Параўнанне прадукцыйнасці вугляродна-цынкавых акумулятараў і шчолачных акумулятараў

У сучасную энергетычную эпоху акумулятары, як асноўныя кампаненты партатыўных крыніц харчавання, шырока выкарыстоўваюцца ў розных электронных прыладах. Вугляродна-цынкавыя акумулятары і шчолачныя акумулятары, як найбольш распаўсюджаныя тыпы сухіх акумулятараў, маюць унікальныя тэхнічныя характарыстыкі і прадукцыйнасць. У гэтым артыкуле будзе праведзена паглыбленае параўнанне прадукцыйнасці двух тыпаў акумулятараў, а таксама прадстаўлены падрабязны аналіз і пераклад на англійскую мову ключавых тэхнічных параметраў, што дазволіць чытачам цалкам зразумець іх адрозненні і сцэнарыі прымянення.

I. Асноўныя прынцыпы батарэй

(1) Вугляродна-цынкавыя батарэі

У вугляродна-цынкавых акумулятарах у якасці дадатнага электрода выкарыстоўваецца дыяксід марганцу, у якасці адмоўнага электрода — цынк, а ў якасці электраліта — водны раствор хларыду амонія або хларыду цынку. Іх прынцып працы заснаваны на акісляльна-аднаўленчых рэакцыях. Падчас разраду цынк на адмоўным электродзе падвяргаецца рэакцыі акіслення і губляе электроны. Гэтыя электроны цякуць праз знешні ланцуг да дадатнага электрода, дзе дыяксід марганцу падвяргаецца рэакцыі аднаўлення. У той жа час міграцыя іонаў у растворы электраліта падтрымлівае баланс зарада.

(2) Шчолачныя батарэйкі

У шчолачных батарэях таксама выкарыстоўваецца цынк у якасці адмоўнага электрода, а дыяксід марганцу — у якасці дадатнага, але ў якасці шчолачнага электраліта выкарыстоўваецца водны раствор гідраксіду калію. Шчолачнае асяроддзе змяняе хуткасць рэакцыі і шлях унутраных хімічных рэакцый батарэі. У параўнанні з вугляродна-цынкавымі батарэямі, акісляльна-аднаўленчыя рэакцыі ў шчолачных батарэях больш эфектыўныя, што дазваляе ім забяспечваць больш стабільную і працяглую выхадную магутнасць.

II. Параўнанне прадукцыйнасці

(1) Напружанне

Намінальнае напружанне вугляродна-цынкавых акумулятараў звычайна складае 1,5 В. Пры першым выкарыстанні новага акумулятара фактычнае напружанне можа быць крыху вышэйшым, каля 1,6 В - 1,7 В. Па меры таго, як падчас выкарыстання адбываецца хімічная рэакцыя, напружанне паступова зніжаецца. Калі напружанне падае прыкладна да 0,9 В, акумулят фактычна разраджаецца і больш не можа забяспечваць эфектыўнае харчаванне большасці прылад.

Намінальнае напружанне шчолачных батарэек таксама складае 1,5 В, а пачатковае напружанне новай батарэі таксама складае каля 1,6–1,7 В. Аднак перавага шчолачных батарэек заключаецца ў тым, што на працягу ўсяго працэсу разраду іх напружанне падае больш паступова. Нават пасля таго, як спажываецца больш за 80% энергіі, напружанне можа заставацца вышэй за 1,2 В, забяспечваючы больш стабільнае харчаванне прылад.

(2) Ёмістасць

Ёмістасць акумулятара звычайна вымяраецца ў міліампер-гадзінах (мАг), што азначае колькасць электрычнага зарада, які можа вызваліць акумулятар. Ёмістасць вугляродна-цынкавых акумулятараў адносна невялікая. Ёмістасць звычайных вугляродна-цынкавых акумулятараў памеру АА звычайна складае ад 500 мАг да 800 мАг. Гэта звязана з характарыстыкамі іх электраліта і матэрыялаў электродаў, якія абмяжоўваюць агульную колькасць рэчываў, якія ўдзельнічаюць у хімічнай рэакцыі, і эфектыўнасць рэакцыі.

Ёмістасць шчолачных батарэек значна вышэйшая, чым у вугляродна-цынкавых батарэек. Ёмістасць шчолачных батарэек памеру АА можа дасягаць 2000–3000 мАг. Шчолачны электраліт не толькі паляпшае актыўнасць матэрыялаў электродаў, але і аптымізуе эфектыўнасць іоннай праводнасці, дазваляючы шчолачным батарэйкам назапашваць і вызваляць больш электрычнай энергіі, што робіць іх прыдатнымі для прылад з высокім спажываннем энергіі.

(3) Унутраны супраціў

Унутраны супраціў — важны параметр для вымярэння самастраты акумулятара падчас разраду. Унутраны супраціў вугляродна-цынкавых акумулятараў адносна высокі, прыкладна 0,1 Ом — 0,3 Ом. Высокі ўнутраны супраціў прывядзе да вялікага падзення напружання ўнутры акумулятара падчас разраду з высокім токам, што прывядзе да страты энергіі. Такім чынам, вугляродна-цынкавыя акумулятары не падыходзяць для прылад, якія патрабуюць сілкавання з высокім токам.

Унутраны супраціў шчолачных батарэек адносна нізкі, каля 0,05 Ом - 0,1 Ом. Нізкі ўнутраны супраціў дазваляе шчолачным батарэйкам падтрымліваць высокае выходнае напружанне падчас разраду з высокім токам, памяншаючы страты энергіі. Яны больш падыходзяць для харчавання магутных прылад, такіх як лічбавыя камеры і электрычныя цацкі.

(4) Тэрмін службы

Тэрмін службы вугляродна-цынкавых акумулятараў адносна кароткі. Пасля захоўвання пры пакаёвай тэмпературы на працягу прыкладна 1-2 гадоў адбываецца значнае зніжэнне магутнасці. Нават калі яны не выкарыстоўваюцца, адбываецца самаразрад. Ва ўмовах высокай тэмпературы і высокай вільготнасці вугляродна-цынкавыя акумулятары таксама могуць сутыкацца з праблемамі ўцечкі, што прыводзіць да карозіі прылад.

Шчолачныя батарэі маюць больш працяглы тэрмін захоўвання і могуць захоўвацца пры пакаёвай тэмпературы на працягу 5-10 гадоў з адносна нізкім узроўнем самаразраду. Акрамя таго, структурная канструкцыя і характарыстыкі электраліта шчолачных батарэй робяць іх больш устойлівымі да ўцечкі, забяспечваючы больш працяглую і стабільную падтрымку прылад электраэнергіяй.

(5) Кошт і ахова навакольнага асяроддзя

Вытворчы кошт вугляродна-цынкавых батарэй адносна нізкі, і іх рынкавая цана таксама адносна нізкая. Яны падыходзяць для простых прылад з нізкім энергаспажываннем і эканамічна адчувальных прымяненняў, такіх як пульты дыстанцыйнага кіравання і гадзіннікі. Аднак вугляродна-цынкавыя батарэі ўтрымліваюць цяжкія металы, такія як ртуць. Калі іх не ўтылізаваць належным чынам пасля ўтылізацыі, яны прывядуць да забруджвання навакольнага асяроддзя.

Вытворчы кошт шчолачных батарэек адносна высокі, як і іх продажная цана. Аднак шчолачныя батарэйкі не ўтрымліваюць ртуці і больш экалагічна чыстыя. Больш за тое, дзякуючы іх высокай ёмістасці і працягламу тэрміну службы, кошт адзінкі электрычнай энергіі можа быць ніжэйшым, чым у вугляродна-цынкавых батарэек пры працяглым выкарыстанні, што робіць іх больш прыдатнымі для прылад з высокім спажываннем энергіі.

III. Параўнальная табліца тэхнічных параметраў

IV. Заключэнне

Вугляродна-цынкавыя і шчолачныя акумулятары маюць свае перавагі і недахопы з пункту гледжання прадукцыйнасці. Вугляродна-цынкавыя акумулятары маюць нізкі кошт, але невялікую ёмістасць, кароткі тэрмін службы і высокі ўнутраны супраціў. Нягледзячы на ​​тое, што шчолачныя акумулятары адносна даражэйшыя, яны маюць перавагі высокай ёмістасці, доўгага тэрміну службы, нізкага ўнутранага супраціўлення і большай экалагічнасці. На практыцы карыстальнікі павінны разумна выбіраць адпаведны тып акумулятара ў залежнасці ад патрабаванняў да магутнасці прылад, частаты выкарыстання, а таксама кошту і фактараў аховы навакольнага асяроддзя, каб дасягнуць найлепшага эфекту выкарыстання і эканамічных выгод.