Om het snelle ritme van het moderne leven niet uit het oog te verliezen, gebruiken we steeds vaker mobiele en compacte apparaten die een gevoel van individualiteit en vrijheid geven. Maar een dergelijke “autonome vlucht” is onmogelijk zonder miniatuur en betrouwbare energiebronnen, anders zullen telefoons, spelers, camera’s, horloges en ander modern elektronisch speelgoed zonder beweging vastlopen.
Wij danken medewerkers van NPO Quant voor hulp bij vergelijkende tests.
Moderne HIT’s, klaar voor de test!
Tegenwoordig worden chemische stroombronnen CPS onderverdeeld in 3 typen: galvanische cellen, batterijen en brandstofcellen FC . Galvanische cellen en de daaruit samengestelde batterijen zijn de voornaamste bronnen van stroom.
Ze genereren gelijkstroom via onomkeerbare interne chemische processen, zodat ze slechts eenmaal kunnen worden gebruikt. Secundaire bronnen batterijen wekken daarentegen zelf geen elektriciteit op: zij ontvangen eerst energie van buitenaf lading en geven vervolgens de opgeslagen energie weer af. Dergelijke laad- en ontlaadcycli kunnen oplopen tot enkele honderden keren.
Brandstofcellen zijn een veelbelovende ontwikkeling voor HIT, hoewel het principe voor het eerst werd voorgesteld door William Grove in de 19e eeuw. Net als conventionele batterijen leveren zij stroom via chemische reacties oxidatie-reductie , maar de bron van de vrije elektronen is de brandstof waterstof, methanol en de elektroden zijn slechts katalysatoren.
Daardoor zijn ze vrijwel slijtagevrij en bereiken ze een rendement van 50%. Je hoeft ze alleen nog maar op het juiste moment te vullen met brandstof. Ondanks de algemene invoering van batterijen en de toekomst van elektrolytische energie, blijven galvanische cellen hun mannetje staan en vormen zij nog steeds de belangrijkste bron van stroom.
De voltpool – de oorsprong van de test
De geschiedenis van elektrische cellen gaat terug tot de experimenten van de Italiaan Alessandro Volta, die de theorie van de “dierlijke elektriciteit” van de natuuronderzoeker Luigi Galvani ontkrachtte.
Door te experimenteren met bogen van koper en zink die in een zoutoplossing waren gedompeld, bewees hij dat het helemaal geen dierlijke fysiologie was, maar chemische reacties die elektriciteit opwekten. Volta zette zijn onderzoek naar het galvanische effect voort en vond in 1800 de eerste chemische bron van gelijkstroom uit de Volta-pilaar die een “onverwoestbare lading” gaf in vergelijking met de wegwerpbare Leidse pot die toen bestond.
Wetenschappers Cruikshank, Daniel, Grove, Bunsen, Grainet et al. waren gericht op het verlengen van de levensduur van galvanische cellen en batterijen, met gebruikmaking van verschillende elektroden en elektrolyten. Het ontwerp van George Leclanchet uit 1865, het prototype van de huidige zink-koolstofcellen met zoutelektrolyt de zogenaamde “zoutbatterijen” , bestaat nog steeds.
Het ongemak van het gebruik van vloeibare elektrolyt kon worden overwonnen dankzij de ontwikkeling door Carl Gassner van droge zout cellen, waarvan de industriële productie meer dan 100 jaar geleden, in 1896, voor het eerst op gang werd gebracht door National Carbon.
Waar komt vingerenergie vandaan??
Natuurkundig gezien zet de batterij energie om van de ene soort chemisch naar de andere elektrisch . Ladingoverdracht vindt plaats door verandering van interne energie. En als we het bekijken met de ogen van een chemicus, dan is de cel in het proces van oxidatie van een van de elektroden en reductie van de andere. Metaalionen verplaatsen zich van de oxiderende elektrode naar de elektrolyt en nemen de positieve lading mee.
Het is echter gebruikelijk batterijen in te delen volgens de stoffen die bij de reactie betrokken zijn, d.w.z. volgens het elektrochemische systeem, en niet volgens de reactie die plaatsvindt. Tegenwoordig zijn er verschillende soorten elektrochemische systemen: lithium, mangaan-zink, kwik-zink en zilver-zink.
De meest gebruikte batterijen voor huishoudelijke apparaten en elektronica zijn mangaan-zink-batterijen. Het is een algemene naam die verschillende types omvat: zoutoplossing, chloride, alkaline en luchtgedepolariseerde cellen.
De cellen die voor consumenten het meest interessant zijn, zijn alkalinecellen Alkaline die een alkali in de vorm van waterige oplossingen van kaliumhydroxide als elektrolyt gebruiken. Dankzij hun goede prestaties vervangen zij geleidelijk andere soorten cellen.
