Подробное объяснение устройства батарейки

Батарейки различных типов давно и прочно вошли в повседневную жизнь. Они используются во всевозможных электрических устройствах со слабыми токами, в качестве источника питания.

Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия.

Стандартное устройство батарейки

Батарейка, изготовленная в заводских условиях, включает в свой состав несколько специальных химических реагентов, которые, взаимодействуя между собой, выделяютэнергию – тепловую и электрическую. Кроме того, в каждой батарейке имеются электроды – катод и анод, создающие соответствующие полюса – положительный и отрицательный.

Все реагенты разделяются при помощи специальной прокладки, которая не позволяет их составным частям перемешиваться. Тем не менее, эта прокладка способна пропускать электролит, находящийся внутри батарейки в жидком виде.

Между разными твердыми реагентами и жидким электролитом происходят химические реакции, в результате которых образуются положительный и отрицательный заряды. Полюсность заряда напрямую зависит от химического состава того или иного реагента.

Прокладка, расположенная между ними, не позволяет нейтрализовать положительный и отрицательный заряд.

Дополнительные элементы батарейки

Для снятия заряда и вывода его на контакты во внутрь анодного реагента помещается специальный токосниматель в виде штыря. Токосниматель катода расположен под внешней гильзой, являющейся ее оболочкой.

И тот и другой токосниматели, оканчиваются электрическими контактами, соответственно анодом и катодом. Работа начинается с химической реакции, затем на реактивах происходит разделение зарядов и их последующий переход на токосниматели.

Окончательно заряды поступают на раздельные электроды и, непосредственно, в электронное устройство.

В устройстве щелочных (алкалиновых) батареек применяется цинк в порошкообразной форме. Для того, чтобы замедлить расход цинка, некоторое время назад производились добавки в порошок химических элементов – ртути и кадмия.

Поскольку эти добавки оказались вредными, их перестали применять. В современных конструкциях батареек используются более дорогостоящие, но менее вредные вещества, такие как индий, свинец и прочие.

В качестве анодного реактива применяется оксид марганца совместно с электролитом, которым в данном случае является щелочь.

Щелочные батарейки могут иногда протекать. Это происходит, когда нарушена герметичность из-за возможных внешних повреждений гильзы, или, когда внутреннее давление становится выше нормы.

Солевые батарейки имеют аналогичную конструкцию и более низкую стоимость. Их основное отличие в том, что катодная масса заменяется цинковым корпусом. Угольный токосниматель расположен по центру. Хлорид, используемый как электролит, не что иное, как соль соляной кислоты. Именно она и послужила названием для данного вида батареек.

Источник: https://electric-220.ru/news/ustrojstvo_batarejki/2013-01-27-289

Устройство пальчиковой батарейки

Самые разные батарейки ежедневно эксплуатируются человеком в потребителях с малыми токами как главные элементы автономного питания.

Несмотря на внешние кажущиеся отличия, устройство пальчиковой батарейки практически не изменяется.

Черты различия батареек затрагивают только:

  • химический состав электролита;
  • размеры и форму;
  • производителя;
  • особенности сборки;
  • материалы электродов (анода и катода), притом, что все элементы питания призваны выделять электрические разряды.

Устройство пальчиковой батарейки

Стандартная заводская батарейка содержит в своей основе ряд особых химических реагентов, вступающих в реакцию, выделяющих 2 вида энергии:

  • тепловую (батарейка греется в процессе работы);
  • электрическую (батарейка отдает заряд).

Любая пальчиковая батарейка обязательно имеет:

  • анод (создающий положительный полюс);
  • катод (создающий отрицательный полюс);
  • электроды, движущиеся между плюсом и минусом.

При помощи особой внутренней прокладки, помещенные в батарейку реагенты, разграничены между собою. При этом прокладка способна пропускать электролит, заполняющий батарейку жидким составом. Полюсная ориентировка заряда батарейки зависит от химических свойств реагентов. А внутренняя прокладка блокирует нейтрализацию и естественное гашение разности потенциалов.

Устройство пальчиковой батарейки солевого состава

Для того чтобы снять возникшие заряды и направить их в нужное русло (на электрод), внутри анодного реагента размещается токовод (токосниматель).

По сути, графитовый стержень, располагающийся в центре батарейки. Внешне токовод незаметен, т.к. прикрыт защитной оболочкой — гильзой. Аналогичный токовод присутствует в районе катодного реагента и также собирает заряд, противоположный анодному («-«).

  • В результате на обеих концах батарейки возникает разность напряжений, снятых с различных токоведущих систем.
  • Главное же отличие солевой батарейки заключается в использовании цинкового корпуса в роли катодного токоотвода.
  • Центральный токосниматель — угольный или графитовый стержень,
  • а электролит — соль соляной кислоты (отсюда и название — солевые).

Устройство пальчиковой батарейки щелочного состава

СОСТАВ: 1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка

В элементах питания щелочного состава (алкалиновых батарейках) используется порошковый цинк (иногда с добавками кадмия или ртути — в старых батарейках; индий, свинец — в современных батарейках).

Порошок цинка — это катодный реагент. В качестве анодного реагента щелочной батарейки применяют оксид марганца. В роли электролита — щелочь (отсюда и название — щелочные).

Меры предосторожности

При нарушении устройства пальчиковой алкалиновой батарейки из нее протекает щелочь.

Аналогичные последствия возникают:

  • при высоком внутреннем давлении;
  • при температурном расширении электролита (от перегрева);
  • при механических ударах и порче гильзы;
  • при коррозийных процессах на корпусе.

И хотя солевые пальчиковые батарейки устроены по аналогичной схеме, их стоимость ниже.

То есть щелочные элементы тока дороже, чем солевые!

Источник: http://xn--80aabsug3boo.xn--p1ai/elementpitanija/124-ustroystvo-palchikovoy-batareyki.html

Из чего состоит батарейка?

Батарейка состоит из положительного и отрицательного полюсов по краям, катода и анода.Также в батарейке есть анодный проводник.Вот известная марка батареек Duracell в разрезе для наглядности. На схеме четко видно размещение всех составляющих:

Батарейки бывают разных типов и разных составово. Например, литиевые, солевые, щелочные. Разберем каждый тип:

  • Литиевые. Имеют большой срок хранения, большую плотность емкости, а так же могут работать в большом диапазоне температур. В состав входит: литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов. Все это способствует большому номиналу напряжения.
  • Солевые. Содержат в себе пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В случае не использования имеет свойство quot;восстановленияquot; — это продлевает срок жизни батарейки.
  • Щелочные. Имеет почти такой же состав что и солевые, только в качестве электролита выступает щелочной электролит.

Поскольку сейчас практически во всех мобильных устройствах стоят ион-литиевые батареи, давайте их и рассмотрим при ответе на впорос, из чего состоит батарейка.

Потому что их конструкция разительно отличается от привычных круглых батареек и аккумуляторов.

Ион-литиевые батарейки, как правило, плоские, чтобы их можно было поместить в корпус мобильного устройства. Такие батарейки состоят из слоев алюминиевой и медной фольги, разделеннных пористым полипропиленом, пропитанным электролитом. Алюминивая фольга служит катодом, медная — анодом. Носителем заряда является ион лития.

Вся эта конструкция строго герметично запаяна и снабжена защитой от перегрева и перегрузки.

Из чего состоит батарейка?

Сейчас я вам в деталях объясню все составляющие батарейки :

  1. Положительный полюс
  2. Отрицательный полюс
  3. Прокладка с клапаном — предохранителем
  4. Анодный проводник
  5. Анод
  6. Катод
  7. Металлический корпус
  8. Изоляция

Смотря какую батарейку вы имеете ввиду. Но практически все батарейки состоят из Анода, Катода и Электролита. В зависимости от цены батарейки завит из чего сделаны эти элементы.

К самым дешевым можно отнести цинк-углеродные батарейки (цинковый цилиндрический контейнер). Также есть алкалиновые батарейки (никель-кадмиевые), цилиндр сделан из сплава никеля. Эти батарейки стоят дороже.

Для начала батарейка должна вмещать специальные элементы в изоляции, которые как скрывают их, так и делают их безопасными для нас. Изначально идет изоляция, затем положительный и отрицательный полюс, также внутри есть катоды и аноды, анодный проводник

Любые батарейки состоят из одинаковых элементов. Часто под словом quot;батарейкаquot; подразумевают гальванический элемент. Любой гальванический элемент состоит из анода, катода и электролита твердого, жидкого или гелеобразного.

Я полагаю, что батарея состоит из нескольких пушек, а батарейка из одной, ну в крайнем случаи из двух пушек. Возможно и другое понимание Вашего вопроса, но я его понял именно так. А если бы и понял по другому, то не ответил бы, потому, что плохо учил химию, а по правде вообще не учил.

