Батерии с пръстови клетки: ударите се тестват

За да не губим представа за забързания ритъм на съвременния живот, все по-често използваме мобилни и компактни устройства, които дават усещане за индивидуалност и свобода. Но подобно „автономно летене“ е невъзможно без миниатюрни и надеждни източници на енергия, защото в противен случай телефоните, плейърите, фотоапаратите, часовниците и другите съвременни електронни играчки биха замръзнали без движение.

Бихме искали да благодарим на служителите на NPO KVANT за тяхната подкрепа при провеждането на тези сравнителни тестове.

Модерни системи за транспортиране на пари в брой, готови за тест!

В днешно време химическите източници на ток ХИТ се разделят на 3 вида: галванични клетки, батерии и горивни клетки ГК . Галваничните елементи и съставените от тях батерии са основните източници на ток.

Те генерират ток директно чрез необратими вътрешни химични процеси, така че могат да се използват само веднъж. Вторичните източници батерии , от друга страна, не произвеждат сами електроенергия: те първо получават енергия отвън зареждане и след това връщат натрупаната енергия в батерията. Такива цикли на зареждане и разреждане могат да достигнат няколко стотици пъти.

Горивните клетки са обещаваща разработка на ХТК, въпреки че принципът на тяхното функциониране е предложен от Уилям Гроув още през XIX век. Подобно на обикновените батерии, те произвеждат електроенергия чрез химични реакции окисление-редукция , но източникът на свободните електрони е горивото водород, метанол , а електродите служат само като катализатори в процеса.

Така че тези елементи почти не се износват, а ефективността им е до 50%. Остава само да ги заредите с гориво навреме. Въпреки широкото разпространение на батериите и бъдещето на електролитните елементи, галваничните елементи продължават да заемат своите позиции и все още са най-често използваният източник на ток.

Волтов полюс – произходът на теста

Произходът на батерията може да се проследи до експериментите на италианеца Алесандро Волта, който оспорва теорията за „животинското електричество“ на учения Луиджи Галвани.

Експериментирайки с медни и цинкови дъги, потопени в солен разтвор, той доказва, че електричеството се произвежда не от физиологията на животните, а от химическа реакция. През 1800 г. Волта продължава изследванията си върху галваничния ефект, като създава първия химически източник на постоянен ток стълба на Волта , който дава „неразрушим заряд“ за разлика от тогавашната Лайденска банка за еднократна употреба.

По-нататъшни разработки на учени Круикшанк, Даниел, Гроув, Бунзен, Грени и др. . са били насочени към увеличаване на продължителността на живота на галваничните клетки и батерии, като са използвани различни електроди и електролити. Тя е разработена от Жорж Лекланш през 1865 г. и е прототип на днешните цинково-въглеродни, солено-водни батерии солни батерии , често наричани клетки на Лекланш.

Карл Гаснер разработва сухи солни клетки, за да се отърве от неудобния за употреба течен електролит, и през 1896 г. National Carbon започва промишлено производство на тези сухи солни клетки за първи път преди повече от 100 години.

Откъде идва енергията на пръстите??

Физически батерията преобразува енергия от една форма химическа в друга електрическа . Прехвърлянето на заряд става чрез промяна на вътрешната енергия. Погледнато през погледа на химика, то включва окисление на единия електрод и редукция на другия. При този процес металните йони, които носят положителен заряд, преминават от окислителния електрод към електролита.

Въпреки това е прието хранителните елементи да се класифицират не според протичащата реакция, а според веществата, които участват в нея, т.е. според електрохимичната система. Понастоящем съществуват няколко вида електрохимични системи: литиеви, манганово-цинкови, живачно-цинкови и сребърно-цинкови.

Най-широко използваните клетки за захранване на потребителски уреди и електроника са манганово-цинковите клетки. Това е общо наименование, което включва няколко вида: физиологичен разтвор, хлоридни, алкални и въздушни деполяризирани клетки.

