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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 가정용 기기용 배터리
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 충전기, 배터리, 갈바니 전지 최근 몇 년 동안 가정용 장비에 전력을 공급하기 위한 다양한 갈바니 전지가 러시아 시장에 등장했습니다. 동시에 특정 장비에 가장 적합한 요소의 평가 및 선택에 대한 정보가 부족합니다. 이 기사의 목적은 이러한 격차를 메우고 독자들에게 추가 정보를 제공하는 것입니다. 모든 갈바니 전지에서 전기화학 반응은 음극에서의 산화 과정과 양극에서의 환원 과정으로 구성됩니다. 반응은 공간에서 분리되고 음극 단자에서 형성된 전자는 외부 회로를 통해 양극 회로로 전달되어 환원 반응에 참여합니다. 전극의 재질과 전해액의 조성에 따라 소자 단자의 기전력(EMF)이 다를 수 있습니다. EMF 값은 전극의 전기화학적 전위차에 의해 결정됩니다. 테이블에서. 1은 가장 일반적으로 사용되는 갈바닉 셀의 일부 매개 변수를 보여줍니다.
구리-아연 소자는 낮은 전압과 기타 불편함(액체산성 전해질, 세척의 필요성)에도 불구하고 수년 동안 낮은 전류에서 안정적으로 작동하며 최근 철도 자동화 시스템에 널리 사용되고 있습니다. 실제로 현재 우리는 제한된 수의 요소에 직면해 있습니다. 이들은 염분, 알칼리성, 수은,은, 공기 및 리튬입니다. 소금 원소 망간-아연 또는 탄소-아연 원소라고도 합니다. 그 중 플러스 전극은 흑연으로 만들어지고 마이너스 전극은 아연(소자 본체)입니다. 전해질 감극제의 기능은 이산화망간과 염화암모늄의 혼합물에 의해 수행됩니다. 소금 전지의 EMF는 1,6V이며 필요한 전압의 배터리는 직렬 연결을 통해 얻습니다. 이러한 배터리의 요소는 종종 원통형이 아니라 직사각형 모양입니다. 소금 요소의 작동 온도 범위는 -20°С에서 +55°С입니다. 그러나 저온에서는 부하에 전달되는 전류가 감소합니다. 고온에서는 아연 전극의 파괴가 가속화되고 전해질이 더 빨리 건조됩니다. 지난 9년 동안 소금 전지가 크게 개선되었습니다. 아연 케이스의 파괴를 줄이기 위해 전해질에 수은을 첨가한 다음 환경 친화적인 유기 첨가제로 대체했습니다. 이러한 개선으로 셀의 수명이 12년으로 연장되지만 일반적으로 XNUMX개월에서 XNUMX개월 사이로 인용됩니다. 첨가제가 개선 된 소금 요소는보다 안정적인 디자인으로 생산됩니다. 보호용 강철 (플라스틱이 적음) 케이스는 외부에 있고 아연은 내부에 있습니다. 이러한 요소는 작동하기에 더 안전합니다. 또한 에너지 강도가 더 높습니다. 이러한 요소의 본체는 폴리머 개스킷 형태의 씰이 있는 모양의 금속 디스크 전극에 의해 위와 아래에서 닫힙니다. 그럼에도 불구하고 염 갈바닉 전지는 화학적 전류원 중에서 전기 용량이 가장 작은 450 ... 850 mAh(이하, AA 형식 소자에 대해 값을 부여함)이다. 시계, 가전 제품용 리모컨, 어린이 장난감, 알람 장치, 포켓 라디오와 같은 중저전력 장치에 사용하도록 설계되었습니다. 소금 전지의 수명을 연장하려면 새 세트와 함께 이미 사용한 전지를 사용하되 완전히 방전된 상태로 만들지 않는 것이 좋습니다. 이는 방전 중에 점성 전해질의 국부적 불균일성을 균등화하는 매우 느린 프로세스와 "휴지" 동안 요소 특성의 일부 복원 때문입니다. 특히 오디오 플레이어에서 한 세트의 솔트 원소를 연속으로 XNUMX시간 이상 사용하는 것은 권장하지 않습니다. 알칼리 원소 알칼리성 원소는 실제로 소금과 다르지 않으며 탄소 및 아연 전극, 이산화망간을 포함하지만 염화 암모늄 대신 알칼리성 전해질을 사용합니다. 따라서 알칼리성 또는 알칼리성이라고합니다. 알칼리성 전해질은 셀 작동 중 가스 발생을 제거하므로 밀봉된 버전으로 생산됩니다. 이러한 요소의 emf는 소금 요소보다 약간 적습니다. 그러나 특정 용량, 방전 전류 및 저장 수명(최대 1000년)이 더 큽니다. 알카라인 전지의 용량은 3700 ~ 30mAh입니다. -55°C ~ +XNUMX°C의 온도에서 계속 작동합니다. 그러나 알카라인 전지와 염전지의 가장 중요한 차이점은 방전 중 전압 감소가 더 느리다는 것입니다(그러나 마지막에는 급격히 감소합니다). 알칼리 전지의 용량은 소금 전지의 용량보다 훨씬 높기 때문에 손전등, 전기 면도기, 음성 녹음기, 플레이어, 휴대용 라디오 및 라디오, 전화 및 라디오 방송국, 강력한 전등과 같이 중간 및 높은 에너지 소비 장치에 사용됩니다. . 수은 원소 수은은 오랫동안 아연으로 소금 요소를 개선하는 데 성공적으로 사용되었습니다. 결과적으로 이산화망간과 산화수은을 가진 원소가 생성되었습니다. 수은 요소는 용량이 크고 저장 수명이 매우 깁니다. 이러한 요소의 EMF는 알칼리성 요소보다 0.15V 적지 만 수은으로 인한 환경 오염의 위험으로 인해 이러한 가정용 형식 요소는 점점 더 적게 생성됩니다 ( "Merquri"라는 비문이있는 요소는 던질 수 없습니다 쓰레기통에 넣고 유해 폐기물을 위한 특수 용기를 가지고 있습니다. 불행하게도 아직은 아닙니다). 은 원소 그들은 실제로 은색입니다. 양극은 산화은으로 만들어집니다. 은 원소의 EMF는 소금 원소보다 0.25V 더 큽니다. 비싸고 희귀하며 "Silver"라는 비문으로 구별 할 수 있습니다. 공기 아연 요소 이들 원소는 아연과 공기가 전기화학 반응에 관여하므로 체내에 구멍이 뚫려 있다. 아연 공기 전지는 용량이 크고 저장 수명이 깁니다. 실온에서 자체 방전은 연간 2%를 초과하지 않습니다. 그러나 이러한 요소는 공기가 들어가지 않도록 밀폐된 상태로 보관해야 합니다. 이 기능은 매우 좁은 범위의 작동 매개변수와 함께 소비자 형식 요소의 제한된 릴리스로 이어졌습니다. 공기 아연 셀의 EMF는 1.4V이며 용량은 70~600mAh입니다. 작동 온도 범위 - -18°С ~ +50°С. 그들은 주로 보청기에 사용됩니다. 리튬 전지 리튬 배터리는 비교적 최근에 등장했습니다. 리튬 음극과 유기 화합물 기반의 이산화망간 전해질을 사용합니다. 이 셀은 넓은 온도 범위(-30°C ~ +65°C)에서 작동할 수 있으며 고용량 및 매우 낮은 자체 방전(최대 10년)으로 매우 긴 저장 수명을 제공합니다. 리튬은 다른 모든 금속 중에서 음극 전위가 가장 높습니다. 이 요소의 EMF는 3,8V입니다. 리튬은 값 비싼 금속이므로 컴퓨터 메모리 칩용 백업 전원 공급 장치 및 우주 기술과 같이 장기간 안정적인 작동이 필요한 곳에서 주로 리튬 전지가 사용되었습니다. 이전에 리튬 전지는 시계, 계산기, 카메라 및 컴퓨터용 "버튼"("푸시 버튼") 버전으로만 생산되었습니다. 점차적으로 비용이 감소함에 따라 리튬 전지는 전력 소비가 높은 장치(최신 카메라, 캠코더 - CR123, 2CR5 및 CR2 전지)에만 사용되는 것이 아닙니다. 뿐만 아니라 다른 장치에서도 마찬가지입니다. 불행히도 오늘날에는 단일 요소 지정이 없습니다. 미국 치수 시스템이 있고 국제 치수 시스템이 있습니다-IEC가 있으며 선도 기업은 종종 제품에 여러 지정을 한 번에 표시합니다 (표 2 및 "라디오"참조) , 2000, 2호, 47쪽).