Современная батарейка состоит из пяти основных частей:

  • корпуса, анода (минус), катода (плюс),
  • электролита (проводник заряда между плюсом и минусом),
  • сепаратора (барьер между плюсом и минусом).
Читайте также:  Автомобильные гелевые аккумуляторы - плюсы и минусы технологии

Принцип работы батарейки — это превращение химической энергии в электрическую.

  1. Солевые батарейки — В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка.
  2. Алкалайновые (щелочные) батарейки. Здесь используется щелочной электролит.
  3. Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра.

Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды.

В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов.

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки. В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка.

В перерывах между эксплуатацией элементы питания могут восстанавливаться это обусловлено выравниванием локальных неоднородностей в композите электролита, вызванных разрядом. Это немного продлевает срок службы батарейки.

  • Алкалайновые (щелочные) батарейки. От марганцево-цинковых их отличает химический состав электролита — здесь используется щелочной электролит.

Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

  • Серебряные батарейки имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем угольно-цинковых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на угольно-цинковые.
  • Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды.

В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов.

Так как литий имеет наивысший отрицательный потенциал по отношению к остальным металлам, следовательно, он имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах.

Состав батарейки зависит от того, какая именно батарейка.

Пальчиковая батарейка является самой распространнной, имеет пластиковый или металлический корпус, который защищает элемент от коррозии и замыкания.

В связи с тем, что в батарейке содержится множество опасных элементов (ртуть, свинец и другие), она подлежит правильной утилизации, нужно сдавать в пункты прима.

Выбрасывать в мусорное ведро нельзя, так как всего одна батарейка загрязняет около 20 квадратных метров почвы.

Источник: http://info-4all.ru/obrazovanie/nauka-i-tehnika/iz-chego-sostoit-batarejka/

Как устроена батарейка

Предыстория батарейки начинается в далёком 17 веке, а её дедушкой был итальянский врач, анатом, физиолог и физик — Луиджи Гальвани. Этот достойный человек является одним из основоположников учения об электричестве и несомненным первопроходцем в изучении электрофизиологии.

Так называемое «животное электричество» Гальвани обнаружил в ходе одного из своих экспериментов. Он присоединил две металлических полоски к мышцам лягушачьей лапки и обнаружил, что при сокращении мышцы возникает электрический разряд.

Впрочем, попытка объяснить данное явление Гальвани не совсем удалась: теоретическая основа, которую он подводил, оказалась неверной, но выяснилось это значительно позже.

Результаты опытов, полученные Гальвани, полтора века спустя заинтересовали его соотечественника и коллегу. Это был Алессандро Вольта.

Ещё в молодости заинтересовавшись изучением электрических явлений и познакомившись с работами Б. Франклина, Вольта установил в городе Комо первый громоотвод. Кроме этого, он отправил парижском академику Ж.А. Нолле своё сочинение, в котором рассуждал о различных электрических явлениях.

В итоге Вольта заинтересовался работами Гальвани.

  • Внимательно изучив результаты опытов с лягушкой, Алессандро Вольта отметил одну деталь, на которую не обратил внимания сам Гальвани: если к лягушке присоединяли провода из разнородных металлов, мышечные сокращения становились сильнее.
  • Не удовлетворившись объяснениями, предложенными предшественником, Вольта сделал чрезвычайно смелое и неожиданное предположение: решил, что два металла, разделенные телом, в котором много воды, хорошо проводящей электрический ток (лягушка, без сомнений, может быть отнесена к таким телам), рождают свою собственную электрическую силу.
  • Чтобы не быть голословным, физик провёл серию дополнительных опытов, подтвердивших его предположение.
  • В 1800 году, 20 марта, Алессандро Вольта написал президенту Лондонского Королевского Общества сэру Джозефу Бэнксу о своём изобретении — новом источнике электричества, получившем название «вольтов столб». Сам изобретатель не до конца понимал весь механизм работы своего детища и даже всерьёз полагал, что создал вполне рабочую модель вечного двигателя.

Кстати, Алессандро Вольта продемонстрировал всему научному сообществу замечательный пример исследовательской скромности: предложил называть своё изобретение «гальваническим элементом», в честь Луиджи Гальвани, чьи опыты навели его на мысль.

Как же выглядели первые «батарейки»? Собственно, устройство своего изобретения А. Вольта весьма и весьма подробно описал в своём письме сэру Джозефу Бэнксу.

Первый же его опыт выглядел следующим образом: Вольта опустил в банку с кислотой медную и цинковую пластинки, а затем соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа.

«Вольтов столб» — это, можно сказать, стопка из соединённых между собой пластинок цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой и сложенных друг на друга в определённом порядке.

