Bateriile sunt primare sau secundare. Bateriile conțin una sau mai multe celule electrochimice. Bateriile primare pot fi utilizate o singură dată, deoarece reacțiile chimice care generează curentul sunt ireversibile. Bateriile secundare, numite simplu baterii sau acumulatoare, pot fi utilizate, reîncărcate și reutilizate. În bateriile secundare, reacțiile chimice care asigură curentul de la baterie la consumator sunt inversate prompt atunci când curentul este furnizat de un încărcător spre baterie, pentru încărcare.
Bateriile primare sunt cele mai comune baterii disponibile astăzi, deoarece sunt ieftine și ușor de utilizat. Celulele uscate carbon-zinc și celulele alcaline domină aplicațiile portabile de consum alimentate cu baterii, unde curenții au nivel scăzut și utilizarea este sporadică. Alte baterii primare, cum ar fi cele care utilizează chimicale pe bază de mercur sau pe bază de litiu, pot fi utilizate în aplicații în care densitatea mare a energiei, dimensiunile reduse sau durata lungă de depozitare sunt deosebit de importante. În general, bateriile primare domină două domenii: produsele de consum în care costul inițial al bateriei este foarte important și produsele electronice (cum ar fi ceasurile, aparatele auditive și stimulatoarele cardiace) în cazul în care consumul de curent e mic sau reîncărcarea nu este posibilă.
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/primary-battery
Energia specifică a bateriilor reîncărcabile (secundare) și non-reîncărcabile (primare).
Avantajele bateriilor primare
Bateriile primare joacă un rol important, în special atunci când încărcarea este nepractică sau imposibilă, precum și în lupte militare, misiuni de salvare și servicii de pompieri. Reglementările IEC 60086, permit utilizarea de baterii în stimulatoare cardiace, manometre în anvelope de vehicule, contoare inteligente, burghie inteligente în industria minieră, dispozitive de urmărire a animalelor, semnalizări luminoase de la distanță, precum și ceasuri de mână, telecomenzi, chei electrice și jucării pentru copii.
Cele mai multe baterii implantabile din stimulatoarele cardiace sunt pe bază de litiu și asigură continuu în timp 10-20μA, timp de 5-10 ani. Multe baterii pentru aparatele auditive sunt primare, cu o capacitate de 70-600mAh, bune timp de 5-14 zile înainte de necesitatea înlocuirii. Versiunea reîncărcabilă oferă o capacitate (energie) mai mică pentru fiecare dimensiune și o descărcare de aprox. 20 ore. Reducerea costurilor este avantajul major.
https://batteryuniversity.com/learn/article/primary_batteries
Avantaje: energie specifică ridicată, timpi lungi de depozitare și folosire instantanee. Acestea se pot transporta la distanță și sunt eliminate ecologic atunci când sunt epuizate.
Cea mai populară baterie primară este alcalină. Are o energie specifică ridicată și este rentabilă, ecologică și rezistentă la scurgere chiar și atunci când este complet descărcată.
Bateria alcalină poate fi depozitată până la 10 ani și are acord de siguranță, putând fi folosită pe aeronave, fără a fi supusă regulilor speciale de transport și altor reglementări. Curentul debitat este mic, limitându-i utilizarea la sarcini ușoare, cum ar fi telecomenzi, lanterne și dispozitive de divertisment portabile.
Baterii alcaline
Utilizate pe scară largă pentru o gamă largă de aplicații, multe mărci în opțiuni de ambalare mari.
Tensiune nominală: 1.5V… 12V.
Descriere
Multe aplicații mobile, cum ar fi playere MP3 / CD, camere digitale, GPS, pager, telecomenzi, ceasuri, sisteme de măsurare, jucării, lanterne și multe alte dispozitive sunt alimentate de baterii primare alcaline cu mangan. Fiecare dintre aceste dispozitive necesită o sursă de energie puternică inițial și înlocuire cât mai târziu, profilurile de descărcare putând fi foarte diferite. Bateriile alcaline de tipul blocurilor LR03 / AAA, LR6/AA, LR14/C, LR20/D și 9V oferă o soluție bună pentru toate aceste cerințe. Acestea sunt disponibile de la producători bine-cunoscuți și în diferite variante de ambalare.
Caracteristicile excelente de performanță, durata lungă de viață, siguranța, fiabilitatea și disponibilitatea rapidă sunt principalele criterii pentru aplicarea lor.
Bateriile alcaline cu mangan trebuie eliminate în mod corespunzător prin colectare selectivă, în conformitate cu o directivă Europeană. Bateriile sunt colectate la locurile de vânzare cu amănuntul în containere prevăzute în acest scop. Bateriile nu trebuie aruncate în alte recipiente de colectare a deșeurilor sau în mediul înconjurător deoarece conțin substanțe contaminante și materiale recuperabile.
Informații tehnice
O celulă sau o baterie alcalină cu mangan este un element galvanic și unul dintre cele mai importante dispozitive electrochimice de stocare a energiei. Bateria alcalină cu mangan este o celulă primară, adică non-reîncărcabilă și reprezintă o dezvoltare ulterioară a elementului Leclanché. Datorită capacității mai mari, durabilității mai bune și a duratei de depozitare mai îndelungate, a înlocuit bateriile cu zinc carbon în multe aplicații.
Celula Leclanché e o baterie inventată și patentată de francezul Georges Leclanché în 1866. Bateria conținea o soluție conductoare (electrolit) de clorură de amoniu, un catod (terminal pozitiv) de carbon, un depolarizator din dioxid de mangan (oxidant) și un anod (terminal negativ) de zinc (reductor). Chimia acestei celule a fost adaptată ulterior cu succes pentru a produce o celulă uscată. Bateria alcalină ar putea fi descrisă mai bine ca fiind celulă cu oxid de mangan (MnO2 – numit și pirolusit) și zinc, cu electrolit alcalin (hidroxid de potasiu concentrat). Tensiunea nominală a bateriilor alcaline este de 1.5V. Cele mai importante tipuri sunt celule cilindrice (de exemplu LR6 = AA sau mignon) și celule de tip buton (cum ar fi LR44). Mai multe celule individuale pot fi de asemenea combinate în baterii (de exemplu, 6LR61 = bloc 9V, alcătuit din 6 celule cu mangan alcalin).
Baterii pentru aparate auditive
Baterii Zinc-Aer
Calitate superioară: fără mercur, “Made in Germany” și în ambalaje cu etichetele dvs. de proprietate.
Tensiune nominală: 1.4V.
Capacitate nominală: 100mAh … 650mAh.
Descriere
Aceste baterii sunt folosite preponderent în aparate auditive, fiind denumite, în general, “baterii auditive”. Există 4 tipuri principale care sunt furnizate cu un cod de culoare pe ambalaj, indiferent de producător: 10 (galben), 13 (portocaliu), 312 (maro) și 675 (albastru). Mai mult, există tipuri speciale în dimensiunile 675 și 13 pentru aparate auditive implantate. Bateriile Zinc-Aer sunt sursa ideală de alimentare a aparatelor auditive analogice și digitale în formă de celulă tip buton datorită densității lor deosebit de mari de energie și unei curbe aproape orizontale de descărcare.
Bateriile Zinc-Aer trebuie eliminate în mod corespunzător prin colectare selectivă, în conformitate cu o directivă Europeană. Bateriile sunt colectate la locurile de vânzare cu amănuntul în containere prevăzute în acest scop. Bateriile nu trebuie aruncate în alte recipiente de colectare a deșeurilor sau în mediul înconjurător deoarece conțin substanțe contaminante și materiale recuperabile.
Componentele și structura unei celule Zinc–Aer de tip buton, non-reîncărcabilă.
Informații tehnice
Bateria Zinc-Aer este o celulă primară, adică non-reîncărcabilă. Structural, bateriile cu zinc sunt formate dintr-un anod din pulbere de zinc, catodul este format din oxigenul din aer, electrolitul este hidroxid de potasiu, iar catalizatorul este o tijă de grafit, pulbere de grafit sau o rețea de carbon (numită grafen). În structura obișnuită a unei celule există un separator microporos și rețeaua de carbon dintre pudra de zinc și oxigen. Alimentarea cu oxigen are loc prin găuri de aer mici, care sunt etanșate până la deschiderea benzilor adezive. Odată ce găurile de aer sunt deschise și oxigenul este furnizat, zincul se oxidează. Energia eliberată este utilizată electrochimic. Tensiunea circuitului deschis este de la 1.35 până la 1.4V.
Astfel, bateriile cu Zinc-Aer se află în același interval de tensiune ca bateriile cu mercur și le înlocuiesc în aparate auditive. Deoarece bateriile cu Zinc-Aer reacționează cu oxigenul și produc energie, menținerea etanșată la aer în timpul depozitării și înainte de utilizare e foarte importantă, altfel bateria se descarcă. Dacă nu există alimentare cu aer, auto-descărcarea este de 2 … 3% pe an.
Diverse modele cu diametru D = 5.8mm; 7.9mm; 11.6mm și grosimi H = 3.6mm; 5.4mm. Tensiunea de 1.4 V (100 mAh … 510mAh).
Structura bateriei Zinc-Aer reîncărcabilă: Placa cu găuri de acces aer, borna pozitivă, electrodul de aer, separator, electrod din Zinc și electrolit, borna negativă și carcasa bateriei. — (Sursă imagine: ReVolt Technology)
Piața bateriilor zinc-aer
Dimensiunea pieței bateriilor Zinc-Aer menține rata medie anuală de creștere de 5.27%, având 258 milioane $ în 2014 până la 301 milioane $ în 2017. În următorii ani, piața bateriilor Zinc-Aer se va extinde și ne așteptăm ca până în 2022 să atingă 393 milioane $.
Bateriile cu Zinc-Aer stochează energia electrochimică. Acestea sunt utilizate pentru alimentarea unui număr mare de aparate și aparate electronice utilizate în viața de zi cu zi. Bateriile cu Zinc-Aer sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitive mici, cum ar fi ceasurile, aparatele auditive și pagere de avertizare. Densitatea mare a energiei este proprietatea cheie a bateriilor cu zinc-aer.
Bateriile cu Zinc-Aer sunt cu 30% până la 50% mai puțin costisitoare decât bateriile Litiu-ion și nu prezintă riscul de incendiu asociat cu bateriile Litiu-ion. În plus, bateriile cu Zinc-Aer pot să se potrivească sau să depășească bateriile Litiu-ion în ceea ce privește energia specifică, precum și densitatea energetică. Mai mult decât atât, producerea de baterii cu Zinc-Aer, necesită zinc, material ieftin și disponibil pe scară largă.
https://phys.org/news/2009-10-rechargeable-zinc-air-batteries.html
Bateriile cu Zinc-Aer sunt foarte utilizate în aparatele auditive. Aceste baterii oferă o sursă de energie constantă, asigurând astfel buna funcționare a aparatelor auditive. Greutatea redusă este un factor major care determină cererea de baterii cu Zinc-Aer din industria auditivă. Bateriile cu Zinc-Aer furnizează o putere sigură în diferite condiții de temperatură. Acești factori, împreună cu rentabilitatea, ar putea să propulseze cererea pentru bateriile cu Zinc-Aer pentru a fi folosite și în alte domenii decât în aparatele auditive. Cererea de baterii cu Zinc-Aer în sectorul de semnalizare și comunicații la distanță crește. Bateriile cu Zinc-Aer de dimensiuni mari se utilizează ca celule pentru telecomunicații și semnalizare la distanță de cale ferată; lămpi de siguranță la șantierele de șosele și șine; și ca sursă de energie pentru gardurile electrice. Bateriile cu zinc sunt utilizate în semafoare cu LED-uri, semne de circulație, semne de circulație temporară, diverse semnale de avertizare etc. Sistemele de semnalizare a traficului sporesc siguranța publică și reduc congestia traficului, permițând semnalelor de trafic să funcționeze chiar și în timpul întreruperii curentului.
Cererea de baterii cu zinc reîncărcabile în sectorul electronicii de consum este în creștere. Datorită urbanizării rapide crește numărul de utilizatori de produse electronice: laptop-uri, smartphone-uri și dispozitive portabile inteligente. Producătorii se străduiesc să ofere baterii Zinc-Aer reîncărcabile pentru vehiculele electrice, datorită caracteristicilor acestora, cum ar fi densitatea energetică ridicată și prețurile scăzute ale materiilor prime.
Pe baza tipului, piața bateriilor cu Zinc-Aer a fost clasificată în non-reîncărcabile și reîncărcabile.
Bateriile Zinc-Aer non-reîncărcabile sunt disponibile imediat și nu pot fi reîncărcate. Aceste baterii sunt eficiente din punct de vedere al costurilor și necesită puțină întreținere. Acestea sunt utilizate pe scară largă în aplicații medicale și de telecomunicații. Bateriile Zinc-Aer reîncărcabile conțin de două ori mai multă energie decât bateriile convenționale Li-ion. Costul lor de fabricație este mai mic. În plus, aceste baterii sunt mai sigure și sunt ecologice. Catalizatorul din aceste baterii intră în contact direct cu catodul de aer, ceea ce îmbunătățește mobilitatea electronilor între electrozii.
www.marketresearchstore.com/report/global-zinc-air-batteries-market-research-report-2018-235895
Cererea de baterii cu Zinc-Aer se așteaptă să crească în viitorul apropiat, datorită creșterii cererii pentru vehiculele electrice, sistemelor și componentele electronice mai eficiente din punct de vedere energetic.
Eficiența ridicată în zona Asia Pacific oferă un potențial de creștere ridicat pentru piața bateriilor cu zinc-aer. Regiunea va oferi probabil oportunități de creștere pe piață și în viitorul apropiat, datorită creșterii puternice a industriei automobilelor și electronicii din Asia Pacific.
Politicile de înlocuire a celulelor tip buton (ce conțin mercur) cu baterii cu Zinc-Aer sunt estimate să ofere oportunități producătorilor de baterii cu Zinc-Aer în următorii câțiva ani. Punerea în aplicare a reglementărilor stricte impuse asupra emisiilor de dioxid de carbon și creșterea accentului pe utilizarea vehiculelor ușoare cu economie de combustibil îmbunătățită, stimulează cererea de baterii cu Zinc-Aer în America de Nord și în Europa.
Producătorii se concentrează asupra producției de baterii de zinc ne-reîncărcabile, în mod tipic pentru aplicații medicale și aplicații de telecomunicații, cum ar fi semnalizarea la distanță. Creșterea investițiilor directe în India și China, de obicei în sectorul electronicii, va lărgi piața de baterii cu zinc în aceste țări în perioada de prognoză. În 2017, Fluidic Energy, lider în soluțiile de stocare a energiei curate, a dezvoltat primul său sistem de stocare a energiei cu durată lungă în bateria Zinc-Aer reîncărcabilă.
www.transparencymarketresearch.com/zin-cair-batteries-market.html
Majoritatea companiilor oferă produse diferențiate pentru aplicații specifice. Lansarea de noi produse, extinderea capacităților, promovarea mărcilor, fuziunile și achizițiile sunt estimate să ofere potențial de creștere companiilor care operează pe piața bateriilor cu Zinc-Aer în viitorul apropiat.
Producătorii mari care operează pe piața globală a bateriilor cu Zinc-Aer includ Berkshire Hathaway Inc., Spectrum Brands Holdings, Inc., Energizer Holdings, Inc. și Panasonic Corporation. Alți jucători includ ZAF Energy Systems, Inc., Electric Fuel Battery Corporation (Arotech Corporation) și ReVolt Technologies.
Bateriile Zinc-Aer. Pe scurt.
Avantaje
1. Densitate mare de energie, dar au în mod esențial o rezistență internă constantă, deci curent limitat. Prin comparație, bateriile Zinc-Aer sunt ca alergătorii de maraton… iar sprinterii ar fi bateriile Li-ion. Bateriile cu Zinc-Aer au o densitate mai mare de energie și sunt mai bune la o sarcină constantă pe perioade lungi de timp, în timp ce bateriile Li-ion sunt mai bune la ieșire în cereri bruște de curent. Aceasta înseamnă că bateriile cu Zinc-Aer sunt ideale pentru sistemele solare sau eoliene aflate în afara rețelei (off-grid).
2. Materiale necostisitoare.
3. Bateria Zinc-Aer, când e sigilată, are durată mare de depozitare, cu auto-descărcare de numai 2% pe an.
4. Stochează mai multă energie pe unitate de greutate (Wh / kg) decât aproape orice alt tip primar.
5. Celulele primare tip buton sau monedă sunt disponibile într-o gamă de dimensiuni.
6. Celule de mare putere reîncărcabile sunt disponibile pentru aplicații de tracțiune electrică.
Deficiențe
1. Sensibile la temperaturi extreme și condiții umede.
2. Dioxidul de carbon din aer formează carbonat care reduce conductivitatea.
3. După activare, substanțele chimice tind să se usuce și bateriile trebuie utilizate rapid.
4. Deși reîncărcarea este posibilă, este potrivită doar pentru tipuri de putere ridicată.
5. Rezistență internă ridicată, ceea ce înseamnă că bateriile cu zinc trebuie să fie mari pentru a satisface nevoile de curenți mari.
6. Bateriile de mare putere, cum ar fi cele proiectate pentru aplicații de tracțiune, utilizează “încărcarea mecanică” în care cartușele de zinc descărcate
sunt înlocuite cu cartușe de zinc proaspete. Cartușele folosite sunt ulterior reciclate.
Aplicații
1. Sunt bine cunoscute ca baterii primare.
2. Celulele tip buton sunt frecvent utilizate pentru ceasuri și aparate auditive.
3. Tipuri mai mari, utilizate ca celule prismatice sau cilindrice pentru telecomunicații și semnalizare la distanță de cale ferată, lămpi de siguranță la șantierele de șosele și șine sau ca surse de energie pentru garduri electrice.
4. Posibile aplicații de tracțiune în care “încărcarea mecanică”, adică înlocuirea electrodului de zinc, reduce timpul de reîncărcare.
5. Aplicații în stocarea energiei fotovoltaice și eoliene, cu eficiența bateriilor Li-ion, dar la prețul bateriilor Pb-acid.
Cheltuieli: Cost scăzut.
Baterii pentru ceas
Baterii cu oxid de argint.
Multe branduri și tipuri de ambalaje.
Fără mercur, desigur.
Tensiune nominală: 1.55V.
Capacitate nominală: 8 mAh … 180 mAh.
Descriere
Aceste baterii, în special cu designul celulelor tip buton, sunt utilizate în principal în ceasuri fiind denumite și “baterii de ceas”. Datorită varietăților de dimensiuni, capacități și fiabilitate, aceste baterii sunt utilizate și în alte dispozitive electronice.
Bateriile cu oxid de argint trebuie eliminate în mod corespunzător prin colectare selectivă în conformitate cu o directivă Europeană. Bateriile sunt colectate la locurile de vânzare cu amănuntul în containere prevăzute în acest scop. Bateriile nu trebuie aruncate în alte recipiente de colectare a deșeurilor sau în mediul înconjurător deoarece conțin substanțe contaminante și materiale recuperabile.
Informații tehnice
Celulele cu oxid de argint (scurt: celulele AG) sunt celule primare, adică non-reîncărcabile. Ele sunt comercial disponibile în principal ca celule tip buton și poartă denumirea IEC “SR”. În Europa, cu toate acestea, un număr de trei cifre (cum ar fi 377) e denumirea cea mai comună.
Polul negativ al unei celule cu oxid de argint este constituit din pulbere de zinc, care este oxidat în cursul descărcării. Polul pozitiv este realizat din oxid de argint care este redus la argintul elementar la descărcare. La eliminarea acestor baterii, se recuperează argintul pur. Se utilizează ca electrolit hidroxid de potasiu diluat (sau hidroxid de sodiu). Tensiunea nominală a unei astfel de celule este de aproximativ 1.55V. Avantajul deosebit este că tensiunea rămâne aproape constantă în timpul descărcării.
www.jauch.com/downloadfile/5b62ae1ab57dacca3386a4838695a09c9/hcj015_fl_gv19_einlegeblatt_batterien_180514_online.pdf
MANIPULARE ȘI DEPOZITARE
Când este utilizată corect, bateria litiu-ion cu separator din polimer (baterie reîncărcabilă) oferă o sursă de energie sigură și de încredere. Totuși, dacă acestea sunt abuzate, pot apărea scurgeri, aerisire sau, în cazuri extreme, se pot produce explozii și / sau incendii. Asigurați-vă că respectați, printre altele, următoarele avertismente.
Manipularea
• Nu introduceți bateriile în sens invers. Observați semnele de polaritate ale bateriilor și echipamentelor • Nu scurtcircuitați bateriile • Nu supraîncărcați bateriile • Nu forțați bateriile descărcate • Nu amestecați bateriile • Nu supraîncălziți bateriile prin expunerea la temperaturi ridicate și la razele directe ale soarelui. • Nu sudați sau lipiți direct bateriile • Nu demontați bateriile • Nu deformați bateriile • Nu aruncați bateriile în foc • O baterie cu exteriorul deteriorat nu trebuie expusă la apă • Nu permiteți copiilor să înlocuiască bateriile fără supravegherea adulților • Nu lăsați bateriile la îndemâna copiilor. În cazul ingerării unei celule sau a unei baterii, persoana implicată ar trebui să solicite imediat asistență medicală • Echipamentele destinate copiilor trebuie să aibă compartimente pentru baterii care sunt protejate împotriva deschiderii • Nu încapsulați și / sau modificați bateriile • Bateriile epuizate trebuie scoase imediat din echipament și aruncate conform materialelor reciclabile • Când aruncați bateriile cu etichete de lipire, izolați etichetele prin împachetarea lor cu bandă, folie.
https://batteryuniversity.com/learn/article/safety_concerns_with_li_ion
Depozitare
• Depozitați bateriile neutilizate în ambalajul original și păstrați-le departe de obiectele metalice care le pot scurtcircuita. • Stocarea celulelor neambalate împreună poate duce la scurtcircuitarea celulelor și degajarea sau acumularea de căldură • Păstrați și arătați bateriile în ambalajul original în spații bine ventilate, uscate și răcite • Evitați depozitarea sau expunerea bateriilor în soare direct sau în locuri unde sunt expuse la ploaie • Depozitarea obișnuită a pachetului de baterii de polimeri litiu-ion se face la temperaturi cuprinse între +10°C și +25°C, fără a depăși niciodată +30°C. În acest fel, durata maximă de depozitare (adică de păstrare a performanțelor maxime) se respectă pentru bateria de polimer litiu-ion • Temperaturile de depozitare deasupra temperaturii camerei vor crește rata de auto-descărcare, reducând capacitatea disponibilă a celulei.
De asemenea, ar trebui să se evite umiditatea de peste 95% RH și sub 40% RH pentru perioade prelungite, deoarece aceste extreme sunt în detrimentul bateriilor • Este, de asemenea, recomandată păstrarea celulelor la temperaturi scăzute, dar trebuie acordată atenție atunci când celulele sunt transferate în medii mai calde de posibilitatea de condensare a apei pe celule (risc de scurtcircuit) • Nu depozitați cutiile de baterii una peste alta, depășind o înălțime specificată. Înălțimea este în mod clar dependentă de rezistența ambalajului. Ca regulă generală, această înălțime nu trebuie să depășească 1.5 m pentru ambalaje din carton sau 3 m pentru cutii din lemn.
Recomandările de mai sus sunt valabile și pentru condițiile de depozitare în timpul tranzitului prelungit. Astfel, bateriile ar trebui să fie depozitate departe de motoarele ce degajă căldură și să nu fie lăsate pe perioade lungi de timp în containere neconvenționale pe timp de vară.
Jauch este unul dintre cei mai mari producători independenți de celule tip buton, ambalate ermetic pe folii (blistere). Se produc blistere cu etichete personalizate în mici runde de producție sau până la milioane de unități cu linia de ambalare complet automatizată.
Constantin Savu
Director General
Ecas Electro
ECAS Electro (www.ecas.ro) este distribuitor autorizat al produselor Jauch (www.jauch.com)
Detalii comerciale: birou.vanzari@ecas.ro
Detalii tehnice: Ing. Emil Floroiu | emil@floroiu.ro