Как работают батарейки, почему они теряют заряд и восстанавливаются после отдыха

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Питание и аккумуляторы

Вас когда-нибудь озадачивало, почему иногда батарейки, которые уже, казалось бы, отработали своё и «умерли», спустя время вдруг снова начинают работать? Этот кажущийся чудом процесс имеет под собой вполне научное объяснение.

Автор: macrovector Источник: ru.freepik.com

Как работают обычные батарейки

Батарейки, которые мы видим в фонариках, игрушках и часах, могут показаться маленькими и незаметными, но внутри них скрыты настоящие химические лаборатории. Основа их работы — это химические реакции, превращающие химическую энергию в электрическую.

В типичной алкалиновой батарее основные компоненты — это цинк и марганец. Цинк служит анодом, а диоксид марганца — катодом. Эти элементы разделены электролитом, который обычно содержит гидроксид калия. Электролит проводит ионы (заряженные частицы), которые необходимы для протекания химической реакции, но не проводит электроны.

Когда батарейка включается в устройство, начинается химическая реакция на аноде, где цинк отдает электроны. Эти электроны проходят через подключенное устройство, обеспечивая его электрическим током, и приходят на катод, где они вступают в реакцию с диоксидом марганца. В результате этой реакции электрическая энергия выделяется в виде тока, который мы используем для питания различных устройств.

Батарейки способны продолжать генерировать электричество до тех пор, пока химические реагенты не исчерпаются. Поэтому срок службы батареи зависит от количества и активности ее химических компонентов. Этот процесс в основном односторонний: после полного разряда батарею нельзя зарядить снова, если только она не предназначена для этого, как в случае с аккумуляторами.

Автор: vectorpocket Источник: ru.freepik.com

Почему батареи теряют заряд

Разрядка батарей — это процесс, который начинается с момента их использования. Ключ к пониманию этого лежит в химических реакциях, происходящих внутри батарей. Вот что происходит:

  1. Внутри батареи есть вещества, которые реагируют друг с другом, создавая электрический ток. Этот ток питает наши устройства, как фонарики или дистанционные пульты.
  2. Со временем, по мере того как батарея используется, активные вещества, которые участвуют в химической реакции, начинают истощаться. Когда эти материалы истощаются, они уже не могут производить такое же количество электричества, как раньше.
  3. Помимо истощения активных материалов, в процессе реакции образуются побочные продукты. Эти вещества могут оседать на электродах батареи и мешать нормальному протеканию реакции, что дополнительно уменьшает её эффективность.
  4. Температура и способ использования также влияют на скорость разрядки. Например, холод может замедлить химические реакции внутри батареи, а использование устройства на максимальной мощности ускоряет истощение активных материалов.

В результате всех этих процессов батарея постепенно теряет свою способность вырабатывать электричество, и мы наблюдаем её «разрядку».

Автор: rawpixel.com Источник: ru.freepik.com

Как батареи «воскресают» после отдыха

Иногда после того, как батареи «умирают», если дать им немного отдохнуть, они снова начинают работать. Причины этого явления связаны с изменениями, происходящими внутри батареи во время периода бездействия.

  1. Рассеивание продуктов реакции — в процессе работы батареи на электродах накапливаются продукты химических реакций, которые могут блокировать прохождение тока. Когда батарея не используется, эти продукты могут частично рассеяться или реорганизоваться таким образом, что путь для тока снова становится менее заблокированным.
  2. Восстановление внутреннего баланса — перерыв в использовании дает батарее возможность восстановить некоторый внутренний баланс между химическими веществами. Это может привести к тому, что небольшое количество химической энергии, которое было недоступно во время активного использования, снова становится доступным.
  3. Изменение внутреннего давления — в некоторых типах батарей, особенно в перезаряжаемых, длительный период без использования может привести к уменьшению внутреннего давления и, как результат, к улучшению производительности.
  4. Температурные изменения — если батарея «отдыхает» в условиях, отличающихся по температуре от тех, в которых она использовалась, это также может повлиять на химические процессы внутри. Например, повышение температуры может ускорить реакции, что временно увеличивает ее мощность.

Эти изменения обычно не восстанавливают полностью емкость батареи и предоставляют только ограниченное количество дополнительной энергии. Поэтому, хотя батарея и кажется «ожившей» после отдыха, это временное явление, и полностью изношенные батареи всё равно нужно будет заменить.

Изображение в превью:
Автор: rawpixel.com
Источник: ru.freepik.com
Другое
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Туринская плащаница Дани Рязанова: как молодой художник из Петербурга рисует огнем

Раньше, наблюдая за современным художественным процессом, казалось, что молодые художники стремятся как можно дальше уйти от «навязанных» канонов, отказаться от всего, чем пользовались мастера...

Детальное изучение мозга чемпиона по памяти раскрыло нейробиологию его трюков

Рабочая память человека имеет свои физиологические ограничения. Исторически в когнитивной психологии этот предел описывался формулой «семь плюс-минус два элемента». Вы можете легко удержать в...

Эффект странника: как навыки ориентации в пространстве породили у человека геометрическое мышление

Со времен Платона геометрия считалась высшим проявлением абстрактного мышления. В диалоге «Менон» философ просит необразованного мальчика-раба удвоить площадь квадрата — и тот, опираясь...

Каньон Антилопы: почему он самый извилистый и фотогеничный в мире

В Аризоне, на землях индейцев навахо, находится место, любимое фотографами со всего мира. Каньон Антилопы вы наверняка хоть раз видели на заставке своего компьютера. Microsoft вносила его виды в...

Почему кофе и чай бодрят: взгляд с точки зрения науки

Вы когда-нибудь замечали, что после чашки кофе фокусировка внимания резко обостряется, но уже через полчаса ясность мысли начинает неумолимо угасать? Эти «американские горки» связаны с конкретными...