A kis teljesítményű hordozható berendezéseket gyakran úgy tervezik, hogy kis, száraz cellákból táplálják őket, amelyeket nem arra terveztek, hogy újratöltsék őket. Otthon az ilyen eldobható kémiai feszültségforrásokat akkumulátoroknak nevezik. Az AA és AAA méretű elemek népszerűek. Ezek a betűk az akkumulátor külső formátumát jelölik. A belső elrendezés egészen más lehet. Különböző típusú akkumulátorok állnak rendelkezésre ebben a formában, beleértve az újratölthető akkumulátorokat (újratölthető elemek).
Tartalom
Mi az az akkumulátor?
Az "akkumulátor" kifejezés nem egészen helyes. Az akkumulátor egy több elemből álló áramforrás. Például egy teljes akkumulátort nevezhetünk 3R12-nek (3LR12) - a "négyzet alakú akkumulátor" (336 a szovjet osztályozásban) -, amely három cellából áll. Az akkumulátor szintén 6 db 6R61 (6LR61) - "Crone", "Corundum" - cellából áll. Az "elem" elnevezés azonban a háztartásokban az egycellás kémiai energiaforrásokra is vonatkozik, beleértve az AA és AAA méretűeket is. Az angol terminológiában az egyetlen cellát Cell-nek, a két vagy több feszültségforrásból álló akkumulátort pedig Battery-nek nevezik.
A cellák hermetikusan zárt hengeres tartályok. A kémiai energia elektromos energiává történő átalakítása a sejtekben történik. kémiai energia elektromos energiává alakítása. Az EMF-et létrehozó reagenseket (oxidáló és redukálószer) egy cinkből vagy acélból készült főzőpohárba helyezzük. A főzőpohár alja negatív terminálként szolgál. Korábban a csésze teljes külső felülete ki volt téve a negatív pólusnak, de ez az útvonal gyakori rövidzárlatokat okozott. A henger felülete is korrodálódott, ami csökkentette a cella élettartamát és tárolási idejét. A mai akkumulátorok külső felületére bevonatot visznek fel a korrózió elleni védelem és a rövidzárlat elleni szigetelés érdekében. A pozitív pólus áramvezetője egy grafitrúd, amely kifelé vezet.
Az akkumulátorok típusai
Az akkumulátorokat különböző kritériumok szerint osztályozzák. A legfontosabb a kémiai összetétel - az elektromos energia előállítására használt technológia. A gyakorlati alkalmazások esetében is számos különböző jellemzővel rendelkezik.
Kémiai összetétel szerint
A galvánelemek pólusainál a potenciálkülönbség az elektrolitoldatban lévő anyagok közötti kémiai reakció révén jön létre, és megszűnik, amikor az összetevők teljesen reakcióba lépnek. A szükséges folyamatok többféleképpen is megvalósíthatók. E kritérium szerint az akkumulátorok a következőkre oszthatók:
- Sóoldatos akkumulátorok. A hagyományos típusú akkumulátor, amelyet körülbelül 100 évvel ezelőtt találtak fel. A cink és a mangán-dioxid közötti reakció elektrolitkörnyezetben, ammóniumsó sűrített oldatában megy végbe. Amellett, hogy ezek a cellák könnyűek és olcsók, számos jelentős hátrányuk is van
- alacsony terhelhetőség;
- hajlamos az önkisülésre a tárolás során;
- gyenge teljesítmény alacsony hőmérsékleten.
A gyártási technológia elavultnak tekinthető, ezért ezeket a cellákat a galvánelemek piacán az újabb típusok váltották fel.
- Az alkáli cellák korszerűbbnek számítanak. Ugyanúgy épülnek fel, de az elektrolit lúgoldat (kálium-hidroxid). Ezeknek az elemeknek előnyei vannak az alkáli elemekkel szemben:
- nagyobb kapacitás és terhelhetőség;
- alacsony önkisülési áram a hosszú eltarthatóság érdekében
- jó működés alacsony hőmérsékleten.
Ennek ára a nagyobb súly és ár.
- Jelenleg a legfejlettebb cellák a lítium akkumulátorok (nem összetévesztendő a lítium akkumulátorokkal!). Lítiumot használnak "plusz" reagensként. lítiumA mínusz egy lehet más. Az elektrolitként különböző folyadékokat is használnak. Ez a technológia lehetővé teszi, hogy olyan sejteket nyerjünk, amelyek a következő előnyökkel rendelkeznek:
- alacsony súly (kisebb, mint más típusok);
- hosszú eltarthatósági idő a nagyon alacsony önkisülésnek köszönhetően;
- nagyobb kapacitás és nagy terhelhetőség.
A skála másik végén a magas költségek állnak.
Ezt a három technológiát AA és AAA cellák gyártására használják. Két másik elemtípust érdemes megemlíteni:
- higany;
- ezüst.
Ezeket a technológiákat elsősorban lemez alakú akkumulátorok gyártására használják. Ezeknek a celláknak vannak előnyei és hátrányai, de a higanyos akkumulátorok napjai meg vannak számlálva - a nemzetközi megállapodások a gyártás csökkenését és a következő néhány évben a gyártás teljes betiltását irányozzák elő.
Méret szerint
Az akkumulátor mérete (vagy inkább térfogata) egyértelműen meghatározza az elektromos kapacitását (a technológián belül) - minél több reagens fér el a hengerben, annál hosszabb a reakcióidő. Egy AA méretű sósvizes akkumulátor kapacitása nagyobb, mint egy AAA méretű sósvizes elemé. Az AA-elemek más formájú változatai is kaphatók:
- A (nagyobb, mint AA);
- AAAA (kisebb, mint az AAA);
- C - közepes hosszúság és megnövelt vastagság;
- D - hosszabb és vastagabb.
Az ilyen típusú cellák nem annyira népszerűek, és alkalmazási körük korlátozott. Mindkét típus csak lúgos és sóoldatos technológiában kapható.
Névleges feszültség szerint
Az egycellás akkumulátor névleges feszültségét a kémiai összetétel határozza meg. Egyetlen lúgos, sóoldatos galvánelem 1,5 V feszültséget biztosít alapjáraton. A lítium tápegységek 1,5 V-os (más típusokkal való kompatibilitás érdekében) és magasabb feszültségű (akár 3 V-os) változatban is kaphatók. De csak 1,5 voltos cellákat lehet vásárolni a kérdéses méretekben - a félreértések elkerülése végett.
Az új akkumulátorok feszültsége névleges terhelés mellett közel van ehhez az értékhez. Minél jobban lemerül a vegyszerforrás, annál jobban csökken a kimeneti feszültség terhelés alatt.
A cellákat akkumulátorokká lehet összeszerelni. A kimeneti feszültség ekkor az egyetlen cella feszültségének többszöröse lesz. Például egy 6R61 ("Krona") akkumulátor 6 félvoltos cellát tartalmaz. Ezek összesen 9 voltos feszültséget szolgáltatnak. Az egyes cellák mérete kicsi, és az ilyen akkumulátorok kapacitása alacsony.
Mely elemeket nevezik "ujjelemnek" és "kisujjelemnek"?
Mindkét méretű galvánelem az ujjméretű akkumulátorok osztályába tartozik. Ezt a szakkifejezést a szovjet idők óta használják az ilyen alakú akkumulátorok leírására. A Szovjetunióban a jelenlegi AA-típusnak megfelelő egycellás Urán M (316) és Kvant (A316) alkálicellákat gyártottak. Voltak más méretű és arányú, henger alakú ujjcellák is.
Az 1990-es években a "pinky" elem kifejezés a piaci kereskedők által lett kitalálva, hogy megkülönböztessék az AAA elemeket más formájú elemektől. A név itthon is teret nyert. De technikai anyagokban használni legalábbis szakszerűtlen.
Az AA és AAA elemek főbb műszaki jellemzői
Az AA és az AAA formátumú elemek között a fő különbség a méret. És ez, mint már említettük, meghatározza a kapacitást.
| Méret | Hosszúság, mm | Átmérő, mm | Elektromos kapacitás, mA⋅h | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Lítium | Só | Lúgos | Lítium | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | akár 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Nem szabad elfelejteni, hogy az elektromos kapacitás a kisütési áramtól függ, és a névleges értéke egyetlen cellatípus esetében sem haladja meg a néhány tíz milliamperes értéket. 100 mA feletti áramoknál az akkumulátor kapacitása sokkal kisebb lesz. Ez azt jelenti, hogy egy 1000mA⋅h kapacitású cella 10mA kisütési árammal körülbelül 100 órát bír ki. Ha azonban a kisütési áram 200 mA, a töltés 5 óránál sokkal hamarabb lemerül. A kapacitás többszörösére csökken. A hőmérséklet csökkenésével az összes cella elektromos kapacitása is csökken.
Az akkumulátorok méretüktől és technológiától függően különböző súlyúak, bár ez a jellemző ritkán döntő - a készülék súlya a legtöbb esetben sokkal nagyobb, mint néhány akkumulátor súlya. Ezt gyakrabban szükséges tudni a galvánelemek tárolása és szállítása céljából.
| Méret | Tömeg, g | ||
|---|---|---|---|
| Sók | Lúgos | Lítium | |
| AA | akár 15 | akár 25 | akár 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | akár 10 |
Az akkumulátorok súlya nemcsak a gyártási technológiától, hanem az üveg előállításának módjától is függ. Lehet fém műanyag bevonattal vagy teljesen polimerizált. Három powercellával legfeljebb 30 gramm súlyt lehet szerezni. Ez valószínűleg nem lesz döntő szempont a kiválasztásnál.
A tárolási élettartamot az önkisülési áram és a cellakapacitás határozza meg. Az önkisülés függ a technológiától, a kapacitás a formavilágtól. A gyakorlatban azonban a második jellemző kevésbé járul hozzá a tárolás során bekövetkező töltésszivárgáshoz. Legalábbis ezt állítják a gyártók, akik az AA és AAA cellák esetében nagyjából azonos eltarthatósági időt jeleznek. A tárolási időt a hőmérséklet is befolyásolja, a hőmérséklet emelkedését a tárolási idő csökkenése követi.
| Méret | Szavatossági idő, év | ||
|---|---|---|---|
| Sók | Lúgos | Lítium | |
| AA, AAA | legfeljebb 3 | legfeljebb 5 | 12-15 |
A sócellákkal van egy másik probléma is. A gyengébb minőségű akkumulátoroknál előfordulhat, hogy az elektrolit szivárog. A tényleges tárolási idő tehát ebben az esetben még rövidebb.
A tápegységeket különböző körülmények között lehet üzemeltetni, beleértve a hőmérsékletet is. A galvánelemek alkalmassága pedig - szintén a gyártási technológiától függően - változó. Említették, hogy a só akkumulátorok nem működnek jól nulla fok alatti hőmérsékleten. A lítium akkumulátorok minden előnyük ellenére +55°C-os felső határértékkel rendelkeznek (az alsó határérték a gyártótól függően akár mínusz 40 (általában mínusz 20) fok is lehet). Az alkáliak széles tartományban, körülbelül mínusz 30 és +60 °C között mozognak, és ebből a szempontból a legsokoldalúbbak.
Összefoglalva, az AA és AAA család valójában a galvánelemek számos változatát tartalmazza. Lehetőség van az üzemi feltételek és a költségek széles skálájához illeszkedő akkumulátor kiválasztására.
Kapcsolódó cikkek:
