Электрычная батарэя

Батарэя (фр. batterie) - некалькі (два і больш) злучаных паралельна ці паслядоўна электрычных элементаў. Звычайна пад гэтым тэрмінам маецца на ўвазе злучэнне электрахімічных крыніц электраэнергіі/электрычнага току (гальванічных элементаў, акумулятараў, паліўных элементаў), аднак гэта могуць быць фота- ці тэрмаэлементы. Тэрмін батарэя Тэрмін "батарэя" узяты з ваеннага ўжытку, дзе азначае сукупнасць некалькіх гармат. Прыйшоўшы ў электратэхніку тэрмін стаў выкарыстоўвацца для апісання злучэння некалькіх гальванічных элементаў. З другой паловы 20-га стагоддзя выкарыстанне тэрміна "батарэя" таксама пашырылася і цяпер уключае асобныя першасныя або другасныя элементы. Сёння "батарэя" - гэта часцей за ўсё агульны тэрмін для прылады для захоўвання энергіі.

Калі батарэя падае энергію, яго станоўчы полюс з'яўляецца катодам, а адмоўны - анодам. Полюс пазначаны адмоўным з'яўляецца крыніцай электронаў, якія будуць цячы праз знешні электрычны ланцуг да станоўчага полюсу. Калі батарэя падлучана да знешняй электрычнай нагрузкі, акісляльна-аднаўленчая рэакцыя ператварае рэагенты з высокай энергіяй у прадукты з меншай энергіяй, а розніца свабоднай энергіі падаецца ў знешні ланцуг у выглядзе электрычнай энергіі. 

Як клас выдзяляюць аднаразовыя батарэі (у размоўным - батарэйка), якія выкарыстоўваюцца адзін раз і выкідваюцца, паколькі матэрыялы электродаў незваротна змяняюцца падчас разраду; тыповым прыкладам з'яўляецца шчолачная батарэя, якая часцяком выкарыстоўваецца ў кішэнных ліхтарыках і мностве партатыўных электронных прылад. Аднаразовасць такіх батарэй істотна адрознівае іх ад акумулятараў, якія можна разраджаць і зараджаць некалькі разоў з дапамогай электрычнага току (т.я.першапачатковы склад электродаў можна аднавіць зваротным токам). Прыклады ўключаюць свінцова-кіслотныя батарэі, якія выкарыстоўваюцца ў транспартных сродках, і літый-іённыя батарэі, якія выкарыстоўваюцца для партатыўнай электронікі, такой як ноўтбукі і мабільныя тэлефоны .

Батарэі бываюць розных формаў і памераў, ад мініяцюрных элементаў электрасілкавання, якія выкарыстоўваюцца для працы слыхавых апаратаў і наручных гадзіннікаў, да велізарных акумулятарных батарэй памерам з пакой, якія забяспечваюць рэжым чакання або аварыйнае электрасілкаванне для тэлефонных станцый, камп'ютэрных цэнтраў апрацоўкі дадзеных, ці нават плавільных печаў (на момант пакуль не запусцяцца аварыйныя дызель-генератары, альбо не падключацца іншыя крыніцы сілкавання). 

Батарэі маюць значна меншую ўдзельную энергію (энергію на адзінку масы), чым звычайныя віды паліва, такія як бензін (у аўтамабілях гэта ў пэўнай ступені кампенсуецца больш высокай эфектыўнасцю электрарухавікоў пры пераўтварэнні электрычнай энергіі ў механічную працу ў параўнанні з рухавікамі ўнутранага згарання).

 Гісторыя 

 Вынаходства 
Бенджамін Франклін упершыню выкарыстаў тэрмін "батарэя" ў 1749 годзе, калі праводзіў эксперыменты з электрычнасцю, выкарыстоўваючы набор звязаных кандэнсатараў лейдэнскай банкі. Франклін згрупаваў некалькі слоікаў у тое, што ён назваў "батарэяй", выкарыстоўваючы ваенны тэрмін для абазначэння сумеснага функцыянавання зброі. Ідэя была памножыўшы колькасць ёмістасцяў-трымальнікаў захоўваць больш моцны зарад, і пры разрадцы будзе даступна больш энергіі.

 Тыпы 

 Аднаразовыя і шматразовыя батарэі 
цэнтр|міні|800x800px|Злева на права: вялікая 4,5-вольтовая батарэя (3R12), D (R20), C (LR14), AA (пальчыкавая), AAA (мезенчыкавая) AAAA, A23, 9-вольтавая 6F22 (Крона) і пара таблеткавых (кнопачных) элементаў (CR2032 і LR44)

Паводле тыпу хімічнай рэакцыі батарэі падпадзяляюцца на першасныя і другасныя:

 Першасныя (аднаразовыя) - звычайны гальванічны элемент прызначаны для выкарыстання да вычарпання энергіі, пасля чаго яго трэба замяніць. Іх хімічныя рэакцыі, як правіла, не абарачальныя, таму іх нельга зарадзіць. Калі запас рэагентаў у батарэі вычарпаны, батарэя перастае выпрацоўваць ток.Dingrando 675.
 Другасныя батарэі (шматразовыя) - часцей за ўсё гэта акамулятар, яны маюць абарачальныя хімічныя рэакцыі шляхам падачы электрычнага току на батарэю. Гэта аднаўляе зыходныя характарыстыкі хімічных рэагентаў, таму іх можна выкарыстоўваць, зараджаць і зноў выкарыстоўваць некалькі разоў.Fink, Ch. 11, Sec. "Batteries and Fuel Cells."

Працаздольнасць некаторых відаў першасных батарэй, можа быць адноўлена шляхам замены электродаў.Franklin Leonard Pope, Modern Practice of the Electric Telegraph 15th Edition, D. Van Nostrand Company, New York, 1899, pp. 7–11. Available on the Internet Archive 

Другасныя батарэі не перазараджаюцца бясконца з-за рассейвання актыўных матэрыялаў, страты электраліта і ўнутранай карозіі.

Галоўнай перавагай першасных батарэй, з'яўляецца тое што яны могуць вырабляць ток адразу пасля зборкі. Часцей за ўсё яны выкарыстоўваюцца ў партатыўных прыладах з нізкім спажываннем току, якія выкарыстоўваюцца толькі перыядычна або выкарыстоўваюцца далёка ад іншых крыніцы электрасілкавання, напрыклад у ланцугах сігналізацыі і сувязі. Аднаразовыя першасныя элементы не могуць быць надзейна зараджаны, паколькі хімічныя рэакцыі не з'яўляюцца лёгка зварачальнымі і актыўныя матэрыялы могуць не вярнуцца ў свае першапачатковыя формы. Вытворцы такіх батарэй не рэкамендуюць спрабаваць іх перазарадзіцьжацьAlkaline Manganese Dioxide Handbook and Application Manual  (PDF). Energizer. Retrieved 25 August 2008.. Таксама аднаразовыя батарэі дрэнна спраўляюцца з прымяненнямі ў прыборах з вялікім спажываннем энергіі (звычайна называюць лічбу ніжэй за 75 Ом унутраннага супраціўлення). Да распаўсюджаных тыпаў аднаразовых батарэй адносяцца марганцава-цынкавыя (цынкава-вугляродныя) і шчолачныя батарэі .

Другасныя або акумулятарныя батарэі, неабходна зарадзіць перад першым выкарыстаннем; яны звычайна збіраюцца з актыўнымі матэрыяламі ў разраджаным стане. Акумулятарныя батарэі паўторна зараджаюцца пры дапамозе электрычнага току, які змяняе хімічныя рэакцыі, якія адбываюцца падчас разрадкі/выкарыстання. Прылады для падачы патрэбнага току называюцца зараднымі. Самай старой формай акумулятарнай батарэі з'яўляецца свінцова-кіслотная батарэя, якая і да гэтага часу шырока выкарыстоўваецца ў аўтамабілях. Гэтая тэхналогія патрабуе добрай вентыляцыі памяшкання ў якім праходзіць перазарадка акамулятара, для бяспечнага рассейвання вадароду, які выпрацоўваецца падчас працэсу. Свінцова-кіслотная батарэя з'яўляецца адносна цяжкай для колькасці электрычнай энергіі, якую яна можа забяспечыць. Яго нізкі кошт вытворчасці і высокі ўзровень імпульснага току (да 450 ампер у аўтамабільных акамулятарах) робяць яго распаўсюджаным там, дзе яго ёмістасць (больш за 10 АГ) больш важная, чым праблемы з масай і перазарадкай. 
міні|258x258пкс|Абазначэнне гальванічнага элемента (першаснага элемента або акумулятара) на электрычных схемах 

 Спажывецкія і прамысловыя маркі 
Батарэі ўсіх тыпаў вырабляюцца спажывецкімі і прамысловымі. У больш дарагіх батарэях прамысловага класа могуць выкарыстоўвацца хімікаты, якія забяспечваюць больш высокае стаўленне магутнасці да памеру, маюць меншы самаразрад і, такім чынам, больш працяглы тэрмін службы, калі яны не выкарыстоўваюцца, большую ўстойлівасць да ўцечкі і, напрыклад, здольнасць вытрымліваць высокую тэмпературу і вільготнасць.

 Па хімічным складзе 
У залежнасці ад выкарыстоўваных матэрыялаў:

 Стандартныя батарэйкі (аснова: цынк-марганец )
 шчолачна-марганцавая батарэя; намінальнае напружанне 1,5 В на ячэйку
 хларыдна-цынкавыя батарэі; 1,5 В на элемент (амаль цалкам заменены шчолачна-марганцэвай батарэяй)
 Цынк-вугальная (цынк-марганцавая) батарэя; 1,5 В на ячэйку

Спецыяльныя батарэі:

 паветрана-цынкавая батарэя; 1,4 В на ячэйку
 ртутна-цынкавыя батарэі; 1,35 В на ячэйку
 срэбна-цынкавая батарэя; 1,55 В на ячэйку
 Нікель-аксігідраксідная батарэя; 1,7 В на ячэйку
 Ліціевая батарэя; 1,8 В (FeS2) ці 3,7 В (SOCl2) на ячэйку
 Ліцій-жалеза-сульфідная батарэя; 1,5 В на ячэйку
 алюмініева-паветраны батарэя; 1,2 В на ячэйку
 біябатарэя на аснове магнію/NaCl /жалеза+малібдэна+вальфраму

Тыпы батарэй якія не прымяняюцца:

 Медна-окісны гальванічны элемент (Эдысан-Лаланд элемент); 0,75 В на ячэйку

Акрамя таго выкарыстоўваюцца даволі экзатычныя гальванічныя элементы у эксперыментальных і дэманстрацыйных мэтах. Прынцыпы дзеяння іх могуць ляжаць у аснове хімічнай акісляльна-аднаўленчых рэакцыі (напрыклад лімонныя ці бульбяныя элементы).

 Па памерах 
Існуе мноства назваў тыпапамераў батарэй і акумулятараў, стандартызаваных IEC ці ANSI, а таксама шмат неафіцыйных, асабліва для дзевяці найбольш распаўсюджаных катэгорый. 

Гэта азначае, што батарэі з аднымі і тыміжа ўласцівасцямі могуць быць пазначаны пад рознымі імёнамі. Напрыклад, LR6 ставіцца да шчолачна-марганцавай батарэі памеру AA. Гэты памер таксама называецца Mignon і R6. У той жа час у неафіцыйных размовах такая батарэя атрымала назву "пальчыкавай", а цыліндрычныя батарэі, вышыня якіх менш іх агульнага дыяметра атрымала агульную назву "таблетка" (таблетачны элемент).

