Почему даже перезаряжаемые батарейки все равно садятся
Но от чего зависит скорость, с которой происходит ухудшение
Так много повседневных вещей – от ваших часов до автомобиля и мобильного телефона, на котором вы сейчас это читаете – питаются маленькими контейнерами накопленной электроэнергии – батарейками. Все они хорошо разработаны и долговечны, но всё же имеют ограниченный срок службы, даже аккумуляторы.
Как работают батарейки
Во-первых: батарейка – это не просто цилиндр, наполненный неиспользованной "хлюпающей" электроэнергией внутри. На самом деле батарейка наполнена химическими веществами, сохраняющими электрическую энергию, сообщает IFLScience.
Существует множество различных типов аккумуляторов, но идея у всех одна: происходит химическая реакция, перемещающая электрически заряженные частицы с одного терминала – анода – на другой, который называется катодом.
В зависимости от того, для чего вы хотите использовать батарею, эти клеммы будут производиться из разных химикатов. Литий - ионная батарея – аккумуляторная батарея, которую можно найти в смартфонах или электрических автомобилях – использует определенную форму соединения лития как катод и обычно некий вид графита как анод. В щелочной батарее, о которой вы скорее всего вспоминаете, когда слышите слово "батарейка", катод изготовлен из диоксида марганца, а анод – из цинка.
Когда батарея подключена к цепи, электроны двигаются через внешние провода – это то, что создает электрический заряд – в то время как ионы путешествуют через третий важный компонент батареи: электролит, разделяющий анод и катод. Эти две реакции происходят одновременно. Ионы переносят ток через электролит, в то время как электроны текут во внешней цепи, и это то, что генерирует электрический ток.
Почему батарейки перестают работать
Если предположить, что ваша батарея щелочная, а не литий - ионная, причина, по которой она со временем перестает работать, проста. Химическая реакция, вызывающая ток, должна прекратиться, когда закончатся реагенты, то есть когда цинк полностью прореагирует с диоксидом марганца.
Поскольку химические реакции начинаются только тогда, когда клеммы соединены, неиспользованная батарейка может стоять на полке в течение года, и при этом будет достаточно энергии. Но батарея содержит только фиксированное количество реагентов, и когда они иссякают, химические реакции прекращаются – батарея разряжается.
Однако, как знает каждый, кто владел автомобилем, в плохую погоду есть несколько способов ускорить процесс разрядки аккумулятора. Температура имеет огромное значение: охладите аккумулятор, и химические реакции внутри будут происходить медленнее, производя меньше тока, чем аккумулятор с более высокой температурой. Когда столбик термометра опускается вниз, то наступает момент, когда величины генерируемого тока просто не хватает для питания, и батарея функционально, хотя и временно, разряжена.
Так же разрешить батареи стать слишком горячей – это верный способ, ну, иногда буквально обеспечить пожар. Позвольте литий - ионной батарее перегреться, и она может, как известно, в некоторых случаях стать жертвой термического побега – явление, во время которого литий - ионный элемент переходит в неконтролируемое состояние самонагрева.
Батареи также разряжаются быстрее, если они негерметичны – реальное и потенциально достаточно опасное явление, которое возникает, когда какой-то разрыв в контейнере батареи позволяет его химическим компонентам выйти. Это сокращает срок службы батареи, ведь внутри нее меньше реагентов, поэтому она быстрее разряжается.
Наконец, батарея теряет заряд тем быстрее, чем он ниже. Это разъясняется тем, что напряжение батареи падает, когда она разряжается, и еще сильнее именно в конце срока службы. А ваше устройство, с другой стороны, продолжает нуждаться в том же количестве энергии. Поскольку мощность равна току, умноженному на напряжение, единственным способом поддерживать тот же уровень является увеличение величины тока, когда напряжение становится низким.
А что с аккумуляторами
Здесь решение достаточно простое и поразительно разумное: вы просто запускаете реакцию в обратном направлении. В аккумуляторе электроны и ионы могут двигаться в любом направлении через цепь и электролит. Когда электроны двигаются от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, таким образом заряжая аккумулятор. Когда они двигаются в другом направлении, они превращают эту химическую потенциальную энергию в электричество в цепи и разряжают батарею.
При зарядке или разрядке противоположно заряженные ионы движутся внутри батареи через электролит, чтобы сбалансировать заряд электронов, движущихся через внешнюю цепь, и создать устойчивую, перезаряжаемую систему. Впрочем, аккумуляторные батареи все еще могут выйти из строя навсегда, а причины, как правило, связаны с химией. Часть проблемы состоит в том, что химическую реакцию нельзя вернуть на 100%, и потому постепенно внутренние химические структуры батареи просто изменяются.
Все батареи демонстрируют потерю производительности в течение срока службы, что включает в себя прогрессивное уменьшение емкости и увеличение внутреннего сопротивления. Это приводит к падению напряжения и потере мощности. Но, как и в одноразовых батарейках, скорость, с которой происходит ухудшение, может существенно отличаться в зависимости от условий хранения или использования. Поэтому, если вы хотите максимально продлить срок службы батареи, обращайтесь с ними согласно инструкции.
Не выбрасывайте батарейки на свалку!
И последнее: если ваши батарейки полностью разрядились, не выбрасывайте их. Аккумуляторы могут содержать такие металлы как ртуть, свинец, кадмий, никель и серебро, которые могут представлять угрозу здоровью человека или окружающей среде, если с ними неправильно обращаться по истечении срока службы.
Если выбросить их на свалку, они засядут там, отравляя все вокруг – и если это, скажем, питьевая вода, то это отравит и её. Поэтому лучшим вариантом будет переработать их, используя точный метод в зависимости от типа батареи. Поэтому батарейки НЕ следует выбрасывать в бытовой мусор. Сбрасывайте батарейки в боксы для батареек в маркетах, подумайте о собственном здоровье.
Чтобы предотвратить пожар от литий - ионных аккумуляторов, заклейте клеммы аккумуляторов скотчем и/или размещайте аккумуляторы в отдельных полиэтиленовых пакетах и никогда не выбрасывайте их в бытовой мусор или контейнеры для вторичной переработки. Отработанные батареи можно отнести в пункты сбора бытовых опасных отходов, где их переработают.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить важные новости. Подписаться на канал в Viber можно здесь.
