الرئيسي على أنه التركيب الكيميائي - تقنية الحصول على المجالات الكهرومغناطيسية. للاستخدام العملي ، هناك العديد من الخصائص المختلفة.
عن طريق التركيب الكيميائي
يتم إنشاء فرق الجهد في أقطاب الخلايا الجلفانية بسبب التفاعل الكيميائي بين المواد في محلول الإلكتروليت ويتوقف عندما تتفاعل المكونات تمامًا. يمكنك تحقيق العمليات اللازمة بطرق مختلفة. وفقًا لهذا المعيار ، يتم تقسيم البطاريات إلى:
- ملح. النوع التقليدي من البطاريات ، اخترع منذ حوالي 100 عام.يحدث التفاعل بين الزنك وثاني أكسيد المنغنيز في وسط إلكتروليت - محلول ملح أمونيوم سميك. إلى جانب الوزن الخفيف والسعر المنخفض ، فإن هذه العناصر لها عدد من العيوب المهمة:
- سعة حمولة صغيرة
- الميل إلى التفريغ الذاتي أثناء التخزين ؛
- أداء ضعيف في درجات حرارة منخفضة.
تعتبر تقنية الإنتاج قديمة ، وبالتالي ، فإن هذه العناصر الموجودة في سوق الخلايا الجلفانية يتم إجبارها على الخروج من خلال أنواع جديدة.
- تعتبر العناصر القلوية (القلوية) أكثر حداثة. يتم ترتيبها بنفس الطريقة ، لكن المنحل بالكهرباء عبارة عن محلول قلوي (هيدروكسيد البوتاسيوم). هذه البطاريات لها مزايا على البطاريات المالحة:
- سعة كبيرة وقدرة حمولة ؛
- يحدد تيار التفريغ الذاتي المنخفض العمر الافتراضي الطويل ؛
- أداء جيد في درجات حرارة منخفضة.
عليك أن تدفع ثمن ذلك بوزن كبير وسعر متزايد.
- أكثر الخلايا تقدمًا حاليًا هي الليثيوم (لا ينبغي الخلط بينه وبين بطاريات الليثيوم!). كما يستخدم كاشف "زائد" الليثيوم، يمكن أن يكون السلبي مختلفًا. تستخدم سوائل مختلفة أيضًا كإلكتروليت. تتيح لك هذه التقنية الحصول على العناصر التي تتمتع بالمزايا التالية:
- وزن خفيف (أقل من الأنواع الأخرى) ؛
- عمر افتراضي طويل بسبب التفريغ الذاتي المنخفض جدًا ؛
- زيادة السعة وسعة التحميل.
على الجانب الآخر من المقياس - التكلفة العالية.
وفقًا لهذه التقنيات الثلاثة ، يتم إنتاج عناصر بأحجام AA و AAA. وتجدر الإشارة إلى نوعين آخرين من البطاريات:
- الزئبق؛
- فضة.
وفقًا لهذه التقنيات ، يتم إنتاج بطاريات من نوع القرص بشكل أساسي.هذه العناصر لها مزاياها وعيوبها ، لكن أيام بطاريات الزئبق معدودة - تشير الاتفاقات الدولية إلى انخفاض في أحجام الإنتاج وفرض حظر كامل على الإنتاج في السنوات القادمة.
حسب الحجم
يحدد حجم البطارية (بشكل أكثر دقة ، الحجم) سعتها الكهربائية بشكل فريد (ضمن حدود التكنولوجيا) - فكلما زاد عدد الكواشف التي يمكن وضعها داخل الأسطوانة ، كلما استغرق التفاعل وقتًا أطول. ستكون سعة خلية الملح بحجم AA أكبر من سعة خلية الملح AAA. تتوفر أيضًا عوامل الشكل الأخرى لبطاريات AA:
- أ (أكبر من AA) ؛
- AAAA (أقل من AAA) ؛
- ج - متوسط الطول وسمك متزايد ؛
- د- زيادة الطول والسمك.
هذه الأنواع من العناصر ليست شائعة جدًا ، ونطاقها محدود. يتم إنتاج كلا النوعين فقط عن طريق تقنيات القلوية والملح.
حسب الجهد المقنن
يتم تحديد الجهد المقنن للبطارية ذات الخلية الواحدة من خلال تركيبها الكيميائي. الخلايا القلوية الأحادية الملح الجلفانية في وضع الخمول تعطي جهدًا قدره 1.5 فولت. تتوفر مصادر طاقة الليثيوم بجهد 1.5 فولت (للتوافق مع الأنواع الأخرى) وبجهد متزايد (حتى 3 فولت). ولكن في الأحجام قيد النظر ، يمكنك فقط شراء عنصر ونصف فولت - لتجنب الارتباك.
بالنسبة للبطاريات الجديدة ، يكون الجهد الكهربي تحت الحمل المقنن قريبًا من هذه القيمة. كلما زاد تفريغ المصدر الكيميائي ، زاد انخفاض جهد الخرج تحت الحمل.
يمكن تجميع الخلايا في بطاريات. ثم يصبح جهد الخرج مضاعفًا لجهد عنصر واحد. لذا ، تحتوي البطارية 6R61 ("كرونا") على 6 خلايا بجهد واحد ونصف فولت.إنها تعطي جهدًا إجماليًا يبلغ 9 فولت. حجم كل خلية صغير وسعة مثل هذه البطارية منخفضة.