В современных «пальчиковых» и прочих батарейках «начинка» несколько сложнее. В корпусе батарейки упакованы химические реагенты, при взаимодействии которых и выделяется энергия, а также два электрода — анод и катод. Реагенты эти разделены специальной прокладкой, которая не позволяет твердым частям реагентов перемешиваться, но при этом пропускает к ним жидкий электролит.

Жидкий электролит реагирует с твёрдым реагентом, в результате чего возникает заряд. На реагенте анода он отрицательный, а на катодном — положительный. Чтобы не произошло нейтрализации зарядов твёрдые части реагента разделены мембраной.

Чтобы можно было «снять» полученный заряд и передать его на контакты, в анодный реагент вставлен токосниматель, который выглядит очень просто — тоненький не очень длинный штырёк. Есть в батарейке и катодный токосниматель, который располагается под оболочкой батарейки. Саму оболочку называют внешней гильзой.

Оба токоснимателя соприкасаются внутри батарейки с анодом и катодом. Схема работы батарейки в результате такова: химическая реакция, разделение зарядов на реактивах, переход зарядов на токосниматели, далее — на электроды и в питаемое устройство.

Существует целых три классификации батареек. Первая — по типоразмеру гальванического элемента. В быту мы чаще всего пользуемся батарейками «пальчиковыми» или «мизинчиковыми», но помимо этого есть ещё средняя и большая батарейки цилиндрической формы, а также два типа батареек, форма которых — параллелепипед: «крона» и просто квадратная.

Это — перечень самых распространённых разновидностей формы.

Отличаются автономные источники питания и по типу электролита. Самые дешёвые батарейки, как правило, «солевые» — угольно-цинковые, этот электролит сухой. Ещё один вариант сухого электролита — хлорид цинка. Такие батарейки тоже достаточно дёшевы и широко распространены.

  • Следующий вариант электролита — щелочной. На этих батарейках написано Alkaline, а внутри — щёлочно-марганцевый, марганцево-цинковый электролит. Их основной недостаток — высокое содержание ртути.
  • Батарейки с ртутным электролитом на сегодняшний день практически не производятся. Серебряный электролит показывает хорошие эксплуатационные свойства, однако производство таких батареек стоит очень больших денег.
  • Воздушно-цинковый электролит — самый безопасный для человека и окружающей среды. Стоят они недорого, хранятся долго. Вот только толщина батарейки в 1,5 раза больше обычной щелочной/серебряной.
  • Кроме того, чтобы исключить саморазряд во время её хранения, требуется заклеивать батарейку.

Литиевые батареи — довольно дороги, однако их эксплуатационные характеристики значительно превышают показатели прочих батареек.

Ещё один способ поделить батарейки на группы — определить тип химической реакции, который в них происходит. Первичная реакция происходит в гальванических элементах — в самых обыкновенных батарейках. Вторичной зарядке они не поддаются, в отличие от аккумуляторных батарей, в которых происходит вторичная хим.реакция.

Батарейки нежелательно применять при крайних температурах — сильно охлаждать или нагревать. Это может привести к весьма неприятным последствиям. Если вам пришлось использовать батарейки в холоде, например, зимой на улице, рекомендуется не менее получаса выдержать их в комнатной температуре.

Случается, что батарейки, особенно щелочные, текут. Такое происходит когда нарушается герметичность корпуса батарейки. Использовать эти батарейки ни в коем случае нельзя — это может привести к повреждениям электроприборов.

Что касается утилизации отработанных батареек или аккумуляторов, то этим должны заниматься специальные организации или предприятия. В крупных городах можно найти специально организованные приёмные пункты, куда можно сдать использованные батарейки для их дальнейшей утилизации. Правда, не в каждом городе такой пункт приёма организован. Вопрос, что делать в этом случае остаётся открытым.

Читайте также:  Обслуживаемый и необслуживаемый аккумулятор, в чём разница и какой лучше?

Источник: http://www.poetomu.ru/publ/zhurnal/tekhnika/kak_ustroena_batarejka/31-1-0-309

Особенности конструкции щелочных батареек

Впервые щелочные батарейки запустили в производство еще в шестидесятых, когда производители начали задумываться над улучшением качества и производительности первичного источника тока.

Свое название они получили благодаря электролиту, который состоит из щелочного раствора повышенной концентрации. Для его изготовления чаще всего используют гидроксид калия или же гидроксид натрия.

Данный вид батареек еще называют алкалиновыми, так как «Alkaline» в переводе щелочь и так часто маркируются батарейки иностранных производителей.

Главными активными веществами, отвечающими за электрохимическую реакцию алкалинового источника тока являются:

Такие же вещества используются и в изготовление солевых батареек, однако использование щелочного раствора вместо солевого в составе электролита, значительно увеличивает продолжительность работы данного типа батареек.

Напряжение в батарейках разных типов может варьироваться в районе 1,5-12V. При этом алкалиновые батарейки могут быть рассчитаны на разные токи разряда.

Самым минимальным током разряда отличаются батарейки дискового типа (их еще называют «таблетки»). Например, если брать элемент питания с корпусом 164, то емкость составит 8 mAh.

Если же брать корпус с обозначением PX625A, то ее емкость составит 190 mAh.

Из чего состоят щелочные батарейки

Приступим с описания отрицательного электрода. Он располагается в центре элемента питания и состоит из своеобразной пасты, в которую входят: цинковый порошок, электролит и загуститель.

  1. Чтоб предотвратить процессы коррозии, используется высокочастотный цинк с добавками из других металлов (что позволяет производителям больше не использовать в производстве вредную для окружающей среды и здоровья ртуть).
  2. Через порошок проходит латунный стержень, который отвечает за токоотвод. За счет порошка увеличивается площадь соприкосновения электролита и электродом, а это способствует снижению внутреннего сопротивления, а также увеличению тока разряда.
  3. Всего, на данное вещество приходится 0,02 м2/г удельной поверхности. Если в элементе питания содержится больше вещества отрицательного электрода, то эксплуатационные характеристики батарейки считаются лучше.

Положительный и отрицательный электроды разделяют мембраной пористой структуры, которая пропитывается электролитом. Основная ее функция – предотвратить смешивание паст с противоположными зарядами. Состав электрода с «+» включает в себя: оксид марганца, графит. Он заполняет весь объем, который остается между стальным корпусом элемента питания и мембраной.

Меры предосторожности

Чтобы избежать взрыва при нагреве или скапливание газов, внизу батарейки располагается аварийный клапан, он в случае повышенного напряжения, позволит выйти части электролита наружу, тем самым предотвратив взрыв. Но стоит отметить, что при этом нарушается герметичность и дальнейшее ее использование будет невозможным.

По внешним признакам батарейки и аккумуляторы ничем не отличаются. Они производятся в идентичных корпусах, и многие пытаются подзарядить обычную батарейку в стационарном зарядном устройстве. Но производители настойчиво не рекомендуют этого делать. Так как обычная батарейка нагревается, скапливаются газы и может произойти взрыв.

Положительный полюс элемента питания приходится на корпус батарейки, так называемый стальной стакан. В то же время отрицательный полюс – на стальную тарелку, которая располагается внизу корпуса и соединяется с латунным стержнем.

Перечислим основные преимущества

У щелочной батарейки много неоспоримых достоинств. Среди основных:

  • увеличен ток разряда;
  • более длительный срок эксплуатации (если сравнивать с солевой);
  • Может долго храниться (за год без использования заряд теряете на 10%);
  • можно применять при пониженных и высоких температурах;

Среди недостатков щелочных батареек — повышенная стоимость (цена на щелочные батарейки выше, чем на солевые). Благодаря их повышенной емкости, алкалиновые батарейки рекомендуется применять в электроприборах с высоким и средним потребление энергии.

Какие батарейки можно заряжать?

Заряжаемые алкалиновые батарейки (маркируются RAM) – это уже не обычные батарейки, но еще и не аккумуляторы. При покупке они уже заряжены и готовы к использованию, когда аккумуляторы советуют сначала зарядить. Напряжение заряжаемой батарейки 1,5 V. Данный показатель не снижается до окончательного разряда.

Если говорить о габаритах АА, то емкость батарейки может достичь 2 ампер-часа. Их можно использовать как альтернативу никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. Алкалиновые батарейки с возможностью подзарядки могут хранятся несколько лет не разряжаясь.

Но цена в два раза больше, чем на обычные щелочные источники тока, при этом ниже стоимости аккумуляторов.

Есть несколько особенностей заряда данного типа батареек:

  • Если разряд составляет менее 25%, то батарейку может перезарядить до 1,42 вольта более, чем 100 раз.
  • Если разряд составил 25-50%, то перезарядить ее можно будет около 50 раз до 1,32 вольта.
  • Если разряд уже более 50%, то перезарядить ее можно будет не более 20 раз.

Заряжаемые алкалиновые батарейки могут вставляться в любые электроприборах, поддерживающих размеры АА, ААА, C,D.

Больше всего они подходят для электронных устройств, которые не требуют частой подзарядки (пульты для телевизоров, датчики).

Источник: https://megaobzor.com/-elochnie-batareiki-osobennosti-konstrukcii.html

Устройство, назначение, принцип работы батареек

Аккумулятор представляет собой устройство, которое накапливает энергию в химической форме при подключении к источнику постоянного тока, а затем отдает ее, преобразуя в электричество.

Его используют многократно за счет способности к восстановлению и обратимости химических реакций. Разряжается – снова заряжают.

Применяются аккумуляторы в качестве автономных и резервных источников питания для электротехнического оборудования и различных устройств.

Устройство аккумулятора

В автомобилях обычно применяют свинцово-кислотные аккумуляторы. Рассмотрим их устройство.

Все элементы располагаются в корпусе, который изготавливают из полипропилена. Корпус состоит из емкости, разделенной на шесть ячеек, и крышки, оснащенной дренажной системой для стравливания давления и отвода газа. На крышку выводится два полюса (клеммы) – положительный и отрицательный.

Содержимое каждой ячейки представляет собой пакет из 16 свинцовых пластин, полярность которых чередуется. Восемь положительных пластин, объединенных бареткой, являются плюсовым электродом (катодом), восемь отрицательных – минусовым (анодом). Каждый электрод выводится к соответствующей клемме аккумулятора.

Между пластинами электродов, для предотвращения замыкания, вставлены сепараторы – пористые пластины, которые не препятствуют циркуляции электролита и не взаимодействуют с ним.

Отдельная пластина электрода – это решетка из металлического свинца, в которую впрессован (намазан) реагент. Активная масса катода – диоксид свинца (PbO2), анода – губчатый свинец.

Принцип действия аккумуляторов

Принцип действия аккумулятора основан на образовании разности потенциалов между двумя электродами, погруженными электролит. При подключении нагрузки (электротехнических устройств) к клеммам аккумулятора в реакцию вступают электролит и активные элементы электродов. Происходит процесс перемещения электронов, который, по сути, и является электротоком.

При разряде аккумулятора (подключении нагрузки) губчатый свинец анода выделяет положительные двухвалентные ионы свинца в электролит. Избыточные электроны перемещаются по внешней замкнутой электрической цепи к катоду, где происходит восстановление четырехвалентных ионов свинца до двухвалентных.

Ионы кислорода от диоксида свинца катода и ионы водорода из электролита соединяются, образуя молекулы воды. Поэтому плотность электролита понижается.

При заряде происходят обратные реакции.

Под воздействием внешнего напряжения ионы двухвалентного свинца положительного электрода отдают по два электрона и окисляются в четырехвалентные. Эти электроны движутся к аноду и нейтрализуют ионы двухвалентного свинца, восстанавливая губчатый свинец.

Источник: http://pue8.ru/elektricheskie-seti/805-kak-rabotaet-akkumulyator-i-iz-chego-on-sostoit.html

Как устроены батарейки

Батарейки давно стали привычной частью жизни людей. Они используются практически везде, где требуется недорогой и надежный источник электрической энергии – в часах, детских игрушках, кардиостимуляторах и мобильных телефонах.

  1. Несмотря на иногда существенные внешние различия, конструкция всех батареек примерно одинакова. Различия заключаются в химических веществах, входящих в состав элемента. Электрический ток в батарейках вырабатывается посредством вступления в реакцию этих химических веществ.
  2. Отрицательный полюс батареи питания служит одновременно и ее корпусом. Он изготавливается в виде стаканчика, который наполняется химическими реактивами.
  3. Между собой твердые химические вещества разделены картонной оболочкой, которая не дает этим веществам смешиваться, но одновременно проницаема для жидкого электролита, который и позволяет идти химической реакции.
  4. Внутрь корпуса вставлен угольный или графитовый стержень, который является положительным электродом батарейки. Стержень также отделен прокладкой-сепаратором, которая не дает нейтрализовать заряд.

Все батарейки делятся на группы по типу химического наполнителя. Подробная конструкция стандартной батарейки показана на рисунке.

Читайте также:  Что такое гибридные аккумуляторы, их плюсы и минусы

Солевые элементы до недавнего времени господствовали на рынке батареек. Анодом является цинк, из которого сделан корпус элемента, активное вещество катода – диоксид марганца. В качестве электролита используется раствор хлорида аммония или хлорида цинка.

