Liczba osób korzystających z baterii cynkowo-powietrznych jako źródła zasilania aparatów słuchowych rośnie z dnia na dzień. Baterie te są przyjazne dla środowiska i dzięki zwiększonej pojemności działają znacznie dłużej niż inne typy baterii. Trudno jednak określić dokładną trwałość użytego elementu, zależy ona od wielu czynników. W pewne momenty Użytkownicy mają pytania i skargi.<Радуга Звуков>postaram się udzielić wyczerpującej odpowiedzi na bardzo ważne pytanie: od czego zależy żywotność baterii?
ZALETY...
Przez wiele lat głównym źródłem zasilania aparatów słuchowych były baterie rtęciowe. Jednak w połowie lat 90. stało się jasne, że są one całkowicie przestarzałe. Po pierwsze, zawierały rtęć – niezwykle szkodliwą substancję. Po drugie, powstały baterie cyfrowe, które zaczęły szybko podbijać rynek, stawiając zasadniczo inne wymagania dotyczące właściwości baterii.
Technologia tlenku rtęci została zastąpiona technologią cynkowo-powietrzną. Wyjątkowość polega na tym, że jako jeden ze składników (katoda) baterii chemicznej wykorzystuje się tlen z otaczającego powietrza, który wchodzi przez specjalne otwory. Dzięki usunięciu rtęci lub tlenku srebra z obudowy akumulatora, która do tej pory pełniła funkcję katody, udostępniono więcej miejsca na proszek cynkowy. Dlatego akumulator cynkowo-powietrzny jest bardziej energochłonny w porównaniu do siebie różne rodzaje akumulatory tej samej wielkości. Dzięki temu pomysłowemu rozwiązaniu bateria cynkowo-powietrzna pozostanie bezkonkurencyjna, o ile jej pojemność ograniczona będzie niewielką objętością nowoczesnych baterii miniaturowych.
Po dodatniej stronie akumulatora znajduje się jeden lub więcej otworów (w zależności od jego wielkości), przez które dostaje się powietrze. Reakcja chemiczna, podczas której wytwarzany jest prąd, przebiega dość szybko i zostaje całkowicie zakończona w ciągu dwóch do trzech miesięcy, nawet bez obciążenia akumulatora. Dlatego w procesie produkcyjnym otwory te są zakrywane folią ochronną.
Aby przygotować się do pracy, należy usunąć naklejkę i dać substancji czynnej czas na nasycenie tlenem (3 do 5 minut). Jeśli zaczniesz korzystać z baterii natychmiast po jej otwarciu, aktywacja nastąpi tylko w powierzchniowej warstwie substancji, co znacząco wpłynie na jej żywotność.
Rozmiar baterii odgrywa ważną rolę. Im jest większy, tym więcej zawiera rezerw substancji czynnej, a co za tym idzie, tym więcej zgromadzonej energii. Dlatego też akumulator o największej pojemności ma rozmiar 675, a najmniejszy – rozmiar 5. Pojemność akumulatorów zależy również od producenta. Na przykład dla akumulatorów o rozmiarze 675 może wynosić od 440 mAh do 460 mAh.
I FUNKCJE
Po pierwsze, napięcie dostarczane przez akumulator zależy od czasu jego pracy, a dokładniej od stopnia jego rozładowania. Nowa bateria cynkowo-powietrzna może zasilać napięciem do 1,4 V, ale tylko przez krótki czas. Następnie napięcie spada do 1,25 V i utrzymuje się przez dłuższy czas. A pod koniec żywotności akumulatora napięcie gwałtownie spada do poziomu poniżej 1 V.
Po drugie, baterie cynkowo-powietrzne działają lepiej, im jest cieplej. W takim przypadku oczywiście nie należy przekraczać maksymalnej temperatury ustawionej dla tego typu akumulatora. Dotyczy to wszystkich akumulatorów. Ale osobliwością akumulatorów cynkowo-powietrznych jest to, że ich wydajność zależy również od wilgotności powietrza. Zachodzące w nim procesy chemiczne zależą od obecności określonej ilości wilgoci. Krótko mówiąc: im cieplej i bardziej wilgotno, tym lepiej (dotyczy to tylko akumulatorów CA!). Ale fakt, że wilgoć ma negatywny wpływ na inne elementy narządu słuchowego, to inna sprawa.
Po trzecie, rezystancja wewnętrzna akumulatora zależy od szeregu czynników: temperatury, wilgotności, czasu pracy oraz technologii zastosowanej przez producenta. Im wyższa temperatura i wilgotność, tym niższa impedancja, co korzystnie wpływa na funkcjonowanie układu słuchowego. Nowa bateria 675 ma rezystancję wewnętrzną 1-2 omów. Jednak pod koniec okresu użytkowania wartość ta może wzrosnąć do 10 omów, a w przypadku 13. baterii - do 20 omów. W zależności od producenta wartość ta może się znacznie różnić, co stwarza problemy, gdy wymagana jest maksymalna moc zapisana w karcie technicznej.
Po przekroczeniu krytycznej wartości zużycia prądu końcowy stopień lub cały aparat słuchowy zostaje wyłączony, aby umożliwić regenerację akumulatora. Jeśli po<дыхательной паузы>akumulator ponownie zaczyna wytwarzać prąd wystarczający do działania, a SA włącza się ponownie. W wielu aparatach słuchowych reaktywacji towarzyszy sygnał dźwiękowy, ten sam, który powiadamia o spadku napięcia w akumulatorze. Oznacza to, że w sytuacji, gdy SA wyłączy się z powodu dużego poboru prądu, po ponownym włączeniu zabrzmi sygnał ostrzegawczy, chociaż bateria może być zupełnie nowa. Taka sytuacja zwykle ma miejsce, gdy aparat słuchowy odbiera bardzo wysoki poziom wejściowy SPL i jest ustawiony na pełną moc.
Czynniki wpływające na żywotność
Jednym z głównych wyzwań stojących przed akumulatorami jest zapewnienie stałego dopływu prądu przez cały okres użytkowania akumulatora.
Po pierwsze, żywotność baterii zależy od rodzaju użytego CA. Z reguły urządzenia analogowe zużywają więcej prądu niż urządzenia cyfrowe, a urządzenia o dużej mocy pobierają więcej prądu niż urządzenia o małej mocy. Typowe wartości poboru prądu dla urządzeń średniej mocy wahają się od 0,8 do 1,5 mA, a dla urządzeń dużej mocy i ultramocy - od 2 do 8 mA.
Cyfrowe urzędy certyfikacji są na ogół bardziej ekonomiczne niż analogowe urzędy certyfikacji o tej samej mocy. Mają jednak jedną wadę - przy przełączaniu programów lub automatycznym uruchamianiu złożonych funkcji przetwarzania sygnału (redukcja szumów, rozpoznawanie mowy itp.) urządzenia te pobierają znacznie więcej prądu niż w Tryb normalny. Zapotrzebowanie na energię może rosnąć i spadać w zależności od tego, jaka funkcja przetwarzania sygnału jest wykonywana w urządzeniu ten moment obwód cyfrowy, a nawet czy korekcja ubytku słuchu pacjenta wymaga innego wzmocnienia przy różnych wejściowych poziomach SPL.
Warunki akustyczne otoczenia również wpływają na żywotność baterii. W cichym otoczeniu poziom sygnału akustycznego jest zwykle niski - około 30-40 dB. W tym przypadku sygnał wchodzący do SA również jest niewielki. W hałaśliwym otoczeniu, na przykład w metrze, pociągu, fabryce lub hałaśliwej ulicy, poziom sygnału akustycznego może osiągnąć 90 dB lub więcej (młot pneumatyczny to około 110 dB). Prowadzi to do wzrostu poziomu sygnału wyjściowego CA i odpowiednio do zwiększonego zużycia prądu. Jednocześnie ustawienia urządzenia zaczynają działać - przy większym wzmocnieniu zwiększa się również pobór prądu. Zazwyczaj hałas otoczenia koncentruje się w zakresie niskich częstotliwości, dlatego przy większym tłumieniu zakresu niskich częstotliwości przez kontrolę tonu zmniejsza się również pobór prądu.
Pobór prądu urządzeń średniej mocy nie zależy zbytnio od poziomu sygnału wejściowego, jednak dla mocnych i ultramocnych CA różnica jest dość duża. Na przykład przy sygnale przychodzącym o natężeniu 60 dB (przy którym normalizowany jest pobór prądu SA) natężenie prądu wynosi 2-3 mA. Przy sygnale wejściowym 90 dB (i tych samych ustawieniach CA) prąd wzrasta do 15-20 mA.
Metodologia oceny żywotności baterii
Zazwyczaj żywotność baterii ocenia się biorąc pod uwagę jej pojemność nominalną oraz szacowany pobór prądu przez urządzenie, podany w danych technicznych (paszporcie) urządzenia. Weźmy typowy przypadek: akumulator cynkowo-powietrzny 675 o typowej pojemności 460 mAh.
W przypadku zastosowania w urządzeniu średniej mocy o poborze prądu 1,4 mA teoretyczna żywotność wyniesie 460/1,4 = 328 godzin. Noszenie urządzenia przez 10 godzin dziennie oznacza ponad miesiąc pracy urządzenia (328/10=32,8).
Podczas zasilania wydajnego urządzenia w cichym otoczeniu (pobór prądu 2 mA) żywotność wyniesie 230 godzin, czyli około trzech tygodni przy 10-godzinnym zużyciu. Ale jeśli otoczenie jest hałaśliwe, pobór prądu może osiągnąć 15-20 mA (w zależności od rodzaju urządzenia). W tym trybie żywotność wyniesie 460/20=23 godziny, tj. mniej niż 3 dni. Oczywiście nikt nie chodzi w takim środowisku przez 10 godzin i tryb prawdziwy będzie mieszany w bieżącym zużyciu. Więc ten przykład po prostu ilustruje metodologię obliczeń, podając ekstremalne wartości żywotności. Zazwyczaj żywotność baterii w wydajnym urządzeniu wynosi od dwóch do trzech tygodni.
Używaj baterii zaprojektowanych specjalnie do aparatów słuchowych (oznaczonych lub oznakowanych jako takie) renomowanych producentów źródeł zasilania (GP, Renata, Energizer, Varta, Panasonic, Duracell Activair, Rayovac).
Nie naruszaj folia ochronna baterie (nie otwierać) do czasu ich zainstalowania w aparacie słuchowym.
Przechowuj baterie w blistrach w temperaturze pokojowej i normalnej wilgotności. Życzenie<сберечь>dłuższe trzymanie baterii w lodówce może prowadzić do dokładnie odwrotnego rezultatu - SA nowy akumulator w ogóle nie zadziała.
Przed włożeniem baterii do urządzenia należy pozostawić ją bez folii na 3-5 minut.
Wyłącz urząd certyfikacji, gdy nie jest używany. Na noc odłącz źródła zasilania od urządzenia i pozostaw komorę baterii otwartą.
W piątym numerze naszego magazynu powiedzieliśmy, jak samodzielnie wykonać akumulator gazowy, a w szóstym - akumulator ołowiowo-potasowy. Oferujemy czytelnikom inny rodzaj źródła prądu - powietrze- pierwiastek cynkowy. Element ten nie wymaga ładowania w trakcie pracy, co jest bardzo istotną zaletą w stosunku do akumulatorów.
Element cynkowo-powietrzny jest obecnie najbardziej zaawansowanym źródłem prądu, ponieważ ma stosunkowo wysoką energię właściwą (110-180 Wh/kg), jest łatwy w produkcji i obsłudze oraz jest najbardziej obiecujący pod względem zwiększenia swoich specyficznych właściwości. Teoretycznie obliczona moc właściwa ogniwa cynkowo-powietrznego może osiągnąć 880 Wh/kg. Jeżeli uda się osiągnąć choć połowę tej mocy, element stanie się bardzo poważnym rywalem dla silnika spalinowego.
Bardzo ważna zaleta cynkowy element powietrza -
niewielka zmiana napięcia pod obciążeniem podczas jego rozładowania. Ponadto taki element ma znaczną wytrzymałość, ponieważ jego naczynie może być wykonane ze stali.
Zasada działania elementów cynkowo-powietrznych opiera się na zastosowaniu układu elektrochemicznego: cynk – żrący roztwór potasu – węgiel aktywny, który adsorbuje tlen z powietrza. Dobierając skład elektrolitu, masę czynną elektrod oraz dobierając optymalną konstrukcję elementu, można znacząco zwiększyć jego moc właściwą.
Pierwiastek manganowo-cynkowy. (1) nasadka metalowa, (2) elektroda grafitowa („+”), (3) miseczka cynkowa („”), (4) tlenek manganu, (5) elektrolit, (6) styk metalowy. Pierwiastek manganowo-cynkowy, ... ... Wikipedia
RC 53M (1989) Ogniwo rtęciowo-cynkowe („typ RC”) Ogniwo galwaniczne, w którym cynk jest anodą… Wikipedia
Bateria Oxyride Baterie Oxyride™ to marka przeznaczona dla jednorazowych (nienadających się do ponownego ładowania) akumulatorów przez Panasonica. Zostały zaprojektowane specjalnie dla urządzeń o dużym poborze mocy... Wikipedia
Zwykły element Westona, pierwiastek rtęciowo-kadmowy, jest elementem galwanicznym, którego siła elektromotoryczna jest bardzo stabilna w czasie i powtarzalna w poszczególnych przypadkach. Używane jako referencyjne źródło napięcia (VR) lub standard napięcia... ... Wikipedia
Bateria srebrno-cynkowa SC 25 to wtórne źródło prądu chemicznego, akumulator w którym anodą jest tlenek srebra, w postaci sprasowanego proszku, katoda jest mieszaniną... Wikipedia
Miniaturowe baterie różnych rozmiarów Miniaturowa bateria, bateria wielkości guzika, została po raz pierwszy szeroko zastosowana w elektronice zegarek na rękę, dlatego zwana także… Wikipedią
Ogniwo rtęciowo-cynkowe („typ RC”) to ogniwo galwaniczne, w którym anodą jest cynk, katodą jest tlenek rtęci, a elektrolitem jest roztwór wodorotlenku potasu. Zalety: stałe napięcie oraz ogromna energochłonność i gęstość energii. Wady: ... ... Wikipedia
Ogniwo galwaniczne manganowo-cynkowe, w którym jako katodę stosuje się dwutlenek manganu, jako anodę sproszkowany cynk, a jako elektrolit stosuje się roztwór alkaliczny, zwykle wodorotlenku potasu. Spis treści 1 Historia wynalazku… Wikipedia
Bateria niklowo-cynkowa jest chemicznym źródłem prądu, w którym cynk jest anodą, wodorotlenek potasu z dodatkiem wodorotlenku litu jest elektrolitem, a tlenek niklu jest katodą. Często w skrócie NiZn. Zalety: ... ... Wikipedia
Nowy produkt ma trzykrotnie przewyższać energochłonność akumulatorów litowo-jonowych, a jednocześnie kosztować o połowę mniej.
Należy pamiętać, że obecnie akumulatory cynkowo-powietrzne produkowane są wyłącznie w postaci ogniw jednorazowych lub „ładowalnych” ręcznie, czyli poprzez wymianę wkładu. Nawiasem mówiąc, ten typ baterii jest bezpieczniejszy niż akumulatory litowo-jonowe, ponieważ nie zawiera substancji lotnych i dlatego nie może się zapalić.
Główną przeszkodą w tworzeniu opcji wielokrotnego ładowania, czyli akumulatorów, jest szybka degradacja urządzenia: elektrolit ulega dezaktywacji, reakcje utleniania i redukcji zwalniają i całkowicie zatrzymują się już po kilku cyklach ładowania.
Aby zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, musimy najpierw opisać zasadę działania ogniw cynkowo-powietrznych. Akumulator składa się z elektrod powietrznych i cynkowych oraz elektrolitu. Podczas rozładowywania powietrze napływające z zewnątrz za pomocą katalizatorów tworzy jony hydroksylowe (OH -) w wodnym roztworze elektrolitu.
Utleniają elektrodę cynkową. Podczas tej reakcji uwalniane są elektrony, tworząc prąd. Podczas ładowania akumulatora proces przebiega w odwrotnym kierunku: na elektrodzie powietrznej wytwarzany jest tlen.
Wcześniej podczas pracy akumulatora wodny roztwór elektrolitu często po prostu wysychał lub wnikał zbyt głęboko w pory elektrody powietrznej. Dodatkowo osadzony cynk rozkładał się nierównomiernie, tworząc rozgałęzioną strukturę, co powodowało występowanie zwarć pomiędzy elektrodami.
Nowy produkt jest pozbawiony tych wad. Specjalne dodatki żelujące i ściągające kontrolują wilgotność i kształt elektrody cynkowej. Ponadto naukowcy zaproponowali nowe katalizatory, które również znacząco poprawiły wydajność pierwiastków.
Jak na razie najlepsza wydajność prototypów nie przekracza setek cykli ładowania (fot. ReVolt).
Dyrektor naczelny ReVolt, James McDougall, uważa, że pierwsze produkty, w przeciwieństwie do obecnych prototypów, będą mogły ładować nawet 200 razy, a wkrótce będą w stanie osiągnąć 300–500 cykli. Wskaźnik ten pozwoli na wykorzystanie elementu np telefony komórkowe lub laptopy.
Prototyp nowy akumulator został opracowany przez norweską fundację badawczą SINTEF, a firma ReVolt zajmuje się komercjalizacją produktu (ilustracja: ReVolt).
ReVolt opracowuje także akumulatory cynkowo-powietrzne do pojazdów elektrycznych. Takie produkty przypominają ogniwa paliwowe. Zawarta w nich zawiesina cynku pełni rolę elektrody ciekłej, natomiast elektroda powietrzna składa się z układu rurek.
Energia elektryczna jest wytwarzana poprzez pompowanie zawiesiny przez rurki. Powstały tlenek cynku jest następnie przechowywany w innej komorze. Po naładowaniu kontynuuje tę samą ścieżkę, a tlenek zamienia się z powrotem w cynk.
Takie akumulatory mogą wytwarzać więcej energii elektrycznej, ponieważ objętość elektrody ciekłej może być znacznie większa niż objętość elektrody powietrznej. McDougall uważa, że tego typu ogniwa będą w stanie naładować się od dwóch do dziesięciu tysięcy razy.