Что такое черное в батарейке
Из чего состоит батарейка, как она устроена
Батарейки широко используются в повседневной жизни. Они позволяют сделать её немножечко проще. Например, не нужно тратить много усилий, чтобы включить телевизор при помощи пульта, воспользоваться калькулятором. Благодаря им вы всегда знаете время или можете воспользоваться беспроводной компьютерной мышкой. Однако не каждый знает, какие бывают виды батареек, а главное – что у них внутри.
Как устроены разные типы батареек, что у них внутри
Самые первые прототипы батарейки появились более 2 тыс. лет назад в Месопотамии. Да, это не шутка. Состоял такой элемент питания из глиняной вазы и медного стержня, который заливали специальным составом, напоминающим битум. Также этот состав можно было заменить винным уксусом. В итоге можно было получить напряжение около 0,5-1 В. Назвали такое приспособление «Багдадской батарейкой» (из-за места, где её нашли). Сегодня этот артефакт хранится в Национальном музее Ирака.
Однако это были самые первые элементы питания, устройство которых можно назвать примитивным. Сегодня же их производство и состав кардинально изменились, если сравнивать с «предками».
Устройство современных накопительных элементов отличается простотой. Различия между каждым типом минимальны. В основе любой конструкции есть положительный полюс (анод) и отрицательный (катод). Также в состав входит электролит. Именно от него зависят основные характеристики и параметры элемента питания:
Кроме основных элементов в любой батарейке есть вкладыш, который выступает в роли прокладки, диафрагма, футляр и стержень из угля.
В целом, сама «начинка» может быть литиевая, щелочная и солевая. Последний вариант, можно сказать, давно себя изжил. Дело в том, что солевые батарейки имеют больше минусов, чем плюсов (если сравнивать с другими элементами питания). Но как выглядит электролит?
Внутри корпуса находятся несколько химических веществ. В солевых батарейках это цинк, диоксид магния, гидроксид калия, а также пассивный уголь.
Справка. Когда батарейки не используются, они могут восстанавливать заряд или, другими словами, выравнивать локальные неоднородности, которые вызываются разрядом элемента. Данный процесс позволяет незначительно продлить срок службы изделия.
Кроме вышеперечисленных элементов в состав батарейки могут входить и другие:
В алкалиновых батарейках в роли электролита выступает щёлочь. Благодаря её свойствам данное изделие работает стабильно на протяжении всего срока эксплуатации, медленнее разряжается, работает даже при минусовой температуре и отличается более длительным сроком службы.
Неопытные пользователи могут подумать, что проходимые химические реакции отличаются своей сложностью. На самом деле, это не так — здесь всё довольно просто. Химическая реакция перемещает отрицательно заряженные частицы (электроны), что в итоге и создаёт электрический ток.
В состав литиевых элементов питания входит (как уже можно понять из названия) литий. Он выступает в роли катода и имеет наивысший отрицательный потенциал. Стоит отметить, что данный химический элемент — органический, благодаря чему батарейка получила улучшенные характеристики.
Если рассматривать по типам, то у каждой батарейки могут быть свои элементы. Например, у «таблетки» в составе имеется оксид ртути и порошок цинка. Крона отличается более сложным составом:
Также в состав такого изделия входит корпус, но о нём расскажем отдельно.
Из чего сделан корпус батареек
Любая батарейка обладает прочным корпусом, который защищает элемент и выполняет ряд важных функций. В него помещают различные составляющие будущей батарейки: диоксид марганца, загустители, сульфат бария, катализатор, цинк и т. д.
Однако не все знают, что его изготавливают из различных металлов. Для многих он просто металлический. На самом деле, нет — всё намного сложнее.
Прежде всего, его могут изготавливать из цинка. Чаще им оснащают солевые элементы питания. В последнее время встречается корпус, изготовленный из железа или особой нержавеющей стали. Такой корпус отличается повышенной прочностью и уровнем защиты.
Состоит он из верхней и нижней пластины, на которых помечено, где «минус», а где «плюс». Также в состав корпуса входит боковая пластина. Она и является основной его частью. По сути, само производство начинается с того, что на станке нарезаются такие пластины. После чего они скручиваются в трубочку, которая и именуется корпусом.
Справка. Корпус может быть изготовлен не в виде трубочки, а в форме квадрата. Элементы питания такого строения обладают самым большим напряжением – до 9 Вольт.
Несмотря на высокое напряжение, данный тип батареек не пользуется популярностью и не особо востребован среди отечественных потребителей. Причины кроются на поверхности, причём в прямом смысле этого слова. Во-первых, такое изделие отличается толстой оболочкой, которая защищает химические элементы от внешних неблагоприятных воздействий и падений. Во-вторых, лишь малая часть приборов заточены под такую форму батарейки, т. е. попросту элементы питания в них не поместятся и не подойдут в разъём.
Что внутри батарейки и как она работает?
Автор Вячеслав Питель · 13:56 05.02.2019
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта Uspei.com. В детстве, глядя на молнии, я часто задавалась вопросом, а можно ли поймать их в какую-нибудь изолированную банку и потом питать ей электроприборы? И не замечала, что нечто похожее всегда уже было под рукой – батарейка. Она тоже каким-то образом питала технику, и даже будучи такой маленькой, делала это часами.
Что же такое батарейка – контейнер для электричества или мини электростанция, которая его производит? Как она работает, почему самые плохие из них вздуваются или протекают, и зачем когда-то давно приходилось кусать батарейки?
Кто изобрел батарейку?
На основе этого Алессандро собрал “вольтов столб”, где находились диски из цинка и меди, соединенные проволокой, а также ткань, пропитанная кислотой. Цинковые пластины растворялись, медные выделяли пузырьки газа, а по проволоке протекал электрический ток. Так был создан прообраз современной батарейки, которая работала на взаимодействии двух металлов в электролите.
Что внутри батарейки?
Как только мы жмем кнопку “включить” создается цепь и электроны через гвоздь устремляются в положительную часть батарейки, на своем пути они проходят через электроприбор и заставляют его работать. Спустя время в катоде образовываются побочные элементы, которые больше не дают электронам перемещаться и батарейка садится.
Чем дешевые батарейки отличаются от дорогих?
Самые простые батарейки, которые стоят копейки, внутри выглядят примерно также, но работают на других материалах. Называются солевые и выпускаются в тех же форматах “три А”, “два А” “С” и “D”.
Иногда этому способствует брак при производстве или несоблюдение очень узкого температурного режима. Начинаются неправильные химические реакции, выделение газа и вздутие батарейки. Хорошие алкалиновые источники таких недостатков лишены, да и корпус у них прочнее.
Почему раньше грызли батарейки?
Как я уже говорила, батарейка садится, когда в катоде накапливаются побочные элементы, они оседают слоем на внутренней части оболочки. Так вот когда грызли довольно податливый корпус этот слой чуть чуть разрушался и батарейка временно оживала.
Но сейчас повторять такое ни в коем случае не советую. Особой пользы не получите, а химии поесть можете. или технику испортите. Лучше вместо этого взять нормальную алкалиновую батарейку с хорошей емкостью. Во второй части расскажу про аккумуляторы и связанные с ними мифы. Например, как правильно их заряжать и что будет, если делать это дольше, чем нужно.
Почему батарейки нельзя выбрасывать
Содержание
Содержание
На каждой батарейке или аккумуляторе питания всегда нарисована перечеркнутая урна. Про экологию и токсичность говорят сейчас много, но почему же батарейки — эти маленькие и безобидные на вид элементы питания — все-таки нельзя выбрасывать в урну и что с ними тогда делать?
Что опасного в батарейках?