Достоинство этих батареек – низкая стоимость, но она не компенсирует низкую удельную емкость, чувствительность к нагрузке и низким температурам. Поэтому их почти полностью вытеснили щелочные, или как их еще называют – алкалиновые батарейки.

Щелочные, или алкалиновые, элементы содержат в своем составе порошок цинка в качестве анода и диоксид марганца в качестве катода. Гелеобразный раствор КОН используется как электролит. В состав батареек также включены ингибиторы коррозии.

Щелочные элементы имеют гораздо более высокую емкость, выдерживают большую нагрузку и не чувствительны к температуре. Поэтому несмотря на высокую стоимость практически вытеснили солевые батарейки. В качестве катода также применяется порошкообразный цинк, а для анода используются оксиды серебра.

В качестве электролита применяется раствор КОН или NaOH, гелевый или матричный.

Эти батарейки имеют намного более высокие нагрузочные характеристики, чем предыдущие элементы, но стоят гораздо дороже.

Выпускаются в форме дисков и применяются в наручных часах, слуховых аппаратах, фотоаппаратах и в некоторых других устройствах.

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-839180-kak-ustroeny-batareyki

Состав батарейки

Как работают батарейки?

Батарейки преобразуют химическую энергию в электрическую. Соединения между атомами химических веществ содержат энергию.

Когда во время химической реакции связи разрушаются, их энергия переходит к электронам в атомах и заставляет их двигаться быстрее.

Эти процессы происходят в батарейках, но только если электроны находят путь для движения, то есть если имеется цепь или контур, образованные проводами и составными частями.

Обычная батарейка для фонарика состоит из двух контактов, или электродов (положительного анода и отрицательного катода). И химического вещества между ними – электролита. Химические реакции между электродами и электролитом становятся причиной движения тока.

Батарейка для фонарика

Где звезда черпает свою энергию?

В результате ядерной реакции возникает энергия звезды, в которой большая часть водорода превращается в гелий. Свет от звёзд расходится в виде спектра цветов (голубой, оранжево-красный, жёлтый и белый).

Что происходит внутри электростанции?

На некоторых электростанциях сжигают топливо: уголь, нефть или газ – для получения тепловой энергии. Этим теплом нагревают до кипения воду. Пар, проходящий через лопасти, как у вентилятора, или ротора турбины, заставляет их вращаться.

Турбина связана с генератором, внутри которого находится магнитное поле, вращающееся вокруг обмотки, и в проводах возникает электрический ток. На гидроэлектростанции лопасти турбины приводит в движение бегущая вода.

Ветротурбина производит электричество благодаря тому, что её лопасти вращаются под действием силы ветра.

От электрической станции электричество направляется по мощным кабелям высоко над землёй и под землёй. Его напряжение, измеряемое сотнями тысяч вольт, понижают трансформаторы, и на большие заводы электричество поступает с напряжением в несколько тысяч вольт, а в жилые дома, офисы и школы – всего в сотни вольт.

Электростанция

Переносной мультиметр служит для измерения вольт, ампер, омов и других электрических единиц. Этот прибор необходим электрикам и инженерам. Его используют для проверки безопасности оборудования. Например, он помогает узнать, не попадает ли электричество на те части станков, до которых дотрагиваются люди, чтобы избежать поражений электрическим током.

Мультиметр

Как работают бытовые приборы при одинаковом потреблении электричества

На одном и том же количестве электричества эти устройства и приборы будут работать в течение следующего времени:

Проточный водонагреватель для душа 10-15 мин
Электрический обогреватель (конвектор) 1 ч
Фен при максимальной нагрузке 1-1,5 ч
Стиральная машина 2 ч
Большой морозильник 3 ч
Стандартный телевизор 3-5 ч
Одеяло с электрическим подогревом 6 ч
100-ваттная лампочка 10 ч
Электробритва 70 ч

Источник: http://yznaj-ka.ru/texnologii/nauka-i-texnika/energiya-zvyozd-sostav-batarejki-sila-toka-multimetrom/

Как устроены аккумуляторы пальчиковые

Термин «аккумулятор» в широком смысле слова обозначает устройство, которое при одних условиях может накапливать энергию, а при других — расходовать (как правило, для нужд человека). Применение они нашли в тех сферах жизни, где необходимо выполнять трудоёмкие или длительные процессы без остановки.

Как устроены и работают аккумуляторы пальчиковые?