IEC 시스템에 따른 문자 "R"은 원통형 요소를 나타내고 "F"는 직사각형을 나타냅니다. "R" 또는 "F" 앞에 문자 "L"을 추가하면 이 요소가 알칼리성임을 의미합니다. 일반적으로 IEC 시스템의 전체 지정에는 14개의 문자가 포함되며 1996개의 의미 그룹으로 나뉘며 구현에 심각한 장애물이 될 수 있습니다. R. Varlamov "MC 시스템의 외부 요소 및 배터리"( "Radio", 3, No. XNUMX) 기사에 자세히 설명되어 있습니다. 소비자는 배터리의 수명과 저렴한 가격에 관심이 있으며 배터리의 수명은 주로 전기 용량과 관련이 있습니다. 제조업체는 만장일치로 이 매개변수를 표시하지 않으려고 노력하며 이에 대해 매우 타당한 이유가 있습니다. 사실 실제 용량은 방전 조건에 따라 다릅니다. 셀 전압이 방전될 때 얼마나 빨리 떨어지는지는 부하 전류와 전해질 유형에 따라 다릅니다. 요소를 XNUMX으로 방전하는 것은 불가능합니다. 장치에는 특정 전압이 필요하며 저전압에서는 작동하지 않습니다. 방전 시 최소 허용 전압을 차단 전압이라고 합니다. 작동 특성에 따라 결정되며 일반적으로 0,8 ~ 1V 범위입니다. 차단 전압이 낮을수록 소자가 더 많은 에너지를 줄 수 있습니다. 새로운 기술의 도입으로 요소의 특성을 개선하여 용량, 저장 수명, 방전 전류를 늘릴 수 있습니다. 예를 들어, Duracell은 티타늄 기술을 도입했습니다. 전해질에 이산화티타늄을 첨가하면 전류 소모가 적은 장치의 셀 수명이 늘어납니다. Panasonic은 Power activator 기술을 도입했고 TDK는 X-treme 기술을 도입했습니다. GP 배터리 - 슈퍼 알카라인, 에너자이저 - 하이테크 포뮬러. 미세하게 분산된 고전도성 입상 흑연과 겔화된 유기 전해질을 사용하여 이 회사는 중간 및 높은 전력 수준에서 전지 성능을 크게 향상시킬 수 있었습니다. 한편으로 제조업체는 에너지 소비를 줄이기 위해 가전 제품을 지속적으로 개선하고 있으며 다른 한편으로는 배터리 생산 개발에서 에너지 강도와 방전 전류를 증가시키는 경향이 있습니다. 예를 들어 가전 제품과 배터리를 생산하는 Panasonic은 RQ-SX20 플레이어를 광고하면서 브랜드 LR6 알카라인 전지(Power activator 기술 사용)가 45시간 녹화 재생을 제공한다고 강조합니다. 광고 자료에서 회사는 일반적으로 자사에서 생산하는 새 배터리의 용량이 크게 증가했다고 보고합니다(값은 표시하지 않음). Panasonic은 새로운 LR6 Power Alkaline 셀의 실제 용량을 증가시킨 다음과 같은 결과를 제공합니다. 소비 전류가 170 ... 300 mA인 CD 플레이어에서 사용할 때 셀의 작동 시간이 20% 증가했습니다. 할로겐 램프가있는 손전등 (전류 소비 600..800mA) - 20 %. 디지털 카메라 Casio QV-10(전력 315mW)에서 - 28%. IBM ThinkPad 230 휴대용 컴퓨터에서는 30%, Nikko 장난감 자동차에서는 45%. 두 개의 Panasonic LR6 요소로 구성된 한 세트에서 간격이 짧은 500개 이상의 플래시 장치를 얻을 수 있습니다. 보시다시피 다시 광고합니다. 플래시 전원이나 그 사이의 간격이 표시되지 않습니다. 마찬가지로 Energiser 요소도 광고됩니다. 회사는 자사의 LR6 요소가 디지털 카메라에서 50% 더 오래 지속된다고 표시합니다. 포켓 라디오에서 - 45%. 휴대 전화에서 - 40%. 휴대용 손전등 - 무선 조종 자동차 모델에서 80% - 기존 (소금) 요소에 비해 40%. 실제로 같은 크기의 소금 및 알카라인 배터리 비용은 4 ~ 5 배, 수명은 6 ~ 8 배 다릅니다. 특정 배터리의 실제 전기 용량은 마킹으로 설정하는 것이 사실상 불가능합니다. 요소의 겉보기 정체성으로도 상당히 다를 수 있습니다. 테이블에서. 2는 소금의 용량을 나타내며 괄호 안에는 알칼리성 갈바니 전지가 있습니다. 또한 소자의 가장 중요한 특성은 최대전류이다. 이 요소는 소비자에게 짧지 만 안정적으로 소위 플래시 전류를 제공 할 수 있습니다. 테이블에서. 3은 일부 요소의 플래시 전류 값을 보여줍니다.
플래시 전류는 외부 회로의 제로 저항에서 오류 전류와 다릅니다. 후자의 경우 유용한 작업이 수행되지 않으며 오류 전류 펄스의 지속 시간은 몇 분의 XNUMX초입니다. 플래시 전류는 외부 회로의 매우 작지만 특정 저항에서 측정되며 종종 소스의 내부 저항과 비교하기도 합니다. 이 전류는 유용한 작업을 수행하며 지속 시간은 몇 초(최대 XNUMX초)입니다. 플래시 전류의 값은 자동 필름 진행 기능이 있는 카메라, 사진 플래시와 같이 단기적이고 주기적인 강렬한 로드가 있는 소비자에게 매우 중요합니다. 플래시 전류가 높은 셀과 배터리는 상당한 양의 에너지를 갖는 경향이 있습니다. 예를 들어, 사진 세트를 사용한 후 일회용 폴라로이드 카메라 세트의 배터리는 여전히 오랫동안 최대 10A의 전류를 공급할 수 있습니다. 요소의 매개 변수에 대한 값 부족은 다양한 조건에서 수행되는 테스트 테스트를 통해 보완됩니다. 테이블에서. 도 4는 오디오 플레이어에서 작동할 때 AA 요소(UM3, MN1500, R6, LR6)의 테스트 결과를 보여준다. 이 요소의 사용은 가장 방대한 것 중 하나입니다. 위의 정보는 염분과 비교하여 알칼리성 원소의 이점을 명확하게 보여줍니다. 소비자에게 제시된 매개 변수는 회사의 유망한 광고 문구보다 더 큰 가치가 있습니다.
서로 다른 유형의 요소를 구별하고 가짜 또는 단순히 품질이 낮은 제품을 생산하는 사람이 누구인지 아무도 모르고 어디에서 생산하는지 알지 못하는 방법은 무엇입니까? 배터리를 생산하고 러시아 시장에서 제품을 판매하는 주요 회사 목록은 매우 많습니다. 이들은 Duracell, Energiser, Panasonic, Varta, Kodak, TDK 등입니다. 따라서 이름 자체는 이미 일종의 권장 사항입니다. 특히 구매하려는 요소와 장치가 같은 회사에서 제조되는 경우 더욱 그렇습니다. 그러나 알칼리성, 고급 및 에너지 집약적 셀에서는 거의 항상 "알칼리성"이라는 명칭을 찾을 수 있습니다. 향상된 생산 기술을 나타내는 비문 - "Power Alcaline", "X-Treme". "슈퍼 알칼리성". "하이테크", "티타늄"도 확실한 추천입니다. 특정 장비용 배터리를 선택할 때 반드시 주의를 기울여야 합니다. 요소의 모든 금속 스탬핑 몸체(특히 바닥 표면이 매끄럽지 않음)가 이것이 소금 요소임을 나타내는 것을 종종 들을 수 있습니다. 이 표시는 절대적이지 않습니다. 개선 된 소금 요소에는 끝에 금속 와셔 모양의 보호용 금속 케이스가 있으므로 외관상 알칼리성 요소와 구별하기 어렵습니다. 소금과 알칼리 원소는 브랜드와 비문으로 구분할 수 있습니다. 문자 "R"은 소금 요소(R1, R03, R6, R14, R20 등)를 나타냅니다. 개선 된 소금 요소는 문자 "P"또는 "S"(덜 자주 HD, HE, EH, UP, UPS)로 추가로 표시됩니다 (예 : R6P, SUMS, R20UPS). 문자 "L"은 LR1, LR03, LR6, LR14, LR20, 6LF22와 같은 알칼리 요소의 지정에 입력되며 "Alkaline", "Super Alkaline"등의 비문은 거의 항상 추가됩니다. 수은, 은 및 공기 아연 원소는 각각 "수성", "은"(또는 "은")으로 지정됩니다. "Zn-Air"이지만 가정용 기기의 경우 "0% Merqury", "0% Merqury & Cadmium"이라는 문구가 있는 요소를 사용하는 것이 바람직합니다. "0% 수은 및 카드뮴 첨가". "0% Quecksilber 카드뮴", "0% Hg Cd", "무수은". 고품질 배터리에 대한 또 다른 신뢰할 수 있는 증거는 포장입니다. 진지한 회사는 포장 된 품목을 볼 수 있고 습기 및 기계적 손상으로부터 안정적으로 보호 할 수있는 투명한 플라스틱 껍질 인 골판지 뒷면의 소위 블리스 터 용기에 제품을 포장합니다. 일반적으로 투명한 플라스틱 케이스에 있는 여러 요소(R6 요소 14개 또는 R20 - R09.99 요소 2001개)는 회사 이름, 상표 및 회사 및 제품에 대한 기타 정보가 반복되는 다채로운 판지 베이스에 접착됩니다. , 국가 바코드 포함-제조업체. 만료 날짜를 표시해야 합니다. 이 정보는 패키징과 요소 본체에 스탬프가 찍힌 숫자 형태로 반복됩니다(예: 2003). 이것은 소금 요소의 가장 특징입니다. 알카라인에서 만료 날짜는 케이스에 비문 형태로 가장 자주 표시됩니다. INSTALL BY JAN 2001, Best before MAR2003, 또는 JANXNUMX 및 MARXNUMX. 최근 일부 회사는 포장 및 판지 뒷면을 절약하기 시작했으며 폴리머 필름으로 제품을 보호하지 않습니다. 사실, 여러 언어로 된 골판지 포장 뒷면에는 상품 작동 및 보증 기능에 대한 정보가 제공됩니다. 많은 회사에서 이미 이러한 비문을 러시아어로 인쇄하기 시작했습니다. 일반적으로 선도 기업의 요소 포장에 대한 정보는 요소 자체의 비문보다 훨씬 더 유익합니다. 다음은 AA 형식의 소금 원소에 대한 비문의 예입니다. GP 배터리, Greencell Extra Heavy Duty 15G "SIZEAA" 1,5V, 0% Merqury(홍콩) - 염전지(이 명칭이 언급되지 않음), 크기 AA. "heavy Duty"(헤비 듀티)에는 수은이 포함되어 있지 않습니다. Varta사, 요소 Varta Super MIGN0N'R6'AA'UM3'1.5 V 0% 수은 카드뮴. 0% Quecksilber Cadmium(프랑스산)은 같은 크기의 소금 원소이며, 이 크기는 마킹(MIGNON'R6'AA'UM3)에서 XNUMX번 반복됩니다. 수은과 카드뮴이 포함되어 있지 않습니다. 동일한 형식의 알칼리성 원소. Duracell, Duracell 알카라인 소자 1.5 V'SIZEAA'MN 1500 LR6, JAN2001 - AA 알카라인 소자, 세 번 반복되는 크기 지정, 유통 기한 - 2001년 XNUMX월까지. 환경 관련 메모 없음. 그러나이 요소의 포장에서 더 완전한 지정을 읽을 수 있습니다. Alkaline'ExtraPower'Titanium 'AA'MN1500'LR6'Mignon, 환경 정보 - 0% Cd? 0% Hg, 0% Pb 및 생산지 - 벨기에. 권장 사항도 제공됩니다. 전체 요소 세트를 교체하고, 재충전하지 말고, 불에 가져 가지 말고 동시에 다른 유형 및 시스템의 요소를 사용하지 마십시오 (추가하고 방전 정도가 다름). 일반적으로 여러 언어로 요소 본체에 경고 라벨이 표시됩니다. 불 속에 던지지 마십시오! 충전식이 아닙니다! (불에 던지지 마십시오! 재 장전하지 마십시오!). 이 비문의 본질은 현대 알카라인 및 훨씬 더 많은 리튬 갈바닉 전지가 배터리처럼 가열되거나 충전하려고 할 때 매우 자주 폭발한다는 것입니다. 갈바니 전지의 내용물은 수은, 납, 카드뮴이 없더라도 안전하지 않습니다. 이러한 비문이 러시아어(및 포장에도)로 반복되는 여러 회사에서 생산한 요소를 찾을 수 있습니다. 배터리가 제대로 포장되지 않고 조잡하고 제조 위치와 만료 날짜가 표시되지 않으면 해당 제품이 귀하의 기대에 미치지 못할 수 있으며 구매하는 것이 위험합니다. 일반적으로 가장 저렴합니다. 따라서 요소의 높은 가격은 높은 소비자 속성의 간접적인 증거이기도 합니다. 저자: M.Mikhailov, 모스크바
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