Споредба на перформансите помеѓу јаглеродно-цинковите батерии и алкалните батерии

Во денешната ера водена од енергија, батериите, како основни компоненти на преносните извори на енергија, се широко користени во разни електронски уреди. Јаглерод-цинковите батерии и алкалните батерии, како најчести типови суви батерии, имаат уникатни технички карактеристики и перформанси. Оваа статија ќе спроведе длабинска споредба на перформансите на двата типа батерии и ќе обезбеди детална анализа и англиски превод на клучните технички параметри, овозможувајќи им на читателите целосно да ги разберат нивните разлики и сценарија на примена.

I. Основни принципи на батериите

(1) Јаглерод-цинкови батерии

Јаглерод-цинковите батерии користат манган диоксид како позитивна електрода, цинк како негативна електрода и воден раствор на амониум хлорид или цинк хлорид како електролит. Нивниот принцип на работа се базира на редокс реакции. За време на празнењето, цинкот на негативната електрода подлежи на реакција на оксидација и губи електрони. Овие електрони течат низ надворешното коло до позитивната електрода, каде што манган диоксидот подлежи на реакција на редукција. Во исто време, миграцијата на јони во растворот на електролитот одржува рамнотежа на полнежот.

(2) Алкални батерии

Алкалните батерии исто така користат цинк како негативна електрода и манган диоксид како позитивна електрода, но тие користат воден раствор на калиум хидроксид како алкален електролит. Алкалната средина ја менува брзината на реакција и патеката на внатрешните хемиски реакции на батеријата. Во споредба со јаглерод-цинковите батерии, редокс реакциите кај алкалните батерии се поефикасни, што им овозможува да обезбедат постабилна и подолготрајна излезна моќност.

II. Споредба на перформансите

(1) Напон

Номиналниот напон на јаглерод-цинковите батерии е обично 1,5 V. Кога за прв пат се користи нова батерија, вистинскиот напон може да биде малку повисок, околу 1,6 V – 1,7 V. Како што хемиската реакција продолжува за време на употребата, напонот постепено се намалува. Кога напонот ќе падне на околу 0,9 V, батеријата е практично празна и повеќе не може да обезбеди ефикасно напојување за повеќето уреди.

Номиналниот напон на алкалните батерии е исто така 1,5 V, а почетниот напон на новата батерија е исто така околу 1,6 V – 1,7 V. Сепак, предноста на алкалните батерии лежи во фактот што во текот на целиот процес на празнење, нивниот напон опаѓа постепено. Дури и откако ќе се потроши повеќе од 80% од енергијата, напонот може да остане над 1,2 V, обезбедувајќи постабилно напојување за уредите.

(2) Капацитет

Капацитетот на батеријата обично се мери во милиампер-часови (mAh), што претставува количина на електричен полнеж што батеријата може да го ослободи. Капацитетот на јаглерод-цинковите батерии е релативно низок. Капацитетот на вообичаените јаглерод-цинкови батерии со големина AA генерално е помеѓу 500mAh и 800mAh. Ова се должи на карактеристиките на нивните материјали за електролити и електроди, кои ја ограничуваат вкупната количина на супстанции вклучени во хемиската реакција и ефикасноста на реакцијата.

Капацитетот на алкалните батерии е многу поголем од оној на јаглерод-цинковите батерии. Капацитетот на алкалните батерии со големина AA може да достигне 2000mAh - 3000mAh. Алкалниот електролит не само што ја подобрува активноста на материјалите на електродата, туку и ја оптимизира ефикасноста на јонската спроводливост, овозможувајќи им на алкалните батерии да складираат и ослободуваат повеќе електрична енергија, што ги прави погодни за уреди што трошат многу енергија.

(3) Внатрешен отпор

Внатрешниот отпор е важен параметар за мерење на самозагубата на батеријата за време на процесот на празнење. Внатрешниот отпор на јаглерод-цинковите батерии е релативно висок, приближно 0,1Ω – 0,3Ω. Високиот внатрешен отпор ќе доведе до голем пад на напонот во батеријата за време на празнење со голема струја, предизвикувајќи загуба на енергија. Затоа, јаглерод-цинковите батерии не се соодветни за уреди на кои им е потребно напојување со голема струја.

Внатрешниот отпор на алкалните батерии е релативно низок, околу 0,05Ω – 0,1Ω. Карактеристиката на низок внатрешен отпор им овозможува на алкалните батерии да одржуваат висок излезен напон за време на празнење со голема струја, намалувајќи ја загубата на енергија. Тие се посоодветни за управување со уреди со голема моќност како што се дигитални фотоапарати и електрични играчки.

(4) Работен век

Рокот на траење на јаглерод-цинковите батерии е релативно краток. Откако ќе се чуваат на собна температура околу 1-2 години, ќе има значително намалување на моќноста. Дури и кога не се користат, се јавува самопразнење. Во средини со висока температура и висока влажност, јаглерод-цинковите батерии може да имаат проблеми со протекување, што ги кородира уредите.

Алкалните батерии имаат подолг рок на траење и можат да се чуваат на собна температура 5-10 години со релативно ниска стапка на самопразнење. Покрај тоа, структурниот дизајн и електролитните карактеристики на алкалните батерии ги прават поотпорни на протекување, обезбедувајќи подолга и постабилна поддршка на напојувањето за уредите.

(5) Трошоци и заштита на животната средина

Цената на производство на јаглерод-цинк батерии е релативно ниска, а нивната пазарна цена е исто така релативно евтина. Тие се погодни за едноставни уреди со ниски барања за енергија и апликации чувствителни на трошоци, како што се далечински управувачи и часовници. Сепак, јаглерод-цинк батериите содржат тешки метали како што е жива. Доколку не се отстранат правилно по фрлањето, тие ќе предизвикаат загадување на животната средина.

Цената на производство на алкални батерии е релативно висока, а нивната продажна цена е исто така релативно скапа. Сепак, алкалните батерии се без жива и поеколошки. Покрај тоа, поради нивниот висок капацитет и долг век на траење, цената по единица електрична енергија може да биде пониска од онаа на јаглеродно-цинковите батерии при долгорочна употреба, што ги прави посоодветни за уреди што трошат многу енергија.

III. Споредбена табела на технички параметри

IV. Заклучок

Јаглеродно-цинковите батерии и алкалните батерии имаат свои предности и недостатоци во однос на перформансите. Јаглеродно-цинковите батерии се ниски по цена, но имаат мал капацитет, краток век на траење и висок внатрешен отпор. Иако алкалните батерии се релативно поскапи, тие имаат предности како што се висок капацитет, долг век на траење, низок внатрешен отпор и поголема еколошка прифатливост. Во практичните апликации, корисниците треба разумно да го изберат соодветниот тип на батерија според барањата за енергија на уредите, фреквенцијата на употреба, како и факторите на трошоци и заштита на животната средина за да се постигне најдобар ефект на користење и економски придобивки.