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无线电电子与电气工程百科全书 家用设备电池
近年来，俄罗斯市场上出现了许多不同的用于为家用设备供电的原电池。 同时，缺乏有关评估和选择最适合特定设备的元件的信息。 本文的目的是填补这一空白并为我们的读者提供更多信息。 在任何原电池中，电化学反应都由负极的氧化过程和正极的还原过程组成。 反应在空间上分离，负极形成的电子通过外电路到达正极，参与还原反应。 根据电极的材料和电解质的成分，元件端子处的电动势（EMF）可能不同。 EMF 值由电极电化学势的差异决定。 在表中。 图 1 显示了最常用原电池的一些参数。
铜锌元件尽管存在电压低和其他不便（液态酸性电解液、需要清洁），但在低电流下稳定工作多年，最近在铁路自动化系统中得到广泛应用。 在实践中，目前我们面临的因素是有限的。 它们是盐水、碱、汞、银、空气和锂。 盐元素 它们也称为锰锌或碳锌元素。 其中，正极由石墨制成，负极由锌（元件体）制成。 电解质去极化剂的功能是由二氧化锰和氯化铵的混合物执行的。 盐电池的电动势为1,6V，通过串联获得所需电压的电池。 此类电池的元件通常不是圆柱形，而是矩形。 盐元件的工作温度范围为-20°С至+55°С。 但在低温下，输送到负载的电流会减少。 在高温下，锌电极的破坏加速，电解质干燥得更快。 在过去的十年中，盐电池得到了显着的改进：为了减少对锌壳的破坏，在电解质中添加了汞，然后用环保的有机添加剂代替。 这些改进将电池的寿命延长至三年，尽管通常所说的寿命在 9 至 12 个月之间。 含有改进添加剂的盐元素以更可靠的设计生产 - 保护钢（不太常见的是塑料）外壳在外面，锌在里面。 这些元件操作起来更安全。 此外，它们的能源强度更高。 这种元件的主体由成形金属盘电极从上方和下方封闭，并具有聚合物垫圈形式的密封件。 然而，盐原电池在化学电流源中具有最小的电容量，为 450 ... 850 mAh（下文中给出的是 AA 格式元件的值）。 它们设计用于中低功率设备，例如手表、家用电器遥控器、儿童玩具、报警设备、袖珍收音机。 为了延长盐电池的使用寿命，建议与新的盐电池一起使用已经使用过的盐电池，但不要将其置于完全放电的状态。 这是由于在放电期间均衡粘性电解质中的局部不均匀性以及在“静止”期间元件特性的一些恢复的过程非常缓慢。 特别是，不建议在音频播放器中连续使用一组盐元件超过两个小时。 碱性元素 碱性元素实际上与盐元素没有什么不同，它们含有碳和锌电极、二氧化锰，但它们使用碱性电解质而不是氯化铵。 因此，它们被称为碱性或碱性。 碱性电解质消除了电池运行过程中的气体逸出，因此它们以密封版本生产。 这些元素的电动势略小于盐的电动势。 但它们具有更高的比容量、放电电流和保质期（长达五年）。 碱性电池的容量为1000mAh至3700mAh。 它们可在 -30°С 至 +55°С 的温度范围内保持运行。 然而，碱性电池和盐电池之间最显着的区别是放电期间电压下降较慢（但在最后急剧下降）。 由于碱性电池的容量远高于盐电池，因此用于中高能耗的设备：手电筒、电动剃须刀、录音机、播放器、便携式收音机和收音机、电话和广播电台、大功率电灯。 汞元素 汞很早就被成功地用来改善盐元素与锌的关系。 结果，产生了含有二氧化锰和氧化汞的元素。 汞元素容量大，保质期极长。 这种元件的电动势仅比碱性元件小0.15V，但由于汞污染环境的危险，家用格式的这种元件的生产越来越少（带有“Merquri”字样的元件不能扔扔进垃圾桶，我们有专门的危险废物容器。不幸的是，还没有）。 银元素 它们实际上是银——它们的正极是由氧化银制成的。 银元素的电动势比盐元素高0.25V。 它们价格昂贵、稀有，可以通过刻有“银”字来区分。 空气锌元素 这些元素有锌和空气参与电化学反应，因此在它们的体内提供了孔。 锌空气电池容量高，保质期长。 它们在室温下的自放电每年不超过2%。 但你需要将这些元素储存在密封状态，排除空气进入。 此功能以及非常窄的操作参数范围导致了消费者格式元素的有限发布。 空气锌电池的电动势为1.4V，容量为70至600mAh。 工作温度范围 - 从 -18°С 到 +50°С。 它们主要用于助听器。 锂电池 锂电池是最近才出现的。 他们使用锂负极和基于有机化合物的二氧化锰电解质。 这些电池可在较宽的温度范围（-30°C 至 +65°C）下运行，具有高容量、超长的保质期和极低的自放电（长达 10 年）。 锂具有所有其他金属中最高的负极电势。 该元件的电动势为 3,8 V。锂是一种昂贵的金属，因此锂电池主要用于需要长期可靠运行的场合，例如计算机存储芯片的备用电源和空间技术。 此前，锂电池仅生产用于手表、计算器、相机和计算机的“按钮”（“按钮”）版本。 逐渐地，随着成本下降，锂电池不仅出现在高功耗设备（现代相机、摄像机 - CR123、2CR5 和 CR2 电池）中。 也适用于其他设备。 不幸的是，今天没有单一的元件名称 - 有美国尺寸系统，有国际尺寸系统 - IEC，领先的公司经常在其产品上同时标明多个名称（参见表 2 以及“无线电”） ，2000 年，第 2 期，第 47 页）。
根据 IEC 系统，字母“R”表示圆柱形元件，“F”表示矩形元件。 在“R”或“F”之前添加字母“L”表示该元素是碱性的。 一般来说，IEC体系中的完整名称包括14个字符，分为1996个语义组，这或许已经成为其实施的严重障碍。 R. Varlamov的文章“MC系统的外国元素和电池”（《无线电》，3年，第XNUMX期）对此进行了详细描述。 消费者关心的是电池的寿命和实惠的价格，而元件的工作持续时间主要与其电容量有关。 制造商一致尽量不标明这个参数，为此他们有充分的理由。 事实上，实际容量取决于放电条件。 电池放电时电压下降的速度取决于负载电流和电解质的类型。 不可能将元件放电至零——该装置需要一定的电压，在低电压下它将无法工作。 放电时允许的最低电压称为截止电压。 它由工作特性决定，通常范围为 0,8 至 1 V。截止电压越低，元件可以提供的能量越多。 新技术的引入使得改善元件的特性成为可能——增加容量、保质期、放电电流。 例如，金霸王推出了钛技术——在电解质中添加二氧化钛可以延长低电流消耗设备中电池的寿命。 松下推出Power activator技术，TDK推出X-treme技术。 GP 电池 - 超碱性电池，Energiser - 高科技配方。 使用某种形式的精细分散的高导电性粒状石墨和凝胶有机电解质使这些公司能够显着提高中功率和高功率水平的电池性能。 一方面，制造商不断改进家用电器，寻求降低能耗，另一方面，在电池生产的发展中，有增加能源强度和放电电流的趋势。 例如，生产家用电器和电池的松下公司在宣传 RQ-SX20 播放器时，强调品牌 LR6 碱性电池（采用 Power activator 技术）可提供 45 小时录音播放。 在广告材料中，公司通常会报道他们生产的新电池的容量显着增加（但没有表明其价值）。 Panasonic 给出了以下关于提高新型 LR6 Power Alkaline 电池实际容量的结果：当用于电流消耗为 170 ... 300 mA 的 CD 播放器时，电池的工作时间增加了 20%。 在带有卤素灯的手电筒中（电流消耗 600.. 800 mA）- 减少 20%。 在卡西欧数码相机 QV-10（功率 315 mW）中，降低了 28%。 在 IBM ThinkPad 230 便携式计算机中，降低了 30%；在 Nikko 玩具车中，降低了 45%。 通过一组两个 Panasonic LR6 元件，您可以获得 500 多个闪光灯单元，它们之间的间隔很小。 正如您所看到的，再次广告：既没有指示闪光灯功率，也没有指示它们之间的间隔。 同样，Energiser 元件也进行了广告：该公司表示其 LR6 元件在数码相机中的使用寿命延长了 50%。 在袖珍收音机中 - 减少 45%。 在手机中——提高了 40%。 与传统（盐）元件相比，在便携式手电筒中节能 80%，在无线电控制汽车模型中节能 40%。 事实上，相同尺寸的盐电池和碱性电池的成本相差 4 ... 5 倍，使用寿命则相差 6 ... 8 倍。 特定电池的实际电容量实际上不可能通过标记来确定。 即使元素表面上相同，它也可能有很大差异。 在表中。 图2显示了盐的容量，括号内为碱性原电池。 此外，元件最重要的特性是最大电流。 该元件可以短暂但稳定地向消费者提供所谓的闪光电流。 在表中。 图3显示了一些元件的闪光电流值。
闪断电流与外电路零电阻时的故障电流不同。 在后一种情况下，不会做任何有用的功，并且故障电流脉冲的持续时间只有几分之一秒。 闪光电流是在一定的（尽管非常小）外部电路电阻下测量的，甚至经常与电源的内阻进行比较。 该电流做有用功，其持续时间为几秒（最多十秒）。 闪光电流的值对于短期周期性高负载的消费者来说非常重要——具有自动进片功能、照片闪光灯的相机。 具有高闪电流的电池和电池往往具有大量的能量。 例如，一次性拍立得相机中的电池在使用照片后仍然能够长时间提供高达 10 A 的电流。 元件参数值的缺失是通过在各种条件下进行的测试来弥补的。 在表中。 图4为AA元件（UM3、MN1500、R6、LR6）在音频播放器中工作时的测试结果。 这种元素的使用是最大规模的之一。 上述信息清楚地说明了碱性元素相对于盐元素的优势。 对于消费者来说，所提供的参数比公司承诺的广告声明更有价值。
