Принцип работы батарейки – Принцип работы батарейки — Аккумуляторы, батарейки, аккумуляторные батарейки и топливные элементы. Устройство аккумулятора, схема, заряд аккумулятора

Содержание

Как устроена батарейка? Принципы работы батарейки

Всего просмотров: 4 031Просмотров за сутки: 0

Кто изобрел батарейку?

Если верить археологам, то первые батарейки появились еще 2000 лет назад. Во время раскопок в Ираке нашли глиняную вазу, залитую битумом, в который были вделаны медный и железный стержень. Действительно ли это использовалось в качестве источника электричества, трудно сказать — это всего лишь предположения.

Первой современной батарейкой по праву можно назвать «Вольтов столб» — устройство, созданное итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году.

Алессандро Вольта

«Вольтов столб» представлял собой стопку из пластин разных металлов — цинковых и медных. Между ними клалась ткань, смоченная в кислоте. Химическая реакция между элементами «Вольтова столба» создавала электричество.

Вольтов столб

Его работа основывалась на предположениях Луиджи Гальвани, который проводил опыты с лягушкой, подводя к ее лапке металлические полоски.

Луиджи Гальвани

Однако, Л. Гальвани сделал неправильные выводы, решив, что само животное обладает электричеством, назвав это «животным электричеством». А. Вольта правильно понял, что разряд возникал из-за того, что лапка, находившаяся между двумя полосками металла, была влажной и служила в качестве проводника.

По имени Л. Гальвани «Вольтов столб» и другие источники электричества подобного типа получили название «Элемента Гальвани» или «Гальванического элемента». Это, на самом деле, более правильное название для таких устройств, так как батарейка — это батарея, т.е. серия гальванических элементов, соединенных между собой. А единицу напряжения, которую давал гальванический элемент, назвали «вольтом» в честь Алессандро Вольта.

Принцип работы батарейки

Во многом принцип работы батарейки тот же, что и в изобретении Вольта, несмотря на технологический прогресс в их изготовлении. Любая батарейка устроена схожим образом, в ней обязательны три элемента, между которыми происходит химическая реакция, в результате которой возникает электричество:  электроды — анод, катод, и электролит.

Устройство батарейки

Все эти элементы присутствовали изначально и в «Вольтовом столбе». В качестве анода, который является источником электронов, выступает чаще всего цинк. Электролит — как правило, специальное вещество (соль, щелочь), через которое осуществляется взаимодействие электродов между собой. Анод обозначается как «-» (минус), а катод — как «+» (плюс).

Какие бывают батарейки?

Батарейки бывают, в основном, солевыми и щелочными. Жидкие электролиты в них не используются, их определенным образом сгущают, например, при помощи крахмала.

Солевые батарейки, изобретенные в 1865 году — наиболее дешевые в изготовлении, для их производства используют уголь, цинк и хлорид аммония (в качестве электролита). Помимо простоты изготовления и дешевизны, имеют такие недостатки, как окисление, засоливание цинковой оболочки, что приводит солевую батарейку в негодность.

Щелочные батарейки имеют маркировку Alkaline, хранятся они дольше и дают более стабильное напряжение.

Щелочные батарейки

В принципе, это те же солевые батарейки, однако, разница между солевыми и щелочными батарейками заключается в том, что элементы в них расположены в обратном порядке, а цинк находится в порошкообразном состоянии, что увеличивает контакт элементов батареи между собой, делает их более надежными. Щелочные батарейки имеют гораздо больший объем заряда, что позволяет их использовать в энергоемких приборах (цифровых фотоаппаратах, фонариках, электронные игрушки с электродвигателями и т.п.). Они долговечны, лучше справляются с работой при низких температурах.

Наиболее современны литиевые батарейки (литий входит в состав анода), которые долговечны и безопасны в работе однако, дороже в производстве.

Литиевые батарейки

К их преимуществам по сравнению с щелочными можно отнести возможность создавать максимально плоские батареи, изготавливать батареи с большим количеством вариантов напряжения, долговечность — в некоторых приборах они могут работать до 15 лет! Их используют в наручных часах, калькуляторах, памяти системной платы компьютера и других приборах.

Проблема всех батареек — необратимость химических реакций. При использовании или с течением времени анод разрушается, либо покрывается продуктами окисления и перестает работать. В таких случаях мы говорим, что батарейка села. Но прогресс не стоит на месте — оказалось, что соединив определенным образом вещества, входящие в состав батареи, можно, пропустив ток через нее, вернуть в прежнее состояние. Такие батареи назвали аккумуляторами — работа батареи в них восстанавливается посредством пропускания электричества в обратном направлении, от катода к аноду. А сам процесс мы все знаем, как «зарядку», т.е. батарея «заряжается». Обычные батареи, рассмотренные выше, заряжать, конечно, нельзя, они для этого не приспособлены — это может привести к их течи или взрыву.

daju-spravku.ru

Принцип работы батарейки: Как образуется ток?

 

Принцип работы батарейки заключается в простой химической реакции, которая происходит обычно между тремя элементами. В результате, реагирования веществ между собой, получается электрический ток. Это если говорить кратко.

Три ключевых объекта:

  1. Анод «+»
  2. Катод «-«
  3. Электролит

Анод или положительный полюс служит источником электронов. Обычно его изготавливают из цинка. Два электрода заставляет взаимодействовать между собой электролит. В качестве электролита выступает обычно соль, хлорид аммония или щелочь. Он может быть в сухом и жидком виде. Чтобы сделать густым это вещество производители добавляют полимерные соединения. Некоторые используют крахмал.

Принцип действия батарейки

Ток поступает с положительного полюса на отрицательный. Это происходит если к батареи подключена нагрузка. Если просто соединить плюс и минус проводом произойдет замыкание. В результате этого может быстро сесть батарейка, а также произойти возгорание.

Катод играет роль восстановителя. Он приобретает электроны от анода. В электролитной среде ионы прекрасно передвигаются и способствуют хорошей выработке тока.

 

Что происходит с точки зрения химии?

К примеру, в стеклянную емкость нальем раствор серной кислоты и поместим туда стержень, выполненный из цинка. На поверхности данного стержня имеются положительно заряженные ионы. А вокруг этого цинкового объекта, в растворе, скапливаются отрицательные ионы вещества. У раствора имеются силы притяжения, которые с легкостью отрывают ионы цинка. В результате жидкость получает положительный заряд, а цинковая пластина или стержень отрицательный. Из физики известно, что разность потенциалов равна напряжению. Отсюда и возникает электрический ток.

В итоге, когда происходит контакт кислотного раствора и металла на границе образуется электрическое поле. В момент его появления химическая энергия превращается в электрическую.  Таков принцип работы батареи.

Через некоторое время ресурс батареи будет истощен. Все зависит от того где и как используется источник питания. Например, если от него работает фонарик, то при умеренном использовании 2-х батарей на 1,5 вольта каждая, хватит на 1 месяц. Но если вставить эти же самые батарейки в электрическую машинку, она будет работать несколько часов.

В результате всего этого можно сделать вывод что чем больше нагрузка, тем быстрее разрядиться батарейка.

Читайте так же:

Устройство батарейки

 

 

batareykaa.ru

Батарейка — устройство, принцип работы, виды

Батарейка — это слово плотно вошло в нашу повседневную жизнь. Но, к сожалению, сегодня мало кого интересует её история, устройство, её виды. Давайте вместе разберёмся с этими и другими интересными вопросами о батарейке. А точнее «что такое батарейка», «как работает батарейка». Повседневная жизнь не требует каких-то великих усилий для включения телевизора, калькулятора, для нормальной работы настенных часов, для работы компьютерной мыши и так далее. А все благодаря каким-то батарейкам, которые помогают упростить нашу жизнь, помогают сэкономить наше время. Это понимает каждый здравомыслящий человек, но не каждый задаёт себе вопрос: «как из таких маленьких батареек совершается такой объём работы», «как устроены батарейки»… А, между тем, это физика.

    Самые первые прототипы батареек появились ещё в Месопотамии около 2000 лет назад. Состояла она в то время из глиняной вазы, медного и железного стержней, залитыми битумом. Кстати, если такой сосуд залить кислотой (уксусной, серной), то получим напряжение примерно в 1В. Назвали такой прототип «Багдадской батарейкой » в связи с местом, на котором были обнаружены.
   Примерно в 1800 году итальянский физик Алессандро Вольта изобрёл батарейку, которой мы и по сей день продолжаем пользоваться. Кстати, кто не знает что такое батарейка, так это источник питания, который вырабатывает электричество под действием химического процесса. То есть батарейка это гальванический элемент, работающий на химической реакции. Так можно объяснить и детям.

____________________________________________

Возможно, вам будет интересно: Почему батарейки кислые на вкус?

__________________________________________________________________

Как работает батарейка

     Сегодня в магазинах можно увидеть большое количество батареек, они различны по некоторым принципам, но схема работы у них одна. У любой батарейки есть положительный полюс (анод–цинк Zn), отрицательный полюс (катод–марганец Mg) и электролит (может быть сухим, жидким), именно эти элементы и являются основными элементами батарейки. Электрический ток бежит от анода (+) к катоду (—), но между ними обязательно должна быть нагрузка (лампочка, диод, двигатель или что-то ещё). Если нагрузки не будет (соединить «–» с «+» напрямую), то произойдёт короткое замыкание (К.З.).
    Катоды выполняют функцию восстановителя, т.е. принимают электроны от прибывшего анода. Электролит это среда, в которой перемещаются ионы, которые образуются в процессе химической реакции. В процессе работы батарейки постепенно образовываются новые вещества, а электроды постепенно разрушаются — батарейка садится.
    Вот и вся работа батарейки, кстати, все процессы, проходящие в гальваническом элементе, необратимы, то есть заряжать батарейки нельзя. Кратко говоря о работе батарейки: аноднагрузкакатодэлектролит.
    Электролит изначально изготовляли в жидком виде, но это неудобно, так как при переворачивании батарейки она просто не работала. Из-за этого электролит стали загущать, превращать его в сухой вид.

Виды батареек

  • Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки.

    Изготовляются из пассивного угля и двуокиси марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка. В перерывах работы элементы питания могут восстанавливаться, т.е. выравнивать локальные неоднородности в композите электролита, вызванных разрядом. Такой процесс немного продлевает срок службы батарейки.

  • Алкалиновые (щёлочные) батарейки

    В отличие от солевых батареек у этих химический элемент электролита —  щелочной электролит. Щёлочные батарейки (алкалин) имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.

  • Литиевые батарейки — li ion

    Самые современные. В отличие от щёлочных и солевых батареек, в состав катода входит литий (Li – наивысший отрицательный потенциал), в состав анода — различные материалы. Электролит — органический электролит. В связи с такими элементами литиевые батарейки получили большой срок хранения, большую плотность энергии и различную рабочую температуру.

что такое батарейка АА

Что такое батарейка типа АА — пальчиковые.

Что такое батарейка ААА — мизинчиковые (те, что мы привыкли использовать в пультах).

yznavai.ru

Устройство батарейки: Что внутри? Химический состав

 

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:

  1. Катод – это отрицательный полюс
  2. Вкладыш служит некой прокладкой
  3. Диафрагма
  4. Футляр
  5. Электролит – жидкость вследствие которой идет химическая реакция
  6. Стержень сделанный из угля
  7. Крепежная шайба
  8. Анод или положительный полюс

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:

  1. Положительный торец
  2. Отрицательный полюс
  3. Пористая прокладка, вымоченная в электролите
  4. Оксид ртути
  5. Порошок Zn

Устройство батарейки может быть и немного иным:

Детали батарейки:

Если сильно нагреть данную батарею, 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:

  1. Положительный и отрицательный полюс
  2. Анодный стакан
  3. Катодный контакт
  4. Сепаратор
  5. Уплотнение
  6. Защитный клапан
  7. Изолятор
  8. Колпачок
  9. Перегородка
  10. Корпус алюминиевый или иной

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:

  1. 2 контакта «+» и «-».
  2. Металлический корпус.
  3. Нижняя и верхняя пластины, выполненные из пластика.
  4. Шесть прямоугольников на 1,5 вольта соединенных между собой.
  5. Электролит.
  6. Угольный стержень
  7. Внутренняя пленка.
  8. Изоляционные пластины.
  9. Устройство батарейки включает в себя так же обертку.

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:

  • Верхняя
  • Нижняя
  • Боковая овальная
  • Маркировка

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 батарей содержатся разные химические элементы. Вот химические элементы, встречающиеся в источниках энергии:

  1. Никель
  2. Кадмий
  3. Свинец
  4. Ртуть – сейчас уже редко используется.
  5. Литий
  6. Цинк
  7. Марганец
  8. Алюминий
  9. Железо

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:

  • Вибрационная машина
  • Станок создающий корпус, машина на перевернутый корпус
  • Автомат разделения потока на рукава
  • Станок для управления бумагой
  • Собирающая машина
  • Отжимной станок
  • Лента
  • Шлюз
  • Тарелка

Каждая компания производит линии по-своему и поэтому состав может заметно отличаться.

Читайте так же:

Принцип работы батарейки

 

 

batareykaa.ru

как работает батарейка — Поклонник деепричастий


Где-то год назад я понял, что не вполне понимаю, как работают батарейки и аккумуляторы. Попытался разобраться. Прочитал десяток-два популярных объяснений на разных образовательных сайтах, и пришел к выводу, что они часто объясняют только половину процесса, и создают ложное впечатление. Опросил друзей и знакомых и пришел к выводу, что у них, как и у меня, было это ложное впечатление. Написал следующий текст в качестве попытки его исправить и объяснить себе лучше. Поправки и уточнения от физиков, химиков, инженеров итд. принимаются с благодарностью.

1. У батарейки есть два электрода, положительный и отрицательный. На отрицательном электроде происходит химическая реакция, производящая свободные электроны. На положительном электроде происходит химическая реакция, поглощающая свободные электроны. Для разных видов батареек используют разные реакции.

2. Вместе с тем обе реакции нейтральны по отношению к заряду. Та, которая производит электроны, балансирует это тем, что также производит катионы (положительно заряженные ионы, т.е. атомы с недостающими электронами) или поглощает анионы (атомы с лишними электронами). Та, которая поглощает электроны, либо производит анионы, либо поглощает катионы.

3. Ионы (положительные катионы или отрицательные анионы), которые участвуют в этих реакциях, приходят из/уходят в электролит. Электролит — это жидкое или сухое вещество, окружающее оба электрода и заполняющее все батарейку. У разных видов батареек электролит состоит из разных соединений. Главное для электролита — следующие его свойства: 1) его молекулы очень легко расщепляются в «суп» из катионов/анионов; 2) свободные электроны не могут легко в нем передвигаться; 3) катионы/анионы, наоборот, могут в нем легко передвигаться (иногда только один из видов, иногда только в одном направлении). Реакции на электродах происходят на границе электрода и электролита.

4. Из-за разного устройства электронной оболочки разных элементов — это сильное упрощение — у каждой из двух химических реакций есть свой электрический потенциал (т.е. энергия, которая освобождается/потребляется при каждой реакции). Эти потенциалы противоположны по знаку, но они неодинаковы, и разница между ними определяет напряжение батарейки, т.е. насколько сильно она «хочет» толкать электроны. Количество самого материала для реакции не влияет на напряжение, а только на емкость батарейки.

5. Когда цепь между полюсами батарейки не замкнута, реакции на электродах не протекают (точнее, протекают очень медленно). Почему? Даже очень маленький избыток разряда создает очень мощную электростатическую силу (закон Кулона), стремящуюся его сбалансировать. Например, возьмем реакцию, которая берет отрицательные ионы из электролита и производит свободные электроны. Свободные электроны остаются на электроде, им некуда уйти (электролит не пропускает их). Даже крохотный избыток электронов на электроде и дефицит отрицательных ионов в электролите создает электростатические силы (между ними и соседними атомами в электроде/электролите), которые не дают реакции продолжаться.

6. Когда цепь замкнута, электроны текут по цепи от отрицательного электрода к положительному, и одновременно ионы текут внутри электролита, поддерживая нейтральность заряда. Внешняя цепь переносит такой-то заряд от отрицательного электрода к положительному и одновременно поток ионов внутри электролита (либо положительных в том же направлении, либо отрицательных в обратном, иногда и то и другое) переносит ровно тот же заряд в обратном направлении. Без этого потока ионов через электролит, т.е. без тока *внутри* батарейки, ничего бы не работало.

7. В дополнение к тому, что электролит сам по себе плохо пропускает электроны, внутри батарейки обычно есть «сепаратор» — пористая ткань или пластик, пропитанные электролитом. Сепаратор пропускает сквозь себя электролит, так что ионы могут проходить, но еще более затрудняет проход свободных электронов.

8. В конце концов у реакций кончается исходный материал (например, металл полностью превращается в оксид) и батарейка перестает работать. Иногда реакции так подобраны, что положительные/отрицательные ионы в них на двух электродах симметричны, и тогда электролит не разрушается со временем. В других типах батареек сам электролит тоже ухудшается со временем.

9. Если это не просто батарейка, а аккумулятор, то происходит следующее. Когда он разряжается, электроны двигаются по внешней цепи, а положительные ионы двигаются внутри электролита, и потом они соединяются заново (в другой реакции и в другое соединение) на противоположном электроде. Когда аккумулятор заряжает, внешний потенциал, который больше потенциала самого аккумулятора и действует в обратном направлении, заставляет реакции происходит в обратном направлении, и все происходит «наоборот», как будто время пустили назад: второе соединение расщепляется на электроны и позитивные ионы, позитивные ионы движутся сквозь электролит, электроны по внешней цепи, и они соединяются опять в то, что было в самом начале.

P.S. Главное, что я во всем этом не понимал, и что по-моему обычно не объясняют в научно-популярных статьях и что не понимают «чайники» типа меня, это роль электролита как проводника ионов, точно балансирующих по заряду поток электронов по внешней цепи. Когда я прошу образованных людей, но не физиков-химиков-инженеров, объяснить мне на пальцах, как работает батарейка, обычно это звучит примерно так: «из-за химических реакций один полюс батарейки заряжен отрицательно, другой положительно, но между полюсами изолирующий материал и поэтому разница зарядов остается, пока не замкнут цепь, и тогда электроны будут течь из-за этой разницы зарядов». Я примерно так тоже это представлял, пока не попытался лучше понять.

avva.livejournal.com

Принцип работы типовой батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Батарейка, какой бы миниатюрной она не казалась, — это уменьшенная «электростанция», занятая преобразованием химических процессов в электроэнергию.

Различия, которые существуют между разными видами батареек, не так значительны, как факторы, их объединяющие.

И главным фактором, роднящим все типы элементов питания, является принцип их работы, о котором мы расскажем в очередной статье сайта http://www.батарейку.рф.

Принцип работы типовой (марганцево-цинковой) батарейки

1. Начало химических реакций

Химические процессы запускаются в элементах питания, как только те оказываются подключенными к замкнутой цепи.

Другими словами, батарейка начинает вырабатывать электроэнергию тогда, когда мы:

  • вставляем ее в устройство — потребитель,
  • включаем батарейку в работу,
  • замыкаем контакт цепи.

С этого момента химические элементы, помещенные внутрь корпуса, вступают в реакцию, побочным результатом которой является выделение энергии: электрической и тепловой.

Разделительный элемент, входящий в состав батарейки, обеспечивает правильность текущих процессов, направляя энергию в нужное русло.

2. Суть реакции

  1. Измельченные частицы цинка анода окисляются электролитом.
  2. Катод (двуокись марганца + углерод) посредством реакции на окисленный цинк образует течение электронов.
  3. Вырабатываемое электричество захватывается токосъемником и подается на внешние контакты батарейки, обеспечивая ее полярность, питая внешние устройства энергопотребления (фонарик, часы, плеер и т.д.).

3. Падение напряжения

В результате внутренних реакций химические компоненты батарейки сокращаются (иссякают запасы двуокиси марганца).

Цинковый анод окисляется, двуокись марганца на катоде утрачивает потенциал, превращаясь в неизбежную помеху, отработанный материал.

Как следствие — падение напряжения в сети.

Со временем побочных продуктов реакции становится все больше, а поскольку корпус элемента питания закрыт, они начинают препятствовать нормальным процессам вырабатывания энергии.

Так происходит до тех пор, пока батарейка оказывается неспособной утолить потребности питающего устройства в напряжении.

После чего одноразовая батарейка может быть сдана на утилизацию.

xn--80aabsug3boo.xn--p1ai

Устройство батарейки

Батарейки различных типов давно и прочно вошли в повседневную жизнь. Они используются во всевозможных электрических устройствах со слабыми токами, в качестве источника питания. Несмотря на внешние существенные отличия, устройство батарейки любого типа имеет общие черты и принципы. Различия могут быть только в составе химических веществ, с помощью которых выделяется электрическая энергия.

Типовое устройство батарейки

Батарейка, изготовленная в заводских условиях, включает в свой состав несколько специальных химических реагентов, которые, взаимодействуя между собой, выделяют энергию – тепловую и электрическую. Кроме того, в каждой батарейке имеются электроды – катод и анод, создающие соответствующие полюса – положительный и отрицательный.

Все реагенты разделяются при помощи специальной прокладки, которая не позволяет их составным частям перемешиваться. Тем не менее, эта прокладка способна пропускать электролит, находящийся внутри батарейки в жидком виде. Между разными твердыми реагентами и жидким электролитом происходят химические реакции, в результате которых образуются положительный и отрицательный заряды. Полюсность заряда напрямую зависит от химического состава того или иного реагента. Прокладка, расположенная между ними, не позволяет нейтрализовать положительный и отрицательный заряд.

Дополнительные элементы батарейки

Для снятия заряда и вывода его на контакты во внутрь анодного реагента помещается специальный токосниматель в виде штыря. Токосниматель катода расположен под внешней гильзой, являющейся ее оболочкой. И тот и другой токосниматели, оканчиваются электрическими контактами, соответственно анодом и катодом. Работа начинается с химической реакции, затем на реактивах происходит разделение зарядов и их последующий переход на токосниматели. Окончательно заряды поступают на раздельные электроды и, непосредственно, в электронное устройство.

В устройстве щелочных (алкалиновых) батареек применяется цинк в порошкообразной форме. Для того, чтобы замедлить расход цинка, некоторое время назад производились добавки в порошок химических элементов – ртути и кадмия. Поскольку эти добавки оказались вредными, их перестали применять. В современных конструкциях батареек используются более дорогостоящие, но менее вредные вещества, такие как индий, свинец и прочие. В качестве анодного реактива применяется оксид марганца совместно с электролитом, которым в данном случае является щелочь.

Щелочные батарейки могут иногда протекать. Это происходит, когда нарушена герметичность из-за возможных внешних повреждений гильзы, или, когда внутреннее давление становится выше нормы.

Солевые батарейки имеют аналогичную конструкцию и более низкую стоимость. Их основное отличие в том, что катодная масса заменяется цинковым корпусом. Угольный токосниматель расположен по центру. Хлорид, используемый как электролит, не что иное, как соль соляной кислоты. Именно она и послужила названием для данного вида батареек.

electric-220.ru