AA尺寸原电池的比较特性。方案、说明

AA 尺寸原电池的比较特性。无线电电子电气工程百科全书

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如今，您可以在商店和市场中找到许多不同的电镀元件。选择哪些？本文将帮助您做出正确的决定。

原电池和电池组广泛用于为各种电子设备供电。最常见的元素是 AA 号。在货架上你可以找到不同公司的类似产品，主要有两种电化学系统：盐水和碱性。最近，Energizer 开始生产 1,5 V AA 型锂电池。

原电池最重要的特性——容量（它能够向负载提供的电量）——几乎从未在标签上注明。买家只能关注有关“工作时间比传统盐长十倍”的电池的电视广告，或者听听 Energizer 的说法，该公司声称其新型 AA 锂 e2 电池的使用寿命是传统碱性电池的五倍[1 ]。此外，尚不完全清楚哪些元素被称为“普通”。

为了定量比较不同电化学体系的元件参数，需要在相同条件下进行测试。此类测试使用三种类型的电池进行：Philips Long Life 盐电池（“新鲜”电池的电动势 - 1,65 V）、碱性 Duracell Ultra M1,62（2 V）和锂 Energizer e1,8（15 V）。它们每个都加载了一个 100 欧姆的电阻，对应于大约 1 mA 的初始放电电流。对于标准尺寸 AA 的元件，该负载电流是典型的。放电以每天几个小时为周期进行，这符合实际操作条件。这解释了图 XNUMX 所示的放电曲线上的电压“尖峰”。 XNUMX.蓝色曲线对应盐元素，红色-碱性，绿色-锂。在“休息”期间，任何类型的元件上的电压略有增加，但在连接负载后，它迅速下降到前一个周期中的最小值。这些点标记了元件的 EMF 值 - 无负载时的电压。

AA尺寸原电池的比较特性

如果以负载电压下降至0,9V作为电池完全放电的标准，则实验测定的盐电池容量为1Ah，碱性电池为2,9Ah，锂电池为3,5Ah。啊。因此，无需讨论不同电化学系统的元件的电容有任何五倍或十倍的差异。

图上。图 2 显示了另一系列曲线。

AA尺寸原电池的比较特性

它们显示了放电过程中元件的内阻如何变化。单元类型与曲线颜色的对应关系如图1所示。 XNUMX.内阻R的值，由公式计算

其中 E 是元素的 EMF； U——负载电压； RH是负载电阻。

盐和碱性元素的内阻随着它们的放电而单调增加。锂的电阻在放电开始时急剧下降，直到放电结束时几乎保持不变，然后急剧增加。

当然，所进行的实验并不能说是详尽无遗的。元素的容量并不是严格固定的值；它取决于许多外部因素。对于不同的元素，在显着不同的放电条件下可以达到其最大值。考虑到所有这些，有必要进行大量的实验，这在业余条件下是不现实的。

但是，让我们尝试通过计算来检查所获得的结果。为了从理论上估计各种电化学系统元件的最大可能容量，有必要了解其电极、电解质的化学成分以及元件中发生的化学反应。在盐水和碱性电池中，阴极是锌，阳极是二氧化锰。正是由于这个原因，这些元素统称为锰锌。但它们中的电解质不同：盐（通常是氯化铵）或碱（氢氧化钾）。根据[2]，该反应发生在锰锌元素盐中

并且在碱性

目前还没有关于锂电池的电极材料和化学反应的可靠信息。人们只能假设电极是锂和二氧化锰，电解质是高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液。如果这个猜测是正确的，根据[2]，锂电池中会发生反应

利用法拉第定律，我们得到了用于确定原电池电容 C, Ah 的表达式：

其中 m 是反应物质的质量 F = 96,5-103 C/g-eq - 法拉第数； n - 化合价（对于盐和碱性原电池 - 2，对于锂 - 1）； M是反应物质的总分子量。

我们称量 AA 尺寸的原电池：盐 - 17 g，碱 - 24 g，锂 - 15 g。我们假设，与反应物质的质量相比，电池体和不参与反应的物质的质量在反应中（碳电极、碱性电池和锂电池中的电解质），可以忽略不计。

我们根据上述化学反应方程式计算出反应物质的总分子量：盐 - 346 g，碱 - 257 g，锂 - 94 g。将数值代入公式，我们得到：盐元素的最大可能容量 - 2,6 Ah，碱性 - 5 Ah，锂 - 4,3 Ah。计算电容值与测量电容值之间的差异可以通过计算中做出的相当粗略的假设来解释。

因此没有发现五倍或十倍的差异。碱性电池的理论容量大约是盐电池的两倍，而锂在这方面比碱性电池没有优势。这与实验结果一致。根据所有已完成工作的结果，我们可以得出以下结论：

1. 锂原电池具有最稳定的电压、最低的内阻（实际上与放电程度无关）以及最高的容量（尽管相差不大）。它们优选用于为高电流消耗的设备以及电源电压下降时自动关闭的设备（例如数码相机）供电。

2. 碱性电池的容量与锂电池相当，并且还能够向负载提供高电流，但电压较低。它们最适合用于具有平均电流消耗而无需自动电压控制的设备。在许多情况下，碱性电池比锂电池更受欢迎，因为它们便宜三到四倍。

3、盐电池容量最小，内阻最高。建议在低电流消耗的设备中使用它们。

文学

能量剂。电池产品。 - <energizer-eu.com/en/e2_lithium/defeult.htm>。
Zagorsky V. 关于普通化学和无机化学的讲座。讲座 5. - <chem.msu.su/rus/teaching/general/lection5.html#3>。

作者：I.Podushkin，莫斯科

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