Генрих Кардашев - Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

Пора в магазин или на поток за покупками…

Хотим купить «Крону», нам предлагают батарею на 9 V, на которой написано: 0 % Mercury, 0 % Cadmium, Jan 2000 (use before), MadeinE.U.

Р.Г. Варламов . Современные источники питания

Сотни миллионов разнообразных ХИТ с самыми различными характеристиками, фирменных и «левых» ежегодно обрушиваются на покупателя. Как не потонуть в этом море обозначений и красочных (но далеко не всегда достоверных) сведений? Проблема выбора здесь очень остра: цены отличаются в несколько раз, а при неверном выборе в лучшем случае устройство не заработает как надо, в худшем — может быть испорчено. За подробной информацией надо обратиться к справочникам или специалистам по конкретным устройствам. Здесь мы приведем лишь некоторые общие сведения.

Сосредоточимся на герметичных ХИТ для портативной аппаратуры, не рассматривая проточные топливные элементы и силовые источники большой мощности. Характеристики ХИТ и применяемую терминологию по возможности упростим до пользовательского уровня.

В простейшем случае ХИТ представляет собой два электрода различной природы, ионная проводимость между которыми обеспечивается электролитом, жидким или твердым. Один из электродов содержит окислитель, а другой — восстановитель. На отрицательном электроде при работе ХИТ восстановитель окисляется, и свободные электроны по внешней цепи переходят к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя.

Напомним, что за положительное (расчетное) направление тока во внешней цепи принимают движение условного положительного заряда. Этот заряд будет двигаться противоположно электронному току, т. е. от плюса к минусу во внешней цепи источника при его разрядке (работе).

Наиболее простыми и дешевыми являются первичные источники тока как бы однократного действия, в которых при работе (прерывистой или непрерывной) протекают необратимые (или частично обратимые) окислительно-восстановительные реакции. Эти источники — гальванические элементы, после исчерпания токообразующих реагентов подлежат замене. По поводу этих источников радиолюбители шутят: «Купил. Поставил. Поработал. Сели — выбрасывай и беги за новыми».

В гальванических элементах используют следующие электрохимические системы, аббревиатуры (или химические символы) которых используются при маркировке: Л (Li) — литиевые; МЦ (MnZn) — марганцево-цинковые; РЦ (HgZn) — ртутно-цинковые; СЦ (AgZn) — серябрено-цинковые.

Некоторые из гальванических элементов допускают относительно небольшое число циклов перезаряда. Примером могут служить алкалиновые (от англ. alkaline — щелочной) элементы. Их можно подзарядить, если корпус не имеет механических дефектов (выделяется газ!) и емкость снизилась не более чем наполовину.

Более сложными являются вторичные источники, которые создаются с обратимо работающими электродами. Это перезаряжаемые ХИТ, или аккумуляторы. Они допускают до тысячи циклов перезаряда (от дополнительного источника постоянного тока), восстанавливающих их работоспособность. В аккумуляторах используют следующие электрохимические системы: никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH); свинцово-кислотные (Sealed Lead Acid, SLA); литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Polimer).

Основными электрическими характеристиками ХИТ являются: напряжение на его зажимах, внутреннее (омическое) сопротивление и емкость. Напряжение на зажимах ХИТ зависит от типа и состояния его электрохимической системы и характера нагрузки.

При холостом ходе (разомкнутый источник) напряжение на нем равно его электродвижущей сипе (ЭДС); последняя характеризует работу, производимую химическими реакциями по разделению зарядов на электродах.

Внутреннее сопротивление характеризует потери в самом источнике при его работе. Емкость ХИТ — количество электричества (заряд) в ампер-часах (А·ч) или миллиампер-часах (мА·ч), которое отдается при его разряде до заданного напряжения. Обратите внимание на то, что размерность «емкости ХИТ» кулон, а не кулон/Вольт = Фарад, как у «электрической емкости конденсатора», ибо это разные физические понятия.

Соединяя отдельные гальванические или аккумуляторные элементы в группы, последовательно для увеличения напряжения, параллельно для увеличения тока или смешанным образом, образуют соответствующие батареи. На радиожаргоне или в быту зачастую любой ХИТ называют просто батарейкой.