Виды, размеры, характеристики и аналоги элементов питания (батареек)

Гальванический элемент является первичным источником энергии, группа элементов с определенным соединением полюсов — батарейка, напряжение между контактами которой равно сумме напряжений от всех элементов. Мы пишем об элементах как источниках питания с напряжением 1,5 В и 3 В (литий) и батарейках, как их принято называть в общей массе, в том числе и о сборках элементов с напряжением от 3 В (с шагом в 1,5 В) в зависимости от количества элементов в батарейке. Так проще адаптировать описание к привычному употреблению слов.

Напряжение одного гальванического элемента колеблется в пределах 1,2 - 1,55 В в зависимости от типа. О типоразмерах, емкости, саморазряде и других особенностях рассказываем ниже. 

Виды батареек по химическому составу

Химический состав батарейки определяет ее эксплуатационные свойства и стоимость. С физико-химической точки зрения батарейка, а точнее, гальванический элемент, вырабатывает ток за счет окислительно-восстановительной электрохимической реакции, протекающей между металлами полюсов в растворе электролита. В любом элементе есть плюс и минус, есть электролит, активная среда. Названия и классификация связаны с происхождением и составом электролита и активным металлом на полюсах.

Солевые батарейки

Наиболее дешевые и самые первые массовые гальванические элементы с маркировкой R - солевые, полюса которых состоят из цинка (графита) и двуокиси марганца, погруженных в хлорид аммония.

Щелочные батарейки

Более энергоемкие и удобные с точки зрения продолжительности работы — алкалиновые гальванические элементы с маркировкой LR появились позже под названием щелочные, так как в роли электролита выступает гидроксид калия.

Серебряные батарейки

Их можно отнести к разновидности щелочных по типу электролита, но это не "алкалайн". Катод элемента этого типа состоит из оксида серебра, отсюда и название. Гальванические элементы с серебряным катодом и щелочным электролитом (SR) характеризуются компактностью и высокими показателями электроемкости, поэтому их применяют в часах, калькуляторах, материнских платах ПК и ноутбуков для питания памяти загрузчика. Такие батарейки иногда называют серебряно-цинковыми щелочными элементами. 

Литиевые батарейки

Литиевые батарейки и составляющие их гальванические элементы с маркировкой CR имеют на плюсовой стороне литий, а заполнены могут быть разными видами электролитов, это определяет производитель. Важным преимуществом этих источников считается минимальный саморазряд — батарейки хранятся годами и не теряют свойств.

Воздушно-цинковые батарейки

Обозначаются PR, используются ограниченно, в основном в медицинских приборах. При высокой емкости очень быстро саморазряжаются, поэтому крайне мало распространены в быту и других областях, кроме медицины. Хранение батареек с кислородным анодом должно обеспечивать полную герметичность, поэтому после вскрытия упаковки элементы быстро приходят в негодность. Емкость элементов превышает соответствующий показатель литиевых в 2 - 3 раза.

Сравнение солевых и алкалиновых щелочных батареек показывает, что алкалин (алкалайн) имеет более высокие показатели емкости, значит, такие элементы проработают дольше в приборах со средним и высоким потреблением энергии. При выборе следует учитывать, что солевые батарейки имеют меньший вес, стоят гораздо дешевле, но склонны к разгерметизации. Как они текут со временем, знают все, кто пользовался этими источниками питания.

Наиболее передовым решением с точки зрения энергоемкости, ресурса работы при высоком потреблении считаются литиевые элементы. Но стоят они дороже алкалайна и солевых батареек. Литиевый состав электрода чувствителен к попаданию влаги, поэтому этот тип батареек выпускается в надежно герметизированном корпусе. При контакте с водой литиевые элементы могут сильно нагреваться.

Что касается выбора, то стоит исходить из соотношения цены и энергоемкости элемента в зависимости от прибора, в котором они используются. Например, для светодиодного фонарика с одной небольшой сборкой или одним источником подойдет и солевая батарейка. А для питания электромеханического тонометра с насосом и моторчиком лучше всего либо алкалайн, либо комплект литиевых батареек, так как двигатель прибора требует стабильного и высокого тока, а это ускоряет разряд источника.

Типы батареек по размеру и их обозначения

Для удобства выбора и использования производители устанавливают стандарт батареек (элементов), который принято называть типоразмером. Это означает, что в определенной маркировке заложена информация о размерах (соотношении размеров) изделия. 

Рекомендуем ориентироваться по наглядной шкале типоразмеров и таблице.

Американская маркировка	Обходная маркировка	Кодированные обозначения	По типу	Ширина в мм	Высота в мм	Емкость в mAh.
А	нет	LR23R23	Щелочная Солевая	17	50	Не известно
АА	Пальчиковая	FR6LR6R6	Литиевая Щелочная Солевая	14.5	50.5	1100 – 3500
ААА	Мизинчиковая	LR03FR03R03	Литиевая Щелочная Солевая	10.5	44.5	540 – 1300
АААА	Маленькая мизинчиковая	LR8D425	Щелочная	8.3	42.5	625
В		LR12	Щелочная	21.5	60	8350
С	Средняя	LR14 R14		26.2	50	3800 – 8000
D	Большая, круглая	LR20 R20	Щелочная Солевая	34.2	61.5	8000 – 19500
N		LR1R1	Щелочная Солевая	12	30.2	1000
½ AA		R14250	Солевая	14.5	25
R10		A332, LR10, 332, R10		21.5	37.3	1800
PP 3	Крона	1604, 6F22, 6R611604A, 6LF22, 6LR61, MN1604, MX1604	Солевая Щелочная	26.5	48.5	150 – 1000
А 23	Мини мизинчиковая	ANSI-1181A, 8LR23, 8LR932, GP23A, E23A, LRV08, MN21, V23GA		10.5	28.9	40

Мы привыкли к обозначению типоразмера как сочетанию букв (А, АА) и разговорному — пальчиковая, мизинчиковая, таблетка, круглая батарейка. 

Таблица соответствия аналогов часовых батареек

Скачать таблицу 

        

Оксид серебра	Оксид серебра	Оксид серебра	Размеры	Размеры	Щелочные элементы	Щелочные элементы	Щелочные элементы	Щелочные элементы
Маркировка GP	Маркировка Sony Maxell	Напряжение (v)	Диаметр (мм)	Высота (мм)	Маркировка Hyunday	Маркировка GP	Маркировка Maxell	Напряжение (v)
301	SR43SW	1.55	11.6	4.2	AG12	186	LR43	1.5
303	SR44SW	1.55	11.6	5.4	AG13	A76	LR44	1.5
315	SR716SW	1.55	7.9	1.65
317	SR516SW	1.55	5.8	1.65
319	SR527SW	1.55	5.8	2.7
321	SR616SW	1.55	6.8	1.65
329	SR731SW	1.55	7.9	3.1
337	SR416SW	1.55	4.8	1.65
348	SR421SW	1.55	4.8	2.15
357	SR44W	1.55	11.6	5.4	AG13	A76	LR44	1.5
362	SR721SW	1.55	7.9	2.1		162	LR58 LR721	1.5
364	SR621SW	1.55	6.8	2.15	AG1	164	LR60 LR621	1.5
366	SR1116SW	1.55	11.6	1.65
370	SR920W	1.55	9.5	2.1		171	LR69 LR921	1.5
371	SR920SW	1.55	9.5	2.1	AG6	171	LR69 LR921	1.5
373	SR916SW	1.55	9.5	1.65
S76E	SR44W	1.55	11.6	5.4	AG13	A76	LR44	1.5
377	SR626SW	1.55	6.8	2.6	AG4	177	LR66 LR626	1.5
379	SR521SW	1.55	5.8	2.15	AG0		LR63 LR521	1.5
381	SR1120SW	1.55	11.6	2.1	AG8	191	LR55 LR1120	1.5
384	SR41SW	1.55	7.9	3.6	AG3	192	LR41	1.5
386	SR34W	1.55	11.6	4.2	AG12	186	LR43	1.5
389	SR1130W	1.55	11.6	3.1	AG10	189	LR54 LR1130	1.5
390	SR1130SW	1.55	11.6	3.1	AG10	189	LR54 LR1130	1.5
391	SR1120W	1.55	11.6	2.1	AG8	191	LR55 LR1120	1.5
392	SR41W	1.55	7.9	3.6	AG3	192	LR41	1.5
393	SR48W	1.55	7.9	5.4	AG5	193	LR48 LR754	1.5
394	SR936SW	1.55	9.5	3.6	AG9	194	LR45 LR936	1.5
395	SR927SW	1.55	9.5	2.7	AG7	195	LR57 LR926	1.5
396	SR726W	1.55	7.9	2.65	AG2	196	LR59 LR726	1.5
397	SR726SW	1.55	7.9	2.65	AG2	196	LR59 LR727	1.5
399	SR927W	1.55	9.5	2.7	AG7	195	LR57 LR926	1.5

Таблица аналогов соответствия воздушно-цинковых элементов питания - батареек для слуховых аппаратов

Renata	Varta	Rayovac	диаметр, мм	высота, мм	МЭК-код	емкость (в среднем)
ZA675	V675A	DA675	11,6	5,4	PR44	620
ZA13	V13A	DA13	7,9	5,4	PR48	255
ZA312	V312A	DA312	7,9	3,6	PR41	130
ZA10	V10	DA230	5,9	3,6	PR70	75

Таблица аналогов соответствия плоских литиевых батареек - таблетки (CR)

Обозначение	Размер (мм)	Напряжение (В)	Ёмкость (мА/час)	Рабочий ток (мА)
CR927	9.5 х 2.7	3	30	0,1
CR1025	10 х 2.5	3	30	0,1
CR1216	12.5 х 1.6	3	25	0,1
CR1220	12.5 х 2.0	3	35	1,5
CR1225	12.5 х 2.5	3	50	0,2
CR1616	16 х 1.6	3	50	2
CR1620	16 х 2.0	3	60	1,5
CR1632	16 х 3.2	3	120	2
CR2016	20 х 1.6	3	70	1,8
CR2025	20 х 2.5	3	140	1,8
CR2032	20 х 3.2	3	210 - 220	1,8 - 3
CR2330	23 х 3.0	3	250	3
CR2354	23 х 5.4	3	530	3
CR2430	24.5 х 3.0	3	270	3
CR2450	24.5 х 5.0	3	550	3

* Параметры ёмкости и тока могут отличаться в зависимости от производителя. В качестве примера взяты замеры двух батареей CR2032 от разных производителей.

Таблица аналогов соответствия батареек для часов по брендам и моделям

Название бренда/модели часов	Наиболее подходящая батарейка
Casio (Касио)	SR621SW
Батарейка для часов sony (сони).	1) 377 (SR626SW). 2) SR726 Элементы питания на 3 и 1.5 вольт.
Swatch	394
Батарейка для часов Тиссот (Tissot).	394, SR936SW на 1.55 V, SR616SW
Источник тока в часах Ника	Таблеточные элементы.
Батарейка для часов orient (Ориент)	SR920SW
Накопитель тока для смарт часов	Аккумулятор емкостью 350-380 mAh на 3.7 вольт. Ширина 24 мм, высота 31 мм.
Монтана	LR41 на 1.5 вольт.
Батарейка в часах Guess	LR621, 321
Элементы питания в часах янтарь СССР	Круглая бочка с маркировкой 373. Тип D. R20
Karser ks 9897	Элементы типа ААА или плоские.
Ориент	377, SR626
Fossil (фоссил)	LR621
Электроника 52	Элемент питания 362
Часы дизель	AG4, SR616

Что означают разные параметры батареек: полярность, напряжение, ёмкость

Основные характеристики батареек и элементов отражают возможности их использования с определенными приборами:

• напряжение (Вольт) или разность потенциалов между контактами батарейки отражает степень ее работоспособности и готовности обеспечить протекание тока по цепи;
• емкость в миллиампер/час — это количество энергии, которое накоплено (выработано) и может быть отдано батарейкой при использовании в замкнутой электрической цепи;
• ток саморазряда отражает темп потери заряда при длительном бездействии при отсутствии подключения к потребителям;
• в некоторых случаях может учитываться внутреннее сопротивление элемента, но это весьма специфический параметр, который обычно не интересует обычного пользователя.

Один первичный гальванический элемент выдает напряжение в пределах 1,2 - 1,6 В, литиевый 3 В. Поэтому технически верно называть батарейкой или батареей несколько соединенных последовательно элементов в одном корпусе (по закону Ома для электрической цепи). Например, батарейка "Крона" состоит из шести таких первичных источников по 1,5 В и выдает в итоге 9 В.. Напряжение падает по мере разряда батарейки, хотя правильно было бы дать другую формулировку: по мере снижения электрохимического потенциала.

Больше всего беспокоит пользователя емкость батарейки — от нее зависит, сколько проработает элемент или сборка. Емкость в мАч означает, что элемент проработает определенное время при определенном токе. Самый просто пример расчета емкости батарейки: при емкости в 1 Ач (амперчас) и токе 0,2 А прибор проработает 5 часов — умножаем емкость на силу тока в приборе. Чем выше ток и, соответственно, мощность прибора, тем большей емкости батарейки ему нужны для работы.

Алкалиновые, щелочные и литиевые батареи имеют большую емкость в сравнении с солевыми. При сравнении можно заметить, что солевая батарейка имеет емкость 0,55 Ач, алкалиновая — 1 - 3 Ач, литиевая 2 - 3 Ач. При этом на емкость влияет размер и размер элемента — пальчиковая батарейка больше по емкости, чем мизинчиковая.

Саморазряд зависит от типа батарейки по химическому составу. Эта характеристика важна в случаях, когда вам нужно хранить источники питания долго, до нескольких лет. Уровень саморазряда зависит и от внешних условий. Кроме того, любые батарейки имеют свой температурный минимум и максимум. На сегодня лидируют по всем показателям щелочные элементы типа "алкалин" или "алкалайн".

Конструктивные особенности

Поскольку батарейка — это сборка из нескольких гальванических элементов, ее заключают в единый корпус. А первичный элемент имеет свой герметичный корпус, исключающий протечку электролита. Щелочные батарейки не имеют склонности к протечке, литиевые герметичны в силу потенциальной опасности контакта с влагой и влажным воздухом.

Анод и катод батарейки — это два ее полюса, те самые "плюс " и "минус", которые нельзя путать при подключении. Анод или плюс всегда выделен в виде выступающего контактного участка на поверхности, но у часовых "таблеток" это гладкая сторона. На батарейке формата "Крона" имеется два контакта рядом, при этом плюс имеет форму меньшего выступа. Для ее присоединения требуется специальная контактная колодка.

В сборной батарейке несколько элементов могут располагаться рядом или слоями по вертикали. Каждый элемент имеет свой анод и катод, обкладку и электролит.

Краткое описание популярных видов батареек

Пальчиковая батарейка — это элемент типоразмера АА с диаметром 14,5 мм и высотой 50,5 мм (с выступом). По стандартам, отражающим состав элемента (IEC), могут иметь обозначения LR6, R6, FR6

Мизинчиковая батарейка ААА имеет диаметр 10,5 мм при высоте с выступом 44,5 мм. В стандарте IEC принято обозначать типоразмер ААА сочетанием 03, например, щелочной элемент LR03.

Щелочной элемент АААА имеет размер 8,3 на 42,5 мм применяется в тонких приборах типа лазерных указок и ручек с фонариком. Распространена мало в силу ограниченности применения.

Батарейка типа С с обозначением 14 (R14) иногда называется средней. Это "малая бочка" с размером меньше типа D, но тольще и короче, чем распространенная АА. Типоразмер С — 26,2 х 50 мм.

Тип D или "большая бочка" с цифровым индексом 20 имеет размеры 34,2 на 61,5 мм, хорошую емкость до 12000 мАч, и подходит для фонариков.

Батарейка "Крона" или типоразмер РР3 выдает напряжение 9 В, выпускается как солевая и литиевая в прямоугольном формате с размерами 48,5 х 26,5 х 17,5 мм. Состоит из шести гальванических элементов в одном корпусе.

Не забудем и экзотику — батарейка или элемент 373 плоская, диаметром 9,6 мм, высотой 165 мм подходит для часов и игрушек, открывает ряд "таблеток".

Каких форматов бывают батарейки

Формат батарейки — это один из вариантов ее пространственной компоновки, а проще говоря — ее формы. Мы называем батарейки круглыми, квадратными, плоскими, часовыми, кронами, бочонками или бочками или пальчиками. Но есть классификация:

• R — батарейка "круглой" формы, то есть цилиндрическая, вытянутая типа "пальчиковой" или "бочки", и плоская часовая;
• Р — некруглая, например, крона РР3;
• F — плоская с послойной внутренней структурой, встречается редко;
• S — плоская призматическая, например, в мобильном телефоне.

Чем отличаются аккумуляторные батарейки от обычных

Разница междуаккумуляторной батарейкой и обычной состоит в том, что первую можно подзаряжать. Когда мы говорим о "заряде батарейки", то упрощаем картину. На самом деле заряд — это потенциал электрохимического взаимодействия, заложенный в ее составе. Со временем этот потенциал растрачивается, что мы называем "разрядом", батарейка села.

В аккумуляторной батарейке имеется несколько первичных источников, электрохимическая активность которых восстанавливается при протекании тока из внешнего источника. Это мы называем подзарядкой. Важно понимать:

• просто батарейку или гальванический элемент нельзя подзаряжать, это приведет к характерному "хлопку" с разливом электролита, может стать причиной возгорания источника питания;
• аккумуляторную батарейку можно подзаряжать только при определенном токе — для этого указывается тип зарядного устройства;
• нельзя заряжать аккумуляторные батарейки без устройства, приложив к полюсам провода — получите хлопок и возгорание;
• со временем такие аккумуляторы будут терять емкость, через определенное количество циклов заряд/разряд емкость упадет, батарейка начнет быстро заряжаться и так же быстро отдавать заряд.

Обратите внимание на то, что у некоторых типов аккумуляторов есть своего рода "память" — если вы начнете заряжать такой источник с остатком заряда, он "запомнит" этот уровень как нулевой, то есть, емкость снизится. Вспомните рекомендации к зарядке старых мобильных телефонов, которые комплектовались аккумуляторами не с литиевым электродом. Их нужно было доводить до минимума заряда. Этот эффект не свойственен литиевым аккумуляторам.