Ze werken bijvoorbeeld goed bij hoge ontlaadstromen, hebben een betere afdichting en een lagere zelfontladingsstroom. Zeer efficiënt voor middellange en lange ontladingen. Alkalinecellen kunnen worden gebruikt bij temperaturen van -25°C tot +55°C en verdragen lagere temperaturen relatief goed.
Post-mortem onderzoek toont aan
In de Sovjettijd werden in Kazachstan meer dan 1 miljard galvanische cellen van verschillende afmetingen en toepassingen geproduceerd. Maar na het uiteenvallen van de Sovjet-Unie gingen sommige fabrieken met moderne apparatuur naar het buitenland Georgië, Litouwen, enz. .d. , en zinkafzettingen bevinden zich in Kazachstan.
De normale gang van zaken is verstoord, maar de vraag naar cellen is alleen maar toegenomen, en Nederland heeft een toevloed van geïmporteerde batterijen en accu’s gezien die nu de markt domineren.
Ter vergelijking gebruikten wij de populairste maat alkalinecellen, die in de Europese IEC-norm LR6 1,5 V worden genoemd en door het grote publiek toepasselijk “vingercellen” worden genoemd.
1 De geometrische afmetingen van de batterijen worden gecontroleerd. Want als ze minder zijn dan de toegestane waarde, is het contact slecht en als ze meer zijn, passen de batterijen misschien gewoon niet in het batterijvak. Uit metingen bleek dat de celfabrikanten proberen de maximaal mogelijke afmetingen te gebruiken, maar geen van hen ging verder dan de norm.
2 De gewichtslimieten voor LR6-batterijen zijn ook aanwezig – niet meer dan 25 g. Dat is logisch, want ze worden voornamelijk gebruikt in draagbare toestellen. Maar in dit geval had geen van de cellen klachten – alle gewichten waren in het normale bereik.
3 Bovendien werd elk monster geopend om de constructie ervan te onderzoeken, en werd de massa van de actieve materialen gewogen. Duracell Basic en Duracell Turbo batterijen hadden het hoogste positieve elektrodegewicht. De deskundigen merkten ook op dat de negatieve elektrode van de Cosmos en de GP goed gevuld is met zinkgel.
Dit wordt ook bevestigd door de röntgenfoto’s die wij hebben gemaakt om de plaatsing van actieve materialen in de behuizing te evalueren. Wij moeten toegeven dat alle monsters van zeer goede kwaliteit zijn.
Minder gebruiken en langer spelen
Bij de aankoop van alkalinebatterijen mag de consument verwachten dat ze lang genoeg meegaan. Inderdaad, de looptijd hangt sterk af van waar ze worden gebruikt en met welke intensiteit.
Daartoe werden alle monsters getest op speciale proefbanken in vier standen, waarbij de werking van radio’s, motoren en speelgoed, spelers en fotoflitsers werd gesimuleerd, zoals voorgeschreven door de internationale IEC-norm.
1 LR6-batterijen zouden voor transistorradio’s een lange levensduur van ten minste 60 uur moeten hebben, maar de geteste monsters overschreden deze waarde met meer dan een derde. Als de ontvanger 4 uur per dag wordt gebruikt, gaat hij 87 uur mee met Cosmos batterijen en bijna net zo lang met Duracell Turbo 86 uur .
Hoewel de Sony batterijen de radio eerder zouden hebben uitgeschakeld dan de andere, is 75,5 uur goed. Er zij op gewezen dat de werking van de cellen in radiomodus het langst bleek te duren, hetgeen 5 weken laboratoriumtests vergde.
2 Zoals de meeste ouders wel weten, is er geen tekort aan batterijen voor elektrisch kinderspeelgoed, robots en auto’s. Het is daarom bijzonder verheugend te melden dat moderne alkalinecellen elektrische motoren 2 keer langer kunnen laten draaien dan de norm voorschrijft 4 uur . Meer dan 8 uur voor Cosmos batterijen, iets minder voor de rest van de cellen. De Philips-batterijen gaven bijvoorbeeld 7 uur en 15 minuten stroom, een zeer goed resultaat.
3 Elk van de geteste monsters kon een stabiele voeding leveren voor de momenteel zo populaire spelers. De gemiddelde looptijd was 19 uur iets minder voor Sony . Maar toch gingen de langste batterijen in deze modus 21 uur en 40 minuten mee met Duracell Turbo., “Cosmos” 21 h 15 min . en Duracell Basic 20 h 45 min . .
