Несмотря на широкое распространение перезаряжаемых источников электрической энергии (аккумуляторов), одноразовые гальванические элементы (батарейки) сохраняют свои позиции в определенных сферах применения. Основным их достоинством является низкая стоимость. А чтобы сделать использование батареек еще эффективнее (с экономической и технической точек зрения), надо знать их потребительские качества, зависящие от устройства источников питания.
Ключевые особенности алкалиновых и солевых батареек
В первую очередь надо отметить, что как одни, так и другие источники тока выдают примерно одинаковую ЭДС (1,5 вольта), выпускаются в корпусах одинаковых типоразмеров, имеют одинаковое расположение выводов и являются полностью взаимозаменяемыми с электрической точки зрения.
Потребительские же характеристики обоих типов электрохимических элементов отличаются, в основном, в сторону щелочных, которые разработаны позже и успешно вытесняют солевые.
Солевые могут противопоставить, разве что, низкую стоимость, меньший вес в аналогичном форм-факторе и чуть более расширенный диапазон эксплуатационных отрицательных температур.
Отличия по химическому составу
Различие в потребительских свойствах двух типов батареек обусловлено разницей химического состава элементов, и, следовательно, протекающих внутри источников питания электрохимических реакций.
Солевые батарейки изобретены еще в 19 веке, и довольно быстро завоевали рынок одноразовых элементов питания. Отрицательный вывод (катод) у таких первичных источников тока выполняется из диоксида марганца. Это соединение широко распространено в виде недорогого минерала пиролюзита, к которому добавляют около 10% графита.
Анод (положительный электрод) делается из цинка, а электролитом служит раствор хлорида аммония – аммониевой соли соляной кислоты, давшей название этой категории источников тока.
Другое название солевых батареек – марганцево-цинковый элемент. Параллельно применяется термин угольно-цинковый, в зарубежной технической литературе – Zinc Carbon.
Изначально электролит применялся в виде жидкости, но это было неудобно, так как во время разряда цинковый корпус, служащий катодом, постепенно растворялся. Это приводило к подтеканиям и т.п., поэтому в последствии жидкость стали загущать. Это решение к тому же снизило вероятность испарения жидкости и склонность к пересыханию электролита во время эксплуатации и хранения.
Батареи с загущенным электролитом иногда называют «сухими элементами».
Другая проблема солевых батареек – расход электролита во время протекания реакций. Это заставляет применять большое количество жидкости, что ведет к необходимости снижения количества диоксида марганца. В итоге теряется энергоемкость элемента.
Есть другая разновидность одноразовых источников тока – щелочные (или алкалиновые, в зарубежной технической литературе – alkaline). От солевых принципиально отличаются электролитом. В его качестве применен раствор щелочи (например, KOH). Другое важное отличие от обычных батареек – катод выполнен в виде порошка из цинка, смешанного с электролитом до состояния густой пасты. Отрицательный электрод можно сделать из диоксида марганца (на практике также в пастообразном состоянии) или из других реагентов.
Все электрохимические реакции в обоих типах батарей протекают только в одну сторону, поэтому подзаряжать элементы нельзя. Но в некоторых случаях возможно восстановить работоспособность солевых батареек. Цинковый корпус во время разряда покрывается слоем прореагировавших химикатов. Этот слой можно удалить механическим воздействием (помять корпус батарейки), а также воздействием тока определенной формы (слой реагентов при этом может растворится). Второй путь довольно опасен – отклонение от параметров тока может привести к газообразованию и разрыву корпуса.
При испарении воды из электролита угольно-цинковых источников можно попробовать ввести несколько капель воды внутрь корпуса через проделанное для этих целей отверстие. Это удобно делать с помощью шприца.