Для начала разберемся, что у нас содержится внутри батареек. Не будем вдаваться в подробности механизма работы, но запомним основное — это элемент питания, под оболочкой которого мы имеем имеет анод и катод, погруженные в электролит и вступающие в химические реакции для выработки электрического тока.
В этом материале мы не станем оценивать характеристики батареек по работоспособности и эффективности. Нас интересует только внутренний состав «ингредиентов».
Батарейки бывают нескольких типов:
Солевые — самые первые и простые батарейки. Анод состоит из смеси диоксида марганца с электролитом. В качестве электролита раньше выступал хлорид аммония, сейчас в основном хлорид цинка иногда с добавкой хлорида кальция.
Щелочные (алкалиновые) батарейки в составе электролита имеют, как понятно из названия, щелочь. Здесь мы имеем анод из цинка, гидроксида калия, катод из диоксида марганца.
Литиевые основаны на литиевом катоде и органическом электролите. В составе также оксиды марганца и меди, серы, дисульфид железа, хлористый тионил.
Оксид-серебряные батарейки подразумевают в составе оксид серебра в виде катода, цинковый анод, щелочной электролит и еще гидроксиды натрия и каля в придачу.
Воздушно-цинковые батарейки — это гидроксид калия либо раствор хлорида цинка в электролите и цинковый катод.
Но и это не все. В целом, в зависимости от типа батарейки, мы получаем под корпусом занятный компот: свинец, литий, марганец, никель, натрий, кадмий, титан, иногда ртуть. Не самый приятный и совершенно точно токсичный набор элементов.
Если вы уже в ужасе побежали вытаскивать батарейки из всех приборов, погодите. Пока вы держите батарейку в руках, пользуетесь ей в приборе — она не опасна. Когда весь букет токсичности прочно спрятан в корпус элемента питания — никакой угрозы для вас или окружающего пространства батарейка не представляет.
От одной выброшенной батарейки вреда ведь не будет?
Было бы здорово так думать, но на планете живет не один человек, а почти 8 миллиардов. По статистике Роспотребнадзора, только в Москве в среднем ежегодно выбрасывается порядка двух тысяч тонн батареек.
В чем же тогда проблема, если сама по себе батарейка не особо страшна? Отдыхая годами на свалке, корпус батарейки разрушается, и все токсичные соединения отправляются на волю. Либо они попадают в почву и грунтовые воды, либо прямиком в атмосферу, если батарейку сожгли. И все наши токсичные товарищи совершают долгое путешествие, отравляющее все на своем пути.
А теперь давайте разберемся, что такого вредного в основных токсичных элементах.
Свинец — как тяжелый металл, вреден в любых количествах, попадающих в организм. Накапливается в мозге, печени, почках, костях. Особенно опасен для детей и внутриутробного развития, вызывая нарушения в работе мозга и центральной нервной системы, снижение умственного развития.
Литий — в чистом виде для человека угрозы не представляет, так как литий сам по себе в небольшой концентрации и так содержится во всех тканях организма. Мы потребляем его с едой, и некоторые лекарственные психотропные препараты содержат литий в том числе. Но превышение нормы лития и интоксикация его соединениями вызывает нарушения в опорно-двигательном аппарате, тормозит ЦНС и работу щитовидной железы.
Марганец — тоже сам по себе не особо токсичен и участвует во многих обменных процессах организма. А вот оксид марганца — такая себе история. Разлагается он только при температуре от 535 градусов, и что точно не стоит делать — так это вдыхать его, так как интоксикация оксидом марганца приводит к поражению мозга.
Никель — вообще-то, ваша поджелудочная железа содержит никель. Но это не отменяет того факта, что никель и его соединения токсичны. В основном его избыток вызывает кожные реакции — дерматиты, витилиго.
