Особенности основных типов портативных аккумуляторов

Привет! С вами, как обычно, магазин Electronoff.

Сегодня мы поговорим о том, какие есть особенности у основных типов портативных аккумуляторов.

Самые популярные на сегодняшний день типы аккумуляторов — это литий-ионные, никель-металлгидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы.

Никель-металлгидридный тип нашел основное применение в виде 1.2-вольтовых пальчиковых аккумуляторов, а никель-кадмиевый до недавнего времени активно применялся практически в каждом аккумуляторном шуруповерте или дрели. Литий-полимерные аккумуляторы сейчас находятся на пике своей популярности — они существуют в самых разных исполнениях (призматические, цилиндрические (например, 18650, 14500 и 20700)) и используются почти во всех современных устройствах, начиная от дешевых игрушек до смартфонов, планшетов и других гаджетов.

Важно, что все эти типы имеют различные условия заряда и хранения. Это мы и обсудим. Начнем с самых “старых”, никель-кадмиевых аккумуляторов.

NiCd

• Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют напряжение 1.2 — 1.35 В (номинальное 1.25)
• Саморазряд: 20 % в месяц
• Рабочая температура: −30…+40°С
• Энергетическая плотность: 45-80 W*час/кг

Наиболее благоприятный режим для NiCd-аккумулятора — разряд средними токами, примерно равными емкости аккумулятора. (например в фотоаппарате), хотя они вполне нормально работают и на значительных импульсных токах (до 20 раз больше своей емкости). А вот разряжаясь слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизором), эти аккумуляторы быстро теряют ёмкость и выходят из строя.

Заряд можно производить небольшим током для дешевых аккумуляторов, и примерно равным 100% от емкости в амперчасах для качественных силовых. Среднее время зарядки таких аккумуляторов — от 1 до 3 часов. Аккумуляторы этого типа подвержены эффекту памяти и быстро выходят из строя в случае частой зарядки не полностью разряженного аккумулятора.

Интересная особенность: хранить NiCd аккумуляторы нужно в разряженном виде! Это единственный тип аккумуляторов, который спокойно выдерживает, и даже любит, глубокий разряд.

NiMH

• Аккумуляторы имеют напряжение: 1.2 — 1.35 В (номинальное 1.25)
• Саморазряд: 30 % в месяц
• Рабочая температура: −15…+40°С
• Энергетическая плотность: 60-120 W*час/кг

NiMH аккумуляторы разрабатывались как альтернатива никель-кадмиевым. Их успеху способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке, а также длительных срок службы, превышающий показатели NiCd аккумуляторов.

Лучший режим работы NiMH аккумулятора - это разряд небольшими токами, до половины от номинальной емкости. То есть для аккумулятора емкостью 1000 мАч максимальный допустимый ток разряда будет 200 - 500 мА. На большИе токи рассчитаны качественные силовые аккумуляторы, а вот дешевые варианты лучше сильно не нагружать.

Заряжаются аккумуляторы этого типа тоже сравнительно небольшим током, поскольку во время цикла зарядки выделяется достаточно большое количество тепла при плохой переносимости температуры выше даже 30 градусов по цельсию. Зарядить такой аккумулятор можно за время от 2 до 15 часов. При этом многими оригинальными зарядными устройствами используется так называемый метод ΔТ-заряда, который следит не только за температурой, но и за скоростью ее роста, что позволяет вовремя прерывать быструю зарядку.

Далее о способе хранения. Аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными! При хранении надо регулярно (раз в 1—2 месяца) проверять напряжение. Оно не должно падать ниже 1 В. Если же напряжение упало, необходимо зарядить аккумуляторы заново.

Li-Ion (Li-Po)

Литий-ионные, или литий-полимерные аккумуляторы — самый часто используемый тип на сегодняшний день. Его популярности способствует несколько преимуществ:

• Большее стандартное напряжение (обычно 4.2 вольта в полностью заряженном состоянии, номинальное 3.7), что позволяет устанавливать всего один элемент для питания большинства электроники
• Не менее важным есть отсутсвие эффекта памяти, что позволяет подзаряжать аккумулятор в любой момент, независимо от его текущей разряженности. Это же свойство отбрасывает необходимость в периодическом обслуживании аккумулятора (полном заряде-разряде)
• Возможность придания аккумулятору практически любой формы
• Большая энергетическая плотность: 110 … 243 W*час/кг
• Небольшой саморазряд, около 10% в месяц.
• Оптимальное число циклов заряда разряда, около 1000 для большинства моделей.

Тем не менее, один из главных недостаток этих батарей - очень низкая толерантность к перезаряду и переразряду. Превышение допустимого порога напряжения даже на несколько сотых вольт провоцирует скоротечное “вздутие” аккумулятора, мгновенную потерю характеристик и даже воспламенение и взрыв элемента. Очень страшно. Поэтому для их зарядки используются специальные зарядные платы, точно контролирующие уровень напряжения на выходе.

Аналогичная ситуация и со слишком сильным разрядом. Ничего не взорвется, но падение напряжения ниже 2.8 - 2.5 вольт моментально и сильно бьет по емкостным показателям аккумулятора.

Кроме этого, они имеют сравнительно небольшой допустимый ток разряда, до 1С (хотя существуют специализированные силовые модели, переносящие ток разряда до 50С).

ВЫВОДЫ

Итак, мы рассмотрели основные виды аккумуляторов, их различия и особенности. Никель-кадмиевые аккумуляторы не очень прихотливы к условиям хранения и подходят для силовых нагрузок, но обладают не лучшей энергоемкостью.

Никель-металлгидридный тип хорошо подходит для маломощных потребителей, поскольку имеет бОльшую энергоемкость, но плохо переносит быстрый разряд.

Литий-ионные модели — оптимальная альтернатива, сочетающая в себе (при правильной эксплуатации) надежность, долговечность и неплохие электрические характеристики, при этом не выделяясь чем-то особенным. Хотя в их области ведутся постоянные разработки, все больше улучшающие характеристики новых моделей.