4 In camera’s wordt bijna alle energie van de batterijen gebruikt voor de flitser. Het was dus niet de werkingstijd maar het aantal pulsen 1000mA dat nodig was voor de flitser. Er moeten minstens 200. De PHILIPS-cellen leverden 220 tellingen en voldeden aan de norm, maar Sony slaagde erin 420 tellingen te produceren en de GP nog meer met 470 tellingen. Maar de batterijen van Cosmos overtroffen hen allemaal met 520 flitsen…
De kosmos heeft meer vrije energie
Als men de bedrijfstijd van de batterijen in verschillende modi kent, kan de elektrische capaciteit van deze cellen worden berekend, gemeten in ampère-uur Ah . Eenvoudig gezegd, hoeveel “reserve” aan energie heeft elke batterij?. Uit de berekeningen blijkt dat Cosmos en Duracell Turbo batterijen de hoogste gemiddelde capaciteit hebben zie fig. 2 . tabel 3 . Iets slechtere resultaten voor Phyllis en Sony 2,27 Ah .
Als we de capaciteit van een batterij vergelijken met de kosten ervan, blijkt dat de goedkoopste 1 Ampère-uur Cosmos is 5 roebel. 73 cent. en GP 6 wrijven. 77 kop. . De capaciteit van andere elementen is merkbaar duurder, vooral de Duracell Basic 12 roebel . 13 kopeken. en Duracell Turbo 14 Euro. 44 kop. . Overigens is het prijsverschil tussen Duracell Basic en Duracell Turbo cellen vrij groot, terwijl de gemiddelde capaciteit slechts 3,65% verschilt.
Het is mogelijk om de batterijen in fotomodus te beoordelen op basis van het aantal flitsen in plaats van hun capaciteit. Dus voor elke roebel die u uitgeeft aan een Philips of Duracell Basic batterij, kunt u 11 flitsers krijgen. GP-cellen geven meer dan 29 flitsen en Cosmos-batterijen meer dan 34.
Kan de batterij exploderen?
Zelfs een kleine batterij kan veel problemen veroorzaken, bijvoorbeeld als u hem per ongeluk in uw zak stopt samen met uw sleutels. De polen van de elektroden kunnen kortsluiting veroorzaken, wat een chemische reactie in de cel veroorzaakt, met sterke uitgassing, verhitting en uiteindelijk explosie.
Om een explosie te voorkomen heeft de afdichtingspakking speciale “dunnen” die moeten doorbreken als er buitensporige druk in de cel ontstaat.
Onze batterijtest toonde aan dat geen van de cellen ontplofte bij kortsluiting, ze werden alleen erg heet. Maar behalve kortsluiting is er nog een gevaarlijker geval van abnormale werking: ompoling.
Sommige apparaten, zoals lantaarns, draagbare bandrecorders en vloerweegschalen, hebben meer dan één batterij nodig. En als er maar één verkeerd is gemonteerd, met plus en min door elkaar, kan er een explosieve situatie ontstaan.
Gelukkig werden de door ons geteste batterijen gekenmerkt door hun robuustheid. Alle monsters openden de veiligheidsklep, waardoor het opgehoopte gas en wat elektrolyt vrijkwamen. De rest van de veiligheidsbeoordeling, inclusief de controle van nominale spanningsschommelingen, isolatiesterkte en elektrolytlekkage, was eveneens bevredigend.
Testleiders
Uit vergelijkende tests blijkt de goede kwaliteit van moderne LR6 alkalinebatterijen, die de eisen van de norm ruimschoots overtreffen.
– Cosmos-batterijen vertoonden de beste ontlaadeigenschappen voor verschillende bedrijfsmodi, nl.e. ze zijn universeel.
– Duracell Turbo cellen hebben de beste resultaten en gaan langer mee dan andere.
– Cosmos en Duracell Turbo batterijen kunnen miniatuur elektromotoren en mechanismen van kinderspeelgoed langer laten draaien dan andere.
– Cosmos en Duracell Turbo batterijen geven een lange levensduur aan draagbare radio’s.
– Cosmos, GP en Sony zaklampbatterijen hebben het hoogste flitsvermogen.
– Cosmos cellen zijn de goedkoopste per Ampère-uur . Ze hebben ook de beste prijs-kwaliteitverhouding. Men zou dus kunnen stellen dat Cosmos-batterijen de beste zijn in termen van energie-efficiëntie.
Lees verder
Test van de COSMOS Alkaline AA batterijen
Test van SONY batterijen AA
PHILIPS Power Life AA batterijtest
Test van Duracell Turbo batterijen AA
Test van DURACELL batterijen AA
Kun je me alsjeblieft meer vertellen over vingerbatterijen en waarvoor ze precies gebruikt worden? Ik ben erg nieuwsgierig naar de functionaliteit en prestaties van deze batterijen. Alvast bedankt!