Ртуть — вы наверняка про нее знаете, она чрезвычайно токсична и для человека, и для животных. ЦНС, пищеварительная и иммунная системы, дыхательные пути, почки, кожа, глаза — это все поражается ртутью. Наиболее уязвим к ее воздействию внутриутробный плод. Всемирная Организация Здравоохранения признает ртуть одним из десяти химических элементов, представляющих опасность и проблему для здоровья человечества.
Кадмий — токсичен так же, как ртуть или мышьяк. Вдыхать или есть кадмий точно не стоит. Поражает дыхательные пути, ЦНС, желудочно-кишечный тракт, нарушает работу печени и почек. Даже сотых долей грамма соединений кадмия уже достаточно для острого отравления.
И это мы говорим только о том, как эти элементы влияют непосредственно на человека. Но стоит помнить и о токсичности для растений и животных. Например, высокая концентрация кадмия в водоемах вызывает отравление воды и массовую гибель рыбы. Литий химически активен и быстро вступает в реакции в почве и воде. Никель, накапливаясь в почве, вызывает болезни и гибель животных, дегенерацию растений. Природа «болеет» и к тому же становится отличным проводником всех вредных элементов к человеку. Рыба и моллюски с высоким содержанием ртути — уже не редкость, как и вода с повышенным содержанием тяжелых металлов.
А что тогда с ними делать?
Итак, вы уже наверняка достаточно убедились, что даже одна батарейка стоит вашего внимания. Что с ней делать? Не выбрасывать в мусорное ведро!
В каждом городе есть пункты приема батареек и других элементов питания, которые впоследствии отправляются на утилизацию. Например, на сайте компании «Мегаполисресурс», которая занимается в России переработкой батареек, есть удобная карта городов, на которой отмечены все пункты приема и адреса. Просто выберите свой город и посмотрите, куда можно отнести свои отжившие элементы питания — очень часто это обычные магазины, торговые центры.
Найти пункт приема можно также на сайте Duracell — крупнейшего мирового производителя батареек. Именно они стали инициатором экологического проекта по утилизации батареек, к которому подключились российские экологические предприятия, компании, школы.
Бегать сдавать по одной батарейке неудобно. Проще всего организовать хранение использованных батареек у себя дома в отдельном контейнере. Но помните, что в некоторых пунктах приема есть ограничения. Например, до 20 батареек с человека.
Их точно переработают?
До сих пор многие считают утилизацию бесполезным занятием. Мол, потом все отходы все равно попадают на свалку и точно также там валяются или, того хуже, сжигаются, отравляя атмосферу. На самом деле, это не так.
Да, с батарейками дело обстоит достаточно сложно. Даже в Европе есть всего несколько заводов, производящих переработку элементов питания. В России на данный момент основных точек пока только две — завод «Мегаполисресурс» в Челябинске и «Национальная экологическая компания» в Ярославле. Правда, по данным «Российской газеты», к 2024 году в России планируется организовать до семи экологических предприятий.
В начале 2020 года российский филиал Duracell отчитался, что в ходе своего экологического проекта только с мая по октябрь 2019 года на утилизацию в «Мегаполисресурс» были отправлены 30 тонн батареек.
Сейчас батарейки не утилизируются полностью, а возвращаются дальше в промышленный оборот. В среднем, из 100 кг старых батареек получается порядка 40 кг чистого сырья, включая цинк и железо. Батарейки дробятся, их содержимое промывается от электролита. Далее в несколько этапов выщелачивания извлекаются цветные металлы и из соли. Электролит используется для нейтрализации кислот, графитовые стержни в батарейках также отфильтровываются и используются в дальнейшем.
Устройство батарейки пальчиковой, круглой, кроны, телефона
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:
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:
Устройство батарейки может быть и немного иным:
Детали энергетического элемента:
Если сильно нагреть данный эелмент, 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:
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:
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:
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 энергетических накопителей содержатся разные химические элементы. Вот химические элементы, встречающиеся в источниках энергии:
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:
Каждая компания производит линии по-своему и поэтому состав может заметно отличаться.