Нікель-кадмієвий, нікель-металгідридні або літій-іонний? А може бути краще придбати літій-полімерний акумулятор? А який довше працює? А з яким менше клопоту? Чув, Моторола розробила якісь нові паливні елементи, в які щось заливається. Випадково не бензин? Питання, питання, питання ...
Спробуємо розібратися по порядку.
типи акумуляторів
На сьогоднішній день для живлення мобільних пристроїв, портативних комп'ютерів і обладнання найбільш широко застосовуються акумулятори наступних електрохімічних систем: герметичні свинцево-кислотні (SLA), нікель-кадмієві (NiCd), нікель-металгідридні (NiMH) і літій-іонні (Li-ion) . Поступово починають завойовувати позиції в сфері стільникових телефонів і портативних комп'ютерів літій-полімерні (Li-Pol) акумулятори. Ведуться розробки в області паливних елементів і деяких інших перспективних технологій виготовлення акумуляторів.
Технічні характеристики основних типів акумуляторів наведені в таблиці 1 з дозволу компанії Landata.
Таблица 1. Разновидности аккумуляторов по электрохимической системе
|
Наименование параметра
|
Тип электрохимической системы
|
||||
|
SLA
|
NiCd
|
NiMH
|
Li-ion
|
Li-Polimer
|
|
| Плотность энергии (Втч/кг) |
30
|
40-60
|
60-80
|
100
|
150-200
|
| Число рабочих циклов заряда / разряда (уменьшение емкости до 80 %) |
200-500
|
1500
|
500
|
500-1000
|
100-150
|
| Внутреннее сопротивление при напряжении 3,6 В (миллиОм) |
Нет данных
|
100-200
|
150-250
|
150-250
|
Нет данных
|
| Минимальное время заряда, часов |
8-16
|
1,5
|
2-4
|
3-4
|
8-15
|
| Устойчивость к перезаряду |
Высокая
|
Средняя
|
Низкая
|
Очень низкая
|
Нет данных
|
| Саморазряд за месяц |
5%
|
20%3
|
30%
|
10%
|
Нет данных
|
| Напряжение на элемент, вольт |
2,0
|
1,25
|
1,25
|
3,6
|
2,7
|
| Ток нагрузки |
0,2 С
|
>2 C
|
(0,5-1,0) С
|
0,2 С
|
|
| Диапазон рабочих температур, градусов Цельсия |
?20…60
|
?40…60
|
?20…60
|
?20…60
|
Нет данных
|
| Периодичность обслуживания, дней |
90-180
|
30
|
60-90
|
Не требуется
|
Нет данных
|
| Стоимость одного цикла, USD |
0,1
|
0,04
|
0,14
|
0,1-0,2
|
0,6
|
Примітки:
При правильному і регулярному обслуговуванні число робочих циклів заряд / може становити 4000 замість 1500 циклів, гарантованих виробником. Без проведення тренувальних циклів число робочих циклів може зменшитися більш ніж в три рази.
Число робочих циклів залежить від глибини розряду. Мала глибина розряду забезпечує більшу кількість циклів.
Саморозряд практично припиняється на другу добу після повного заряду акумулятора. Саморозряд NiCd акумуляторів становить 10% протягом перших 24 годин, потім знижується до 10% в місяць. Саморозряд збільшується при збільшенні температури.
Вбудована в акумулятор схема захисту споживає близько 3% в місяць.
1,25 вольта - значення напруги одного елемента, 1,2 вольта - часто зустрічається в літературі і описах. Обидва значення відносяться до одного типу елемента.
2,5-3,0 вольта в залежності від матеріалу позитивного електрода.
Відноситься тільки до розряду; діапазон температур заряду більш обмежений.
Вартість наведена на 1999 рік.
Кожному типу акумуляторів властиві певні переваги і недоліки. Розглянемо і ті, і інші докладніше.
SLA акумулятори
Область застосування - блоки безперебійного живлення (UPS), системи охоронної сигналізації, пристрої залізничної автоматики і зв'язку, інвалідні коляски, резервне освітлення. Раніше цими акумуляторами комплектувалися деякі моделі переносних телефонів і відеокамер. В цілому можна сказати, що SLA акумулятори зазвичай використовуються в тих випадках, коли потрібна велика потужність, мінімальна вартість, а габарити і вага не критичні. Діапазон значень ємності для портативних приладів лежить в межах від 1 до 30 А · год. Оскільки в сучасних мобільних пристроях ці акумулятори на даний момент практично не застосовуються, то всіх, хто цікавиться питаннями по SLA акумуляторів відправляю на.
NiCd акумулятори
Область застосування: стільникові телефони, звичайні і транкові радіостанції, домашні радіотелефони, переносні комп'ютери, відеокамери, ручні потужні електроінструменти, медичні прилади, різноманітне виробниче обладнання. Нові моделі стільникових телефонів і портативних комп'ютерів цими акумуляторами вже не комплектуються. Але в транкових і звичайних радіостанціях як і раніше широко поширені.
Відмінні переваги.
Швидкий і простий метод заряду. NiCd акумулятор допускає заряд струмом, чисельно рівним його номінальної ємності і більш. Таким чином, цілком реально зарядити акумулятор за одну годину. А якщо раптом буде потрібно ще більша швидкість заряду, то можна використовувати струм заряду вдвічі і втричі перевищує значення номінальної ємності. Однак не варто цим зловживати. Крім того, при швидкому заряді потрібне використання спеціальних зарядних пристроїв, що визначають момент повного заряду акумулятора і припиняють швидкий заряд.