Сравнительная таблица плюсов и минусов
По многим параметрам щелочные батарейки превосходят солевые, но лучше сравнивать это в конкретных цифрах. Для этого основные характеристики обоих типов сведены в таблицу.
| Параметр | Солевые элементы | Алкалиновые элементы |
|---|---|---|
| Удельная энергоемкость, Вт∙час/кг | 60..90 | 65..100 |
| Удельная плотность, г/куб.см | 1,75 | 2,85 |
| Диапазон рабочих температур, град.С | Минус 40..+55 | Минус 30..+55 |
| Срок годности, лет | 1..2 | 4..5 |
| Вероятность подтекания электролита | Существует вероятность подтекания | Подтекание практически исключено |
Где можно использовать солевые виды батареек
Главное преимущество солевых батареек перед щелочными – низкая стоимость. При этом потребитель получает главные минусы в виде небольшой емкости и невысокой токоотдачи. Это определяет область применения цинково-угольных элементов – устройства с низким потреблением энергии и не создающие пиковых нагрузок. Характерный пример эффективного применения солевых элементов – пульт телевизора (или другой бытовой аппаратуры), электронные часы, маломощные радиоприемники и т.п.
Другой плюс подобных элементов – низкий удельный вес – использовать затруднительно. Он может оказаться важным, например, в движущихся и летающих игрушках. Но характер энергопотребления в них таков, что лучше применять перезаряжаемые источники тока.
Рекомендуем: Чем отличается простая батарейка от аккумулятора
Как определить солевая батарейка или щелочная
В первую очередь, солевую батарейку от щелочной можно отличить по маркировке. На солевые элементы зачастую никаких обозначений или надписей вообще не наносят. Международное обозначение химических источников тока состоит из литеры, означающей форму (для цилиндрических изделий R) и буквы, соответствующей электрохимической технологии.
У солевых батареек эта буква отсутствует, а для обозначения алкалиновых принята буква R. Например, маркировка R20 означает цилиндрический солевой элемент типоразмера D, а обозначение LR20 – тот же самывй элемент, но щелочного типа.
На алкалиновых батарейках может быть нанесена надпись Alcaline или Щелочная, а на солевых — Zinc Carbon (или Солевая).
Если это по какой-либо причине невозможно (маркировка стерлась и т.п.), надо вспомнить различие в конструкциях элементов. У марганцево-цинковых батареек катод выполнен в виде цинкового стакана, в котором расположены все остальные составляющие. Поэтому отрицательный вывод не изолирован от корпуса (точнее, весь корпус служит отрицательным выводом).
А анод (плюс) сделан из графитово-марганцевого стержня с металлической шапочкой, и он изолирован от корпуса. Это хорошо заметно визуально.
Конструкция же алкалинового элемента относительно солевого «вывернута». Анод представляет собой пасту, заполняющую объем корпуса. Токосъемом же для нее служит металлический стаканчик, донце которого имеет выступ, служащий выводом анода. Отрицательный же электрод от корпуса изолирован.
Зная эти особенности, легко визуально отличить марганцево-цинковую батарейку от алкалиновой.
Оптимальный выбор производителя
В мировой сфере производства одноразовых гальванических элементов есть признанные лидеры. Высоким качеством отличаются батарейки брендов:
- GP;
- Energizer;
- Duracell;
- Panasonic;
- Varta;
- другие известные зарубежные производители.
В то же время, стоимость этих гальванических элементов высока, что имеет под собой основания. Ведь ведущим производителям надо финансировать лабораторные исследования, закупку качественных материалов, контролировать производственные процессы и т.п.
Поэтому при поиске хороших батареек есть смысл обратить внимание на отечественные бренды, среди которых:
- «Космос».
- “Энергия».
- LioTech.
- “Фотон».
- CCK.
Перечисленные гальванические элементы если и уступают ведущим зарубежным, то ненамного. Зато стоят заметно дешевле (иногда в разы), что делает их вне конкуренции по соотношению цены и качества.
Еще одно преимущество щелочных элементов – технологии их производства еще не зашли в тупик и не исчерпали возможность развития. По мере совершенствования эти источники тока имеют шансы вытеснить конкурентов полностью, и вопрос выбора солевых или алкалиновых одноразовых батареек может полностью исчезнуть.
