Как легко самому сделать батарейку из подручных средств

Что такое батарейка

В батарейках электричество возникает благодаря взаимодействию разных химических веществ. И принцип работы этих изделий легко можно отыскать в учебниках по физике. Все элементы собраны из одних и тех же частей.

Устройство батарейки

Устройство батарейки простое. Различия между разными типами батарей минимальны. В основе каждой конструкции имеются:

1. Полюс положительный — анод.
2. Полюс отрицательный — катод.
3. Электролит.

Из чего состоит

Батарейка состоит из картонного, пластмассового или металлического корпуса. В портативных источниках напряжение внешняя оболочка, как правило, не участвует в электрохимической реакции.

Внутри батареи находится положительный стержень и электролит, который также принимает участие в передаче электрического тока. Конструкция элемента питания может быть различной, но практически у всех типов источников тока присутствуют перечисленные детали.

При необходимости, можно достать такие элементы, аккуратно разобрав батарейку и достав содержимое из её корпуса для изучения.

Применение

Различные виды могут применяться по-разному, зависит это от их основных конструктивных свойств и характеристик:

• Элементы питания с твердым электролитом используют в устройствах с малым значением потребляемого тока. Например, часы фонарики с малой мощностью, а также пульты дистанционного управления.
• Щелочные батарейки применяют в электротехнике с повышенным значением тока, к ним можно отнести различные камеры и магнитофоны, а также игрушки с электродвигателем.
• Источники питания с серебряными электродами способны обеспечить электроэнергией в калькуляторах, переносных инструментах и аппаратах для улучшения слуха.
• Литиевые батарейки используют в портативной электронике, где необходимо стабильное значение емкости и потребляемого тока.

Устройство батарейки

Конструкционные особенности батареек связаны, прежде всего, с их размерами и формой.

Разновидности батареек

Выделяют несколько основных видов, разница между которыми – в материалах, используемых для производства, и таких компонентах как электролит, анод и катод.

Виды батареек:

• солевые. Материал – пассивный уголь и двуокись марганца, электролит – аммоний, катод – цинковый. Когда источник питания не «работает», он восстанавливается – выравнивает неоднородности электролита, что продлевает срок эксплуатации. Стоят недорого, но характерны невысокой емкостью;
• щелочные (алкалиновые). В отличие от солевых источников питания, здесь электролит – щелочной. Такие батарейки особенно популярны среди производителей электронных устройств. Долго служат, на их электродах практически не меняется напряжение, но по цене дороже солевых;
• литиевые. Распространенный сегодня вариант, где катод состоит из лития и используется органический электролит. Преимущества литиевых батареек: широкий диапазон рабочих температур, высокая плотность энергии, могут долго храниться. Недостаток разве что высокая цена;
• ртутные. Анод – цинк, катод – оксид ртути. Между веществами сепаратор и диафрагма, пропитанные электролитом – гидроксидом калия. Такой источник питания может работать как аккумулятор, но емкость по ходу эксплуатации будет снижаться. Преимущества: стабильное напряжение, емкость и плотность энергии. Минусы: цена и ртуть в составе – токсичное вещество;
• серебряные. Электролит – гидроксид калия или натрия. По свойствам батарейка аналогична ртутной, но не токсична и дольше хранится.

Состав – не единственный классификатор. Источники питания также различаются формой, габаритами и пр.

Батарейки в зависимости от «начинки» разделяются на несколько видов. Солевые конструкции намного дешевле щелочных. Их выпуском занимаются такие фирмы, как «Дюрасел», «Сони», «Тошиба». Они являются потомками марганцево-цинковых конструкций. Их рекомендуют использовать в устройствах с низким уровнем потребления напряжения, таких как часы, электронные весы, пульты управления.

Наиболее известные производители батареек «Дюрасел», «Сони» и «Тошиба»

Существенным недостатком этих элементов является короткое время работы заряда. Они быстро расходуют свой ресурс. При длительном использовании элементы подобного типа начинают течь. При отрицательных температурах солевые конструкции не работают.

Щелочные устройства появились относительно недавно, в 60-х гг. прошлого века. Первыми их начала выпускать фирма «Дюрасел». Данный тип батарей более надежен и имеет большую мощность.

При длительном хранении в отличие от солевых батарей они не теряют свой заряд. На таких элементах всегда присутствует надпись «alkaline». Но и у них есть недостатки. Такие элементы более массивны. Их устанавливают в детских игрушках, радио, ночниках, иными словами, в приборах, потребляющих большое количество энергии. Еще один недостаток — высокая стоимость.

Третий вид ртутных изделий менее популярен, т.к. не получил широкого распространения в силу ряда причин. В первую очередь от их применения пришлось отказаться из-за вещества, за счет которого осуществляется их работа. Ртуть может нанести вред здоровью человека.

У этих элементов есть 1 существенное преимущество перед другими видами. Существует возможность их повторной зарядки, но даже это не повлияло на их востребованность. Плюсами этих элементов являются стабильная работа при низких температурах и длительные сроки хранения без утраты заряда.

Домашнее зарядное устройство для батареек

Наименее популярны серебряные элементы. В состав их электродов входит серебро. За счет этого увеличивается срок службы, повышается энергетическая плотность и постоянное номинальное напряжение. Большим минусом является их высокая стоимость. Существенным плюсом — высокая емкость, которая во много раз превосходит подобный показатель у солевых и щелочных элементов питания.

Они одинаково хорошо работают и при высоких, и при низких температурах. Срок функционирования — достаточно велик по сравнению с другими типами элементов.

Литиевые конструкции были разработаны последними. Они объединили в себе самые лучшие свойства остальных типов батарей. Их можно эксплуатировать практически в любых условиях, имеется возможность их дальнейшей подзарядки.

Они являются самыми надежными элементами. Их рекомендуется использовать в приборах с большим энергопотреблением.

Различия устройства разных типов батареек

Элементы питания различаются не только по типу веществ, участвующих в образовании заряда. Разделяются батарейки на группы по своей форме и размерам.

По форме все элементы распределяются на 3 группы:

1. Дисковые.
2. Цилиндрические.
3. Квадратные.

Дисковые батарейки являются наиболее востребованными.

Существуют 2 способа их маркировки: американская (менее распространена) и европейская (более привычна). Маркировка помогает точно подобрать необходимый для прибора элемент питания.

Цилиндрические батарейки

Цилиндрические батарейки

Самые маленькие изделия имеют маркировку — А23. Их называют мини-мизинчиковыми. Следующие, по списку — пальчиковые, их маркировка — АА. Потом следуют мизинчиковые — ААА. Редко для устройства могут понадобиться маленькие мизинчиковые — АААА.

Следующие 2 вида практически не используются: средняя — С и большая — D.

У цилиндрических устройств показатель напряжения доходит до 6V.

Квадратные батарейки

Квадратные батарейки

Самое большое напряжение выдают батарейки, имеющие квадратную форму, — до 9V. Но и этот тип почти не востребован.

На любом элементе питания обязательно указывается вид применяемого электролита. Размер каждого типа элемента питания может отличаться на 1-2 мм в зависимости от производителя.

Причина таких отличий кроется в толщине оболочки, которая используется для защиты от падения и неблагоприятных воздействий окружающей среды. Чаще всего на ней указывается название фирмы-производителя и маркировка.

Брендовые конструкции отличаются высоким качеством и имеют гарантию. На некоторых видах элементов питания есть особая маркировка — «rechargeable». Данная надпись означает, что элемент питания можно зарядить с помощью специального устройства.

Дисковые

Эти источники питания еще называют «таблетками» или «дисками». Сами они маленькие, и используется в компактных приборах и девайсах – наручных часах, настольных весах, фонариках и т.д. Напряжение дисковых батареек не превышает 3 В.

Ассортимент широкий, и подбирая замену, необходимо отталкиваться от прибора, для которого она берется. Как минимум, учитывают габариты установочного места.

Самодельная батарейка из подручных средств

Лимонова батарейка.

Ток в гальванических элементах образуется в результате химических процессов. Всегда есть 2 электрода и электролит. Анод в солевых и щелочных одноразовых батарейках цинковый, катод из марганца. В перезаряжаемых аккумуляторах катод из лития, для анода используются разные материалы.

В изготовленных собственноручно батарейках электроды медные, цинковые, алюминиевые, железные. Электролит делают из доступных веществ: соли, уксуса, серной, лимонной кислоты. Полноценная замена купленной батарейки самодельной невозможна. Напряжение нестабильное, срок использования непродолжительный.

Из лимона

Самая простая батарейка собирается за несколько минут, если под рукой есть лимон, кусочки медного и железного проводов. Кислота, содержащаяся в плоде, выступает электролитом. Медный стержень служит положительным электродом, железо — отрицательным.

Фрукт разрезают на 2 части поперек, выкладывают на блюдце. Если на проводниках есть изоляция, ее снимают на 1-1,5 см с обоих концов. Через кожуру погружают электроды в мякоть. Расстояние между ними 5-10 мм.

Подключают мультиметр, измеряют напряжение. Если оно слабое, создают батарею из нескольких лимонных долек. Подключение каждого элемента последовательное: плюсовой электрод соединяют с минусовым. Общее напряжение батареи слагается из суммы этих показателей на отдельных элементах.

Банка с электролитом

Этот вариант самодельного гальванического элемента почти повторяет первую батарейку, созданную человеком. Электроды делают из меди (катод), цинка или алюминия (анод). Используют не провода, а пластины с максимально возможной площадью, которые поместятся в емкости — стеклянной банке или стакане.

К электродам припаивают проводники. С алюминием эту операцию проделать трудно, поэтому соединяют заклепкой или болтом. Пластины устанавливают в банку, чтобы они не касались, а плоскостями были направлены друг на друга. Положение лучше зафиксировать, установив диэлектрические распорки, или закрепить в крышке.

Ёмкость с электролитом.

Электролит делают из нашатыря. Это белый порошок, который можно приобрести в магазине, где продается флюс для пайки. Такое же вещество содержится в минеральном удобрении — хлористом аммонии. Для приготовления электролита 50 г вещества растворяют в 100 мл воды.

Также можно использовать раствор серной кислоты: 20 мл на 100 мл воды. Работают осторожно: надевают очки, резиновые перчатки. Кислоту вливают в воду, но не наоборот, иначе получается бурная реакция с выбросом жидкости.

Раствором заполняют банку почти до краев, проверяют тестером напряжение. Если требуется больше, собирают батарею с последовательным подключением элементов.

Батарейка в пивной банке

Отрицательным выводом является корпус алюминиевой емкости, положительным — графитовый стержень. Также потребуются угольная пыль, пенопласт, вода, парафиновые свечи и соль. Верх банки снимают, из пенопласта вырезают кружок, который вставляют в емкость. Заранее проделывают отверстие для стержня. Последний устанавливают в центральной части банки. Оставшееся пространство заполняют угольной пылью. Материал пропитывают водным раствором соли (3 ст. л. продукта на 0,5 л воды). Края банки заливают парафином.

Медные монеты

Электроды изготавливают из алюминия и меди, в качестве электролита используют уксусную кислоту 9%. Монеты очищают от загрязнений, выдерживая в уксусе. Из картона и фольги вырезают кружки. Картонные изделия вымачивают в растворе уксусной кислоты, они должны впитать электролит. Из кружков и монет выкладывают столбик.

Первой кладется картонная деталь, второй — из фольги, третьей — монета. К крайним элементам заранее подсоединяют провода. Вместо пайки кабели можно прижать к металлическим деталям и заклеить скотчем. При эксплуатации батарейки монета становится непригодной. Не стоит изготавливать источники питания из ценных изделий.

Картошка, соль и зубная паста

Батарейка из картошки предназначена для разового использования. Ее применяют для получения искры путем замыкания проводов. Для изготовления элемента потребуется крупная картофелина, изолированные медные кабели, соль, деревянные палочки и зубная паста. Сборку выполняют так:

1. Картофель разрезают на 2 равные части. В одной половине формируют выемку, куда добавляют соль и пасту.
2. Ингредиенты перемешивают до однородной консистенции. Электролит должен заполнить углубление.
3. В другой половине картофелины проделывают 2 отверстия на расстоянии 1-2 см. Они должны совпасть с заполненным углублением.
4. В отверстия вводят зачищенные концы проводов, половинки совмещают. Провода должны погрузиться в состав.
5. Части картофеля закрепляют зубочистками. Через несколько минут кабели замыкают, высекая искру для разведения огня.

Графитовый стержень

Графитовый стержень обматывается фибровой салфеткой и скручивается по спирали алюминиевой проволокой. Нужно подобрать стакан или стеклянную банку и заполнить его белизной, белизна будет выступать электролитом. Погружаем стержень в стакан с белизной. Данный метод работает хорошо нужно просто подобрать правильный анод с катодом. И тогда батарейка своими руками будет работать.

Графитовый стержень.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом опыта подготавливают такие материалы и инструменты:

• гофрированный картон;
• плоские шайбы из меди диаметром 1 см — 12 шт.;
• плоские шайбы из цинка диаметром 1 см — 15 шт.;
• очищенная вода;
• термоусадочная трубка;
• уксусная кислота 70%;
• поваренная соль;
• паяльник;
• емкости для приготовления растворов;
• мультиметр;
• наждачная бумага.

Гофрированный картон является одним из материалов для создания батареек своими руками.

Батарейка делается с помощью правильных металлов и оксидов. Выделяет электроэнергию с помощью химических реакций. Правильные инструменты и материалы:

• Мультиметр.
• Картон.
• Гофрированный картон.
• Паяльник.
• Свободная емкость.
• Наждачная бумага.
• Соль.
• Уксус 70%.
• Шайба из цинка диаметр 1см – 15 штук.
• Шайба из меди 1 см – 12штук.
• Термоусадочная трубка.
• Вода.

Процесс изготовления

Делать лучше все на улице, где все хорошо проветривается. Собирать батарейку нужно по точной инструкции. Если инструкцию не соблюдать, батарейка не заработает. Подключать провода по схеме.

Зачистка шайб Одиннадцать медно-цинковых шайб очищают наждачкой для лучшей химической реакции. Шайбы выдают напряжения 0,15 в. Подготовка электролита Электролит делают с помощью воды, соли, уксуса. Раствор нужно смешать в пропорциях 120 мл воды, 4 столовые ложки соли, 30 мл уксуса 70%. Раствор нужно размешать и оставить на час. Работа с картоном Гофрокартон используют для правильного расстояния между шайбами. Картон нужно нарезать кружочками и кружочки замочить в растворе. Растягивание трубки Чтобы разместить медно-цинковые шайбы, трубке нужно придать диаметр. Делают с помощью иглогубцев растягивают трубку на 10% больше. Тестирование устройства На шайбы накладывают картон, пропитанный раствором. Мультиметр включают и черный провод подсоединяют к меди, красный к цинку. Мультиметр на экране может показывать 0.05-0.15 В. Итоговая сборка батарейки Сборка батарейки выглядит просто, нужно правильно установить шайбы по инструкции: медь, цинк, картон. Детали нужно ставить перпендикулярно к оси трубки. Потом нужно прогреть трубку и убрать излишки с батареи. Данная батарейка очень похожая на обычную батарейку.

Техника безопасности и полезные советы по изготовлению самодельных батареек

При изготовлении батареек нужно иметь минимальную безопасность, как при работе с электролитом надеть очки и носить одежду с долгими рукавами. Иметь подходящий инструмент, которым можно все сделать быстро.

Ну и нужно понимать, что данные батарейки не смогут заменить заводские и делают просто для веселого эксперимента. При изготовлении батарейки можно брать провода со старых зарядок они тонкие и отлично передают ток по себе. При изготовлении можно много чего изменить для улучшения качества батарейки.

Как вам статья?