Для них кращий імпульсний метод заряду в порівнянні з зарядом постійним струмом. Поліпшення ефективності досягається розподілом імпульсів розряду між імпульсами заряду. Цей метод заряду, зазвичай званий реверсивним, підтримує високу площа активної поверхні електродів, збільшуючи ефективність і термін експлуатації акумулятора. Реверсивний заряд також покращує швидкий заряд, т. К. Допомагає рекомбінації газів, що виділяються під час заряду. В результаті - акумулятор менше нагрівається і більш ефективно заряджається в порівнянні зі стандартним методом заряду постійним струмом.
Здатність віддавати в навантаження великий струм
Тривалий термін служби при дотриманні умов експлуатації і періодичного обслуговування.
Слабка чутливість до неправильної експлуатації, легке відновлення при зниженні ємності і після тривалого зберігання (від 60 до 70% акумуляторів, визнаних непридатними, можуть бути відновлені для повноцінної експлуатації). Відновлення акумулятора реалізується шляхом його розряду за спеціальним алгоритмом до напруги 0,4 вольта на елемент. Цикл відновлення застосовується в разі, якщо тренувальні цикли не допомагають.
Низька ціна.
Недоліки.
Необхідність періодичного обслуговування для усунення «ефекту пам'яті». Під «ефектом пам'яті» розуміється укрупнення кристалічних утворень робочої речовини акумулятора і, як наслідок, зменшення площі активної поверхні і реальної ємності акумулятора. Під обслуговуванням (тренувальними циклами) розуміється періодичний розряд акумуляторів до напруги 1 вольт на елемент, в результаті якого відбувається розукрупнення кристалічних утворень і збільшення реальної ємності акумулятора.
Високий саморозряд (до 10% протягом перших 24-х годин і до 20% в перший місяць після заряду).
Великі габарити і вага в порівнянні з акумуляторами інших типів.
Акумулятор містить кадмій і вимагає спеціальної утилізації, тому в деяких країнах з цієї причини вже заборонений для експлуатації.
NiMH акумулятори
В недалекому минулому NiMH акумулятори прийшли на зміну NiCd. Однак їх шумно розрекламовані переваги не забезпечили 100% задоволення запитів користувачів, головним чином через скорочений термін служби.
Характерні особливості NiMH акумуляторів.
Щільність електричної енергії приблизно на 30-50% більше, ніж у NiCd акумуляторів і, відповідно, менше габарити і вага.
Для них кращий швидше поверхневий, ніж глибокий розряд і термін їх служби безпосередньо пов'язаний з глибиною розряду.
NiMH акумулятори в порівнянні з NiCd виділяють значно більшу кількість тепла під час заряду і вимагають реалізації більш складного алгоритму для виявлення моменту повного заряду. Як правило, вони містять внутрішній температурний датчик для отримання додаткового критерію виявлення повного заряду.
NiMH акумулятор не може заряджатися так швидко, як NiCd. Час заряду - зазвичай удвічі більше, ніж у NiCd. Рекомендований струм розряду від однієї п'ятої до половини значення номінальної ємності.
Менша схильність до «ефекту пам'яті» (можна навіть сказати, що акумулятор просто не встигає його придбати).
Екологічно чиста технологія виготовлення.
Мале число циклів заряду / розряду.
Високий саморозряд (до 30% в місяць).
Li-ion акумулятори
Область застосування: стільникові телефони і всякого роду переносні комп'ютери. За даними експертів корпорації Varta вже найближчим часом Li-ion акумулятори почнуть витісняти з цього ринку не тільки NiCd, але і NiMH акумулятори. Конструктивно цей тип акумуляторів містить внутрішню схему управління і захисту, покликану обмежити пікове напруга кожного елемента під час заряду і запобігти зниження напруги елемента при розряді нижче допустимого рівня. Крім того, для забезпечення безпеки при їх експлуатації повинен бути обмежений максимальний струм заряду і розряду і повинна контролюватися температура елементу.
Відмінні переваги.
Висока щільність електричної енергії, малі габарити і вага.
Низький саморозряд (приблизно 3-5% в перший місяць, потім зменшення до 1-3% в місяць, додатково близько 3% в місяць споживає схема управління).
Відсутність будь-якого обслуговування протягом всього терміну експлуатації.
Недоліки.
Висока ціна.
Необхідність зберігання в зарядженому стані.
Схильність процесу старіння, навіть якщо акумулятор не використовувати. Погіршення ємності спостерігається приблизно після одного року з моменту виготовлення. Після двох років, акумулятор часто стає несправним. Не рекомендується зберігати Li-ion акумулятори протягом тривалого часу. Насолоджуйтесь ними, поки вони нові.
Хочу зауважити, що внаслідок різної напруги одиничних елементів акумуляторів на основі нікелю і літій-іонних акумуляторів (1,2 і 3,6 вольта відповідно), заміна одних на інші не завжди можлива. Наприклад, в стільникових телефонах з напругою 4,8 вольта. Крім того, ці акумулятори вимагають різних типи зарядних пристроїв.
