Войти
Различные стандартные размеры основных ячеек. Слева: многоячеечная батарея 4,5 В, D, C, AA, AAA, AAAA, A23, многокамерная батарея 9 В, (вверху) LR44, (внизу) CR2032 A первичный элемент - это батарея (гальванический элемент ), который предназначен для однократного использования и выброса, а не для перезарядки электричеством и повторного использования в качестве вторичного элемента (аккумулятор ). В общем, электрохимическая реакция, происходящая в элементе, не является обратимой, что делает ячейку не подзаряжаемой. Поскольку используется первичный элемент, химические реакции в батарее расходуют химические вещества, генерирующие энергию; когда они ушли, аккумулятор перестает вырабатывать электричество. Напротив, во вторичном элементе реакцию можно обратить, пропустив ток в элемент с помощью зарядного устройства для его зарядки, регенерируя химические реагенты. Первичные элементы изготавливаются различных стандартных размеров для питания небольших бытовых приборов, таких как фонарики и портативные радиоприемники.
Первичные батареи составляют около 90% рынка батарей стоимостью 50 миллиардов долларов, но вторичные батареи завоевывают долю рынка. Ежегодно во всем мире выбрасывается около 15 миллиардов первичных батарей, практически все они попадают на свалки. Из-за содержащихся в них токсичных тяжелых металлов и сильных кислот и щелочей батареи являются опасными отходами. Большинство муниципалитетов относят их к таковым и требуют отдельной утилизации. Энергия, необходимая для изготовления батареи, примерно в 50 раз больше, чем энергия, которую она содержит. Из-за высокого содержания загрязняющих веществ в них по сравнению с их небольшим содержанием энергии первичные батареи считаются расточительной и экологически вредной технологией. В основном из-за увеличения продаж беспроводных устройств и беспроводных инструментов, которые не могут экономично питаться от первичных батарей и поставляются со встроенными перезаряжаемыми батареями, производство вторичных батарей быстро растет и постепенно заменяется первичная батарея в продуктах высокого класса.
В начале двадцать первого века первичные ячейки начали терять долю рынка в пользу вторичных ячеек, поскольку относительная стоимость последних снизилась. Потребляемая мощность фонарей была снижена за счет перехода с ламп накаливания на светоизлучающих.
. Остальной рынок испытал усиление конкуренции со стороны частных версий или версий без торговой марки. Доля рынка двух ведущих производителей США, Energizer и Duracell, снизилась до 37% в 2012 году. Вместе с Rayovac эти трое пытаются переместить потребителей с цинк-углерод на более дорогие и долговечные щелочные батареи.
Западные производители аккумуляторов переместили производство за рубеж и больше не производят угольно-цинковые батареи в Соединенных Штатах.
Китай стал крупнейшим рынком аккумуляторов, и прогнозируется, что спрос будет расти быстрее, чем где-либо еще, и также перешла на щелочные клетки. В других развивающихся странах одноразовые батареи должны конкурировать с дешевыми заводными, ветровыми и перезаряжаемыми устройствами, которые получили распространение.
Вторичные элементы (аккумуляторные батареи ) в целом более экономичны в использовании, чем первичные элементы. Их первоначальная более высокая стоимость и стоимость покупки системы зарядки могут быть распределены по многим циклам использования (от 100 до 1000 циклов); например, в ручных электроинструментах было бы очень дорого заменять основную аккумуляторную батарею большой емкости каждые несколько часов использования.
Первичные элементы не предназначены для перезарядки между производством и использованием, поэтому химический состав батареи должен иметь гораздо более низкую скорость саморазряда, чем старые типы вторичных элементов; но они потеряли это преимущество с разработкой перезаряжаемых вторичных элементов с очень низкой скоростью саморазряда, таких как NiMH-элементы с низким саморазрядом, которые удерживают достаточно заряда достаточно долго, чтобы их можно было продавать как предварительно заряженные.
Общие типы аккумуляторов вторичные элементы (а именно NiMH и литий-ионные) из-за их гораздо более низкого внутреннего сопротивления не страдают большой потери емкости, как щелочные, цинк-углеродные и хлорид цинка («тяжелые» или «сверхтяжелые») при сильном токе. draw.
Резервные батареи обеспечивают очень долгий срок хранения (порядка 10 лет и более) без потери емкости за счет физического разделения компонентов батареи и их сборки только во время использования. Такие конструкции дороги, но используются в таких приложениях, как боеприпасы, которые перед использованием могут храниться годами.
Основным фактором, сокращающим срок службы первичных элементов, является то, что они становятся поляризованными во время использования. Это означает, что водород накапливается на катоде и снижает эффективность элемента. Чтобы уменьшить эффекты поляризации в коммерческих клетках и продлить их жизнь, используется химическая деполяризация; то есть в элемент добавляется окислитель для окисления водорода до воды. Диоксид марганца используется в ячейке Лекланше и цинк-углеродной ячейке, а азотная кислота используется в ячейке Бунзена. и Ячейка Гроува.
Были предприняты попытки сделать простые ячейки самодеполяризующимися путем придания шероховатости поверхности медной пластины для облегчения отделения пузырьков водорода без особого успеха. Электрохимическая деполяризация заменяет водород на металл, такой как медь (например, ячейка Даниэля ) или серебро (например, ячейка из оксида серебра ), так называемые.
Клемма батареи (электрод ), на которой создается положительная полярность напряжения (угольный электрод в сухом элементе) называется катодом, а электрод с отрицательной полярностью (цинк в сухом элементе) называется анодом. Это обратная терминология, используемая в электролитической ячейке или термионной вакуумной лампе. Причина в том, что термины анод и катод определяются направлением электрического тока, а не их напряжением. Анод - это вывод, через который условный ток (положительный заряд) поступает в элемент из внешней цепи, а катод - это вывод, через который обычный ток выходит из элемента и течет во внешнюю цепь. Поскольку батарея является источником питания, который обеспечивает напряжение, которое заставляет ток проходить через внешнюю цепь, напряжение на катоде должно быть выше, чем напряжение на аноде, создавая электрическое поле, направленное от катода к аноду, чтобы вызвать положительный заряд. из катода через сопротивление внешней цепи.
Внутри ячейки анод - это электрод, на котором происходит химическое окисление, поскольку он отдает электроны, которые выходят из него, во внешнюю цепь. Катод - это электрод, на котором происходит химическое восстановление, поскольку он принимает электроны из цепи.
Вне ячейки используется другая терминология. Поскольку анод передает положительный заряд электролиту (таким образом, оставаясь с избытком электронов, которые он будет отдавать цепи), он становится отрицательно заряженным и поэтому подключается к клемме, отмеченной знаком «-» на внешней стороне ячейки. Катод, тем временем, передает отрицательный заряд электролиту, поэтому он становится положительно заряженным (что позволяет ему принимать электроны из цепи) и поэтому подключается к выводу, отмеченному знаком «+» на внешней стороне элемента.
Старые учебники иногда содержат другую терминологию, которая может ввести в заблуждение современных читателей. Например, в учебнике Айртона и Мэзера 1911 года электроды описываются как «положительная пластина» и «отрицательная пластина».
 | Викискладе есть носители, относящиеся к Электрическим батареям. |
