Что внутри батареек у пальчиковых
Как работает батарейка: строение и состав
Батарейки являются наиболее распространенным источником питания. Современный мир не представляет себя без различной электроники, для нее необходима электроэнергия. Не всегда получается применять обычные сетевые источники, для этого и нужны гальванические элементы. Глядя на них наверняка каждый задавался вопросом из чего состоит батарейка и как она работает?
Что такое батарейка
Обыкновенная батарейка представляет собой некий источник электрического тока в котором несколько электрохимических элементов объединены между собой в пакет. Стоит обратить внимание, что батарея — это именно несколько объединенных между собой гальванических элементов. Электричество в батарейке вырабатывается вследствие протекающей химической реакции. Изобретателем батареек принято считать ученого Алессандро Вольта, который создал в 1800 г. «Вольтов столб» — первый в мире электрохимический источник тока, ставший прародителем современных батарей.
Устройство батарейки
Иногда, забыв вынуть уже подсевшие батарейки, через некоторое время можно обнаружить, что в батарейном отсеке появилась какая-то жидкость. Это и есть потёкший электролит. Поэтому на упаковке с батарейками можно найти предупреждение о том, что севшие элементы нужно вынимать из электроприборов. Теперь вы знаете, зачем это нужно делать.
Итак, с устройством разобрались, теперь поговорим о том, как работает щелочной элемент.
Принцип работы батарейки
На аноде проходит реакция окисления цинка. Вначале образуется гидроксид цинка
Zn + 2OH − → Zn(OH)2 + 2e −
На катоде проходит реакция восстановления оксида марганца IV в оксид марганца III
Общая картина следующая
Zn + 2KOH + 2MnO2 + 2e − → 2e − + ZnO + 2KOH + Mn2O3
Из первой формулы видно, что на аноде имеется избыток электронов. Но ведь анод это «+»? Дело в том, что в физике принято считать за направление тока движение положительных зарядов, т.е. от плюса (анода) к минусу (катоду). Но электрический ток это упорядоченное движение электронов, которые имеют отрицательный заряд. Поэтому, ток течёт оттуда, где есть избыток электронов, в направлении, где есть нехватка отрицательных зарядов (это и есть плюс – недостаток электронов). При этом получается, что ток течёт в реальности от отрицательного контакта к положительному. В электрохимии анодом принято считать тот электрод, на котором происходит процесс окисления, катодом же считается электрод, где происходит реакция восстановления.
Интересно знать! В результате химических реакций внутри элемента питания происходит необратимое разрушение металлических элементов питания, батарейка теряет свою емкость.
Важно! Поскольку химические изменения в процессе разряда батарейки необратимы — они не подлежат восстановлению заряда.
Разновидности
По форме и размерам согласно мировым стандартам элементы питания разделяются на такие виды:
В настоящее время существует большое количество разнообразных источников питания. Между собой они отличаются материалами, применяемыми для изготовления электродов и электролита. Среди многочисленных батареек выделяют несколько основных видов:
Солевые
Такие гальванические элементы имеют низкую стоимость относительно аналогов, однако имеется один существенный недостаток это низкая внутренняя емкость таких батареек.
Щелочные
Состав батарейки такого вида отличается от своих аналогов применяемым электролитом, в них используется активная щелочь гидроксид калия KOH. Электрод выполнен из двуокиси таких металлов, как цинк и марганец. Нашли широкое применение в современной электронике, на корпусе элементов указывается маркировка «ALKALINE».
Основным плюсом такой батарейки является продолжительный срок службы, в процессе эксплуатации номинальное напряжение понижается с меньшей скоростью. К минусам относят повышенную стоимость.
Серебряные
В качестве электролита применяют КОН, в состав электродов включено серебро. В таких элементах отмечают значительно увеличение срока службы, повышенную энергетическую плотность, постоянное номинальное напряжение, а также полную безвредность. Недостатками являются высокая цена.
Ртутные
В строении таких батареек используется цинк в качестве металла для анода, катод выполняется из ртутного оксида. Электроды разделяются сепаратором пропитанным электролитом. Такой элемент питания способен выполнять функции аккумулятора, однако емкость будет постепенно понижаться с каждым циклом восстановления заряда. При разряде происходит слипание ртути, а при заряде образуются дендриты цинка. Во время эксплуатации не допускается разгерметизация корпуса в связи с повышенной вредностью паров ртути. К преимуществам относят сохранение длительных значений плотности энергии, емкости и напряжения.
Внимание! Ртутные источники питания являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды.
Литиевые
Данные элементы питания постепенно вытесняют все аналоги в своей области применения. Отрицательные электроды такой батарейки сделаны из лития. В них постоянно совершенствуются основные технические характеристики. К плюсам батареек с литиевым электродом относят увеличение срока хранения, широкий диапазон рабочих температур, повышенная внутренняя емкость. Основным минусом является повышенная стоимость.
Применение
Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:
Выбор источника питания
Для правильного выбора элементов питания необходимо обратить внимание на следующие факторы:
Правильный выбор и соблюдение требований к безопасной эксплуатации позволит продлить работу любого элемента питания. Для определенных видов техники необходим свой вид батарейки.
Устройство батарейки пальчиковой, круглой, кроны, телефона
За частую хочется узнать, что внутри батарейки? Из чего она состоит? Каково устройство батарейки? И поэтому многие люди начинают ее разбирать. Но вскрыв элемент питания обнаруживают какие-то непонятные элементы. Информация изложенная здесь будет понятной даже для детей. Статья внесет ясность и постарается ответить на ваши вопросы.
Что внутри батарейки?
Ниже будет рассмотрено строение четырех типов источников питания. По сути принцип работы один и тот же, но состоят эти энергетические накопители из разных составляющих.
Состав пальчиковой батарейки
В состав батареи входят следующие элементы:
Примерно так выглядит состав батареек пальчиковых. Но иногда их устройство бывает иным. Например, в строение может быть использован лишь угольный стержень, специальный темный порошок и металлические элементы.
Устройство круглой батарейки
Приплюснутый элемент питания имеет своеобразную форму. Вот строение батарейки в разрезе:
Устройство батарейки может быть и немного иным:
Детали энергетического элемента:
Если сильно нагреть данный эелмент, то под напором внутреннего газа она запросто может взорваться. Таким образом сейчас вы можете созерцать что внутри у батарейки.
Устройство батареи телефона
Принцип устройства батарейки мобильника:
Таким образом устройство батарейки мобильного телефона немного сложнее обычного солевого источника питания.
Из чего состоит батарейка Крона?
Данный источник энергии устроен следующим образом. Контакты плюс и минус находятся друг на против друга в верхней части элемента питания. Под ними расположена пластмассовая основа. От отрицательного контакта идет пластина на минусовой полюс. И там она плотно прикрепляется. Состав батарейки схож с выше приведенными источниками питания.
Внутри металлического прямоугольного стаканчика находятся 6-ь закругленных сплющенных прямоугольников. Каждый из которых является отдельной батареей. Размер данных элементов: Длинная: 2,2 см; Ширина 1,5 см; Высота: 0,5 см. Каждый такой бочонок имеет заряд 1,5 вольта. Друг от друга они отделены специальными пластинами. Но все же они соединены между собой в середине. Подобное устройство батарейки экономически выгодно!
Что находится внутри батарейки крона?
Вот собственно батарейка в разрезе. Иногда она может быть такой.
Но обычно можно заметить, что крона выполнена по такому типу как на рисунки ниже.
Ее строение достаточно простое:
Корпус для батареек и из чего он сделан?
Такая деталь батарейки как корпус играет очень значительную роль. По сути она удерживает все ее содержимое и предотвращает от распада деталей в разные стороны.
В каких батарейках цинковый корпус?
Многих интересует данный вопрос и это не спроста. Цинк можно использовать для различных экспериментов. Или же его можно просто продать. Цинковым корпусом обладают солевые источники питания. Обычно на них стоит надпись что они солевые.
Последнее время встречаются элементы питания, поверхность которых сделана из железа, жести. Это связано с тем что находится внутри источников энергии. Для повышенной прочности и защиты требуется именно такой кожух.
Из чего состоит корпус пальчиковой батарейки?
Он имеет простое устройство и состоит из нескольких частей:
Но под корпусом порой люди имеют ввиду отсек куда вставляются элементы питания. Например, по типу такого:
Корпус для батареек xbox 360
Он выглядит по типу так:
Можно изготовить корпус для батареек своими руками. Но на это нужно время. Ниже в видео представлено как это можно сделать из подручных средств.
Примерный химический состав всех батареек
В каждом типе энергетических накопителей содержатся разные химические элементы. Вот химические элементы, встречающиеся в источниках энергии:
Таким образом по составу элементы питания выглядит как-то так! Но устройство энергетического элемента не может включать в себя сразу все эти вещества.
В итоге из чего сделаны батарейки теперь понятно.
Завод по производству батареек
В России имеется 5 лучших производителей элементов питания.
Космос
Осуществляет производство источников энергии в России с 1993 года. Имеет 35 заводов как на родине, так и за рубежом. А именно есть фабрики в Китае. В торговых точках можно отыскать элементы питания от этой компании под именем «Kosmos Premium» и «Космос». Данная торговая марка широко известна и имеет своих дилеров в разных странах. Каждый год фирма делает до ста миллионов продаж своих источников питания.
На рынке данный завод батареек себя уже давно зарекомендовал с положительной стороны. Многократно компания получала разные награды за свою работу.
Фотон
Подобная компания стала заниматься источниками энергии с 2011 года и уже успела вырваться в лидеры. Успех компании обусловлен качественной продукцией. Устройство батарейки от этой компании имеет отличные характеристики.
Батареи от этой компании были протестированы и оказалось, что они работают достаточно долго и стоят дешевле, например, того же Дюрасел. Компания фотон занимается производством солевых источников питания.
Лиотех
Этот завод батареек был открыт совместно с китайцами. Он производит литий-ионные аккумуляторные элементы. Находится фабрика около города Новосибирска. Площадь производства очень громадна она занимает 4 Га.
Таким образом данный завод доказывает всем что в России может действовать большое конкурентное производство гальванических элементов. Кроме этого они улучшают устройство гальванических элементов.
Энергия
Данная компания находится в городе Елец. С ней сотрудничает Министерство обороны. И это дает повод думать, что это действительно надежный производитель. В 2011 году были запущены специальные цеха для производства литий ионных полимерных источников питания. В основном здесь идет производство пальчиковых батареек и аккумуляторов.
CCK
Данная компания работает с 1993 года и выпускает свинцовые элементы питания 4 и 5-го поколений. Кроме этого завод работает над увеличением емкости энергетических элементов и разрабатывает новые материалы. Вся продукция этой фирмы служит достаточно долго.
Аккумулятор выпущенный этой фабрикой имеет большое число циклов разряда-заряда. Это означает что подобный элемент питания будет служить достаточно долго. И не придется его менять каждые 2-3 месяца.
Как делают батарейки?
Производство батарей начинается с нарезки пластинок из стали в овальные детали. Дальше выполняется сворачивание в металлическую трубочку. Которая затем будет именоваться корпусом. В него помещают химические составляющие, такие как графит, серебряный катализатор, диоксид марганца, сульфат бария, цинк, загуститель, гидрооксид калия. Устройство батарейки не всегда бывает простым.
Дальше пресс скатывает химикаты катода в гранулы. После этого на корпус наноситься бороздка для того, чтобы упростить запайку. Затем на отрицательный полюс наноситься герметик. Параллельно с этим на другом станке идет нарезка перфорированной бумаги. Производиться нанос клея около минусового полюса. Пока корпус передвигается по конвейеру клей высыхает.
Затем производиться впрыскивание гидрооксида калия или электролита. Далее в полость анода впрыскивается цинковый гелий. Цинк придает гелию серебристо белый цвет. Сварочный станок приваривает 4-и сантиметровых гвоздя к крышке батареи. Там будет скапливаться заряд прежде чем разрядиться. После происходит закрытие отрицательного полюса. Затем все края загибаются, и энергетический элемент становиться похожим сам на себя.
Специальный электронный станок проверяет каждый элемент питания на брак и наличие заряда в 1,5 вольт. Дальше остается сделать контрольный штрих приклеить наклейку. Как только это будет сделано каждому источнику питания предстоит пройти через печь. Температура в подобном устройстве 198 градусов, и они будут там находиться всего 3 секунды. Это нужно для того чтобы наклейка хорошо закрепилась.
Как делают батарейки на заводе видео?
Оборудование для производства батареек
В качестве установок для создания элементов питания используют различные автоматизированные машины. Изготовлением специальных станков занимается компания ЛИК и многие другие. Зачастую устройство батарейки улучшают и видо изменяют.
По сути выстраивается автоматизированная линия, состоящая из нескольких станков. Ведь требуется создать полый цилиндр, выполнить прессовку, нанести клей, добавить нужные химические элементы, создать и приклеить наклейку, а затем еще и подвергнуть элемент питания тепловому воздействию.
Вот примерный состав линии:
Каждая компания производит линии по-своему и поэтому состав может заметно отличаться.
Устройство пальчиковой батарейки
Самые разные батарейки ежедневно эксплуатируются человеком в потребителях с малыми токами как главные элементы автономного питания.
Несмотря на внешние кажущиеся отличия, устройство пальчиковой батарейки практически не изменяется.
Черты различия батареек затрагивают только:
Устройство пальчиковой батарейки: состав реагентов/реакция
Стандартная заводская батарейка содержит в своей основе ряд особых химических реагентов, вступающих в реакцию, выделяющих 2 вида энергии:
Любая пальчиковая батарейка обязательно имеет:
При помощи особой внутренней прокладки, помещенные в батарейку реагенты, разграничены между собою.
При этом прокладка способна пропускать электролит, заполняющий батарейку жидким составом.
Полюсная ориентировка заряда батарейки зависит от химических свойств реагентов.
А внутренняя прокладка блокирует нейтрализацию и естественное гашение разности потенциалов.
Устройство пальчиковой батарейки солевого состава
Для того чтобы снять возникшие заряды и направить их в нужное русло (на электрод), внутри анодного реагента размещается токовод (токосниматель).
По сути, графитовый стержень, располагающийся в центре батарейки.
Внешне токовод незаметен, т.к. прикрыт защитной оболочкой — гильзой.
Аналогичный токовод присутствует в районе катодного реагента и также собирает заряд, противоположный анодному («-«).
В результате на обеих концах батарейки возникает разность напряжений, снятых с различных токоведущих систем.
Главное же отличие солевой батарейки заключается в использовании цинкового корпуса в роли катодного токоотвода.
Центральный токосниматель — угольный или графитовый стержень, а электролит — соль соляной кислоты (отсюда и название — солевые).
Устройство пальчиковой батарейки щелочного состава
СОСТАВ: 1-катод, 2-сепаратор с электролитом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка
В элементах питания щелочного состава (алкалиновых батарейках) используется порошковый цинк (иногда с добавками кадмия или ртути — в старых батарейках; индий, свинец — в современных батарейках).
Порошок цинка — это катодный реагент.
В качестве анодного реагента щелочной батарейки применяют оксид марганца.
В роли электролита — щелочь (отсюда и название — щелочные).
Меры предосторожности
При нарушении устройства пальчиковой алкалиновой батарейки из нее протекает щелочь.
Аналогичные последствия возникают:
И хотя солевые пальчиковые батарейки устроены по аналогичной схеме, их стоимость ниже.
То есть щелочные элементы тока дороже, чем солевые!
Как делают батарейки
В быту нас окружает множество устройств, для работы которых необходим источник электричества. Некоторые из них в качестве элемента питания используют батарейки.
Между тем мало кто задумывается над вопросом, из чего состоит этот небольшой источник тока и как его изготавливают. А если такой вопрос и появился, то многие разбирают устройство и обнаруживают непонятные элементы.
Давайте вместе изучим строение элемента питания и узнаем, где и как его производят.
Из чего делают батарейки
Существует четыре типа элементов питания. Несмотря на то что принцип работы у них одинаковый, все источники тока имеют уникальную конструкцию и состоят из разных деталей.
«Пальчиковые» и «мизинчиковые» батарейки
«Пальчиковые» и «мизинчиковые» источники тока представляют собой цилиндр небольшого размера. Это одни из самых распространённых вариантов батареек. Они состоят из следующих элементов:
Это стандартная конструкция большинства цилиндрических батареек. Но есть устройства, состоящие из стержня, изготовленного из угля, металлических деталей и специального порошка.
Из чего состоит круглая батарейка
Элемент питания, имеющий необычную приплюснутую форму, ещё называют «таблетка». Чаще его используют в часах и различных сигнализациях. Он состоит из следующих элементов:
Справка. Если нагреть «таблетку», она попросту взорвётся.
Батарея сотового телефона
Конструкция элемента питания сотового телефона несколько сложнее, чем устройство обычных батареек. В неё входят:
Из чего состоит «крона»
Источник питания прямоугольной формы конструктивно отличается от других батареек. Положительный и отрицательный контакт находятся друг над другом. Располагаются они в верхней части устройства. Снизу находится основа, выполненная из пластмассы. От минусового контакта отходит пластина, которая фиксируется на минусовом полюсе.
Корпус устройства выполнен из металла. Внутри него располагаются шесть небольших приплюснутых прямоугольников, каждый из которых — индивидуальная батарейка. Заряд такого «бочонка» составляет 1,5 В. Между пластинами находится ещё одна — специальная.
Строение источника питания достаточно простое:
Из чего изготовлен корпус элементов питания
Корпус — один из важнейших элементов конструкции источника тока. Он выполняет защитную функцию, удерживая внутри содержимое батарейки и предотвращая её разрушение.
У каких источников питания корпус изготовлен из цинка
Многие неспроста задаются подобным вопросом, ведь Zn можно применять в разнообразных опытах. Или просто продать. Так, корпусом из цинка снабжены все солевые элементы питания. Обычно это непосредственно на нём и указывается.
В последнее время всё чаще можно встретить источники тока с корпусом, изготовленным из жести или железа. Материал изготовления зависит от внутренней конфигурации батареек. Железо и жесть способны обеспечить максимальную защиту и повышенную прочность.
Из чего изготавливают корпус цилиндрических батареек
Он имеет простую конструкцию, в которую входят:
Справка. Многие ошибочно под корпусом подразумевают отсек, в котором размещают батарейки.
Химический состав элементов питания
Химический состав зависит от конкретного вида источника тока. В состав большинства элементов питания входят следующие химические соединения:
Справка. Стоит иметь в виду, что одна батарейка не может содержать все химические элементы сразу.
Как изготавливают батарейки
Производство элементов питания выглядит следующим образом:
Оборудование для производства батареек
Для производства элементов питания на заводах используют различные автоматизированные установки. Состав линии может меняться, но в большинстве случаев в неё входят:
На каких заводах собирают батарейки
На территории России располагаются пять заводов, занимающихся сборкой элементов питания:
Теперь вы знаете из чего состоят источники питания, и как их производят. Однако не стоит забывать, что каждый производитель использует свои наработки, поэтому устройство батареек и состав линии может существенно отличаться от стандартного варианта.