Навлизането на компактни цинково-въздушни батерии на масовия пазар може значително да промени ситуацията в пазарния сегмент на малогабаритни автономни захранвания за лаптопи и лаптопи. цифрови устройства.

енергиен проблем

и през последните години флотът от преносими компютри и различни цифрови устройства се увеличи значително, много от които се появиха на пазара съвсем наскоро. Този процес се ускори значително поради нарастващата популярност на мобилни телефони. От своя страна бързото нарастване на броя на преносимите електронни устройства предизвика сериозно нарастване на търсенето на автономни източници на електроенергия, по-специално на различни видове батерии и акумулатори.

Въпреки това, необходимостта да се осигури огромна сума преносими устройствабатериите са само едната страна на проблема. По този начин, с развитието на преносимите електронни устройства, плътността на монтажните елементи и мощността на използваните в тях микропроцесори се увеличават само за три години, тактовата честота на използваните PDA процесори се е увеличила с порядък. Малките монохромни екрани се заменят с цветни дисплеи с висока разделителна способност и по-големи размери на екрана. Всичко това води до увеличаване на потреблението на енергия. Освен това в областта на преносимата електроника има ясна тенденция към по-нататъшна миниатюризация. Като се имат предвид горните фактори, става съвсем очевидно, че увеличаването на консумацията на енергия, мощността, издръжливостта и надеждността на използваните батерии е едно от най-важните условия за осигуряване на по-нататъчно развитиепреносими електронни устройства.

Проблемът с възобновяемите автономни източници на енергия е много остър в сегмента на преносимите компютри. Съвременни технологииви позволяват да създавате лаптопи, които практически не са по-ниски по отношение на функционалността и производителността на пълноценните настолни системи. Липсата на достатъчно ефективни автономни източници на захранване обаче лишава потребителите на лаптопи от едно от основните предимства на този тип компютри - мобилността. Добър показател за модерен лаптоп, оборудван с литиево-йонна батерия, е живот на батерията от около 4 часа 1, но това очевидно не е достатъчно за пълноценна работа в мобилни условия (например полет от Москва до Токио отнема около 10 часа, а от Москва до Лос Анджелис).Анджелис почти 15).

Едно от решенията на проблема с увеличаването на времето живот на батериятапреносимите персонални компютри е преходът от вече обичайните никел-метални хидридни и литиево-йонни батерии към химически горивни клетки 2 . Най-обещаващите от гледна точка на приложение в преносими електронни устройства и персонални компютри са горивните клетки с ниска работна температура като PEM (Proton Exchange Membrane) и DMCF (Direct Methanol Fuel Cells). Като гориво за тези елементи се използва воден разтвор на метилов алкохол (метанол) 3.

На този етап обаче би било твърде оптимистично да описваме бъдещето на химическите горивни клетки изключително в розови цветове. Факт е, че най-малко две пречки стоят на пътя на масовото разпространение на горивни клетки в преносими електронни устройства. Първо, метанолът е доста токсично вещество, което предполага повишени изисквания за херметичност и надеждност на горивните касети. Второ, за да се осигури приемлива скорост на химичните реакции в горивните клетки с ниска работна температура, е необходимо да се използват катализатори. PEM и DMCF клетките в момента използват катализатори, направени от платина и нейните сплави, но природните ресурси на това вещество са малки и цената му е висока. Теоретично е възможно платината да бъде заменена с други катализатори, но досега нито един от екипите, занимаващи се с изследвания в тази посока, не е успял да намери приемлива алтернатива. Днес така нареченият платинен проблем е може би най-сериозната пречка за широкото използване на горивни клетки в преносими компютри и електронни устройства.

1 Това се отнася за времето за работа от обикновена батерия.

2 Повече информация за горивните клетки можете да намерите в статията „Горивни клетки: година на надежда“, публикувана в брой 1’2005.

3 PEM клетките с водороден газ са оборудвани с вграден конвертор за производство на водород от метанол.

Въздушно-цинкови елементи

Въпреки че авторите на редица публикации смятат цинково-въздушните батерии и акумулатори за един от подвидовете горивни клетки, това не е съвсем вярно. След като се запознахме с устройството и принципа на работа на цинково-въздушните клетки, дори в общи линии, можем да направим напълно недвусмислено заключение, че е по-правилно да ги разглеждаме като отделен клас автономни източници на енергия.

Конструкцията на цинково-въздушната клетка включва катод и анод, разделени от алкален електролит и механични сепаратори. Като катод се използва газодифузионен електрод (GDE), чиято пропусклива мембрана позволява получаването на кислород от циркулиращия през него атмосферен въздух. „Горивото“ е цинковият анод, който се окислява по време на работа на елемента, а окислителят е кислородът, получен от атмосферния въздух, влизащ през „дихателните отвори“.

На катода възниква реакция на електроредукция на кислород, чиито продукти са отрицателно заредени хидроксидни йони:

O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH -.

Хидроксидните йони се движат в електролита към цинковия анод, където протича реакцията на окисляване на цинка с освобождаване на електрони, които се връщат към катода през външна верига:

Zn + 4OH – Zn(OH) 4 2– + 2e.

Zn(OH) 4 2– ZnO + 2OH – + H 2 O.

Съвсем очевидно е, че цинково-въздушните клетки не попадат в класификацията на химическите горивни клетки: първо, те използват консумативен електрод (анод), и второ, горивото първоначално се поставя вътре в клетката и не се доставя отвън по време на работа.

Напрежението между електродите на една клетка от цинк-въздушната клетка е 1,45 V, което е много близко до това на алкалните (алкални) батерии. Ако е необходимо, за да се получи по-високо захранващо напрежение, няколко последователно свързани клетки могат да се комбинират в батерия.

Цинкът е доста често срещан и евтин материал, така че когато се въведе масово производство на цинково-въздушни елементи, производителите няма да имат проблеми със суровините. Освен това дори в началния етап цената на такива захранвания ще бъде доста конкурентна.

Също така е важно, че въздушно-цинковите елементи са много екологични продукти. Материалите, използвани за производството им, не отравят околната среда и могат да се използват повторно след обработка. Реакционните продукти на елементите въздух-цинк (вода и цинков оксид) също са абсолютно безопасни за хората и околната среда - цинковият оксид дори се използва като основен компонент на бебешката пудра.

От експлоатационните свойства на въздушно-цинковите елементи си струва да се отбележат такива предимства като ниска скоростсаморазреждане в неактивирано състояние и малка промяна в големината на напрежението с напредване на разряда (плоска крива на разреждане).

Известен недостатък на въздушно-цинковите елементи е влиянието на относителната влажност на входящия въздух върху характеристиките на елемента. Например, за цинково-въздушен елемент, предназначен за работа при условия на 60% относителна влажност на въздуха, с повишаване на влажността до 90%, експлоатационният живот намалява с около 15%.

От батерии до акумулатори

Батериите за еднократна употреба са най-лесната за изпълнение цинково-въздушна клетка. При създаване на въздушно-цинкови елементи голям размери захранване (например, предназначени за захранване на електроцентралите на превозни средства), касетите с цинков анод могат да бъдат направени сменяеми. В този случай, за да подновите енергийния резерв, е достатъчно да премахнете касетата с използвани електроди и вместо това да инсталирате нова. Отработените електроди могат да бъдат възстановени за повторна употреба чрез електрохимичен метод в специализирани предприятия.

Ако говорим за компактни батерии, подходящи за използване в преносими компютри и електронни устройства, тогава практическата реализация на варианта със сменяеми касети с цинков анод е невъзможна поради малкия размер на батериите. Ето защо повечето от компактните цинкови въздушни клетки на пазара в момента са за еднократна употреба. Цинк-въздушни батерии за еднократна употреба с малък размер се произвеждат от Duracell, Eveready, Varta, Matsushita, GP, както и местното предприятие Energia. Основният обхват на такива захранвания е слухови апарати, преносими радиостанции, фотографско оборудване и др.

Сега много компании произвеждат цинково-въздушни батерии за еднократна употреба.

Преди няколко години AER произведе Power Slice цинково-въздушни плоски батерии за преносими компютри. Тези артикули са предназначени за преносимите компютри Omnibook 600 и Omnibook 800 на Hewlett-Packard; животът на батерията им варира от 8 до 12 часа.

По принцип има и възможност за създаване на акумулаторни цинково-въздушни клетки (акумулатори), в които при свързване на външен източник на ток на анода ще настъпи реакция на редукция на цинка. Практическото изпълнение на подобни проекти обаче отдавна е възпрепятствано от сериозни проблеми, причинени от химичните свойства на цинка. Цинковият оксид се разтваря добре в алкален електролит и в разтворена форма се разпределя в целия обем на електролита, отдалечавайки се от анода. Поради това, когато се зарежда от външен източник на ток, геометрията на анода се променя до голяма степен: цинкът, редуциран от оксид, се отлага върху повърхността на анода под формата на лентови кристали (дендрити), подобни по форма на дълги шипове . Дендритите пробиват сепараторите, причинявайки късо съединение в батерията.

Този проблем се изостря от факта, че за увеличаване на мощността анодите на въздушно-цинковите клетки са направени от натрошен цинков прах (това позволява значително увеличаване на повърхността на електрода). По този начин, тъй като броят на циклите на зареждане-разреждане се увеличава, повърхностната площ на анода постепенно ще намалява, което има отрицателно въздействие върху производителността на клетката.

Към днешна дата Zinc Matrix Power (ZMP) постигна най-голям успех в областта на компактните цинково-въздушни батерии. Експертите на ZMP разработиха уникална технология Zinc Matrix, която позволи да се решат основните проблеми, които възникват в процеса на зареждане на батериите. Същността на тази технология е използването на полимерно свързващо вещество, което осигурява безпрепятствено проникване на хидроксидни йони, но в същото време блокира движението на цинковия оксид, който се разтваря в електролита. Благодарение на използването на това решение е възможно да се избегне забележима промяна във формата и повърхността на анода за най-малко 100 цикъла на зареждане-разреждане.

Предимствата на цинково-въздушните батерии са дълго време на работа и висока специфична енергийна интензивност, поне два пъти по-висока от тази на най-добрите литиево-йонни батерии. Специфичната енергийна интензивност на цинково-въздушните батерии достига 240 Wh на 1 kg тегло, а максималната мощност е 5000 W/kg.

Според разработчиците на ZMP днес е възможно да се създадат цинково-въздушни батерии за преносими електронни устройства (мобилни телефони, цифрови плейъри и др.) С енергиен капацитет от около 20 Wh. Минималната възможна дебелина на такива захранвания е само 3 мм. Експерименталните прототипи на цинково-въздушни батерии за лаптопи са с енергиен капацитет от 100 до 200 Wh.

Прототип на цинково-въздушна батерия, разработен от Zinc Matrix Power

Друго важно предимство на цинково-въздушните батерии е пълното отсъствие на така наречения ефект на паметта. За разлика от други видове батерии, цинково-въздушните клетки могат да се зареждат при всяко ниво на зареждане, без да се компрометира енергийният им капацитет. Освен това, за разлика от литиеви батериивъздушно-цинковите елементи са много по-безопасни.

В заключение е невъзможно да не споменем едно важно събитие, което се превърна в символична отправна точка за комерсиализацията на цинкови въздушни клетки: на 9 юни миналата година Zinc Matrix Power официално обяви подписването на стратегическо споразумение с Intel Corporation. В съответствие с клаузите на това споразумение ZMP и Intel ще обединят усилията си в разработването на нова технологияакумулаторни батерии за лаптопи. Сред основните цели на тези работи е увеличаването на живота на батерията на лаптопите до 10 часа. Според съществуващия план първите модели преносими компютри, оборудвани с цинково-въздушни батерии, трябва да се появят в продажба през 2006 г.

Миниатюрни въздушно-цинкови батерии (галванични "хапчета") с номинално напрежение 1.4V се използват за надеждна и непрекъсната работа на аналогови и цифрови слухови апарати, усилватели на звука и кохлеарни импланти. Високата екологичност на микробатериите и невъзможността за изтичане гарантират пълна безопасност на потребителите. Нашият онлайн магазин Ви предлага да закупите на достъпни цени най-широката гама от висококачествени батерии за вътреушни, вътреушни и заушни слухови апарати.

Предимства на батериите за слухови апарати

В случай цинково-въздушна батерияима цинков анод, въздушен електрод и електролит. Катализатор за окислителната реакция и образуването електрически токатмосферният кислород влиза през специална мембрана в корпуса. Тази конфигурация на батерията осигурява редица предимства в производителността:

• компактност и ниско тегло;
• лекота на съхранение и използване;
• равномерно връщане на заряда;
• нисък саморазряд (от 2% на година);
• дълъг експлоатационен живот.

За да можете своевременно да замените износените батерии с нови в устройства с ниска, средна и висока мощност, ние продаваме батерии за слухови апарати в Санкт Петербург в удобни опаковки от 4, 6 или 8 бр.

Как да закупите батерии за слухови апарати

На нашия уебсайт винаги можете да закупите на дребно и едро батерии за устройства за усилване на слуха от известни производители Renata, GP, Energizer, Camelion. За да изберете правилно размера на батерията, използвайте нашата таблица, като се фокусирате върху цвета на защитното фолио и вида на устройството.

Нашите цени са по-ниски от нашите конкуренти, защото купуваме директно от производителя.

Броят на хората, които използват цинково-въздушни батерии като източник на енергия за слухови апарати, се увеличава с всеки изминал ден. Тези батерии са екологични и поради увеличения си капацитет издържат много по-дълго от другите видове батерии. Въпреки това е трудно да се назове точният експлоатационен живот на използвания елемент, той зависи от много фактори. AT определени моментипотребителите имат въпроси и оплаквания.<Радуга Звуков>ще се опита да даде изчерпателен отговор на един много важен въпрос: от какво зависи живота на батерията?

ПРЕДИМСТВА...

В продължение на много години живачно-оксидните батерии са основният източник на енергия за слухови апарати. Въпреки това, в средата на 90-те. стана ясно, че са напълно остарели. Първо, те съдържаха живак – изключително вредно вещество. Второ, цифровите SA се появиха и започнаха бързо да завладяват пазара, представяйки фундаментално различни изисквания към характеристиките на батериите.

Живачно-оксидната технология е заменена от въздушно-цинкова. Уникален е с това, че един от компонентите (катод) на химическата батерия използва кислород от околния въздух, който влиза през специални отвори. Чрез премахването на живака или сребърния оксид, който досега е служил като катод, от корпуса на батерията, се освобождава повече място за цинков прах. Следователно, цинково-въздушната батерия е по-енергийно интензивна в сравнение една с друга. различни видовебатерии със същия размер. С това гениално решение, цинково-въздушната батерия ще остане ненадмината, докато нейният капацитет е ограничен от малкия обем на днешните миниатюрни SA.

От положителната страна на батерията има един или няколко отвора (в зависимост от големината й), през които влиза въздух. Химическата реакция, по време на която се генерира ток, протича доста бързо и завършва напълно в рамките на два до три месеца, дори без натоварване на батерията. Следователно по време на производствения процес тези отвори са покрити със защитен филм.

За да се подготвите за работа, е необходимо да премахнете стикера и да оставите активното вещество да се насити с кислород (от 3 до 5 минути). Ако започнете да използвате батерията веднага след отваряне, тогава активирането ще се случи само в повърхностния слой на веществото, което значително ще повлияе на експлоатационния живот.

Размерът на батерията играе важна роля. Колкото по-голямо е, толкова повече запаси от активното вещество има в него и, следователно, повече натрупана енергия. Следователно батерия с размер 675 има най-голям капацитет, а батерия с размер 5 е с най-малък. Капацитетът на батерията също зависи от производителя. Например, за батерии с размер 675, той може да варира от 440 mAh до 460 mAh.

И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Първо, напрежението, доставяно от батерия, зависи от това колко дълго е била използвана, или по-конкретно, от степента, до която е била разредена. Новата цинково-въздушна батерия може да достави до 1,4 волта, но само за кратко време. След това напрежението пада до 1,25 V и се задържа дълго време. И в края на живота на батерията напрежението пада рязко до стойност под 1 V.

Второ, цинково-въздушните батерии функционират по-добре, колкото по-топло е наоколо. В този случай, разбира се, не трябва да превишавате максималната температура, зададена за този тип батерия. Това важи за всички батерии. Но особеността на цинково-въздушните батерии е, че тяхната производителност зависи и от влажността на въздуха. Протичащите в него химични процеси зависят от наличието на определено количество влага. Казано по-просто, колкото по-горещо и влажно, толкова по-добре (това се отнася само за CA батерии!). А фактът, че влажността има отрицателен ефект върху други компоненти на слуховата система, е друг въпрос.

на трето място, вътрешно съпротивлениебатериите зависи от редица фактори: температура, влажност, време на работа и технология, използвана от производителя. Колкото по-високи са температурата и влажността, толкова по-нисък е импедансът, което има благоприятен ефект върху функционирането на слуховата система. Новата 675-та батерия е с вътрешно съпротивление 1-2 ома. Въпреки това, в края на експлоатационния живот тази стойност може да се увеличи до 10 ома, а за 13-та батерия - до 20 ома. В зависимост от производителя тази стойност може да варира значително, което създава проблеми, когато се изисква максимална мощност, посочена в информационния лист.

Ако критичният ток се превиши, крайната степен или цялата слухова система се изключва, за да може батерията да се възстанови. Ако след<дыхательной паузы>батерията отново започва да дава ток в количество, достатъчно за работа, SA се включва отново. В много слухови системи рестартирането е придружено от звуков сигнал, същият, който ви предупреждава за ниско напрежение на батерията. Тоест, в ситуация, в която SA е изключен поради висока консумация на ток, когато го повторно активиранепрозвучава аларма, въпреки че батерията може да е чисто нова. Тази ситуация обикновено възниква, когато слуховият апарат получава много висок входен SPL и слуховият апарат е настроен на пълна мощност.

Фактори, влияещи върху експлоатационния живот

Една от основните задачи пред акумулаторите е да осигурят постоянно захранване с ток през целия живот на акумулатора.

Животът на батерията се определя основно от типа CA, който използвате. По правило аналоговите устройства консумират повече ток от цифровите, а мощните устройства консумират повече от устройствата с ниска мощност. Типичните стойности на консумация на ток за устройства със средна мощност са от 0,8 до 1,5 mA, а за устройства с висока мощност и тежък режим - от 2 до 8 mA.

Цифровите HA обикновено са по-икономични от аналоговите HA със същата мощност. Те обаче имат един недостатък - в момента на превключване на програми или автоматична работа на сложни функции за обработка на сигнали (потискане на шума, разпознаване на реч и др.), Тези устройства консумират значително повече ток, отколкото в нормален режим. Изискването за енергия може да нараства и намалява в зависимост от това каква функция за обработка на сигнала изпълнява цифровата схема в момента и дори дали корекцията на загубата на слуха на пациента изисква различно усилване за различните входни SPL.

Акустичната ситуация на околната среда също влияе върху живота на батерията. В тиха среда нивото на звуковия сигнал обикновено е ниско - около 30-40 dB. В този случай сигналът, влизащ в SA, също е малък. В шумна среда, като например в метрото, влака, на работа или на шумна улица, нивото на акустичния сигнал може да достигне 90 dB или повече (пробиващ чук е около 110 dB). Това води до повишаване на нивото на изходния сигнал на SA и съответно до увеличен ток на неговото потребление. В същото време започват да влияят и настройките на устройството - при по-голямо усилване е по-голяма и консумацията на ток. Обикновено околният шум е концентриран в нискочестотния диапазон, следователно, с по-голямо потискане на нискочестотния диапазон от контрола на тона, консумацията на ток също намалява.

Консумацията на ток на устройствата със средна мощност не зависи много от нивото на входящия сигнал, но за SA с висока мощност и супер мощност разликата е доста голяма. Например, при входящ сигнал с интензитет 60 dB (при който текущата консумация на SA се нормализира), силата на тока е 2-3 mA. При входен сигнал от 90 dB (и същите настройки на SA) токът се увеличава до 15-20 mA.

Метод за оценка на живота на батерията

Обикновено животът на батерията се изчислява, като се вземат предвид нейният номинален капацитет и прогнозната консумация на ток на устройството, посочена в техническите данни (паспорт) на устройството. Да вземем типичен случай: 675 цинково-въздушна батерия с типичен капацитет 460 mAh.

При използване в устройство със средна мощност с консумация на ток 1.4mA, теоретичният експлоатационен живот ще бъде 460/1.4=328 часа. При 10 часа носене на апарата на ден това означава повече от месец работа на апарата (328/10=32,8).

Когато мощно устройство се захранва в тиха среда (консумация на ток 2 mA), експлоатационният живот ще бъде 230 часа, т.е. около три седмици с 10-часово износване. Но ако околната среда е шумна, тогава консумацията на ток може да достигне 15-20 mA (в зависимост от вида на устройството). В този режим експлоатационният живот ще бъде 460/20=23 часа, т.е. по-малко от 3 дни. Разбира се, никой не ходи в такава среда 10 часа, а реалният режим ще бъде смесен като консумация на ток. Така че даден примерпросто илюстрира методологията на изчисление, като дава екстремни жизнени стойности. Обикновено животът на батерията в мощно устройство е от порядъка на две до три седмици.

Използвайте батерии за слухови апарати (с етикет или етикет) от реномирани производители на захранващи устройства (GP, Renata, Energizer, Varta, Panasonic, Duracell Activair, Rayovac).

Не се чупи защитно фолиобатерии (не отваряйте), докато не бъдат поставени в слуховия апарат.

Съхранявайте батериите в блистери при стайна температура и нормална влажност. Желание<сберечь>по-дългата батерия в хладилника може да доведе до точно обратния резултат - СА с нова батерия изобщо няма да работи.

Преди да поставите батерията в устройството, дръжте я без филм за 3-5 минути.

Изключете SA, когато не се използва. Премахвайте източниците на захранване от устройството през нощта и оставете отделението за батерии отворено.

Манган цинков елемент. (1) метална капачка, (2) графитен електрод ("+"), (3) цинкова чаша (" "), (4) манганов оксид, (5) електролит, (6) метален контакт. Манган цинков елемент, ... ... Wikipedia

RC 53M (1989) Живачно-цинкова клетка ("RC тип") е галванична клетка, в която цинкът е анод ... Wikipedia

Батерия Oxyride Батериите Oxyride™ са марката за батерии за еднократна употреба (не презареждащи се), разработени от Panasonic. Те са предназначени специално за устройства с висока консумация на енергия ... Wikipedia

Нормалната клетка на Уестън, живачно-кадмиевата клетка е галванична клетка, чиято ЕМП е много стабилна във времето и възпроизводима от случай на случай. Използва се като източник на референтно напрежение (ION) или стандарт за напрежение ... ... Wikipedia

STs 25 Сребърно-цинкова батерия е вторичен химически източник на ток, батерия, в която анодът е сребърен оксид, под формата на пресован прах, катодът е смес ... Wikipedia

Миниатюрни батерии с различни размери Миниатюрна батерия, батерия с размер на бутон, за първи път е широко използвана в електронните ръчни часовници, затова се нарича още ... Wikipedia

Живачно-цинкова клетка („тип RC“) е галванична клетка, в която анодът е цинк, катодът е живачен оксид, а електролитът е разтвор на калиев хидроксид. Предимства: постоянно напрежение и огромен енергиен интензитет и енергийна плътност. Недостатъци: ... ... Wikipedia

Манганово-цинкова електрохимична клетка, която използва манганов диоксид като катод, прахообразен цинк като анод и алкален разтвор, обикновено калиев хидроксид, като електролит. Съдържание 1 История на изобретението ... Wikipedia

Никел-цинковата батерия е химически източник на ток, в който цинкът е анод, калиев хидроксид с литиев хидроксид като електролит и никелов оксид като катод. Често се съкращава като NiZn. Предимства: ... ... Wikipedia