 Абазначэнні паводле IEC-60086 
Стандарт IEC 60086 прыводзіць наступныя абазначэнні:
Абазначэнні па IEC 60086Rдля круглых , г. зн. цыліндрычных таблеткавых, батарэйFплоскі дызайнSквадратны дызайн
Перад літарай можа быць яшчэ адна літара для ідэнтыфікацыі батарэй па іх хімічным складзе, напрыклад LR41.
ЛітараМатэрыял батарэі (акумулятара)сМарганцава-цынкавыAПаветрана-цынкавыBЛіцій-вуглеродны монафтарыдныCЛіцій-дыяксід марганцавыEЛіцій-тыёнілхларыдныFЛітцій-сульфидная батарэя з жалезаGЛіцій-медна-аксідныHНікель-метал-гідрыдныKНікель-кадміевыLШчолачна-марганцевыPЦынкавая паветранаяSСрэбна-цынкаваяZНікель-цынкавы

 Характарыстыкі 
міні|250x250пкс|Тэсцер напружання халастога ходу для батарэй і акумулятараў бытавога выкарыстання
Батарэя - гэта электрычны або гальванічны элемент і, такім чынам, электрахімічны назапашвальнік энергіі і Пераўтваральнік энергіі. Падчас разраду назапашаная хімічная энергія пераўтворыцца ў электрычную энергію з дапамогай электрахімічнай акісляльна-аднаўленчай рэакцыі . Яго можа, незалежны ад электрасеткі электраэнергіі спажывец выкарыстоўваць . У якасці альтэрнатывы яго таксама можна выкарыстоўваць у спажыўца, які залежыць ад электрасеткі, для ліквідацыі кароткачасовых збояў у сеткі і, такім чынам, забеспячэння бесперабойнага электразабеспячэння.

 Ёмістасць 
Ёмістасць - гэта назапашаны ў батарэі электрычны зарад. Ёмістасць акумулятара выяўляецца ў велічыні электрычнага зарада ў ампер-гадзінах (Аг ці Ah), радзей у ампер-секундах (Ас) або кулонах (1 ампер-секунда адпавядае 1 Кл).

 Удзельная энэргаёмістасць 
Удзельная энергія - адносіна энергіі да масы ці аб'ёму. Адзінкай удзельнай энергіі з'яўляецца Вт/м3 або Вт/кг (эквівалент Дж/м3 або Дж /кг).

 Прадукцыйнасць 
Магутнасць батарэі гэта колькасць электрычнай энергіі спажытай за пэўны перыяд часу. Яна паказваецца ў ватах (Вт).

 Самаразрад 
Усе гальванічныя элементы і акумулятары пры захоўванні схільныя да самаразраду. Хуткасць самаразряда залежыць, апроч іншага, ад тыпу гальванічнага элемента/акумулятара і тэмпературы. Чым ніжэй тэмпература захоўвання, тым ніжэй самаразрад.

 Утылізацыя і перапрацоўка 
Солевыя і шчолачныя батарэі выкарыстоўваюцца ў побыце літаральна паўсюль — у пультах дыстанцыйнага кіравання, у бесправадных мышках і клавіятурах, у будзільніках і г.д. Іх утылізацыя і далейшая перапрацоўка важная не толькі з пункту гледжання экалогіі (валяючыся на сметніку, яны могуць прывесці да забруджвання глебы цяжкімі металамі, гэтаксама яны могуць самі па сабе загарэцца, што прывядзе да выкіду ў атмасферу таксічных рэчываў), але і для атрымання каштоўнага сыравіны (марганца, цынку, і інш.). У краінах Еўропы (таксама і ў Беларусі) ў крамах і супермаркетах паўсюдна стаяць кантэйнеры для збору адпрацаваных батарэек

 Спасылкі 
Катэгорыя:Бытавая электроніка

Катэгорыя:Крыніцы сілкавання