В настоящее время химические источники тока (ХИТ) делятся на 3 вида: гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы (ТЭ). Гальванические элементы и батареи, составленные из них, являются первичными источниками тока. Они непосредственно вырабатывают ток за счет необратимых внутренних химических процессов, поэтому могут быть использованы только один раз. В отличие от них вторичные источники (аккумуляторы) сами электричество не производят: сначала они получают энергию извне (заряжаются), а затем отдают накопленное. Такие циклы заряда-разряда могут достигать нескольких сотен раз.
Топливные элементы — это перспективные разработки ХИТ, хотя их принцип действия был предложен Вильямом Гроувом еще в XIX веке. Так же, как обычные батарейки, они дают ток за счет химических реакций (окисление-восстановление), но источником свободных электронов является топливо (водород, метанол), а электроды служат лишь катализаторами процесса. Поэтому такие элементы практически не изнашиваются, а их эффективность достигает 50%. Остается лишь вовремя заправлять их топливом. Несмотря на повсеместное внедрение аккумуляторов и перспективы ТЭ, гальванические элементы не сдают своих позиций и являются до сих пор самыми востребованными источниками тока.
Вскрытие показало
В советское время в стране производилось более 1 миллиарда гальванических элементов разных типоразмеров и назначения. Но после распада Союза часть заводов, оснащенных современным оборудованием, оказалось за границей (Грузия, Литва и т.д.), а залежи цинка — в Казахстане. Были нарушены привычные экономические связи, но потребность в элементах только возрастала, и в Россию хлынул поток импортных батареек и аккумуляторов, которые в настоящее время доминируют на рынке. Для корректности сравнения были приобретены щелочные элементы самого популярного типоразмера, которые в европейском стандарте IEC обозначают как LR6 (1,5 В), а в народе метко зовут «пальчиковыми».
1) Проверке подверглись геометрические размеры батареек. Ведь если они меньше допустимого, то будет плохой контакт, а если больше — батарейки могут просто не поместиться в гнезде для элементов питания. Замеры показали, что производители элементов стараются использовать максимально возможные габариты, но, тем не менее, никто не вышел за рамки стандарта.
2) Для элементов питания LR6 существуют и ограничения по весу — не более 25 г. Это естественно, так как они в основном используются в переносных приборах. Но и в этом случае ни к одному из элементов претензий не было — у всех вес в пределах нормы.
3) Помимо этого, каждый образец вскрыли, чтобы исследовать его конструкцию, и взвесить массу активных материалов. Наибольшая масса положительного электрода оказалась у батареек Duracell Basic и Duracell Turbo. Специалисты также отметили хорошее наполнение цинковой гелеобразной массой отрицательного электрода у Космоса и GP. Это же подтвердили рентгеновские снимки, которые сделали, чтобы оценить расположение активных материалов внутри корпуса. Надо признать, что качество изготовления всех образцов выдержано на очень хорошем уровне.
Вспомним физику и химию
С физической точки зрения, в батарейке происходит преобразование энергии из одного вида (химического) в другой (электрический). Перенос заряда совершается за счет изменения внутренней энергии. А если посмотреть на это глазами химика, то в элементе идет реакция окисления одного из электродов и восстановление другого. При этом с окисляющегося электрода в электролит переходят ионы металла, уносящие положительный заряд.
Тем не менее, элементы питания принято классифицировать не по протекающей реакции, а по веществам, которые в ней участвуют, то есть по электрохимической системе. В данный момент существуют несколько видов электрохимических систем: литиевые, марганцево-цинковые, ртутно-цинковые и серебряно-цинковые.
Наиболее широко для питания бытовых устройств и электроники используются марганцево-цинковые элементы. Это общее название, которое включает в себя несколько типов: солевые, хлоридные, щелочные и элементы с воздушной деполяризацией.
Для потребителей наибольший интерес представляют щелочные элементы (Alkaline), у которых в качестве электролита используется щелочь в виде водного раствора гидроокиси калия. За счет хороших эксплуатационных характеристик они постепенно вытесняют другие типы элементов. Так, они хорошо работают при больших токах разряда, имеют лучшую герметичность и меньший ток саморазряда. Обладают высокой эффективностью при средних и длительных разрядах. Щелочные элементы могут эксплуатироваться при температурах от –25°С до +55°С и удовлетворительно переносят более низкие температуры.
В разных режимах
Приобретая щелочные батарейки, потребитель вправе рассчитывать, что они прослужат достаточно долго. Правда, длительность работы во многом зависит от того, где они используются и с какой интенсивностью. Учитывая это, все образцы были испытаны на специальных стендах в четырех режимах, имитирующих работу радио, моторов/игрушек, плееров и фотовспышек, как того требует международный стандарт IEC.
