Как зарядить алкалиновую батарейку

16

Заряжаем обычные батарейки

Многие из вас удивятся, когда узнают, что обычные щелочные (alkaline) батарейки можно заряжать с помощью специального зарядного устройства. Я провёл эксперимент, чтобы выяснить, сколько энергии способны дать батарейки после перезарядки.

Мне известно только две модели зарядных устройств для батареек. Первое устройство продаётся на Aliexpress, стоит около 600 рулей, заряжает только батарейки и питается от USB.

Второе устройство — ROBITON Ecocharger AK02 стоит около 900 рублей, заряжает как батарейки, так и аккумуляторы, питается от сети.

Режим заряда переключается на боковой панели устройства.

Устройство заряжает аккумуляторы током 350 мА, батарейки заряжаются током 100-150 мА.

Можно заржать батарейки и аккумуляторы форматов АА и ААА, у устройства четыре независимых канала. Двухцветные светодиоды показывают состояние каждого канала, так что это заодно ещё и хорошая зарядка для аккумуляторов.

Для эксперимента я взял новые батарейки АА и ААА двух брендов — заведомо хорошие GP Super и одни из самых дешёвых FLARX из магазинов FixPrice. Каждого вида по три штуки, всего 12 штук.

Сначала все батарейки были разряжены в трёх режимах с замером ёмкости:

1. Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 200 мА;
2. Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА;
3. Разряд импульсами (10 сек нагрузка, 20 сек пауза) в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 2500 мА для АА и 1000 мА для ААА.

Далее я дал батарейкам «отдохнуть» в течение 12 часов, зарядил их, снова «дал отдохнуть» и разрядил в тех же режимах. И так пять раз (весь процесс занял почти месяц). Я не буду загромождать статью огромным количеством цифр и графиков, покажу лишь, как падала отдаваемая энергия в процентах от начальной.

Лучше всего заряжаются батарейки, которые были разряжены импульсами большого тока: после первой зарядки они дают 60-75% энергии при разряде в таком же режиме и даже после пятой зарядки они способны дать 39-43% начальной энергии. В этой и следующих таблицах указан процент от начальной энергии в ватт-часах после 1, 2, 3, 4 и 5 зарядки.

Хорошо заряжаются батарейки и после непрерывного разряда большим током: 50-60% после первой зарядки, 24-32% после пятой.

А вот после разряда небольшим током всё гораздо хуже. Батарейка FLARX AAA вообще не смогла зарядится ни разу, GP AAA один раз зарядилась и дала 36% начальной энергии, но больше зарядится не смогла. Батарейки АА дали 35-39% начальной энергии после первого заряда, а дальше FLARX AA продолжала заряжаться и давать 33-35% энергии каждый раз, а GP AA зарядиться почти не смогла.

Но энергия это ещё не всё. После заряда батарейки имеют изначально меньшее напряжение и некоторые устройства будут считать свежезаряженные батарейки наполовину разряженными. Я измерил напряжение через минуту после начала разряда.

Новые батарейки, разряжаемые малым током, изначально имеют напряжение выше 1.5В, но уже после первой зарядки их начальное напряжение оказалось около 1.2В и многие устройства справедливо будут считать заряженные батарейки «полудохлыми».

В этой и следующих таблицах указаны значения напряжения в вольтах для новой батарейки (0) и после 1-5 зарядки, измеренные через минуту от начала разряда указанным током.

При непрерывном разряде новых батареек большим током через минуту напряжение на батарейках АА составляет около 1.4В, а на батарейках ААА 1.3В. У заряженных батареек это напряжение на 0.2В меньше.

Зарядка щелочных батареек зарядным устройством — почему лучше не рисковать

Большая часть современных приборов работает не от сети, а на батарейках. За все время своего существования они не раз изменяли свой облик, постоянным оставался лишь принцип работы. Алкалиновая батарейка называется еще щелочной.

Конструкция и принцип работы алкалиновой батарейки

Элементы подобной конструкции впервые появились на рынке в 60-х гг. Свое наименование они получили из-за надписи на корпусе. Щелочными их стали называть из-за электролита, который находится внутри.

В остальном батарейка не отличается устройством от других представителей этой группы элементов питания. Реакции, идущие внутри, похожи на те, что происходят в солевой батарее. Отрицательный электрод расположен в цинке, а положительный находится в оксиде марганца.

В отличие от нее, в щелочной не образуются газы, поэтому нет необходимости создавать камеру-сборник. Поэтому полезный объем щелочной батареи больше, чем у солевой.

Отрицательный электрод занимает в ней только 30%. У солевого электролита он составляет весь объем стакана.

Схема строения батареи

В центре батареи находится электрод. Он представляет собой смесь порошка цинка, загустителя состава и электролита. На батарейки идет только цинк повышенной чистоты с добавкой нескольких металлов. Данная схема исключает в их составе ртуть.

Плюс и минус разделены мембраной, которая пропитана цинком. Она не позволяет положительной и отрицательной составляющей перемешиваться.

Первый электрод представлен смесью марганцевого оксида и графита. Положительного вещества в щелочной батарее в 1,5 раза больше, чем в солевой.

Поскольку в ходе работы устройства газы не выделяются, корпус батарейки герметичен. У нее есть защитный клапан, предохраняющий ее от взрыва. Выпускаются щелочные батареи с разным напряжением — от 1,5 до 12 В.

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку

Щелочное устройство теряет свой заряд при длительном хранении. За год исчезает около 10%. Вопрос, можно ли зарядить алкалиновую батарейку, утрачивает свою остроту.

Помимо щелочных, появились и другие типы изделий, которые служат еще дольше и эффективнее. Поэтому чаще всего намного выгоднее приобрести новую модель, которая стоит не так и дорого, чем пытаться зарядить старую.

Следует выяснить, можно ли заряжать алкалиновую батарейку. Способы обновить щелочное устройство есть, но сами производители предупреждают, что делать этого не стоит. Итог такой процедуры никто не сможет предсказать.

Производители пошли на встречу потребителям и разработали модели с возможностью повторной подзарядки.

1. При восстановлении простого устройства может произойти утечка электролита или разгерметизация.
2. Чем чаще пытаются зарядить такую модель, тем выше риск возникновения проблем.
3. В батареях-аккумуляторах такой угрозы нет. Даже если элемент питания неоднократно заряжался.

Заряжаемые щелочные батареи

Впервые новый тип батареек появился в Канаде в конце 80-х гг. В отличие от простого аккумулятора, их нет необходимости заряжать. Они готовы к эксплуатации сразу. После того как элемент истощит свои резервы, его можно поставить на зарядку и использовать вторично.

Подобные алкалиновые устройства занимают переходное положение между простыми конструкциями и аккумуляторами. Напряжение данной модели равно 1,5 В и остается таким до конца ее работы.

Производители утверждают, что их батарейки можно заряжать в зарядном устройстве до 50 раз. Перезаряжать конструкцию полностью — только 20 раз.

Элементы с восстанавливаемым зарядом имеют стандартные размеры, по классификации их относят к группам AA, AAA, C, D. Их лучше применять в приборах с низким уровнем потребления тока и тех, которые работают периодически. К таким устройствам относятся пульт, фонарь. В некоторых государствах эти элементы используются чаще, чем простые щелочные.

Иногда приборы изначально продаются в комплекте с зарядкой к ним. Блоки питания для нее чаще всего ориентирован на элементы класса АА.

Если только они не будут работать в маломощных приборах короткое время. Щелочные конструкции с восстанавливаемым зарядом занимают свою нишу. В торговых точках их можно встретить на полках и возле касс. Их стоимость выше, чем у простых батареек, но все расходы окупаются за счет более долгого срока использования.

Как зарядить батарейки в домашних условиях?

Огромное количество бытовых приборов используют в качестве источника питания пальчиковые батарейки. Большинство из них выполняют вспомогательные функции, поэтому отсутствие питания в детских игрушках или пультах управления приносит лишь временное неудобство до приобретения новых батареек. Но, существуют ситуации, когда разрядившийся элемент питания заменить нечем, но сделать это необходимо прямо сейчас. В такие моменты, каждый из нас задумывался, как зарядить батарейку в домашних условиях.

Способ №1. Использование зарядного устройства

Многие из обывателей помимо обычных батареек используют аккумуляторы, для зарядки которых применяются специальные устройства. Если у вас имеются такие приспособления в домашнем обиходе, можно использовать их, чтобы зарядить севшую батарейку.

Рис. 1: использование зарядного устройства

Обратите внимание, что для такой подзарядки от сети можно использовать только щелочные или, как их еще называют, алкалиновые батарейки, а вот солевые способны запросто разрушиться и протечь, поэтому их не стоит даже пробовать заряжать.

Чтобы зарядить:

• Установите батарейку в разъем зарядного устройства, при этом следите за соблюдением полярности;
• Включите устройство в сеть;
• По накоплению достаточной величины заряда, отключите устройство от сети.

Обратите внимание, передерживать батарейки при таком способе после того, как оно подаст сигнал о завершении процесса, нельзя.

Рис. 2: показатель уровня заряда

Если ваше зарядное устройство имеет такой же тип сигнализации, как показано на рисунке, то после появления на сигнализаторе значка, свидетельствующего о том, что батарейка заряжена, его сразу необходимо отключать. Иначе батарейка надуется или потечет, а такие разрушения могут сделать невозможной ее дальнейшую эксплуатацию и засорить подзарядное устройство. Также следует заметить, если вы будете заряжать таким образом, емкость батарейки снизится на треть, из-за чего, спустя три заряда, она окончательно выйдет из строя. Поэтому бесконечно заряжать ее таким способом не получится.

Способ №2. Подключение к блоку питания.

Еще одним вариантом, при помощи которого можно зарядить батарейку, является использование блока питания. Такие устройства повсеместно используются для зарядки тех же мобильных телефонов, mp3 плееров, роутеров и прочего оборудования, питающегося напряжением от 1,5 до 3 В. Для этого вам понадобиться либо подключиться к существующим выводам блока питания, либо обрезать разъем (если блок питания больше не используется по назначению) для получения «+» и «–» выводов.

Рис. 3: Подготовка блока питания для зарядки

Чтобы зарядить батарею:

• Подключите к выводам блока питания полюсы – плюс к плюсу, минус к минусу. Обязательно следите за соблюдением полярности, иначе вместо того, чтобы зарядить, вы окончательно ее разрядите.
• В таком состоянии необходимо зарядить батарейку до тех пор, пока он не нагреется до температуры 50ºС. После этого, отключите его от блока питания.
• Подождите, пока элемент питания не остынет естественным образом. Если пренебречь этим этапом, он может попросту разорваться и прийти в негодность.
• Повторно зарядите батарею от блока, но в этот раз, подключите ровно на 2 минуты, не больше.
• После того, как зарядили второй раз, положите батарейку в морозилку на 10 минут.
• Выньте ее из морозилки и дождитесь естественного нагревания. После этого можно дальше использовать батарейку по назначению.

Заметьте, что этот способ сможет помочь 1 – 2 раза, после чего вам потребуется приобрести новую батарейку. Для такого способа также подходят только щелочные (алкалиновые) модели.

Способ №3. Принудительное нагревание.

Восстановить работоспособное состояние может помочь воздействие высоких температур. Этот способ не самый простой и относительно опасный, так как в случае перегрева элемента питания, его разорвет. Наиболее оптимальным вариантом нагревания в домашних условиях является воздействие горячей воды.

Если у вас под краном можно отрегулировать достаточно большую температуру, подержите элемент питания под струей горячей воды. Предварительно обхватив его пинцетом или пассатижами, чтобы не обжечь руки. При этом важно обеспечивать попадание всей площади поверхности под воду.

Если у вас отсутствует проточная вода или воду в кране подогреть невозможно, вскипятите небольшую кастрюлю или кружку. Вам понадобиться такой объем жидкости, чтобы в нее можно было полностью погрузить батарейку. Следует отметить, чтобы зарядить этим методом, варить ее не нужно, а только поместить в горячую воду, поэтому после закипания дайте воде несколько минут для остывания, прежде чем помещать в нее батарейку.

Рис. 4: поместите батарейку в горячую воду

Следует отметить, что заряжать предложенным выше способом допускается не более 20 секунд. Выждав этот промежуток, достаньте питающий элемент из воды, дайте ему остыть и высохнуть. Когда он достигнет уровня температуры окружающей среды, его можно повторно использовать.

Способ №4. Уменьшить объем.

Довольно часто можно встретить варварское отношение к севшей батарейке – люди кусают их или бьют об стол. Самое невероятное, что это действительно рабочий способ, позволяющий зарядить батарейку. Единственное, на что стоит обратить ваше внимание, это метод уменьшения объема. Основная задача – это сжать внешнюю оболочку до меньшего размера.

Если вы будете кусать корпус или бить об асфальт, очень высока вероятность повредить оболочку, что сделает дальнейшую эксплуатацию невозможной. То же относиться и к другим методам приложения чрезмерного усилия, так как не любая деформация обеспечивает уменьшение объема в достаточной мере. Куда выгоднее пользоваться пассатижами или молотком, которыми равномерно прижимают всю поверхность корпуса по кругу. В некоторых ситуациях удается зарядить батарейку за счет механического воздействия до 80 — 100% от заводского уровня.

Рис. 5: уменьшение объема пассатижами

Такой метод можно использовать только один раз, так как при повторной деформации оболочки она приходит в негодность, а заряд практически не восстанавливается.

Способ №5. Кипячение.

Одним из вариантов, позволяющих зарядить батарейку, является кипячение в солевом растворе. В сравнении с предыдущими вариантами, это достаточно трудоемкий способ, так как вам понадобится разобрать батарейку. Для этого:

• Вскройте наружную оболочку при помощи ножа или любого острого предмета. Рис. 6: снимите оболочку

Данную процедуру обязательно выполняйте крайне аккуратно, чтобы не повредить внутреннюю начинку, прокладки и другие составляющие.

• После удаления оболочки, повторно проверьте целостность всех внутренних компонентов (угольного цилиндра, стержня, цинкового цилиндра).
• Подготовьте раствор для кипячения – растворите в воде из-под крана 2 столовых ложки обычной кухонной соли.
• Поместите в еще холодную жидкость разобранную батарейку и поставьте на огонь. Доведите до кипения.
• Кипятите не больше чем 10 – 15 минут, после чего достаньте ее из воды и дайте остыть.
• Когда элемент питания будет удобно брать в руки, установите на место все прокладки и внешнюю оболочку.

Восстанавливая герметичность, не лишним будет заклеить оболочку клеем или залепить пластилином. При герметизации следите за тем, чтобы клей не покрывал контактную поверхность.

Способ №6. Заправка батареи.

Еще один способ – внедрение химически активных реагентов в порошковый слой. Для этого при помощи тонкого острого предмета проделайте хотя бы пару отверстий в крышке, чтобы они проходили вдоль графитового стержня.

Рис. 7: принцип проделывания отверстий

Глубину этих отверстий лучше предварительно замерить и отметить на шиле таким образом, чтобы она не превышала 3/4 от общей глубины батарейки. В проделанные отверстия необходимо залить активную жидкость. В качестве таких реагентов может выступать тот же уксус или 8 – 10% соляная кислота.

После заливки кислоты или уксуса в отверстия необходимо подождать несколько минут для ее впитывания в порошок. После этого повторите процедуру хотя бы 2 – 3 раза, с такими же промежутками времени для впитывания жидкости. В результате вы получите заряженную батарейку с восстановлением уровня заряда до 70 – 80% от заводской величины.

Следует отметить, что для закрепления полученного результата герметизируйте отверстия при помощи того же пластилина, воска или других бытовых герметиков. Выбор конкретного варианта должен зависеть от ваших потребностей, если вы хотите, чтобы батарейка продержалась, хотя бы до утра, вам хватит и пластилина. Если же она должна продержаться до конца похода, возьмите смолу или клей.

Из предложенных вам способов, которые позволяют зарядить батарейку, выбирайте тот, который является наиболее подходящим в вашей ситуации. Но, применяя любой из них, помните, что бесконечно продлять работоспособность не получится, а некоторые модели могут вообще не зарядиться. Поэтому рано или поздно вам придется приобрести новые батарейки. А если вам понравился процесс зарядки элемента питания, лучше приобретите аккумуляторы, они куда более эффективны при частой подзарядке.

Можно ли зарядить алкалиновые батарейки

Почти каждый современный человек имеет устройство, для работы которого требуются аккумуляторы или батарейки: телевизионный пульт, настенные часы, сотовый телефон или фотоаппарат. Все эти гаджеты стали настолько обыденными, что никто уже не пытается вникнуть в суть функционирования их элементов питания, а между тем, с момента изобретения прототипа современной батарейки миновало уже больше двух столетий.

Выбор типа батареек напрямую связан с устройством прибора, где они будут использоваться. Алкалиновую (щелочную) батарейку относят к марганцево-цинковому источнику питания. Реакция, необходимая для генерирования электричества, создаётся за счёт щелочного электролита. Алкалиновые батарейки (на их корпусе часто можно обнаружить надпись alkaline) нашли широкое применение в устройствах, потребляющих малое количество энергии, например, в портативном фонарике, электрической зубной щётке. Рано или поздно любой элемент питания исчерпывает свой резерв. Можно ли зарядить алкалиновые батарейки? Есть ли способы реанимировать старые источники тока или же придётся покупать новые?

Принцип действия алкалиновой батарейки

Принцип действия этого щелочного источника питания довольно прост. Его описал итальянский физик Алессандро Вольта в далёком 1782 году. Учёный сконструировал гальванический элемент, в котором цинковый анод и медный катод погружались в раствор серной кислоты. Разница потенциалов двух металлов, опущенных в электролит, создавала электрический ток.

Своему названию этот вид батареек обязан веществу, выполняющему функцию проводника тока, а именно — концентрированному раствору щелочи. Производят электролит, используя в основном гидроксид калия или гидроксид натрия.

Другими обязательными участниками электрохимической реакции в алкалиновом элементе становятся — отрицательный электрод (из цинка) и положительный электрод (из оксида марганца). В зависимости от типа источника тока напряжение может составлять 1,5–12 В.

Конструкция алкалиновой батарейки

Размер цилиндрического элемента аналогичен размеру элемента марганцево-цинковой системы с солевым электролитом. Однако между устройством алкалиновых и солевых источников тока есть некоторые различия: алкалиновые батарейки отличаются вывернутой конструкцией. В элементе питания, где присутствует щелочной электролит, цинк находится в порошкообразном состоянии. В связи с этим, цинковый стаканчик заменяют стальным никелированным цилиндрическим корпусом, служащим токоотводом электрода со знаком «+».

В активном состоянии происходит прессование положительного электрода к внутренним стенкам корпуса. В щелочной элементе, как правило, есть возможность размесить большее количество активной массы положительного электрода, нежели в солевом аналоге такого же размера. Так, в щелочной батарейке типа D может быть расположено 35–40 г диоксида марганца. Солевой элемент питания подобного типоразмера вмещает не более 25–30 г электролита.

Сепаратор предварительно пропитывают электролитом, а затем вставляют во внутреннюю полость, заполненную активной массой анода. Сепарационным материалом может выступать гидратцеллюлозная плёнка или какой-нибудь нетканый полимерный материал.

По оси химического источника тока размещают токоотвод (из латуни) катода, а в полость между латунным токоотводом и сепарационным материалом вводят анодный состав, состоящий из цинкового порошка. Важно, чтобы перед этим цинковый порошок был пропитан загущённым электролитом.

На производстве нередко в качестве электролитов используют щелочи, заранее насыщенные цинкатами. Такая мера снижает расход щелочи на начальном этапе эксплуатации. Помимо этого, присутствующие цинкаты в электролите тормозят развитие коррозионного процесса.

Отличия солевых батареек от алкалиновых

Как солевые, так и щелочные элементы питания долгие годы не теряют популярность среди потребителей. Тем не менее, между этими видами батареек есть целый ряд различий.

Солевые:

• Если их не использовать в течение двух-трёх лет с момента выпуска, то велика вероятность, что они полностью разрядятся.
• Восприимчивы к температурным перепадам, что существенно сказывается на сроке хранения.
• Внутренние химические процессы, протекающие ближе к концу срока эксплуатации, зачастую провоцируют вытекание содержимого батарейки.
• Не отличаются высокой ёмкостью.
• Имеют непродолжительное время работы.
• Не способны выдержать высокую нагрузку, поэтому пригодны лишь для приборов с низким уровнем энергопотребления: часов, кухонных весов, пультов дистанционного управления.

Щелочные:

• Работоспособность сохраняется и через пять лет после покупки.
• Практически невосприимчивы к колебаниям температур.
• Не протекают.
• Имеют удельную ёмкость, превышающую аналогичный параметр у солевых элементов, минимум в 2 раза при малоточной нагрузке и в 5–10 раз при высокоточной нагрузке.
• Подойдут для устройств с любым уровнем энергозатраты, но лучше всего себя демонстрируют в условиях постоянной нагрузки.

Можно ли зарядить алкалиновую батарейку?

Рынок гальванических элементов разнообразен. Ежедневно с конвейеров сходят миллионы самых разнообразных батареек. Есть масса дешёвых экземпляров, доступных каждому. Их можно приобрести на кассе любого супермаркета или в магазине электротоваров. Таким образом, вопрос о том, можно ли заряжать щелочные батарейки, потерял свою актуальность. Из школьного курса химии всем известно, что при нагревании едкой щелочи, которая содержится в батарейки, может произойти бурная химическая реакция. Обратный ток зарядного устройства, проходя через замкнутое пространство, провоцирует закипание батарейки и даже тепловой взрыв.

В случае если, элементу питания удалось пережить единичный цикл заряда, его ёмкость всё равно не увеличится до первоначального уровня. Любая щелочная батарейка, скорее всего, в скором времени снова потеряет свой заряд. При этом, может произойти разгерметизация корпуса и вытекание электролита, а это может вызвать поломку устройства, потребляющего энергию. Выходит, что вместо желаемой экономии можно попросту угробить дорогостоящее устройство.

Для тех, кто готов рискнуть или нуждается в экстренной подзарядке, потому что возможности купить алкалиновую батарейку на данный момент нет, есть несколько хитрых способов продлить жизнь источнику тока.

1. Берут блок питания и включают его в сеть. Далее, используя провода, подсоединяют элемент к адаптеру. Нельзя забывать о соблюдении полярности: минус подключают к минусу, а плюс обязательно к плюсу. Полярность обычно указывают на верхней части корпуса элемента питания. Нагревают гальванический элемент до 50 градусов, после чего отключают питание и охлаждают. Затем в течение двух минут подключают зарядное устройство к сети и тут же отключают его. После проделанных манипуляций элемент питания закидывают в морозильную камеру на 15 минут.
2. Произвести зарядку старой батарейки можно нагреванием последней. Этот способ таит в себе опасность — всё может закончиться взрывом. Разряженный объект помещают в кипяток на 30 секунд — и батарейка на какое-то время вновь пригодна к использованию.
3. Подзарядить алкалиновую батарейку можно путём уменьшения её объёма. Для этого её нужно сплющить с помощью рук.