За потребителите най-интересни са алкалните елементи Alkaline , при които като електролит се използва алкал под формата на воден разтвор на калиев хидроксид. Поради добрите си характеристики те постепенно заместват други видове клетки.

По този начин те работят добре при високи токове на разреждане, имат по-добра херметичност и по-нисък ток на саморазряд. Висока ефективност при средни и дълги разряди. Алкалните клетки могат да се използват при температури от -25°C до +55°C и понасят задоволително по-ниски температури.

Следсмъртният преглед показва

По съветско време в страната са произведени над 1 милиард галванични клетки с различни размери и функции. Но след разпадането на Съветския съюз някои от заводите с модерно оборудване заминават за чужбина Грузия, Литва и др. .д. и цинкови находища в Казахстан.

Икономическите връзки бяха нарушени, но търсенето на клетки се увеличи и в България започнаха да се внасят батерии и акумулатори, които сега доминират на пазара.

За сравнение закупихме алкални батерии от най-популярния размер, който в европейския стандарт IEC е обозначен като LR6 1,5 V , но популярно се нарича „пръстови“.

1 Проверени са геометричните размери на батериите. При по-малък размер на батериите ще се получи лош контакт, а при по-голям размер батериите може просто да не се поберат в отделението за батерии. Измерванията показаха, че производителите на клетки се опитват да използват възможно най-големите размери, но въпреки това никой не надхвърли стандарта.

2 Батериите LR6 имат ограничение на теглото от максимум 25 g. Това е естествено, тъй като те се използват предимно в преносими устройства. Но в този случай нито един от елементите не е критичен – всички те са в границите на нормата.

3 Освен това всяка проба беше отворена, за да се провери нейната конструкция, и масата на активните материали беше претеглена. Батериите Duracell Basic и Duracell Turbo имат най-тежката маса на положителния електрод. Експертите отбелязаха и доброто запълване на отрицателния електрод на Cosmos и GP с цинкова гел маса.

Това се потвърждава и от рентгеновите снимки, направени за оценка на разположението на активните материали в корпуса. Трябва да признаем, че всички образци са с много добро качество на изработка.

Купувайте по-малко, играйте по-дълго

Когато купува алкални батерии, потребителят има право да очаква, че те ще издържат дълго време. Всъщност дългият им живот зависи в много отношения от това къде се използват и с каква интензивност.

С оглед на това всички образци бяха тествани на специални стендове за изпитване в четири режима, симулиращи работата на радиоприемници, двигатели и играчки, плейъри и фотосветкавици, както се изисква от международния стандарт IEC.

1 Батериите LR6 трябва да осигуряват дълъг живот от поне 60 часа за транзисторните радиоприемници, но тестваните образци надхвърлиха този срок с повече от една трета. Ако приемникът е включен за 4 часа на ден, батерията, захранвана от Cosmos, ще издържи 87 часа, а с Duracell Turbo – почти толкова 86 часа .

И въпреки че батериите на Sony заглушиха радиото по-рано от останалите, 75,5 часа е добър резултат. Трябва да се отбележи, че работата на клетките в режим „радио“ беше най-продължителна и изискваше 5 седмици лабораторни тестове.

2 Повечето родители са наясно с факта, че батериите на електрическите играчки, роботи и автомобили за деца са на изчерпване. Ето защо е особено приятно да се съобщи, че съвременните алкални клетки са в състояние да въртят електродвигателите 2 пъти по-дълго от стандартното 4 часа . Батериите Cosmos издържаха повече от 8 часа, а останалите клетки – малко по-малко. Например батериите на Philips осигуряват 7 часа и 15 минути захранване, което е много добър резултат.

3 Всички тествани образци са в състояние да осигурят стабилно захранване на популярните сега музикални плейъри. Средният живот на батерията е 19 часа малко по-малко за Sony . Но най-дълго издържащите батерии в този режим бяха Duracell Turbo – 21 часа и 40 минути., „Космос“ 21 ч. 15 мин. и Duracell Basic 20 h 45 min . .

4 Когато се използват във фотоапарати, почти цялата енергия на батериите се използва за светкавицата. Ето защо не измерихме времето за работа, а броя на импулсите 1000 mA , необходими за светкавицата. Трябва да има поне 200. Клетките на Philips произвеждат 220 импулса и отговарят на стандартните изисквания, но Sony успява да произведе 420 импулса, а GP дори повече – 470. Но батериите Cosmos бяха победители – 520 fps.

Космосът има повече свободна енергия

Като знаем времето за работа на батериите в различни режими, можем да изчислим електрическия капацитет на клетките, който се измерва в амперчасове Ah . Казано по-просто, колко „запас“ от енергия има всяка батерия. Изчисленията показват, че клетките Cosmos и Duracell Turbo имат най-висок среден капацитет вж. Таблица 3 . таблица 3 . Малко по-лошо от това на PHILLIPS и Sony 2,27 Ah .

Ако сравним капацитета на батерията с нейната цена, ще установим, че Cosmos 5 rublли е най-евтиният 1 амперчас. 73 копия. и GP 6 RUB. 77 копия. . Капацитетът на другите клетки е значително по-висок, особено на Duracell Basic 12 RUB . 13 копия. и Duracell Turbo 14 rubl. 44p. . Между другото, разликата в цената между клетките Duracell Basic и Duracell Turbo е доста голяма, а средният капацитет се различава само с 3,65%.

Възможно е батериите да се оценяват в режим „снимка“ не въз основа на капацитета им, а на броя на светкавиците. Така че за всяка rublла, похарчена за батерия Philips или Duracell Basic, можете да получите 11. Докато клетките GP дават повече от 29 светкавици, клетките Cosmos дават повече от 34 светкавици.

Могат ли батериите да се взривят??

Дори малка батерия може да причини много неприятности, например ако случайно я сложите в джоба си заедно с ключовете. Изводите на електродите могат да се свържат накъсо, което води до химическа реакция в клетката, при която се отделя много газ, който кара батерията да се нагрява и в крайна сметка може да експлодира.

За да се предотврати експлозия, уплътнението има специални „тънки“ елементи, които трябва да се пробият при свръхналягане в клетката.

Извършеният тест на клетките показа, че нито една от тях не се е взривила при късо съединение, а само се е нагряла. Освен късото съединение обаче има и по-опасен случай на необичайна работа: смяна на полярността.

Някои уреди, като фенери, портативни касетофони, подови везни, изискват повече от една батерия. А ако само една от тях е инсталирана неправилно, като се смесват плюсовата и минусовата страна, може да се стигне до взривоопасна ситуация.

За щастие, тестваните батерии бяха много надеждни. При всички проби предпазният клапан се е спукал, като е освободил натрупаните газове и част от електролита. Други оценки на безопасността, включително тестове за колебания на номиналното напрежение, съпротивление на изолацията и изтичане на електролит, също не предизвикаха оплаквания.

Лидери на тестовете

Сравнителните тестове показаха добро качество със съвременни алкални батерии LR6, значително над стандартните изисквания.

– Cosmos предлага най-добрата характеристика на разтоварване за различни начини на използване, т.е.е. те са универсални.

– Добри резултати бяха отчетени при клетките Duracell Turbo, които осигуряват на играча най-дългото захранване.

– Батериите Cosmos и Duracell Turbo могат да задвижват миниатюрни електродвигатели и механизми за играчки по-дълго от останалите.

– Батериите Cosmos и Duracell Turbo осигуряват дълъг живот на преносимите радиоприемници.

– Батериите с режим на светкавица Cosmos, GP и Sony могат да осигурят най-много светкавици.

– Клетките на Cosmos са с най-ниска цена на амперчас . Освен това те имат най-доброто съотношение цена/качество. Ето защо може да се каже, че Cosmos е най-добрият по отношение на енергийната ефективност.

Прочетете повече

Тест на алкалните батерии KOSMOS AA

Тест на батерията SONY AA

Тест за батерии PHILIPS Power Life AA

Тест на батерията Duracell Turbo AA

Тест на батерията DURACELL AA