Le apparecchiature portatili a bassa potenza sono spesso progettate per essere alimentate da piccole pile a secco che non sono progettate per essere ricaricate. Nella vita di tutti i giorni, tali fonti di tensione chimica usa e getta sono chiamate batterie. Le batterie di dimensioni standard AA e AAA sono popolari. Queste lettere indicano il formato esterno della batteria. La struttura interna può essere completamente diversa. In questo form factor vengono prodotti vari tipi di batterie, comprese quelle ricaricabili (accumulatori).
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Cos'è una batteria
Il termine "batteria" non è del tutto corretto. Una batteria è una fonte di energia composta da più elementi. Quindi, una batteria a tutti gli effetti può essere definita un elemento 3R12 (3LR12) - una "batteria quadrata" (336 secondo la classificazione sovietica) - composta da tre elementi.Inoltre, la batteria è composta da 6 celle dell'elemento 6R61 (6LR61) - "Krona", "Korund". Ma il nome "batteria" nella vita di tutti i giorni viene applicato anche alle fonti di energia chimica a elemento singolo, comprese le dimensioni AA e AAA. Nella terminologia inglese, un singolo elemento è chiamato Cell e una batteria di due o più sorgenti di tensione è chiamata Battery.
Tali elementi sono recipienti cilindrici sigillati ermeticamente. Subiscono trasformazione energia chimica in elettrica. I reagenti (agente ossidante e agente riducente) che creano l'EMF vengono posti in un bicchiere di zinco o acciaio. La parte inferiore del vetro funge da terminale negativo. In precedenza, l'intera superficie esterna del vetro era data sotto il polo negativo, ma questo percorso portava a frequenti cortocircuiti. Inoltre, la superficie del cilindro è stata esposta alla corrosione, il che ha portato a una riduzione della durata e dello stoccaggio dell'elemento. Nelle batterie moderne, un rivestimento viene applicato all'esterno per proteggere dalla corrosione e fungere da isolamento contro i cortocircuiti. Il collettore di corrente del polo positivo è un'asta di grafite, che viene estratta.
Tipi di batterie
Le batterie sono classificate in categorie in base a diversi criteri. Il principale dovrebbe essere riconosciuto come la composizione chimica: la tecnologia per ottenere l'EMF. Per l'uso pratico, ci sono molte altre caratteristiche diverse.
Per composizione chimica
La differenza di potenziale ai poli delle celle galvaniche si crea a causa della reazione chimica tra le sostanze nella soluzione elettrolitica e si interrompe quando gli ingredienti hanno reagito completamente. È possibile ottenere i processi necessari in diversi modi. Secondo questo criterio, le batterie si suddividono in:
- Sale. Il tipo tradizionale di batterie, inventato circa 100 anni fa.La reazione tra zinco e biossido di manganese avviene in un mezzo elettrolitico, una soluzione di sale di ammonio addensato. Insieme al peso ridotto e al prezzo contenuto, questi elementi presentano una serie di svantaggi significativi:
- piccola capacità di carico;
- tendenza all'autoscarica durante lo stoccaggio;
- scarse prestazioni alle basse temperature.
La tecnologia di produzione è considerata obsoleta, pertanto tali elementi sul mercato delle celle galvaniche vengono estromessi da nuovi tipi.
- Gli elementi alcalini (alcalini) sono considerati più moderni. Sono disposti allo stesso modo, ma l'elettrolita è una soluzione alcalina (idrossido di potassio). Queste batterie hanno dei vantaggi rispetto a quelle saline:
- grande capacità e capacità di carico;
- la bassa corrente di autoscarica determina una lunga durata;
- buone prestazioni a basse temperature.
Devi pagare per questo con molto peso e un prezzo maggiore.
- Le celle più avanzate attualmente sono al litio (da non confondere con le batterie al litio!). Come reagente "più", usano litio, quello negativo può essere diverso. Come elettrolita vengono utilizzati anche vari liquidi. Questa tecnologia consente di ottenere elementi che presentano i seguenti vantaggi:
- peso leggero (meno di altri tipi);
- lunga durata grazie all'autoscarica molto bassa;
- maggiore capacità e capacità di carico.
Dall'altro lato della scala - il costo elevato.
Secondo queste tre tecnologie, vengono prodotti elementi di dimensioni AA e AAA. Vale la pena menzionare altri due tipi di batterie:
- mercurio;
- d'argento.
Secondo queste tecnologie, vengono prodotte principalmente batterie di tipo a disco.Tali elementi hanno i loro vantaggi e svantaggi, ma i giorni delle batterie al mercurio sono contati: gli accordi internazionali suggeriscono una diminuzione dei volumi di produzione e un divieto totale di produzione nei prossimi anni.
Per dimensione
La dimensione (più precisamente, il volume) di una batteria determina in modo univoco la sua capacità elettrica (entro i limiti della tecnologia): più reagenti possono essere inseriti all'interno del cilindro, più lunga è la reazione. La capacità di una cella di sale di dimensioni AA sarà maggiore della capacità di una cella di sale AAA. Sono disponibili anche altri fattori di forma delle batterie AA:
- A (maggiore di AA);
- AAAA (meno di AAA);
- C - lunghezza media e spessore maggiorato;
- D - maggiore lunghezza e spessore.
Questi tipi di elementi non sono così popolari, la loro portata è limitata. Entrambi i tipi sono prodotti solo con tecnologie alcaline e saline.
Per tensione nominale
La tensione nominale di una batteria a cella singola è determinata dalla sua composizione chimica. Le singole celle galvaniche alcaline a sale al minimo forniscono una tensione di 1,5 V. Gli alimentatori al litio sono disponibili sia con tensione di 1,5 V (per compatibilità con altri tipi) che con tensione maggiorata (fino a 3 V). Ma nelle dimensioni in esame, puoi acquistare solo elementi da un volt e mezzo, per evitare confusione.
Per le batterie nuove, la tensione sotto carico nominale è vicina a questo valore. Più la sorgente chimica viene scaricata, più la tensione di uscita diminuisce sotto carico.
Le cellule possono essere raccolte in batterie. Quindi la tensione di uscita diventa un multiplo della tensione di un elemento. Quindi, la batteria 6R61 ("Krona") contiene 6 celle da un volt e mezzo.Danno una tensione totale di 9 volt. La dimensione di ciascuna cella è piccola e la capacità di tale batteria è bassa.
Quali batterie sono chiamate dito e mignolo
Entrambe queste dimensioni di celle galvaniche appartengono alla classe delle batterie a dito. Questo termine tecnico è stato utilizzato fin dall'epoca sovietica per riferirsi a batterie di forma simile. L'URSS ha prodotto cellule saline a elemento singolo "Uranus M" (316) e alcaline "Quantum" (A316), corrispondenti all'attuale tipo di AA. C'erano anche altri elementi a dito cilindrici di altre dimensioni e proporzioni.
Negli anni '90, i commercianti nei mercati hanno coniato il termine batterie "mignolo" per distinguere le celle AAA da altri fattori di forma. Questo nome è diventato molto diffuso nella vita di tutti i giorni. Ma usarlo in materiali tecnici è almeno poco professionale.
Principali caratteristiche tecniche delle batterie AA e AAA
La principale differenza tra le batterie a dito AA e AAA è la dimensione. E lui, come già accennato, determina la capacità.
| Dimensione | Lunghezza, mm | Diametro, mm | Capacità elettrica, mAh | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Litio | Sale | alcalino | Litio | ||
| aa | 50 | 14 | 1000 | 1500 | fino a 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Va ricordato che la capacità elettrica dipende dalla corrente di scarica e il suo valore nominale per qualsiasi tipo di elemento non supera diverse decine di milliampere. A correnti superiori a 100 mA, la capacità della batteria sarà molto inferiore. Ciò significa che una cella da 1000 mAh, scaricata con una corrente di 10 mA, durerà circa 100 ore. Ma se la corrente di scarica è 200 mA, la carica si esaurirà molto prima di 5 ore. La capacità diminuirà più volte. Inoltre, la capacità elettrica di qualsiasi elemento diminuirà al diminuire della temperatura.
A seconda delle dimensioni e della tecnologia, le batterie hanno pesi diversi, sebbene questa caratteristica sia raramente decisiva: la massa dell'attrezzatura nella maggior parte dei casi supera notevolmente il peso di diverse batterie. Più spesso è necessario saperlo ai fini dell'immagazzinamento e del trasporto di cellule galvaniche.
| Dimensione | Peso, g | ||
|---|---|---|---|
| Sale | alcalino | Litio | |
| aa | fino a 15 | fino a 25 | fino a 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | a 10 |
Il peso delle batterie ha una variazione, dipendente non solo dalla tecnologia di fabbricazione, ma anche dal metodo di produzione del vetro. Può essere in metallo con rivestimento in plastica o completamente in polimero. Con tre elementi di potenza, puoi vincere al massimo 30 grammi di peso. È improbabile che questo possa diventare un criterio determinante nella scelta.
La durata di conservazione è determinata dalla corrente di autoscarica e dalla capacità della cella. L'autoscarica dipende dalla tecnologia, la capacità dipende dal fattore di forma. Ma in pratica, la seconda caratteristica contribuisce meno alla perdita di carica durante lo stoccaggio. Almeno, questo è quanto assicurano i produttori, indicando all'incirca gli stessi periodi nei magazzini per elementi AA e AAA. La temperatura influisce anche sulla durata di conservazione: con il suo aumento, la durata di conservazione diminuisce.
| Dimensione | Scadenza, anni | ||
|---|---|---|---|
| Sale | alcalino | Litio | |
| AA, AA | fino al 3 | fino a 5 | 12-15 |
Gli elementi salini hanno un altro problema. Le batterie di bassa qualità possono perdere elettrolita. Pertanto, la durata di conservazione effettiva in questo caso sarà ancora più breve.
Gli alimentatori possono funzionare in varie condizioni, inclusa la temperatura. E l'idoneità delle celle galvaniche sarà diversa, anche a seconda della tecnologia di produzione. È stato detto che le batterie al sale non funzionano bene a temperature inferiori allo zero.Il litio, nonostante tutti i suoi vantaggi, ha un limite superiore di +55 ° C (il limite inferiore è fino a meno 40 (di solito fino a meno 20), a seconda del produttore). Quelli alcalini hanno una vasta gamma - da circa meno 30 a +60 ° C e sono i più versatili in questo senso.
Riassumendo, va notato che le famiglie AA e AAA includono effettivamente un gran numero di variazioni di cellule galvaniche. È possibile scegliere una batteria per un'ampia gamma di condizioni operative e un'ampia gamma di costi.
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