Билет 10 вопрос 2

Батарейки относятся к химическим источникам тока (ХИТ) — устройствам, в котором химическая энергия непосредственно превращается в электрическую в процессе протекания химической реакции между веществом окислителем и веществом восстановителем.

В тоже время безопасная на первый взгляд батарейка несет в себе потенциальную угрозу для окружающей среды и здоровья людей, поскольку она содержит в своем составе токсичные вещества (тяжелые металлы — свинец, кадмий, ртуть, никель, цинк), щелочи, которые могут вызывать ожоги и другие небезопасные компоненты.

Со временем ХИТ исчерпывают свои ресурсы и становятся отходами, которые относятся к отходам 1-го и 2-го классов опасности из-за наличия в них токсичных веществ. Зачастую отходы ХИТ попадают вместе с твердыми бытовыми отходами (ТБО) на полигоны и свалки мусора и являются источником повышенного загрязнения окружающей среды, что в свою очередь может сказаться на здоровье людей. И хотя доля отработанных батареек в бытовом мусоре составляет всего 0, 25 % (но это тысячи тонн) — угроза их негативного влияния довольно внушительная, тДеление элементов на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются подзарядке, но эффективность этого процесса крайне низка.

Для выбора функционального предназначения элементов питания важное значение имеют их типы (солевые, щелочные и т.д.) и размеры, которые указываются на корпусе батарейки. Ниже приведены наиболее распространённые размеры элементов питания:

*) IEC — International Electrotechnical Commission; JIC — Joint Industrial Council

**) Длина, диаметр

В настоящее время существует два типа обозначений батареек.

В первом —указывается только размер батарейки без указания химического состава элемента. Например, для цилиндрических батареек приводят следующие обозначения: D, С, АА, ААА.

Во втором — фигурируют два основных параметра батарейки, описывающие ее размер, форму и электрохимическую систему, на которой построен элемент. Например, LR20, LR14, LR6, LR03, 6F22. Первая буква в таком обозначении батарейки содержит информацию о ее химическом составе. Буква «L» относится к щелочной батарейке, отсутствие буквы «L» — к солевой, буква «S» — к серебряно-цинковой, буква «С» — к литиевой. Буквой «R» обозначается цилиндрическая форма элемента, буквой «F» — плоская. Цифра перед буквенным обозначением на батарейке обозначает количество параллельно соединенных элементов в батарее, например, «6F22» обозначает солевую батарейку типа «Крона», состоящую из шести 1, 5-вольтовых элементов (соединение одиночного гальванического элемента в батарею обеспечивает увеличение напряжения или ёмкости ХИТ).

Типы батареек (первичные ХИТ):

Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают их химический состав). В солевых батарейках используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролитом служит хлорид аммония, катодом — цинк.

Батарейки со щелочным электролитом или марганцевые батарейки, которые еще называют «алкалиновыми» батарейками («alkaline» с английского — щёлочь). В них используется щелочной электролит (гидроксид калия), положительный полюс состоит из диоксида марганца, а отрицательный — из цинкового порошка (в солевых элементах используется цинковый корпус).

Следует заметить, что и солевые и щелочные батарейки содержат растворенные тяжелые металлы, которые являются токсичными веществами.

Литиевые батарейки относятся к третьему типу из трех широко распространённых типов батареек. Литиевые батарейки обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды.

Литиевые батарейки широко используются в часах и в фототехнике.

Серебряно-цинковые батарейки имеют катод, состоящий из оксида серебра и представлены широкой гаммой типоразмеров, которые характеризуются более высоким напряжением по сравнению с окисно-ртутными, марганцево-цинковыми и воздушно-цинковыми элементами. Они обладают хорошими противоударными и противовибрационными свойствами, низким и стабильным внутренним сопротивлением, хорошими низкотемпературными характеристиками. Используются в слуховых аппаратах, инструментах, наручных часах, калькуляторах.

Ниже приведены сравнительные характеристики достоинства и недостатков батареек по типу электролита: