Какие бывают батарейки: виды и отличия, советы по выбору

При замене элементов питания далеко не все задумываются, как это сделать правильно. Между тем важно знать, какие типы батареек подходят к устройству и какими характеристиками они должны обладать, иначе разочарования не избежать: в лучшем случае энергии не хватит для полноценной работы техники, а в худшем она и вовсе сломается. Рассказываем, на что обратить внимание при выборе источника тока, чтобы обеспечить исправное функционирование прибора и не потратить при этом лишних денег.

Как научиться выбирать элементы питания

Как устроена батарейка
Разновидности
— По размеру и форме 
— По составу
Как выбрать правильные батарейки 
Аккумуляторные источники тока

Как устроены одноразовые элементы питания

Принцип действия любой батарейки основан на реакции превращения химической энергии в электрическую. 

Каждое такое приспособление состоит из корпуса с изоляционным покрытием, анода (здесь идут процессы окисления) и катода (здесь проходит восстановление), а также электролита (вещества, которое хорошо проводит электричество) и сепаратора (он нужен, чтобы реагенты не смешивались друг с другом).

Анодом выступают цинк, литий или магний, катодом служат диоксид марганца, оксид серебра, кислород, графит и т.д., а в качестве электролита используют солевой раствор, щелочь или кислоту. От этих компонентов зависит, какие бывают батарейки по названию — щелочные, литиевые, серебряные и т.д. Между положительным и отрицательным полюсами возникает разница потенциалов, которая и становится электродвижущей силой: вещество-восстановитель окисляется и отдает электроны, которые устремляются к катоду, создавая электроток. По мере повторения окислительно-восстановительных процессов исходного материала остается все меньше, и элемент питания постепенно разряжается.

Какие виды батареек бывают

По размеру и форме

Самый очевидный признак, по которому различаются элементы питания, — это их габариты и внешний вид. Существуют цилиндрические, круглые и прямоугольные модели. И именно на эти характеристики стоит смотреть в первую очередь: изделия неподходящего форм-фактора не получится вставить в устройство, даже если они будут подходить по емкости, напряжению и т.д.

Какие бывают батарейки по размеру и форме?

• Самые распространенные гальванические элементы — «пальчиковые» (маркировка АА, или по международной системе R6) и «мизинчиковые» (ААА, или R03). И те и те сделаны в виде цилиндров и отличаются только размером: «пальчиковые» немного больше «мизинчиковых». Характерная форма позволяет определить их полярность, даже если нет опознавательных знаков: выступающая часть — это всегда «плюс», а плоская — «минус». Применяются они широко: в бытовых электроприборах, детских игрушках, пультах управления, беспроводной компьютерной периферии и др.

• Разновидности C (R14) и D (R20) напоминают АА и ААА, однако они заметно шире, а D еще и выше, за что их называют «бочонками». Благодаря увеличенному объему они генерируют больше электричества, и их используют в портативной технике с большим энергопотреблением: переносных магнитофонах, рациях, мощных фонарях и т.д.

• Дисковые элементы питания имеют плоскую круглую форму, поэтому их называют «таблетками». Виды батареек-таблеток зависят от диаметра (он может быть от 10 до 30 мм) и толщины (от 1,6 до 7,7 мм). Чаще всего их используют в компактных устройствах, где не хватит места для более крупных источников энергии — наручных часах, калькуляторах, брелоках, электронных термометрах, пультах автосигнализациии. 

• Прямоугольные модели, известные на постсоветском пространстве как «Крона» (R61, F22), обладают высоким напряжением (9 Вольт) и подходят для техники со средним и высоким потреблением энергии. Внутри они состоят из нескольких соединенных последовательно гальванических элементов меньшего размера.

• Существуют и специализированные модели, предназначенные для узкого круга устройств. Например, А23 и А27 используют в бесконтактных ключах и брелоках сигнализации машин, AAAA — для лазерных указок и глюкометров, FTA1 — для беспроводных фотоэлементов и т.д.

По составу

Помимо формы и величины важную роль играет наполнитель (он бывает разный у гальванических элементов одного и того же типоразмера). От него зависит, как долго они прослужат, насколько стабильной будет их работа в разных условиях и другие параметры.

Какие бывают батарейки по составу?

• Солевые (они же — цинково-углеродные, «сухие» и т.д.) — они появились еще в 1865 году и до сих пор активно используются. Их номинальное напряжение составляет 1,5 Вольт и лучше всего они подходят для техники с постоянным небольшим расходом энергии — большие нагрузки они не выдерживают. Один из самых серьезных недостатков этой разновидности батареек — то, что они могут потечь и испортить прибор, в котором находятся. Это может случиться, если они долгое время находятся в устройстве, которым не пользуются. Но есть у этой разновидности источника энергии и значительный плюс — предельно низкая цена. 

Совет: когда требуется работа в суровых условиях, выбирайте модели с пометкой Heavy Duty — они обладают большей мощностью и их можно нагружать большими токами.

• Алкалиновые, или щелочные батарейки, оптимальны по соотношению цены и параметров работы. Свое название они получили из-за щелочного раствора, который используется в них в качестве электролита. Напряжение у них может быть 1,5 Вольт либо 1,65 Вольт, что сравнимо с солевыми гальваническими элементами. А вот емкость у них намного выше — количество энергии, которую они готовы отдать, в 2-5 раз больше, чем у угольно-цинковых. К тому же разряжаются они плавно и постепенно. А вот вес у них больше: при одинаковых размерах они будут тяжелее на 20-25%, чем солевые. Если в приборе 1-2 щелочных источника тока, это некритично, но 4-5 уже могут заметно утяжелить небольшой девайс.

• Литиевые батарейки — рекордсмены по срокам хранения без потери емкости. Они могут пролежать до 10 лет, а саморазряд при этом составит не более 10%. При этом они запасают больше энергии на единицу массы, чем другие, а значит их размеры могут быть минимальными при достаточно большой мощности. Еще одно важное отличие от остальных вариантов источников тока — возможность получать разное напряжение (от 1,5 до 3 Вольт), что делает шире возможности их применения. За такие хорошие характеристики приходится платить: стоят эти изделия заметно больше других.

• Серебряные гальванические элементы используют в качестве катода оксид серебра. По своим рабочим параметрам они одни из самых лучших: долговечные, способные работать с большими токами, обладающие высокой емкостью и минимальным саморазрядом. Однако и цена на них заметно больше.

Основные характеристики батареек в зависимости от их типа представлены в сводной таблице.

В продаже можно также встретить воздушно-цинковые батарейки — энергоемкие, надежные и безопасные. Однако большой популярности они не получили и используются в основном в слуховых аппаратах.

В 80-х годах настоящий бум переживали ртутные элементы питания. Однако сейчас они практически не встречаются, а в ряде стран и вовсе запрещены ввиду высокой токсичности этого металла и сложности его утилизации. 

Совет: узнать тип изделия можно сделать по маркировке перед буквой R на корпусе. Согласно стандартам МЭК (Международной Электротехнической Комиссии) буква L обозначает щелочной элемент питания, S — серебряный, C — литиевый, P — воздушно-цинковый, а если буквы нет — соляной.

Как выбирать

Купив первые попавшиеся батарейки взамен разрядившихся, можно вскоре пожалеть. Стоит не только уточнить нужный типоразмер источников электричества, но и продумать, какие модели — солевые, щелочные, литиевые или серебряные — лучше подойдут к устройству, для которого их приобретают.

Золотым стандартом считаются алкалиновые элементы питания ААА — средние по цене, достаточно энергоемкие, способные работать как в оборудовании с малым энергопотреблением, так и там, где используются большие токи. Такой вид пальчиковых батареек используется повсеместно: в автономных бытовых приборах, в компьютерной технике, фотоаппаратуре, пультах дистанционного управления и т.д. Однако иногда и они оказываются недостаточно мощными или не подходят по другим параметрам. 

Литиевые и серебряные варианты надежны, стабильно работают и имеют долгий срок службы, но их цена настолько высока, что устанавливать их в недорогой маломощный прибор нет смысла — вероятность, что он сломается раньше, чем «сядет» батарейка, очень высока. Солевые предельно дешевы, но не выдерживают высоких нагрузок и могут потечь.

Какие источники тока выбрать для разной техники, можно узнать из таблицы.

Совет: не стоит использовать элементы питания с разным составом в одном устройстве одновременно, а также ставить вместе старые и новые источники энергии — это может привести к некорректной работе оборудования, быстрому разряду, недостаточной суммарной мощности и т.д.

Аккумуляторные батареи

Многоразовые элементы питания отличаются от обычных тем, что их можно использовать многократно, периодически заряжая. Узнать их можно по надписи «reachargeable» и более высокой цене. Впрочем, вложения быстро окупаются, если пользоваться такими приспособлениями в энергоемкой технике: вместо регулярной покупки дорогих щелочных или литиевых одноразовых изделий вы просто подзаряжаете имеющиеся перезаряжаемые аккумуляторы.

Этот тип источников тока также различается формой, величиной и основным компонентом. Часть моделей повторяют типоразмер стандартных гальванических батареек (АА, ААА), другие же разрабатываются специально под устройство, для которого они предназначены. По своему составу они бывают никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH), никель-цинковые (Ni-Zn), литий-ионные (Li-ion), литий-полимерные (Li-pol, LIP) и другие, менее популярные. 

Каждый вариант имеет как преимущества, так и недостатки.

Благодаря идентичным типоразмерам одноразовые и аккумуляторные батареи, как правило, взаимозаменяемы. Если хотите реже менять гальванические элементы в приборе, выбирайте перезаряжаемые варианты, так как они более энергоемкие и выдерживают высокие нагрузки. Если же надо, чтобы техника всегда была наготове, возьмите обычные, которые в любой момент можно заменить на новые, а не ждать несколько часов, пока они зарядятся.