如何区分不同类型的元素，而不遇到假货或根本不知道是谁、也不知道在哪里生产的低质量产品？ 生产电池并在俄罗斯市场销售其产品的领先公司名单非常庞大。 这些公司包括金霸王 (Duracell)、劲能 (Energiser)、松下 (Panasonic)、瓦尔塔 (Varta)、柯达 (Kodak)、TDK 等。 因此，他们的名字已经是一种推荐，特别是如果您要购买的元件和设备是由同一家公司制造的。 然而，应该记住，在碱性、更先进和能量密集型电池上，您几乎总是会找到“碱性”这一名称。 铭文表明改进的生产技术 - “Power Alcaline”、“X-Treme”。 超碱性。 “高科技”、“钛”也是不错的推荐。 为特定设备选择电池时，您一定要注意它们。 您经常可以听到该元件的全金属冲压主体（特别是具有不光滑的底面）表明这是一种盐元件。 这个标志并不是绝对的——改进的盐元件有一个金属保护外壳，两端有异型金属垫圈，因此从外观上很难将它们与碱性盐元件区分开来。 您可以通过其品牌名称和铭文来区分盐和碱性元素。 字母“R”代表盐元素（R1、R03、R6、R14、R20等）。 改进的盐元素还用字母“P”或“S”表示（较少见的是 HD、HE、EH、UP、UPS），例如 R6P、SUMS、R20UPS。 字母“L”被输入到碱性元素的名称中 - LR1、LR03、LR6、LR14、LR20、6LF22 - 并且几乎总是添加“碱性”、“超碱性”等字样。 汞、银和锌-空气元素分别被称为“Merqury”、“Silver”（或“Silber”）。 “Zn-Air”，但对于家用设备，最好使用带有“0% Merqury”、“0% Merqury & Cadmium”字样的元件。 “添加 0% 汞和镉”。 “0% Quecksilber 镉”、“0% Hg Cd”、“不含汞”。 电池高品质的另一个可靠证据是其包装。 认真的公司将其产品包装在所谓的纸板背衬上的泡罩容器中 - 透明的塑料外壳，使您可以看到包装的物品并可靠地保护它们免受潮湿和机械损坏。 通常，透明塑料盒中的几个元件（二至四个R6元件或两个R14 - R20元件）粘在彩色纸板底座上，其上重复有公司名称、商标以及有关公司和产品的其他信息，包括国家/地区-制造商的条形码。 请务必标明有效期 - 该信息以压印数字的形式重复出现在包装和元件主体上：例如 09.99。 这是盐元素的最大特征。 对于碱性电池，有效期通常以表壳上铭文的形式显示：INSTALL BY JAN 2001、Best before MAR2003，或者简单地称为 JAN2001 和 MAR2003。 最近，一些公司开始节省包装和纸板背衬，不使用聚合物薄膜保护他们的产品。 确实，在纸板包装的背面有多种语言，它们提供了有关商品操作特征和保证的信息。 许多公司已经开始用俄语印刷这些铭文。 一般来说，领先公司的元件包装上的信息比元件本身的铭文信息丰富得多。 以下是 AA 格式的盐元素铭文示例。 GP 电池，Greencell 超重型 15G“SIZEAA”1,5 V，0% Merqury（香港）- 盐电池（名称中未提及），尺寸 AA。 “重型”（Heavy Duty），不含汞。 Varta 公司，元素 Varta Super MIGN0N'R6'AA'UM3'1.5 V 0% Merqury 镉。 0% Quecksilber 镉（法国制造）是相同尺寸的盐元素，并且该尺寸在标记中重复四次（MIGNON'R6'AA'UM3）。 不含汞和镉。 相同格式的碱性元素。 Duracell，金霸王碱性元素 1.5 V'SIZEAA'MN 1500 LR6，JAN2001 - AA 碱性元素，尺寸指定重复 2001 次，保质期 - 至 XNUMX 年 XNUMX 月。无环境说明。 但在该元素的包装上，您可以看到更完整的名称：Alkaline'ExtraPower'Titanium 'AA' MN1500'LR6'Mignon，环境信息 - 0% Cd？ 0% 汞、0% 铅，产地 - 比利时。 那里还给出了建议：更换整套元件，不要充电，不要将它们带入火中，不要同时使用不同类型和系统的元件（让我们添加，以及不同放电程度的元件）。 通常，元件体上会用多种语言给出警告标签：请勿投入火中！ 不可充电！ （不要扔进火里！不要重新装填！）。 这些铭文的本质是，现代碱性电池，尤其是锂原电池，在加热或试图充电时经常会爆炸，就像电池一样。 而原电池的内容物，即使不含汞、铅和镉，也远非安全。 您可以找到许多公司生产的元件，这些元件上有俄语重复的铭文（包装上也有）。 如果电池包装不良、马虎，没有注明产地和有效期，那么此类产品可能达不到您的期望，购买它们是危险的。 一般来说，它们是最便宜的。 因此，要素价格高也是消费属性高的间接证据。 作者：M.Mikhailov，莫斯科
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