Сначала происходит накопление электричества от внешнего источника. А при подключении потребителя накопленная энергия отдаётся. Во время работы непрерывно протекают химические реакции. Они происходят между электролитом и компонентами электродных пластин.

Представим себе устройство элемента: в корпусе установлены друг напротив друга две пластины из разных металлов, от которых идут выводы для обеспечения электрических контактов. А между ними находится электролит. Вот каково устройство пальчиковых аккумуляторов.

При этом хочется сконцентрировать ваше внимание на одном небольшой детали, которую часто игнорируют. Следует различать аккумуляторы пальчиковые и батарейки. Дело в том, что первые, после того как разрядятся, могут быть подпитаны и продолжить функционировать. Батарейки же после того, как исчерпают свой запас, приходят в негодность.

Вот чем отличаются они и аккумуляторы пальчиковые. Цена последних в 6-10 раз выше: 200-500 рублей, в зависимости от производителя и материалов.

Работа аккумулятора во время разряда

Когда к электродам подведена нагрузка, к примеру, лампочка, то создаётся замкнутая цепь, через которую и протекает ток разряда. Благодаря ему формируется движение электронов, расположенных в анионах и катионах электролита и металлических частях.

  1. Для повышения электрической проводимости добавляют графит, что увеличивает напряжение благодаря улучшению показателя.
  2. Когда происходит разряд, то из окиси позитивного металла частицы кислорода выделяются и направляются в сторону отрицательной пластины через электролит.

Параллельное соединение

Что делать, если необходимо получить больший ток, чем могут предоставить аккумуляторы пальчиковые? Специально для этого проводится параллельное соединение элементов. Ведь чем большую площадь пластин имеют электроды, тем больше они могут дать.

Благодаря развитию технологий такие конструкции не очень популярны, ведь можно просто приобрести аккумулятор необходимой мощности.

Но подобный механизм используют при неимении лучшего варианта, а также производители кислотных АКБ, которые соединяют разные пластины в одно целое.

Последовательное соединение

Для улучшения характеристик, которые имеют аккумуляторы пальчиковые (как правило: 1,2; 1,5; 2 В), используется последовательное соединение.

  • Подобная технология нашла широкое применение в автомобильной промышленности, где её применяют при изготовлении аккумуляторов, в основе которых серная кислота и свинцовые пластины-электроды.
  • Соединенные таким образом, они увеличивают рабочую площадь, снижают общее удельное сопротивление, которым обладает конструкция, увеличивают срок работы, а также повышают мощность, используемую для подключаемой нагрузки.

Рабочие характеристики аккумулятора

Следует отметить, что в мире наметился постепенный переход от батареек к перезаряжаемым источникам тока. Ведь они становятся всё легче, меньше, увеличивается срок их службы. Одновременно улучшаются и зарядные устройства.

Для аккумулятора наибольшую важность имеет три характеристики: емкость, количество циклов разряда-заряда, при котором сохраняется работоспособность и напряжение.

Что можно сказать о популярных представителях?

  • На данный момент самыми востребованными являются никель-металлогидридные, где один электрод изготавливается из никеля, а второй — из сплава, в котором есть редкоземельные элементы. Обычно онивыдерживают около 1000 циклов разряда-заряда.
  • Про напряжение можно сказать, что оно определено электрохимической схемой аккумулятора.
  • Оказать влияние на него может концентрация электролита, внешняя температура и заряд. Но что, если они не применяются постоянно, а раз в несколько месяцев?
  • Чтобы аккумуляторы пальчиковые всегда были готовы к использованию, их следует регулярно подзаряжать, для чего и нужна зарядка. Причем действовать они могут в трех режимах: заряд, разряд и подзаряд.
  • С первым всё понятно – он необходим для поддержания рабочего состояния.

Разряд необходим в случаях возникновения «эффекта памяти», из-за чего сокращается срок работы устройства. Подзаряд необходим из-за саморазряда устройства, которое происходит при длительном отсутствии эксплуатации. Как выглядит зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов, вы можете понять по фотографиям, представленным в статье.

Заключение

Увы, но в последнее время наблюдается тенденция, что пальчиковые батарейки становятся хуже по сравнению с образцами, которые выпускались лет 10-15 назад. Не в последнюю очередь это происходит из-за появления большого количества низкокачественной продукции из Китая. И качественные изделия стоят довольно дорого. Поэтому следует внимательно присмотреться к пальчиковым аккумуляторам и возможностям, которые они предоставляют.

Источник: https://www.syl.ru/article/234462/new_kak-ustroenyi-akkumulyatoryi-palchikovyie

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector