Какие металлы содержатся в батарейках
Мы живем в мире, немыслимом без батареек, они прочно вошли в наш быт. Еще несколько десятилетий назад батарейки намного реже использовались в повседневной жизни, что было связано с их достаточно высокой стоимостью, обусловленной сложностью производства и просто малым потребительским спросом. В последние годы не только значительно удешевился процесс промышленного изготовления автономных источников питания, но и повысилась их востребованность. Бытовая электроника стала широкодоступна, многие устройства (телевизоры, кондиционеры, аудиоцентры) оснащены пультами дистанционного управления, для функционирования которых необходимы батарейки. Огромная армия детских электронных игрушек также требует использования автономных источников питания. Появилось множество портативных бытовых приборов (наручные часы, плееры, зубные щетки), для работы которых также нужны батарейки.
Раньше использованные батарейки без долгих раздумий выбрасывались вместе с бытовым мусором, и, так как объём данного класса отходов был достаточно мал, это не представляло острой проблемы.
Не задумываясь, или имея недостаточно информации об опасности, которую представляет отслужившая свой срок батарейка, многие до сих пор отправляют ее в обычное мусорное ведро, в результате, только на свалках Москвы за год скапливается более 15 миллионов батареек.
По статистике, московская семья ежегодно выбрасывает до 500 грамм использованных элементов питания. Суммарно в столице набирается 2-3 тысячи тонн выброшенных батареек в год. В США американцы ежегодно покупают почти три миллиарда различных батареек, и около 180 тысяч тонн этих батареек в итоге попадают на свалки по всей стране.
Подсчитано, что в среднем батарейки составляют около 0,25% от объёма всего собираемого в мегаполисах мусора.
Что мы называем батарейкой?
Батарейка — это гальванический элемент или аккумулятор, предназначенный для автономного(независимого) питания различных устройств. Батарейка, по сути — источник тока. Внутри герметичной оболочки располагается схема, состоящая из анода и катода, погруженных в электролит. При погружении, между анодом и катодом (полюсами), в результате химических реакций между тяжелыми металлами (ртуть, магний, марганец, кадмий, никель, свинец) и щелочами возникает разность потенциалов — напряжение.
Первые шаги к появлению батарейки были сделаны в 1791 году, когда Луиджи Гальвани в своем «Трактате о силах электричества при мышечном движении» описал свое открытие электрохимической цепи, случайно построенной им при изучении свойств препарированных лапок лягушек. Значительно позже, на основе его наблюдений Гастон Планте создал элемент питания, который являлся, по сути, первым аккумулятором, в котором использовалась свинцовая пластина, погружённая в слабый раствор серной кислоты.
Какие бывают батарейки?
- угольно-цинковые
Это самые распространённые батарейки, которые используются, прежде всего, в различных бытовых устройствах (пульты дистанционного управления, детские игрушки, и многие другие).
- щелочные, или алкалиновые, щелочно-марганцевые.
Срок службы таких батареек более продолжительный, чаще они используются для фотоаппаратов.
- литиевые
Используются для мобильных телефонов.
Батарейки могут быть одноразовыми и многоразовыми (аккумуляторные батареи).
Современные батарейки лёгкие по весу, хорошо работают при высоких и низких температурах и являются автономным источником постоянного электрического тока.
Какие батарейки наиболее опасны — одноразовые или аккумуляторные?
В быту активно используются как одноразовые, так и аккумуляторные батарейки.
Аккумуляторы чаще находят применение в мобильных устройствах, ноутбуках, компьютерах, цифровых видеокамерах, фотоаппаратах. Именно в аккумуляторных (перезаряжаемых) батарейках содержатся опасные для окружающей среды соединения никеля и кадмия, гидрид никеля и литий.
Одноразовые батарейки используются в многочисленных детских игрушках, калькуляторах, пультах, фонариках они не содержат тяжелых металлов ртути и кадмия, в них присутствуют цинк и марганец, не оказывающие таких катастрофических влияний на организм и окружающую среду.
Можно сказать, что одноразовые батарейки менее вредны сточки зрения их потенциального загрязняющего влияния, однако, частота использования, и объем образующихся отходов гораздо выше. К тому же, будучи выброшенными не полностью разряженными, именно они становятся причиной пожаров на свалках.
В чем же проблема?
Батарейка, даже отслужившая свой срок, не представляет опасности, при условии, что ее корпус не поврежден, и она хранится при комнатной температуре и минимальной влажности. Попадая же вместе с бытовыми отходами на свалку, и подвергаясь воздействию разнообразных атмосферных факторов, батарейка начинает ржаветь и разрушаться под воздействием коррозии. Ее корпус теряет герметичность, содержимое получает доступ во во внешнюю среду, отравляя ее, и ее обитателей.
Что происходит с батарейкой на свалке?
Щелочь и тяжелые металлы из разрушившейся батарейки представляют опасность для окружающей среды. Поступая вначале в почву, токсичные вещества достигают грунтовых вод, откуда попадают в водоемы, в том числе и те, из которых ведется забор водопроводной воды. Химическому загрязнению подвергаются земли и произрастающие на них растения, в том числе и многочисленные пищевые культуры; мясо и молоко сельскохозяйственных животных, пасущихся на зараженных пастбищах, тоже становятся опасным. Опасна не только пассивная коррозия, в результате которой батарейки загрязняют почву и воду; нередко свалки подвергаются
самовозгоранию, и находящиеся в мусоре батарейки, нагреваясь, выделяют в атмосферу диоксины, заражая еще и воздух. Диоксины в десятки тысяч раз ядовитее цианида и являются причиной раковых заболеваний и заболеваний репродуктивной системы.
В чем опасность содержимого батарейки?
Наибольшую опасность представляют содержащиеся в батарейках тяжелые металлы, прежде всего ртуть.
Ртуть — сильнейший яд, относящийся к первому классу опасности. Накапливаясь в тканях всех органов, вызывает нервные расстройства и расстройства двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы, ухудшает зрение и слух, приводит к повреждению головного мозга и нервной системы в целом, разрушительно действует на почки и печень. Особо опасна для детей. Справедливости ради надо заметить, что технология производства современных батареек не подразумевает использования ртути, однако, она массово использовалась до 2001 года.
Не меньшую угрозу представляют и другие тяжёлые металлы: кадмий, свинец.
Свинец — накапливается в почках и вызывает сильнейшие расстройства нервной системы и заболевания мозга.
Кадмий — накапливается в почках, печени, костях и щитовидной железе. Приводит к возникновению раковых заболеваний. В настоящее время во всем мире постепенно идёт замена еще достаточно распространённых и никель-кадмиевых аккумуляторов на более продвинутые и безопасные с экологической точки зрения никель-металл-гидридные и литий-ионные. В них больше электрическая ёмкость и количество циклов зарядки-разрядки. Но и они рано или поздно выходят их строя и требуют утилизации.
Токсичное воздействие тяжелых металлов на организм не проявляется одномоментно, полученные с водой и пищей микродозы отравляющего вещества накапливаются в организме на протяжении многих лет, оказывая разрушающее влияние.
Что можно сделать для предотвращения опасности?
Уменьшить частоту использования батареек, отдавая предпочтение приборам, не требующим их применения;
Использовать аккумуляторы, вместо одноразовых батареек. В долговременной перспективе очевидны как экономические, так и экологические выгоды: аккумуляторы выдерживают могут перезаряжаться более тысячи раз, и служат многие годы;
Покупать батарейки с маркировкой «без ртути»;
- Не выбрасывать использованные батарейки и аккумуляторы вместе с другим мусором. На корпусе каждой батарейки производитель размещает специальный знак (изображение перечеркнутого мусорного ведра), указывающий на недопустимость утилизации совместно с бытовым мусором.
Так куда же выбросить батарейку?
В последние 5-10 лет в крупных городах найти пункт приема отслуживших свой срок элементов питания не представляет проблемы. Контейнеры для сбора батареек установлены во многих торговых центрах, магазинах электроники и бытовой техники. Многочисленные волонтерские организации организуют передвижные пункты сбора.
Собранные батарейки отправляют на специальные предприятия по их переработке. В России промышленная переработка находится на этапе становления, активно функционирует только одна линия по утилизации батареек, расположенная в Челябинске. Часть собранных элементов питания отправляется на предприятия, расположенные в Европе. Сейчас, с набирающим силу распространением этичного, осознанного отношения к потреблению мы просто не можем закрывать глаза на проблему утилизации батареек.
Помните, что сохранение здоровья планеты и последующих поколений — это ответственность каждого из нас.
Не игнорируйте важность правильной утилизации батареек, принимайте личное участие в сохранении окружающего мира и собственного здоровья.
За частую хочется узнать, что внутри батарейки? Из чего она состоит? Каково устройство батарейки? И поэтому многие люди начинают ее разбирать. Но вскрыв элемент питания обнаруживают какие-то непонятные элементы. Информация изложенная здесь будет понятной даже для детей. Статья внесет ясность и постарается ответить на ваши вопросы.
Что внутри батарейки?
Ниже будет рассмотрено строение четырех типов источников питания. По сути принцип работы один и тот же, но состоят эти энергетические накопители из разных составляющих.
Состав пальчиковой батарейки
В состав батареи входят следующие элементы:
- Катод – это отрицательный полюс
- Вкладыш служит некой прокладкой
- Диафрагма
- Футляр
- Электролит – жидкость вследствие которой идет химическая реакция
- Стержень сделанный из угля
- Крепежная шайба
- Анод или положительный полюс
Примерно так выглядит состав батареек пальчиковых. Но иногда их устройство бывает иным. Например, в строение может быть использован лишь угольный стержень, специальный темный порошок и металлические элементы.
Устройство круглой батарейки
Приплюснутый элемент питания имеет своеобразную форму. Вот строение батарейки в разрезе:
- Положительный торец
- Отрицательный полюс
- Пористая прокладка, вымоченная в электролите
- Оксид ртути
- Порошок Zn
Устройство батарейки может быть и немного иным:
Детали энергетического элемента:
Если сильно нагреть данный эелмент, то под напором внутреннего газа она запросто может взорваться. Таким образом сейчас вы можете созерцать что внутри у батарейки.
Устройство батареи телефона
Принцип устройства батарейки мобильника:
- Положительный и отрицательный полюс
- Анодный стакан
- Катодный контакт
- Сепаратор
- Уплотнение
- Защитный клапан
- Изолятор
- Колпачок
- Перегородка
- Корпус алюминиевый или иной
Таким образом устройство батарейки мобильного телефона немного сложнее обычного солевого источника питания.
Из чего состоит батарейка Крона?
Данный источник энергии устроен следующим образом. Контакты плюс и минус находятся друг на против друга в верхней части элемента питания. Под ними расположена пластмассовая основа. От отрицательного контакта идет пластина на минусовой полюс. И там она плотно прикрепляется. Состав батарейки схож с выше приведенными источниками питания.
Внутри металлического прямоугольного стаканчика находятся 6-ь закругленных сплющенных прямоугольников. Каждый из которых является отдельной батареей. Размер данных элементов: Длинная: 2,2 см; Ширина 1,5 см; Высота: 0,5 см. Каждый такой бочонок имеет заряд 1,5 вольта. Друг от друга они отделены специальными пластинами. Но все же они соединены между собой в середине. Подобное устройство батарейки экономически выгодно!
Что находится внутри батарейки крона?
Вот собственно батарейка в разрезе. Иногда она может быть такой.
Но обычно можно заметить, что крона выполнена по такому типу как на рисунки ниже.
Ее строение достаточно простое:
- 2 контакта «+» и «-».
- Металлический корпус.
- Нижняя и верхняя пластины, выполненные из пластика.
- Шесть прямоугольников на 1,5 вольта соединенных между собой.
- Электролит.
- Угольный стержень
- Внутренняя пленка.
- Изоляционные пластины.
- Устройство батарейки включает в себя так же обертку.
Корпус для батареек и из чего он сделан?
Такая деталь батарейки как корпус играет очень значительную роль. По сути она удерживает все ее содержимое и предотвращает от распада деталей в разные стороны.
В каких батарейках цинковый корпус?
Многих интересует данный вопрос и это не спроста. Цинк можно использовать для различных экспериментов. Или же его можно просто продать. Цинковым корпусом обладают солевые источники питания. Обычно на них стоит надпись что они солевые.
Последнее время встречаются элементы питания, поверхность которых сделана из железа, жести. Это связано с тем что находится внутри источников энергии. Для повышенной прочности и защиты требуется именно такой кожух.
Из чего состоит корпус пальчиковой батарейки?
Он имеет простое устройство и состоит из нескольких частей:
- Верхняя
- Нижняя
- Боковая овальная
- Маркировка
Но под корпусом порой люди имеют ввиду отсек куда вставляются элементы питания. Например, по типу такого:
Корпус для батареек xbox 360
Он выглядит по типу так:
Можно изготовить корпус для батареек своими руками. Но на это нужно время. Ниже в видео представлено как это можно сделать из подручных средств.
Примерный химический состав всех батареек
В каждом типе энергетических накопителей содержатся разные химические элементы. Вот химические элементы, встречающиеся в источниках энергии:
- Никель
- Кадмий
- Свинец
- Ртуть – сейчас уже редко используется.
- Литий
- Цинк
- Марганец
- Алюминий
- Железо
Таким образом по составу элементы питания выглядит как-то так! Но устройство энергетического элемента не может включать в себя сразу все эти вещества.
В итоге из чего сделаны батарейки теперь понятно.
Завод по производству батареек
В России имеется 5 лучших производителей элементов питания.
Космос
Осуществляет производство источников энергии в России с 1993 года. Имеет 35 заводов как на родине, так и за рубежом. А именно есть фабрики в Китае. В торговых точках можно отыскать элементы питания от этой компании под именем «Kosmos Premium» и «Космос». Данная торговая марка широко известна и имеет своих дилеров в разных странах. Каждый год фирма делает до ста миллионов продаж своих источников питания.
На рынке данный завод батареек себя уже давно зарекомендовал с положительной стороны. Многократно компания получала разные награды за свою работу.
Фотон
Подобная компания стала заниматься источниками энергии с 2011 года и уже успела вырваться в лидеры. Успех компании обусловлен качественной продукцией. Устройство батарейки от этой компании имеет отличные характеристики.
Батареи от этой компании были протестированы и оказалось, что они работают достаточно долго и стоят дешевле, например, того же Дюрасел. Компания фотон занимается производством солевых источников питания.
Лиотех
Этот завод батареек был открыт совместно с китайцами. Он производит литий-ионные аккумуляторные элементы. Находится фабрика около города Новосибирска. Площадь производства очень громадна она занимает 4 Га.
Таким образом данный завод доказывает всем что в России может действовать большое конкурентное производство гальванических элементов. Кроме этого они улучшают устройство гальванических элементов.
Энергия
Данная компания находится в городе Елец. С ней сотрудничает Министерство обороны. И это дает повод думать, что это действительно надежный производитель. В 2011 году были запущены специальные цеха для производства литий ионных полимерных источников питания. В основном здесь идет производство пальчиковых батареек и аккумуляторов.
CCK
Данная компания работает с 1993 года и выпускает свинцовые элементы питания 4 и 5-го поколений. Кроме этого завод работает над увеличением емкости энергетических элементов и разрабатывает новые материалы. Вся продукция этой фирмы служит достаточно долго.
Аккумулятор выпущенный этой фабрикой имеет большое число циклов разряда-заряда. Это означает что подобный элемент питания будет служить достаточно долго. И не придется его менять каждые 2-3 месяца.
Как делают батарейки?
Производство батарей начинается с нарезки пластинок из стали в овальные детали. Дальше выполняется сворачивание в металлическую трубочку. Которая затем будет именоваться корпусом. В него помещают химические составляющие, такие как графит, серебряный катализатор, диоксид марганца, сульфат бария, цинк, загуститель, гидрооксид калия. Устройство батарейки не всегда бывает простым.
Дальше пресс скатывает химикаты катода в гранулы. После этого на корпус наноситься бороздка для того, чтобы упростить запайку. Затем на отрицательный полюс наноситься герметик. Параллельно с этим на другом станке идет нарезка перфорированной бумаги. Производиться нанос клея около минусового полюса. Пока корпус передвигается по конвейеру клей высыхает.
Затем производиться впрыскивание гидрооксида калия или электролита. Далее в полость анода впрыскивается цинковый гелий. Цинк придает гелию серебристо белый цвет. Сварочный станок приваривает 4-и сантиметровых гвоздя к крышке батареи. Там будет скапливаться заряд прежде чем разрядиться. После происходит закрытие отрицательного полюса. Затем все края загибаются, и энергетический элемент становиться похожим сам на себя.
Специальный электронный станок проверяет каждый элемент питания на брак и наличие заряда в 1,5 вольт. Дальше остается сделать контрольный штрих приклеить наклейку. Как только это будет сделано каждому источнику питания предстоит пройти через печь. Температура в подобном устройстве 198 градусов, и они будут там находиться всего 3 секунды. Это нужно для того чтобы наклейка хорошо закрепилась.
Как делают батарейки на заводе видео?
Оборудование для производства батареек
В качестве установок для создания элементов питания используют различные автоматизированные машины. Изготовлением специальных станков занимается компания ЛИК и многие другие. Зачастую устройство батарейки улучшают и видо изменяют.
По сути выстраивается автоматизированная линия, состоящая из нескольких станков. Ведь требуется создать полый цилиндр, выполнить прессовку, нанести клей, добавить нужные химические элементы, создать и приклеить наклейку, а затем еще и подвергнуть элемент питания тепловому воздействию.
Вот примерный состав линии:
- Вибрационная машина
- Станок создающий корпус, машина на перевернутый корпус
- Автомат разделения потока на рукава
- Станок для управления бумагой
- Собирающая машина
- Отжимной станок
- Лента
- Шлюз
- Тарелка
Каждая компания производит линии по-своему и поэтому состав может заметно отличаться.
Читайте так же:
Принцип работы батарейки
Batareykaa.ru