Uw browser wordt niet meer ondersteund, download een nieuwe versie

Chrome Chrome Download
Firefox Firefox Download
Internet explorer Internet Explorer Download
Klantpaneel
In uw winkelwagen

Lithium-, alkaline-, zilver- en andere batterijen (cellen) - wat zijn de soorten en typen batterijen?

2020-07-06

Lithium-, alkaline-, zilver- en andere batterijen (cellen) - wat zijn de soorten en typen batterijen?

De constructeur van de "batterijen" (zoals we ze informeel maar verkeerd noemen) die we tot op heden gebruiken, is de Franse ingenieur Georges Leclanché, die zijn cellen (zoals de correcte naam klinkt) bouwde in 1866. Deze cel moet echter niet worden verward met batterijen die verkrijgbaar zijn in dezelfde afmetingen en waarvan het werkingsprincipe anders is (het verschil tussen batterijen en accu's wordt aan het einde van het artikel uitgelegd). Omdat de noodzaak de moeder van de uitvinding is, werd de originele Leclanché-cel met een nominale spanning van ca. 1,5V gebruikt om telegrafen, bellen en de eerste telefoontoestellen van stroom te voorzien. Tegenwoordig worden dergelijke batterijen, na meer dan 150 jaar, gebruikt voor het aandrijven van kleine elektrische apparatuur, zoals speelgoed, radio's, muziekspelers, zaklampen en meer. Naast hen worden in apparatuur voor algemeen gebruik steeds vaker duurdere cellen gebruikt, gemaakt op basis van lithium.

Lithium-, alkaline-, zilver- en andere batterijen (cellen) - wat zijn de soorten en typen batterijen?

De verscheidenheid aan aangedreven apparaten stelt verschillende eisen aan de cellen met betrekking tot capaciteit, spanning of kortsluitstroom. Dit komt tot uiting in hun afmetingen en vorm, evenals de structuur en het type elektrodemateriaal of gebruikte elektrolyt. Wat is het verschil tussen de verschillende "batterijen" en hoe kan ik ze correct gebruiken?

Zink-koolstofcellen

Het nadeel van de originele Leclanché-cel was het gebruik van vloeibare elektrolyt. Het bestond uit een vat waarin een zinkelektrode en een container met poreus materiaal waren geplaatst. Nat poedervormig mangaandioxide vermengd met grafietstof werd in deze container gegoten en er werd een grafietstaaf in geplaatst. Het buitenste vat was gevuld met een geconcentreerde ammoniumchloride-oplossing. Mangaandioxide diende als grafietelektrode-depolarisator, die de uitgescheiden waterstof absorbeert. Anders zal het gas dat zich op het oppervlak van de koolstofstaaf verzamelt, deze isoleren van de rest van de elektrolyt en de stroom onderbreken.

De constructie van de droge versie van de cel had een grote impact op het gebruiksgemak van deze stroombron. Dit vond plaats in Duitsland in 1887 en Carl Gassner realiseerde dit. Hij verving de vloeibare oplossing van ammoniumchloride door een mengsel van dit zout met vochtig gipsstof (tegenwoordig wordt meestal zetmeelhoudende lijm of silicagel gebruikt).

Tijdens zijn meer dan 150 jaar carrière is de Leclanché-cel (informeel zinkbatterij) vaak gewijzigd om de duurzaamheid en de capaciteit te vergroten. Een manier om de werktijd te verlengen, is door zinkchloride toe te voegen aan de bekervullende pasta - dergelijke cellen dragen de naam Heavy Duty en zijn ontworpen om veeleisende apparaten van stroom te voorzien. Er moet rekening worden gehouden met het feit dat ammoniumchloride het zout is van zwak alkali en sterk zuur, en dus hydrolyseert en een zure oplossing produceert die de cel vult. In een dergelijke omgeving lost zink voortdurend op, zelfs als er geen elektriciteit uit het systeem wordt gehaald. Om dit fenomeen tegen te gaan, worden verschillende technieken gebruikt om het metaalverbruik te minimaliseren wanneer de batterij inactief is. Een daarvan is samensmelting, d.w.z. het binnenoppervlak van de zinkbeker bedekken met kwik. Kwik vormt een oplossing met zink en zinkamalgaam reageert praktisch niet met zuren, maar behoudt alle elektrochemische eigenschappen van puur metaal. Vanwege de milieubescherming wordt deze methode om de celduurzaamheid te vergroten steeds minder gebruikt (op kwikvrije cellen staat het opschrift "0% kwik" of "kwikvrij"). Moderne zink-koolstofbatterijen hebben een theoretische energiedichtheid van 40 tot 70 Wh/kg. Het bedrijfstemperatuurbereik is \ -10 ... \ + 50 ° C. De levensduur van zink-koolstofbatterijen is ongeveer 2 jaar.

Bekijk de meest populaire zinkcellen in het aanbod van TME!


"Gemorste batterijen"

Vergeet bij het gebruik van zink-koolstofcellen niet om ze in uit het apparaat te halen als ze leeg zijn vanwege de mogelijkheid van elektrolytlekkage. Het veroorzaakt corrosie en kan de apparatuur beschadigen.

Alkaline batterijen van Energizer

Een mijlpaal op het vlak van wegwerpbatterijen het was 1955 en de constructie van een alkalische cel. Dit werd gedaan door de Canadese ingenieur Lewis Frederick Urry, een werknemer van een bedrijf dat vandaag de dag Energizer heet. In zijn cel zit geen grafietkathode of zinken beker. Beide elektroden zijn vochtige, van elkaar gescheiden pasta's. Het mengsel van mangaandioxide en grafiet werkt als een kathode, terwijl de anode is gemaakt van zinkstof vermengd met kaliumhydroxide. Beide mengsels worden bovendien aangevuld met verdikkingsmiddelen. Alleen de poolklemmen zijn van metaal.

Alkalische cellen worden gekenmerkt door veel betere prestaties en vooral door een hogere stroomcapaciteit en een grotere duurzaamheid. Ze hebben ook een hogere energiedichtheid, die theoretisch varieert van 80 tot 100 Wh/kg, en een breder temperatuurbereik, dat is \ -30 ... \ + 70 ° C. De levensduur van dit type batterij is 5 tot 7 jaar. Alkalische celbenamingen gebruiken de letter L, bijvoorbeeld een gewone R6-cel (in de volksmond "penlite” (AA) of “potloodbatterijen” (AAA) genoemd) in de alkalische versie wordt LR6 genoemd.

Bekijk de meest populaire alkaline cellen in het aanbod van TME!


Lithium-mangaanbatterijen

Lithium batterijenb.v. AA lithiumbatterijen, het zijn eigenlijk lithium-mangaanbatterijen. Hun nominale spanning is 3 V. Ze vertonen weerstand tegen temperatuurschommelingen, ze hebben ook een hoge energiedichtheid - tot 270 Wh/kg. Dit betekent dat lithium AA-batterijen bijna drie keer meer energie opslaan dan de overeenkomstige AA-alkalinebatterijen. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in huishoudelijke apparaten \ klokken, camera's, fototoestellen, en ook computers. Ze houden de energie nog langer vast, tot wel 10 jaar.

De familielithium batterijen telt veel subtypes die het gebruik van lithium of zijn verbindingen als anode combineren. Tot de verbindingen die als kathodemateriaal worden gebruikt behoren onder meer: mangaanoxide, thionylchloride, zwaveloxide, jodium, zilverchromaat en andere. Dit type batterijen kan een spanning produceren van 1,5 V tot 3,7 V - afhankelijk van de gebruikte chemicaliën.

Lithium-mangaanbatterijen hebben een extreem lange levensduur, en dus worden ze vaak gebruikt om apparaten aan te drijven die een lange levensduur vereisen, zoals pacemakers, gehoorimplantaten, horloges, voeden van configuratiegeheugen in elektronische apparatuur, enz. De voordelen zijn ongetwijfeld de weerstand tegen hoge stroomontladingen en een breed scala aan bedrijfstemperaturen (zelfs van 40 tot 65°C).

Ooit waren batterijen van dit type erg duur en daarom zelden gebruikt. Tegenwoordig worden ze, naast apparatuur die een lange gebruiksperiode nodig heeft, zelfs in sommige soorten speelgoed gebruikt. Een van de meest populaire soorten lithiumbatterijen is de zogenaamde knoopcelbatterijen, algemeen bekend als "platte 3 V batterijen". Ze danken hun naam aan een knopachtig uiterlijk en kleine afmetingen. Andere typen van deze batterijen zijn ook in de handel verkrijgbaar, maar vanwege de relatief hoge prijs in vergelijking met alkalinebatterijen worden ze minder vaak gebruikt.

Vanwege de hoge duurzaamheid hebben batterijen die op basis van dit type cellen zijn gemaakt vaak gelaste draden, die worden gebruikt om ze op een plaat te solderen. Als u in de praktijk zo'n batterij gebruikt om het CMOS RAM statische geheugen of RTC-kloksysteem van stroom te voorzien, kunt u genieten van meerdere jaren werking zonder dat u deze hoeft te vervangen.

Bekijk de meest populaire lithiumcellen in het aanbod van TME!


Zilverbatterijen

De nominale spanning van zilvercellen is 1,55 V. De kathode in deze cel is gemaakt van zilveroxide en de anode is zink. De elektrolytoplossing is kaliumhydroxide. Zilverbatterijen werden uitgevonden in de late negentiende eeuw, maar de massaproductie begon pas in de jaren zestig van de twintigste eeuw. Vaak worden ze aangeduid als zilveroxide- of zilver\zink-batterijen.

Zilveren batterijen hebben stabiele uitgangsspanning en vlakke ontladingseigenschappen. De spanning op de celklemmen daalt zeer snel na ontlading. De theoretische energiedichtheid bedraagt 130 ... 150 Wh/kg. Zilveren batterijen zijn ontworpen voor gebruik in apparaten die gevoelig zijn voor veranderingen in de voedingsspanning en die hun stabiliteit vereisen, bijvoorbeeld in meetinstrumenten.

De levensduur van de zilveren batterij is ongeveer 2 jaar. De ernstige nadelen zijn onder meer het feit dat zink corrodeert in een alkalische elektrolyt, waardoor de batterij wordt aangetast. Houd er rekening mee dat ze meestal na ongeveer 5 jaar beginnen te lekken, wat een bedreiging voor het milieu vormt.

Bekijk de meest populaire zilveren links in het aanbod van TME!


Benamingen en afmetingen van populaire batterijen

Hieronder presenteren en bespreken we de benamingen en afmetingen van de meest populaire batterijen die op de markt verkrijgbaar zijn:

AA-batterijen (penlite batterijen)

"AA" batterijen, gewoonlijk "Penlite" genoemd, zijn alternatief gemarkeerd met R6 in de reguliere versie en LR6 in de alkalische versie. De afmetingen van de "AA" batterij zijn 14 mm in diameter en 50 mm hoog. De nominale spanning is 1,5 V. Tegenwoordig hebben "AA" -batterijen een capaciteit van 1600 tot ongeveer 2500 mAh.

AAA-batterijen (potloodbatterijen)

„AAA”-batterijen, zijn een kleinere versie van de Aa-batterijen, zijn even populair en dragen de aanduiding R03 in de standaardversie en LR03 in de alkalineversie. Ze hebben dezelfde spanning als "AA". De afmetingen van de "AAA" batterij zijn 10 mm in diameter en 44 mm hoog. Ze hebben ook een kleinere capaciteit - van 800 mAh tot ongeveer 1200 mAh.

 

LR61, R14, R20 en andere batterijen

Een volgende versie van nog kleinere batterijen zijn de LR61 alkalinebatterijen. De afmetingen bedragen 8,3 mm in diameter en 42,5 mm hoog. De nominale spanning is 1,5 V en de capaciteit is maximaal 650 mAh. Als een grotere capaciteit nodig is, gebruik dan cilindrische batterijen met de aanduiding R14 of groter \ - R20. De afmetingen van de R14 batterij zijn 23 mm in diameter en 50 mm hoog. De capaciteit kan oplopen tot 8000 mAh. De grootste onder de populaire cilindrische batterijen is R20. De afmetingen van de R20 batterij zijn 33 mm in diameter en 58 mm hoog. Haar capaciteit reikt tot 21.000 mAh.

Door de cellen in serie te schakelen ontstaan batterijen met een andere spanning dan 1,5 V. En de zogenaamde platte batterij is bijvoorbeeld 3 R10-cellen in serie geschakeld. Andere, zoals de populaire 9 \ Volt 6F22-batterij, zijn 6 F22-cellen in serie met afmetingen van 25 mm × 15 mm × 8 mm, omsloten door een enkele rechthoekige behuizing.

De hierboven gegeven batterijcapaciteit moet bij benadering worden behandeld, omdat constante technologische vooruitgang en de enorme vraag naar efficiënte energiebronnen ertoe leiden dat deze producten voortdurend worden ontwikkeld en dat hun parameters veranderen. Afmetingen en typeaanduidingen van populaire zink-koolstof- en alkalinebatterijen worden gegeven in de onderstaande tabel.

Benaming van de batterij Afmetingen batterij Nominale batterijspanning
ANSI IEC NEDA Andere [mm ] [V ]
ANSI IEC NEDA Inne [mm] [V]
N R1 910A - L=30,2 mm; D=12 mm 1,5 V
AAAA LR61 25A MN2500 L=42 mm; D=8 mm 1,5 V
AAA R03 24A MN2400, AM4, UM4, HP16 L=44,5 mm; D=10,5 mm 1,5 V
AAAL - - - L=50 mm; D=10,5 mm 1,5 V
AA R6 15A MN1500, AM3, UM3, HP7 L=50 mm; D=14,2 mm 1,5 V
- R10 - - L=34 mm; D=21 mm 1,5 V
- 2R10 - - L=68 mm; D=21 mm 3 V
C R14 14A UM2, MN1400, HP11 L=50 mm; D=23 mm 1,5 V
D R20 13A MN1300, UM1, HP2 L=58 mm; D=33 mm 1,5 V
F - - - L=87 mm; D=32 mm 1,5 V
J - - - L=150 mm; D=2 mm 1,5 V
- 3R12 - GP312S, platte batterij Balkvormig 67 mm × 22 mm × 67 mm 4,5 V
- - - lantern, 996 Balkvormig 68 mm×115 mm×68 mm 6 V
PP3 6LR61, 6F22, 6R61 1604A MN1604, block Balkvormig 48 mm×25 mm×15 mm 9 V
- 6F25 - - Balkvormig 48 mm×25 mm×25 mm 9 V
PP9 6F100 1603 - Balkvormig 51,6 mm×65,1 mm×80,2 mm 9 V
- 4R25X 908 MN908 Balkvormig 110 mm×67,7 mm×67,7 mm 6 V
- 4R25 915A - Balkvormig 110 mm ×67,7 mm×67,7 mm 6 V
- 4LR25-2 918A MN918 Balkvormig 127 mm×136,5 mm×73 mm 6 V
- - - PC926 Balkvormig 127 mm×136,5 mm×73 mm 12 V

De benamingen van lithiumknoopcelbatterijen vereisen niet dat men hun parameters leert, omdat ze allemaal een nominale spanning van 3 V hebben, terwijl de afmetingen in de aanduiding van de batterij zijn gecodeerd, en wel als volgt: CR <2 cijfers, diameter in mm> <2 cijfers, dikte - waarde × 0,1 mm >. De cijfers in het symbool voor een populaire CR2032-batterij betekenen bijvoorbeeld een diameter van 20 mm en een dikte van 3,2 mm.

Helaas is bovenstaande verklaring alleen van toepassing op de populaire typen lithium-mangaanbatterijen met een nominale spanning van 3V. Onder knoopcelbatterijen zijn ook zilverbatterijen verkrijgbaar, die anders zijn gemarkeerd.

Wat is het verschil tussen batterijen en accu’s?

Kort gezegd, de batterij is een cel voor eenmalig gebruik, die, wanneer zij geen stroom meer heeft, onbruikbaar wordt omdat zij niet kan worden opgeladen (d.w.z. er kan niet opnieuw elektrische energie in worden opgebouwd). Het tegenovergestelde zijn accu’s, dat wil zeggen cellen met een levensduur van honderden tot enkele duizenden cycli van opladen - ontladen.

Korte samenvatting van de belangrijkste informatie over batterijen

In dit korte artikel worden alleen de meest voorkomende soorten zink-koolstof, alkaline en lithium-mangaan batterijen beschreven. Het is onmogelijk om 150 jaar technologische ontwikkeling en experimenteren met verschillende stoffen samen te vatten. Daarom hebben we niet gesproken over de bijna ongekende kwikbatterijen, die vanwege hun milieugevaarlijke inhoud uit het gebruik worden genomen, en andere minder gebruikelijke toepassingen, zoals zink-lucht- of zilverbatterijen.

Ten slotte een opmerking die van toepassing is op alle soorten wegwerpcellen. Ondanks verschillende pogingen van veel mensen zijn wegwerpcellen niet geschikt voor regeneratie en mogen ze niet worden opgeladen! De chemische processen die in de elektrolyt plaatsvinden, kunnen niet worden omgekeerd door het opladen, terwijl het gas dat tijdens de huidige stroom wordt uitgestoten, de cel kan laten barsten en exploderen.


Bibliografie:

  • mlodytechnik.pl/eksperymenty-i-zadania-szkolne/chemia/4695-ogniwa-uzywane-wspolczesnie
  • www.energizer.eu/pl/battery-history/
  • pl.wikipedia.org/wiki/Bateria_ogniw
  • telefix.ugu.pl/baterie.htm

rightColumnPicture

VERDER LEZEN