ما تسمى البطاريات بالإصبع والإصبع الصغير
ينتمي كلا هذين الحجمين من الخلايا الجلفانية إلى فئة بطاريات الإصبع. تم استخدام هذا المصطلح التقني منذ الحقبة السوفيتية للإشارة إلى البطاريات ذات الشكل المماثل. أنتج اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية خلايا ملح أحادية العنصر "أورانوس إم" (316) و "كمومية" قلوية (A316) ، مطابقة للنوع الحالي من AA. كانت هناك أيضًا عناصر إصبع أسطوانية أخرى ذات أحجام ونسب أخرى.
في التسعينيات ، صاغ التجار في الأسواق مصطلح بطاريات "الأصابع الصغيرة" لتمييز خلايا AAA عن عوامل الشكل الأخرى. انتشر هذا الاسم في الحياة اليومية. لكن استخدامه في المواد التقنية هو على الأقل غير احترافي.
الخصائص التقنية الرئيسية لبطاريات AA و AAA
الفرق الرئيسي بين بطاريات الأصابع AA و AAA هو الحجم. وهو ، كما ذكرنا سابقًا ، يحدد السعة.
| بحجم | الطول ، مم | القطر ، مم | القدرة الكهربائية ، مللي أمبير | ||
|---|---|---|---|---|---|
| الليثيوم | ملح | قلوي | الليثيوم | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | ما يصل إلى 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
يجب أن نتذكر أن السعة الكهربائية تعتمد على تيار التفريغ ، ولا تتجاوز قيمتها الاسمية لأي نوع من العناصر عدة عشرات من المللي أمبير. في التيارات التي تزيد عن 100 مللي أمبير ، ستكون سعة البطارية أقل بكثير. هذا يعني أن خلية 1000 مللي أمبير ، يتم تفريغها بتيار 10 مللي أمبير ، ستستمر حوالي 100 ساعة. ولكن إذا كان تيار التفريغ 200 مللي أمبير ، فسيتم استنفاد الشحنة قبل 5 ساعات. سوف تنخفض القدرة عدة مرات. أيضًا ، السعة الكهربائية لأي عنصر ستنخفض مع انخفاض درجة الحرارة.
اعتمادًا على الحجم والتكنولوجيا ، للبطاريات أوزان مختلفة ، على الرغم من أن هذه الخاصية نادرًا ما تكون حاسمة - كتلة المعدات في معظم الحالات تتجاوز بشكل كبير وزن العديد من البطاريات. في كثير من الأحيان يكون من الضروري معرفة ذلك لأغراض تخزين ونقل الخلايا الجلفانية.
| بحجم | الوزن (جرام | ||
|---|---|---|---|
| ملح | قلوي | الليثيوم | |
| AA | ما يصل الى 15 | ما يصل إلى 25 | ما يصل الى 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | حتى 10 |
يختلف وزن البطاريات ، لا يعتمد فقط على تقنية التصنيع ، ولكن أيضًا على طريقة إنتاج الزجاج. يمكن أن يكون معدنًا بطبقة بلاستيكية أو بوليمر بالكامل. مع ثلاثة عناصر قوة ، يمكنك الفوز بوزن 30 جرامًا على أفضل تقدير. من غير المحتمل أن يصبح هذا معيارًا محددًا عند الاختيار.
يتم تحديد العمر الافتراضي بواسطة تيار التفريغ الذاتي وقدرة الخلية. يعتمد التفريغ الذاتي على التكنولوجيا ، وتعتمد السعة على عامل الشكل. ولكن من الناحية العملية ، فإن الخاصية الثانية تساهم بدرجة أقل في شحن التسرب أثناء التخزين. على الأقل ، هذا ما يؤكده المصنعون ، مشيرًا إلى نفس الفترات تقريبًا في المستودعات لعناصر AA و AAA. تؤثر درجة الحرارة أيضًا على مدة الصلاحية - مع زيادتها ، تقل مدة الصلاحية.
| بحجم | مدة الصلاحية ، سنوات | ||
|---|---|---|---|
| ملح | قلوي | الليثيوم | |
| AA ، AAA | حتى 3 | ما يصل الى 5 | 12-15 |
عناصر الملح لها مشكلة أخرى. البطاريات ذات الجودة المنخفضة قد تتسرب من الإلكتروليت. لذلك ، فإن العمر الافتراضي الفعلي في هذه الحالة سيكون أقصر.
يمكن تشغيل إمدادات الطاقة في ظروف مختلفة ، بما في ذلك درجة الحرارة. وستكون ملاءمة الخلايا الجلفانية مختلفة - اعتمادًا أيضًا على تقنية التصنيع. ذكر أن بطاريات الملح لا تعمل بشكل جيد في درجات حرارة أقل من الصفر.الليثيوم ، على الرغم من كل مزاياه ، له حد أعلى +55 درجة مئوية (الحد الأدنى يصل إلى 40 تحت الصفر (عادة ما يصل إلى 20 تحت الصفر) ، اعتمادًا على الشركة المصنعة). القلوية لها نطاق واسع - من حوالي 30 إلى +60 درجة مئوية وهي الأكثر تنوعًا في هذا الصدد.
بإيجاز ، تجدر الإشارة إلى أن عائلات AA و AAA تتضمن في الواقع عددًا كبيرًا من الاختلافات في الخلايا الجلفانية. يمكنك اختيار بطارية لمجموعة كبيرة من ظروف التشغيل ومجموعة كبيرة من التكاليف.
مقالات مماثلة:
