Equipamentos portáteis de baixa potência geralmente são projetados para serem alimentados por pequenas células secas que não são projetadas para serem recarregadas. Na vida cotidiana, essas fontes de voltagem químicas descartáveis são chamadas de baterias. Pilhas de tamanhos padrão AA e AAA são populares. Essas letras indicam o formato externo da bateria. A estrutura interna pode ser completamente diferente. Neste fator de forma, são produzidos vários tipos de baterias, incluindo recarregáveis (acumuladores).
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O que é uma bateria
O termo "bateria" não está totalmente correto. Uma bateria é uma fonte de energia composta por vários elementos. Assim, uma bateria completa pode ser chamada de elemento 3R12 (3LR12) - uma "bateria quadrada" (336 de acordo com a classificação soviética) - composta por três elementos.Além disso, a bateria consiste em 6 células do elemento 6R61 (6LR61) - "Krona", "Korund". Mas o nome "bateria" na vida cotidiana também é aplicado a fontes de energia química de elemento único, incluindo tamanhos AA e AAA. Na terminologia inglesa, um único elemento é chamado de célula e uma bateria de duas ou mais fontes de tensão é chamada de bateria.
Tais elementos são vasos cilíndricos hermeticamente selados. Eles sofrem transformação energia química em energia elétrica. Os reagentes (agente oxidante e agente redutor) que criam o EMF são colocados em um vidro de zinco ou aço. A parte inferior do vidro serve como um terminal negativo. Anteriormente, toda a superfície externa do vidro era dada sob o pólo negativo, mas esse caminho levava a frequentes curtos-circuitos. Além disso, a superfície do cilindro foi exposta à corrosão, o que levou a uma redução na vida útil e armazenamento do elemento. Nas baterias modernas, um revestimento é aplicado na parte externa para proteger contra a corrosão e servir como isolante contra curtos-circuitos. O coletor de corrente do pólo positivo é uma haste de grafite, que é trazida para fora.
Tipos de baterias
As baterias são classificadas em categorias de acordo com diferentes critérios. O principal deve ser reconhecido como a composição química - a tecnologia para obter EMF. Para uso prático, existem várias outras características diferentes.
Por composição química
A diferença de potencial nos pólos das células galvânicas é criada devido à reação química entre as substâncias na solução eletrolítica e pára quando os ingredientes reagiram completamente. Você pode alcançar os processos necessários de diferentes maneiras. De acordo com este critério, as baterias são divididas em:
- Sal. O tipo tradicional de baterias, inventado há cerca de 100 anos.A reação entre zinco e dióxido de manganês ocorre em um meio eletrolítico - uma solução espessa de sal de amônio. Junto com baixo peso e baixo preço, esses elementos têm várias desvantagens significativas:
- pequena capacidade de carga;
- tendência à autodescarga durante o armazenamento;
- baixo desempenho em baixas temperaturas.
A tecnologia de produção é considerada obsoleta, portanto, tais elementos no mercado de células galvânicas são expulsos por novos tipos.
- Elementos alcalinos (alcalinos) são considerados mais modernos. Eles estão dispostos da mesma maneira, mas o eletrólito é uma solução alcalina (hidróxido de potássio). Estas baterias têm vantagens sobre as salinas:
- grande capacidade e capacidade de carga;
- baixa corrente de autodescarga determina longa vida útil;
- bom desempenho em baixas temperaturas.
Você tem que pagar por isso com muito peso e um preço aumentado.
- As células mais avançadas atualmente são o lítio (não deve ser confundido com baterias de lítio!). Como reagente "plus", eles usam lítio, o negativo pode ser diferente. Vários líquidos também são usados como eletrólito. Esta tecnologia permite obter elementos com as seguintes vantagens:
- peso leve (menos do que outros tipos);
- longa vida útil devido à auto-descarga muito baixa;
- maior capacidade e capacidade de carga.
Do outro lado da escala - o alto custo.
De acordo com essas três tecnologias, são produzidos elementos de tamanhos AA e AAA. Vale a pena mencionar dois outros tipos de baterias:
- mercúrio;
- prata.
De acordo com essas tecnologias, são produzidas principalmente baterias do tipo disco.Tais elementos têm suas vantagens e desvantagens, mas as baterias de mercúrio estão com os dias contados - acordos internacionais sugerem uma diminuição nos volumes de produção e uma proibição total da produção nos próximos anos.
Por tamanho
O tamanho (mais precisamente, o volume) de uma bateria determina exclusivamente sua capacidade elétrica (dentro dos limites da tecnologia) - quanto mais reagentes puderem ser colocados dentro do cilindro, mais tempo demorará a reação. A capacidade de uma célula de sal de tamanho AA será maior do que a capacidade de uma célula de sal AAA. Outros fatores de forma de baterias AA também estão disponíveis:
- A (maior que AA);
- AAAA (menos que AAA);
- C - comprimento médio e espessura aumentada;
- D - aumento do comprimento e espessura.
Esses tipos de elementos não são tão populares, seu escopo é limitado. Ambos os tipos são produzidos apenas por tecnologias alcalinas e salinas.
Por tensão nominal
A tensão nominal de uma bateria de célula única é determinada por sua composição química. Células galvânicas salinas alcalinas simples em marcha lenta fornecem uma tensão de 1,5 V. As fontes de alimentação de lítio estão disponíveis com tensão de 1,5 V (para compatibilidade com outros tipos) e com tensão aumentada (até 3 V). Mas nos tamanhos considerados, você só pode comprar elementos de um volt e meio - para evitar confusão.
Para baterias novas, a tensão sob carga nominal está próxima deste valor. Quanto mais a fonte química é descarregada, mais a tensão de saída cai sob carga.
As células podem ser coletadas em baterias. Então a tensão de saída se torna um múltiplo da tensão de um elemento. Assim, a bateria 6R61 ("Krona") contém 6 células de um volt e meio.Eles fornecem uma tensão total de 9 volts. O tamanho de cada célula é pequeno e a capacidade de tal bateria é baixa.
Quais baterias são chamadas de dedo e dedo mindinho
Ambos os tamanhos de células galvânicas pertencem à classe de baterias de dedo. Este termo técnico tem sido usado desde os tempos soviéticos para se referir a baterias de forma semelhante. A URSS produziu células de sal de elemento único "Uranus M" (316) e alcalinas "Quantum" (A316), correspondendo ao tipo atual de AA. Havia também outros elementos de dedos cilíndricos de outros tamanhos e proporções.
Na década de 1990, os comerciantes dos mercados cunharam o termo baterias "dedo mínimo" para distinguir as células AAA de outros fatores de forma. Este nome tornou-se difundido na vida cotidiana. Mas usá-lo em materiais técnicos é no mínimo pouco profissional.
Principais características técnicas das pilhas AA e AAA
A principal diferença entre as pilhas de dedo AA e AAA é o tamanho. E ele, como já mencionado, determina a capacidade.
| Tamanho | Comprimento, mm | Diâmetro, mm | Capacidade elétrica, mAh | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Lítio | Sal | alcalino | Lítio | ||
| AA | 50 | 14 | 1000 | 1500 | até 3000 |
| AAA | 44 | 10 | 550 | 750 | 1250 |
Deve ser lembrado que a capacitância elétrica depende da corrente de descarga e seu valor nominal para qualquer tipo de elemento não excede várias dezenas de miliamperes. Em correntes acima de 100 mA, a capacidade da bateria será muito menor. Isso significa que uma célula de 1000 mAh, descarregada com uma corrente de 10 mA, durará cerca de 100 horas. Mas se a corrente de descarga for de 200 mA, a carga será esgotada muito antes de 5 horas. A capacidade diminuirá várias vezes. Além disso, a capacitância elétrica de qualquer elemento diminuirá com a diminuição da temperatura.
Dependendo do tamanho e da tecnologia, as baterias têm pesos diferentes, embora essa característica raramente seja decisiva - a massa do equipamento na maioria dos casos excede significativamente o peso de várias baterias. Mais frequentemente é necessário saber isso para fins de armazenamento e transporte de células galvânicas.
| Tamanho | Peso, g | ||
|---|---|---|---|
| Sal | alcalino | Lítio | |
| AA | até 15 | até 25 | até 15 |
| AAA | 7-9 | 11-14 | a 10 |
O peso das baterias varia, dependendo não só da tecnologia de fabricação, mas também do método de produção do vidro. Pode ser de metal com revestimento de plástico ou totalmente de polímero. Com três elementos de potência, você pode ganhar no máximo 30 gramas de peso. É improvável que isso possa se tornar um critério determinante na escolha.
A vida útil é determinada pela corrente de auto-descarga e pela capacidade da célula. A auto-descarga depende da tecnologia, a capacidade depende do fator de forma. Mas, na prática, a segunda característica contribui menos para o vazamento de carga durante o armazenamento. Pelo menos, é o que garantem os fabricantes, indicando aproximadamente os mesmos períodos nos armazéns para elementos AA e AAA. A temperatura também afeta a vida útil - com seu aumento, a vida útil diminui.
| Tamanho | Prazo de validade, anos | ||
|---|---|---|---|
| Sal | alcalino | Lítio | |
| AA, AAA | até 3 | Até 5 | 12-15 |
Elementos de sal têm outro problema. Baterias de baixa qualidade podem vazar eletrólito. Portanto, a vida útil real neste caso será ainda menor.
As fontes de alimentação podem ser operadas em várias condições, incluindo temperatura. E a adequação das células galvânicas será diferente - também dependendo da tecnologia de fabricação. Foi mencionado que as baterias de sal não funcionam bem em temperaturas abaixo de zero.O lítio, apesar de todas as suas vantagens, tem um limite superior de +55 ° C (o limite inferior é de até -40 (geralmente até -20), dependendo do fabricante). Os alcalinos têm uma ampla faixa - de cerca de menos 30 a +60 ° C e são os mais versáteis nesse sentido.
Resumindo, deve-se notar que as famílias AA e AAA realmente incluem um grande número de variações de células galvânicas. Você pode escolher uma bateria para uma ampla gama de condições operacionais e uma ampla gama de custos.
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