Навіщо батарейки роблять різних розмірів і форм: працюють все одно однаково

Батареї бувають круглі й прямокутні, а ще такі, що передзаряджаються. Також є популярні циліндричні батарейки АА і ААА для калькуляторів, годинників і пультів дистанційного керування. Є й літій-іонні акумулятори для ноутбуків та свинцево-кислотний акумулятор для автомобіля. Всі вони - служать для різних цілей. 

Екскурс в минуле

Перші батарейки були виготовлені в 1800-х роках і були досить простими. Це була серія металевих дисків, просочених соляним розчином, які, як виявив італійський вчений Алессандро Вольта, створювали електричний струм.

Перша свинцево-кислотна батарея була зроблена з декількох шматочків свинцю в банці з сірчаною кислотою. Сучасні версії не надто відрізняються, вони лише містять різні добавки для покращення характеристик, пише IFLScience.

У всіх випадках батареї працюють однаково: різниця напруги між двома різними електродами виробляє електричний струм, який може розряджатися для живлення пристрою. Акумуляторні батареї можуть змінювати напрямок цього струму, щоб знову заряджатися. Більше заряду здатні утривмувати літій-іонні акумулятори. Це дозволяє використовувати їх у високопотужних пристроях протягом тривалого часу. 

Свинцево-кислотні акумулятори

Свинцево-кислотна батарея була першою акумуляторною батареєю, винайденою в 1859 році Гастоном Плантом, який експериментував зі свинцевими пластинами в кислотному розчині. Він виявив, що потік і накопичення електричного струму можуть бути зворотними.

Свинцево-кислотна батарея повинна бути достатньо великою, щоб забезпечити заряд для запуску автомобіля. Вона також має бути придатною для використання в холодному кліматі впродовж тривалого часу. Оскільки електроліт є агресивною кислотою, зовнішній корпус батареї має бути міцним. Виходячи з цього, стає зрозуміло, чому сучасні свинцево-кислотні акумулятори - громіздкі й важкі.

Лужні батарейки

Побутові пристрої на кшталт калькуляторів та цифрових вагів можуть живитися меншими за розміром батарейки, не потребуючи великої кількості заряду. Це, насамперед, лужні батарейки, що не перезаряджаються. Стандартні розміри елементів живлення: AAAA, AAA, AA, C і D.

Чим більша батарейка, тим більше її заряд. Іноді лужні батарейки продаються у прямокутній формі, як звичайні 9-вольтові батарейки. Та відкривши зовнішній корпус, ви побачите, що це просто кілька циліндричних елементів, з'єднаних між собою всередині. 

Літій-іонні батареї

Нікель-кадмієві батареї були першими широко використовуваними акумуляторними батареями для побутової електроніки. Проте кадмій дуже токсичний, і батареї страждали від "ефекту пам'яті", що скорочувало термін їхньої служби.

Протягом багатьох десятиліть літій вивчався для потенційного використання в акумуляторних батареях через його унікальні властивості легкого металу, що зберігає енергію. Sony вперше комерціалізувала літій-іонну батарею в 1991 році.

Компанія у 1990-х роках виробляла багато відеокамер і касет, а отже, мала обладнання для рулонного виробництва. Було природно перепрофілювати його для створення рулонів електродів для батарей, які виготовляються шляхом нанесення плівок на листи міді або алюмінію, а потім згортання їх у циліндри.

Ці батарейки мають міцний циліндричний корпус і клапан скидання тиску - для додаткової безпеки. Дуже швидко вони завоювали ринок портативної електроніки, особливо для ноутбуків і мобільних телефонів. Літій-іонні батареї зберігають більше енергії і працюють довше, ніж нікель-кадмієві акумуляторні батарейки.

Чим обумовлена форма батарей

Те, яких форм і розмірів набудуть батареї в майбутньому, залежить не лише від того, скільки енергії вони зберігають, а й від ринкової економіки - наскільки легко виготовити кожен тип елементів, скільки коштує їхнє виробництво і для чого вони використовуються. 

Для прикладу, електромобілі не були популярними доти, доки компанія Tesla не почала виробляти їх з циліндричними літій-іонними акумуляторами, а не з прямокутними або призматичними елементами, які використовували інші виробники електромобілів.

Підписуйтесь на наш Telegram-канал, щоб не пропустити важливих новин. Підписатися на канал у Viber можна тут.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:

• iPhone швидко розряджається: три лайфхаки, щоб батарея тримала заряд якнайдовше
• В Китаї створили ядерну батарейку розміром з монету – заряду вистачає на 50 років роботи
• У російських ракетах Циркон і Кинджал можливо використовують технологію плазмового літака з Китаю
• Технологію не змогли зберегти в таємниці: стало відомо як суперлітак NASA уникає звукового удару