1) Батарейки LR6 должны обеспечить длительную работу транзисторным радиоприемникам — не менее 60 часов, но испытанные образцы более чем на треть превзошли указанную величину. Если включать приемник на 4 часа в день, то на элементах «Космос» он проработает 87 часов, почти столько же на Duracell Turbo (86 ч). И хотя с батарейками Sony радио умолкнет раньше остальных, 75,5 часов является хорошим показателем. Надо сказать, что работа элементов в режиме «радио» оказалась самой продолжительной и потребовала 5 недель лабораторных испытаний.
2) Большинству родителей наверняка хорошо известно, что для детских электрических игрушек, роботов и машинок батареек не напасешься. Поэтому особенно приятно сообщить, что современные щелочные элементы способны крутить электрические моторчики в 2 раза дольше, чем того требует стандарт (4 ч). Более 8 часов отработали батарейки Космос, чуть меньше — остальные элементы. Например, батарейки Philips давали питание 7 часов 15минут, и это очень хороший результат.
3) Обеспечить стабильное питание столь популярным ныне плеерам может каждый из протестированных образцов. Время работы в среднем составляло 19 часов (у Sony немного меньше). Но все-таки дольше других в этом режиме продержались батарейки Duracell Turbo — 21 час 40 мин., «Космос» (21 ч 15 мин.) и Duracell Basic (20 ч 45 мин.).
4) При использовании в фотоаппаратах практически вся энергия батареек расходуется на фотовспышку. Поэтому измерялось не время работы, а количество импульсов (1000 мА) необходимых для вспышки. Их должно быть не менее 200. Элементы Philips выдали 220 импульсов и уложились в требования стандарта, но Sony смогли произвести 420 импульсов, а GP и того больше — 470. Но всех превзошли батарейки Космос, давшие 520 фотовспышек.
Стоимость свободной энергии
Зная время работы элементов питания в разных режимах, можно вычислить электрическую ёмкость этих элементов, измеряемую в Ампер-часах (Ач). Проще говоря, какой «запас» энергии имеет каждая батарейка. Расчеты показали, что наибольшей средней ёмкостью обладают элементы «Космос» и Duracell Turbo (см. таблицу 3). Немного хуже этот показатель у Philips и Sony (2,27 Ач). Если сравнить ёмкость одной батарейки с ее стоимостью, то окажется, что дешевле всего 1 Ампер-час обходится у Космос (5 руб. 73 коп.) и GP (6 руб. 77 коп.). Емкость других элементов стоит заметно дороже, особенно у Duracell Basic (12 руб. 13 коп.) и Duracell Turbo (14 руб. 44 коп.). Кстати, разница в цене у элементов Duracell Basic и Duracell Turbo довольно большая, а средняя емкость отличается всего на 3,65%.
Можно оценить батарейки в режиме «фото», опираясь уже не на их емкость, а на количество вспышек. Так, за каждый рубль, потраченный на батарейку Philips или Duracell Basic, можно получить 11 фотовспышек. Тогда как элементы GP дадут более 29 вспышек, а Космос — больше 34.
Обошлось без взрыва
Даже маленькая батарейка может доставить большие неприятности, например, если случайно сунуть ее в карман вместе с ключами. Выводы электродов может замкнуть накоротко, и тогда в элементе пойдет химическая реакция с обильным газовыделением, он начнет греться, и, в конце концов, может взорваться. Чтобы взрыва не произошло, в герметизирующей прокладке предусмотрены специальные «утонения», которые должны прорваться при избыточном давлении внутри элемента. Проведенная проверка элементов показала, что при коротком замыкании ни один из них не взорвался, они лишь сильно нагревались. Однако помимо замыкания есть более опасный случай ненормальной работы — это нарушение полярности. Для питания некоторых приборов, например: фонарей, переносных магнитол, напольных весов, требуется несколько батареек. И если хотя бы одну из них установить неправильно, перепутав плюс и минус, может возникнуть взрывоопасная ситуация. К счастью, испытанные батарейки отличались надежностью. У всех образцов раскрылся предохранительный клапан, выпустив накопившиеся газы и немного электролита. В остальном оценка безопасности, включающая проверку отклонений номинального напряжения, прочности изоляции и утечки электролита, также не вызвала нареканий.
Выводы
Сравнительные испытания продемонстрировали хорошее качество современных щелочных элементов питания LR6, намного превосходящее требования стандарта.
— Лучшие разрядные характеристики показали батарейки «Космос» при различных режимах работы, т.е. они являются универсальными.
