Одноразовые и заряжаемые батареи: как они работают

Wednesday, May 08, 2024

Многие современные гаджеты сейчас используют литий-ионные батареи, но есть много других устройств, которые не подходят для такого типа питания. У некоторых все еще есть отсеки, которые вы должны открывать и вставлять батареи, которые вы купили сами.

Допустим, вам нужна батарейка ААА. Вы возьмите одноразовую или ту которую сможете подзаряжать? Почему Вы не можете заряжать их все? Какая разница? Оказывается, это вопрос науки и стоимости.

Как работают батареи

Батареи имеют положительную и отрицательную клеммы. Положительная подключается к катоду, а отрицательная к аноду. Катод и анод как известно, это электроды. Они занимают большую часть батареи, и именно здесь происходят химические реакции.

Эти электрохимические реакции, производят электричество, которое питает ваше устройство. Разделитель предотвращает от прикосновения катода и анода.

Батареи работают через комбинацию окисления и восстановления. Анод окисляется, то есть он теряет электроны. В то же время катод поглощает электроны в процессе, называемом редукцией. Это происходит только тогда, когда нагрузка завершает цепь между двумя клеммами. Эта нагрузка - ваше устройство.

Почему не все батареи являются аккумуляторами?

Одноразовые батарейки - все щелочные, что означает, что катод изготовлен из оксида марганца и анодом является цинковый порошок. Электролитом является гидроксид калия (т. е. щелочная часть). В конце концов, производящая энергию реакция разъедает анод, предотвращая дальнейшие реакции. В этом случае батарея «умирает».

Аккумуляторные батареи бывают различных форм. В ноутбуках и смартфонах применяются литий-ионные батареи. Они используют оксид лития-кобальта в качестве катода и углерод в качестве анода. В отличие от одноразовых батарей, вы можете получить обратно электроны от катода к аноду за счет внедрения электричества (т. е. подключении батареи к внешнему источнику питания).

Но это не те аккумуляторы, которые можно использовать вместо одноразовых.

Вместо этого, вы можете использовать никель-кадмиевые аккумуляторы. Никель является катодом, а кадмий анодом. Процесс перезарядки не идеален, поэтому эти аккумуляторы теряют суммарный заряд емкости после сотни циклов перезарядки. К счастью, некоторые новые модели могут выдержать сильный заряд через тысячи циклов.

Сегодня существуют никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH), которые имеют значительно более медленную скорость разряда, чем никель-кадмиевые батареи. Даже после года на полке, они все равно сохранят большую часть своего заряда. Они также имеют 2x-3x суммарную емкость заряда.

Почему не использовать всегда аккумуляторные батареи? Это сводится к вопросу стоимости. Материалы, используемые в одноразовых батареях, стоят дешевле, поэтому они так хорошо работают в устройствах, где требуется лишь небольшое количество энергии (например, фонарики и светодиодные свечи), и остаются экономически эффективным. Литий-ионные аккумуляторы являются более дорогими в производстве, но они производят много энергии. Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные батареи где-то посередине.

Какой тип следует использовать?

Это зависит от ваших потребностей, вашего бюджета, и ваших ценностей.

Одноразовые батареи значительно дешевле, чем перезаряжаемые. Допустим, вам нужны несколько батареек для фонариков, цифровой камеры, игровых контроллеров, рации, детектора дыма и термостата. Приобретая столько перезаряжаемых батарей одновременно, вы можете потратить кучу денег. А приобрести кучу дешевых одноразовых батареек обойдется вам куда дешевле.

С другой стороны, эти более дешевые расходные материалы не будут работать так долго как аккумуляторы. И независимо от того, какой бренд вы покупаете, время всегда наступит, когда вам нужно будет покупать новые батарейки. Все устройства потребляют различное количество энергии, поэтому некоторые из батареек прослужат год, в то время как другие сгорят до того, как закончится неделя, - но все они рано или поздно умирают.

Для тех устройств, которые потребляют электроэнергию несколько быстрее, например, цифровых камер или игровых контроллеров, вы должны отдавать предпочтение перезаряжаемым батарейкам. Таким образом, вы можете продолжать использовать те же батарейки на протяжении многих лет, а не покупать одноразовые несколько раз в год.

Если вас заботит окружающая среда и вы хотите потреблять меньше мировых ресурсов, вам следует использовать аккумуляторные батарейки. Таким образом, вы можете использовать десять батарей в течение нескольких лет, а не сотни одноразовых. Это изменение уменьшает количество полезных ископаемых, которые необходимо добывать, чтобы производить больше батарей, и это снижает количество батареек, которые в конечном итоге оказываются на свалке.

Имеют ли торговые марки различие?

Большинство производителей батареек использует аналогичные технологии, но их батареи имеют разные мощности. Это означает, что некоторые нужно заряжать чаще, чем другие. Некоторые будут использоваться больше циклов, а значит, вам не придется менять их так часто.

Какие аккумуляторы вы используете?

Аккумуляторные батареи прошли долгий путь. За последние несколько десятилетий, аккумуляторные батареи стали стоить меньше, а работать дольше. Это означает, что даже если вы использовали одноразовые батарейки в прошлом, теперь может быть хорошее время, чтобы пересмотреть вопрос.