Батарейки CR2016, CR2032 и другие

Заказывать батарейки из Китая в большинстве случаев не имеет смысла. Так почему — же они всё-таки были заказаны? Всё очень просто — батарейки нужны были не срочно, про запас, до ближайшего супермаркета где они точно есть — надо ехать, а искать их поблизости в киосках — только время тратить. Оказалось проще зайти на почту и забрать заказ.

Заказал литиевые CR2016 и CR2032 по 5шт
Батарейки пришли разных фирм, стандартно запечатаны в картонный блистер.
Доставка почтой Китая, несмотря на литий. Литиевые аккумуляторы стабильно шлют из Голландии.


Обозревать батарейки — дело неблагодарное ибо сложно рассказать что-то новое или интересное, но всё равно попробую своими словами, сильно не пинайте.
Габаритные размеры батареек CR формата указаны в самом обозначении: первые 2 цифры — диаметр в миллиметрах, вторые 2 цифры — толщина в десятых долях миллиметра.
Разбирать не стал — литий этого не любит, да и нет там ничего интересного (проверено ранее).
По традиции — принципиальные схемы идеального и реального гальванического элемента. Это эквивалентная схема замещения (математическая модель) и реальных резисторов внутри естественно нет, можете ни искать :) Однако, раз они проявляют себя — на таких схемах принято их отображать и учитывать.

Rут — сопротивление утечки саморазряда. Вызывает протекание тока саморазряда, который потихоньку высасывает из неё весь заряд и не позволяет хранить батарейки вечно. Ток саморазряда снижается при снижении температуры, поэтому в холодильнике батарейки дольше хранятся :) Измерить его невозможно, однако можно очень примерно прикинуть исходя из срока годности батарейки с учётом её ёмкости.

Rвн — внутреннее сопротивление, которое и ограничивает максимальный отдаваемый ток. При снижении температуры резко повышается, что ограничивает отдаваемую мощность при работе на морозе. Также внутреннее сопротивление постепенно повышается в процессе разряда из-за снижения проводимости электролита.

Основные параметры батареек:
— Тип: солевые (хлорид цинка), щелочные (щёлочно-марганцевые), литиевые (обычно литий диоксид марганца). Остальные типы используются редко.
— Формат: AA, AAA, 6F22, A27, CR2032, CR123A и множество других.
— Номинальное напряжение в Вольтах: 1,5В 3В 4,5В 9В 12В. Напряжения свыше 3В можно получить только соединяя отдельные элементы последовательно в сборку (например 6F22, A27).
— Ёмкость заряда в Ампер-часах при номинальном токе.
— Номинальный ток разряда в Амперах, при котором достигается заявленная ёмкость заряда. Иногда вместо тока указывают сопротивление нагрузки.
— Максимальный ток разряда в Амперах, при котором батарею можно безопасно длительно разряжать без её разрушения, перегрева, вытекания. Иногда вместо тока указывают минимально-допустимое сопротивление нагрузки.
— Импульсный ток разряда в Амперах, при котором батарею можно разряжать кратковременно (не более нескольких секунд).
— Внутреннее сопротивление в Омах. У батареек указывается довольно редко. Позволяет рассчитать эффективность использования батарейки при заданном токе — это выходит что-то вроде КПД. Чем ниже внутреннее сопротивление батарейки, тем лучше и эффективнее она работает на мощную и импульсную нагрузку.

Проверять ёмкость батареек к сожалению не смог по следующим причинам:
— нет специального оборудования для точного измерения малых емкостей заряда на малых токах
— тестирование занимает очень много времени, например CR2032 пришлось-бы тестировать 22 суток :( Это Вам не аккумуляторы…
Проверять геометрические размеры большого смысла не имеет — они стандартизированы.

Немного подробнее расскажу о внутреннем сопротивлении.
Внутреннее сопротивление батареек и аккумуляторов можно измерять разными способами, однако они являются расчётными либо косвенными

— Измерение сопротивления на переменном токе частотой 1кГц.
В данном случае измеряемое значение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) равно внутреннему сопротивлению батарейки. Необходим вспомогательный конденсатор для развязки по постоянному току, чтобы постоянное напряжение с батарейки не подавать на измерительный прибор.
Методику измерения примерно нарисовал

Этот способ является самым щадящим для испытуемой батарейки, имеет достаточно высокую точность, но требует применения измерителя иммитанса.

— Расчёт сопротивления по падению напряжения на батарее при нагрузке.
Rбат = (Uн1 — Uн2) * Rн / Uн2
Rн — сопротивление нагрузок Rн1 и Rн2
Uн1 — напряжение батарейки нагруженной Rн1
Uн2 — напряжение батарейки нагруженной Rн1 + Rн2
Для упрощения расчётов, оба нагрузочных резистора выбраны одного номинала, таким образом в начале подключается одна нагрузка, затем удвоенная нагрузка.

Выбирать номинал резисторов надо так, чтобы ток не превышал длительный максимальный-допустимый для конкретной батарейки.
Данный метод более сложный и трудоёмкий, требует наличия вольтметра, резисторов соответствующего номинала и калькулятора.
Измерять напряжения именно на двух разных нагрузках необходимо для того, чтобы избежать сильной нелинейности нагрузочной характеристики на малых токах.
Способ имеет приемлемую точность для любительских измерений.

— Расчёт по току короткого замыкания (КЗ)
Немного варварский, но зато самый простой способ, требует наличия только амперметра, иногда используется для примерной оценки годности батареек, не подходит для мощных литиевых батарей и аккумуляторов, т.к. может привести к выходу их из строя.
Rбат = Uбат / Iкз
Uбат — номинальное напряжение батарейки
Iкз — ток короткого замыкания
Данный метод неточен, т.к ток КЗ быстро снижается во времени из-за медлительности протекания химических процессов.

Примечательно, что все 3 способа измерения дают разные результаты.
Вот и попробую ради эксперимента разобраться что к чему, результаты в последних трёх строчках тестирования каждой батарейки.
Измерения проводил без какой-либо определённой цели, просто ради любопытства.

Используемые приборы и компоненты
Мультиметр Mastech MS8217

Измеритель иммитанса E7-22

Конденсатор LowESR 3300мкФ/6,3В c ESR 0,024Ом

+ Кучка резисторов

Справочные данные дисковых батареек CR брал тут
www.dart.ru/cataloguenew/others/accumulator/html/cr2032.shtml
Итак, приступим…

CR2016
Тип: дисковая литий диоксид марганца 3В


Измеренное начальное напряжение 3,35В
Номинальная ёмкость примерно 0,075Ач при разряде током 0,4мА
Максимальный ток разряда 2мА
Импульсный ток разряда 10мА
ESR = 9,79Ом
При Rн = 3,9кОм, Rвн = 12,9Ом
Ток КЗ около 0,40А. Расчётное R = 7,5 Ом

CR2032
Тип: дисковая литий диоксид марганца 3В


Измеренное начальное напряжение 3,41В
Номинальная ёмкость примерно 0,21Ач при разряде током 0,4мА
Максимальный ток разряда 3мА
Импульсный ток разряда 15мА
ESR = 6,28Ом
При Rн = 3,9кОм, Rвн=8,7Ом
Iкз = 0,55А Rвн = 5,45Ом

Для расширения ассортимента, добавил в тесты другие батарейки, приобретённые в обычном магазине
CR1216
Тип: дисковая литий диоксид марганца 3В


Измеренное начальное напряжение 3,35В
Номинальная ёмкость примерно 0,025Ач при разряде током 0,2мА
Максимальный ток разряда 1мА
Импульсный ток разряда 5мА
ESR = 57Ом
При Rн = 8,2кОм, Rвн=65Ом
Iкз = 0,040А Rвн = 75Ом

AG13
Тип: дисковая щёлочно-марганцевая 1,5В


Измеренное начальное напряжение 1,60В
Номинальная ёмкость примерно 0,11Ач
ESR = 1,48Ом
При Rн = 1кОм, Rвн=2,4Ом
Iкз = 0,75А Rвн = 2Ом
Неожиданно низкое значение внутреннего сопротивления для этой таблетки.

AG3
Тип: дисковая щёлочно-марганцевая 1,5В



Неожиданная неприятность — батарейка протекла и вышла из строя.
Срок годности нигде не был написан, скорее всего она очень долго продавалась.
Измеренное начальное напряжение 1,46В
Номинальная ёмкость примерно 24мАч
ESR = 23Ом
По второму методу не успел измерить — батарейка совсем села
Iкз = 0,04А Rвн = 37Ом

AAA
Тип: цилиндрическая щёлочно-марганцевая 1,5В

Измеренное начальное напряжение 1,61В
Номинальная ёмкость примерно 1000мАч на токе 200мА
ESR = 0,145Ом
При Rн = 10Ом, Rвн=0,19Ом
Iкз = 6,2А Rвн = 0,24Ом

AA
Тип: цилиндрическая щёлочно-марганцевая 1,5В

Измеренное начальное напряжение 1,63В
Номинальная ёмкость примерно 2200мАч на токе 200мА
ammo1.livejournal.com/566368.html
ESR = 0,079Ом
При Rн = 10Ом, Rвн=0,11Ом
Iкз = 8,4А Rвн = 0,18Ом

Итоговых выводов не будет, стоит-ли заказывать батарейки из Китая — решать Вам.