— Хорошие результаты отмечены у элементов Duracell Turbo, которые дают энергию плеерам дольше остальных.
— Батарейки «Космос» и Duracell Turbo способны дольше других крутить миниатюрные электродвигатели и механизмы детских игрушек.
— Длительную работу переносным радиоприемникам обеспечивают элементы «Космос» и Duracell Turbo.
— Наибольшее количество импульсов в режиме фотовспышки могут произвести элементы Космос, GP и Sony.
— Дешевле всего стоимость 1 Ампер-часа обходится у элементов «Космос». Они же имеют лучшее соотношение цена-качество. Поэтому можно утверждать, что именно батарейки «Космос» являются лучшими по энергоэффективности.
Полезные советы
— Не используйте в приборах гальванические элементы разных электрохимических систем и типоразмеров. • При установке элементов в прибор обязательно проверьте полярность.
— Заменяйте все элементы питания в приборе одновременно. Не используйте новые батарейки вместе с разряженными.
— Не пытайтесь восстановить работоспособность постукиванием или обжиманием корпуса элемента. Это приведет лишь к разрыву сепаратора, замыканию электродов и окончательному выходу элемента из строя.
DURACELL Basic
Тип: LR6/MN1500 (АА).
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,35х14 мм.
Масса: 23,8 г.
Экологичность: нет данных.
Дата изготовления: 05.2009 г.
Срок годности: 03.2015 г.
Производитель: N.V. Duracell Batteries S.A., Бельгия.
Цена: 30 руб.
Технические параметры: особенность конструкции — сепаратор, разделяющий положительный и отрицательный электроды. Он состоит из трех полосок: две — из волокнистого материала (как у остальных элементов) и еще одна — из пленочного. Это увеличивает внутреннее сопротивление элемента, и снижает ток короткого замыкания.
Режимы работы: небольшая величина тока короткого замыкания отразилась на импульсной работе элементов: в режиме «фотовспышки» 330 импульсов — неплохой результат, но далеко не лучший. В остальных режимах Duracell показал хорошую продолжительность разряда и емкостные характеристики, постоянно находясь в группе лидеров. Однако средняя стоимость 1А•ч оказалась слишком велика.
Информация для потребителя: дана подробная информация о производителе и импортере, есть контактный телефон «Службы потребителей». Отлично видно обозначение срока годности, но нет рекомендации, в каких устройствах можно использовать элементы.
DURACELL Turbo
Тип: LR6/MN1500 (АА).
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,35х14 мм.
Масса: 24,6 г.
Экологичность: нет данных.
Дата изготовления: 01.2009 г.
Срок годности: 03.2015 г.
Производитель: N.V. Duracell Batteries S.A., Бельгия.
Цена: 37 руб.
Технические параметры: в конструкции используется такой же сепаратор, как у Duracell Basic, который, вероятно, предохраняет элемент от саморазряда. Масса отрицательного электрода побольше, чем у Duracell Basic, что хорошо сказалось на разрядных характеристиках. Общий вес элемента близок к максимально допустимому значению.
Режимы работы: импульсный режим лучше, чем у Duracell Basic — 350 фотовспышек, но это средний результат в нашем тесте. А вот в режиме, имитирующем работу плееров, Turbo-элементы превзошли остальные образцы по продолжительности разряда. Они также хорошо работали в режиме радиоприемника и игрушечных моторов, показав высокие емкостные характеристики. Но стоимость единицы емкости (А•ч) оказалась очень высокой.
Информация для потребителя: производитель рекомендует использовать батарейки в высокотехнологичных приборах. На корпусе элемента обозначен только вывод положительного электрода (+), маркировки минуса нет. Даны предупреждающие надписи о безопасном использовании батареек, но нет сведений о содержании в них токсичных материалов (Cd, Hg, Pb).
GP Ultra Plus Alkaline
Тип: 15AUP LR6 (АА).
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,3х14 мм.
Масса: 23 г.
Экологичность: 0% ртути (Hg) и кадмия (Cd).
Дата изготовления: нет данных.
Срок годности: 01.2016 г.
Производитель: Gold Peak Group, сделано в Китае.
Цена: 16 руб.
Технические параметры: элементы имеют хорошее наполнение цинковой массой отрицательного электрода, масса положительного — несколько ниже остальных. Габаритные размеры и вес элемента укладываются в пределы нормы.
Режимы работы: повышенное значение тока короткого замыкания сказалось при импульсном режиме: 470 фотовспышек — отличный результат. Элементы способны достаточно долго крутить моторы игрушек и музыкальные плееры. Работа в режиме радиоприемника большой продолжительностью не отличалась, по сравнению с конкурентами — средние показатели. Зато соотношение цена-качество одно из лучших в тесте.
Информация для потребителя: данные о производителе только на английском языке, причем указано голландское представительство. Хорошо хоть есть ссылка на сайт компании. Очень хорошо видна надпись о сроке годности элемента, но значки полярности (+) и (-) слишком мелкие. Нет четкой информации об использовании элементов.
PHILIPS Power Life
Тип: LR6 AM3 Mignon AA.
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,3х14 мм.
Масса: 22,8 г.
Экологичность: 0% ртути (Hg), кадмия (Cd) и свинца (Pb).
Дата изготовления: нет данных.
Срок годности: 04.2014 г.
Производитель: Филипс Консьюмер Электроникс Б..В., Нидерланды, сделано в Китае.
Цена: 20 руб.
Технические параметры: элемент имеет небольшую массу положительного и отрицательного электродов. На рентгеновском снимке хорошо видны небольшие незаполненные пустоты внутри корпуса. Значение тока короткого замыкания невелико по сравнению с другими образцами.
Режимы работы: возможно, недостаток наполнения элемента активными материалами сказался на продолжительности разряда: средние результаты в режиме плееры и радиоприемники. В моторах/игрушках хорошая длительность разряда по сравнению со стандартом, но далеко не лучшая в тесте. У этой батарейки характерные показатели для элементов питания LR6, но не выдающиеся.
Информация для потребителя: предупреждения о безопасном использовании выполнены очень доходчиво в виде рисунков. Информацию о сроке годности найдет не каждый: она нанесена на торце элемента, на упаковке ее нет. Как нет данных о номинальном напряжении. Полярность элемента обозначена только знаком плюс (+), минуса нет.
SONY
Тип: LR6 AM3 AA.
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,1х13,9 мм.
Масса: 22,8 г.
Экологичность: нет данных.
Дата изготовления: нет данных.
Срок годности: 04.2014 г.
Производитель: нет данных, сделано в Индонезии.
Цена: 25 руб.
Технические параметры: применяемый в конструкции сепаратор из волокнистого материала толщиной 120.140 мкм свернут в два слоя, а не в три, как у других образцов. Поэтому внутреннее сопротивление элемента невелико, а ток короткого замыкания значителен. Высота и диаметр элемента чуть меньше, чем у остальных, но в пределах нормы.
Режимы работы: в режиме фотовспышки элементы выдали 410 импульсов, что является очень хорошим показателем. В отличие от него, продолжительность разряда в других режимах невелика: в моторах/игрушках — предпоследний результат, а в плеерах и радиоприемниках элементы разрядились раньше остальных. Емкостные характеристики также на среднем уровне.
Информация для потребителя: полностью отсутствует информация на русском языке. Нет ни слова о производителе, только адреса представительств в Центральной и Южной Америке, ссылка на сайт и телефон в США..На корпусе элемента очень плохо виден срок годности, отсутствует сведения о содержании в них токсичных материалов (Cd, Hg, Pb).
КОСМОС Aлкалин
Тип: LR6 AA.
Номинальное напряжение: 1,5 В.
Габариы (ВХO): 50,35х14 мм.
Масса: 24 г.
Экологичность: 0% кадмия (Cd) и ртути (Hg).
Дата изготовления: 01.2009 г.
Срок годности: 06.2014 г.
Производитель: «КОСМОС ИНДАСТРИАЛ Лимитед». 3F, Джонсим Плейс, 228 Квинс Роад Ист, Венчай, Китай.
Цена: 15 руб.
Технические параметры: специалисты отметили хорошее наполнение отрицательного электрода цинковой массой с электролитом. Это же подтвердило взвешивание активных материалов. С такой заправкой элемент показал высокое напряжение разомкнутой цепи и ток короткого замыкания.
Режимы работы: в режиме радиоприемника и моторов/игрушек элементы проработали намного дольше остальных образцов. При работе в музыкальных плеерах — второе место. А из-за высокого значения тока короткого замыкания, элементу не было равных по количеству выданных фотовспышек: 520 импульсов — это лучший результат. При этом надо учесть, что у этих элементов оказалась самая дешевая единица емкости.
Информация для потребителя: на упаковке производитель сообщает, что элементы предназначены для приборов с высоким энергопотреблением. Есть предупреждающие надписи о безопасном использовании батареек. На упаковке четко указан срок годности и дата выпуска, но нет рекомендаций по утилизации использованных элементов.
Источник: журнал «Потребитель»
Смотрите также:
- Ученые: Польза маточного молочка пчел сильно преувеличена →
- Кровавая антимясная акция прошла в США →
- В США выпустили черный лимонад →