Przez całe pięćdziesiąt lat urządzenia przenośne mogły polegać wyłącznie na zasilaczach niklowo-kadmowych, aby zapewnić żywotność baterii. Ale kadm jest bardzo toksycznym materiałem, aw latach 90. technologia niklowo-kadmowa została zastąpiona bardziej przyjazną dla środowiska technologią niklowo-metalowo-wodorkową. W rzeczywistości technologie te są bardzo podobne, a większość cech akumulatorów niklowo-kadmowych została odziedziczona przez niklowo-metalowo-wodorkowy. Niemniej jednak w niektórych zastosowaniach akumulatory niklowo-kadmowe pozostają niezbędne i są używane do dziś.
1. Akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd)
Wynaleziony przez Waldmara Jungnera w 1899 r. akumulator niklowo-kadmowy miał kilka zalet w porównaniu z jedynym istniejącym wówczas akumulatorem kwasowo-ołowiowym, ale był droższy ze względu na koszt materiałów. Rozwój tej technologii był dość powolny, ale w 1932 roku dokonano znaczącego przełomu - jako elektrody zastosowano porowaty materiał z substancją czynną w środku. Kolejne udoskonalenie zostało wprowadzone w 1947 roku i rozwiązało problem absorpcji gazu, co umożliwiło stworzenie nowoczesnej szczelnej, bezobsługowej baterii niklowo-kadmowej.
Od wielu lat akumulatory NiCd służą jako źródło zasilania radiotelefonów, sprzętu ratownictwa medycznego, profesjonalnych kamer wideo i elektronarzędzi. Pod koniec lat 80. opracowano akumulatory NiCd o ultrawysokiej pojemności, które zaszokowały świat swoją pojemnością, o 60% wyższą niż w przypadku standardowego akumulatora. Udało się to osiągnąć poprzez umieszczenie w akumulatorze większej ilości substancji aktywnej, ale pojawiły się też wady – wzrosła rezystancja wewnętrzna i zmniejszyła się liczba cykli ładowania/rozładowania.
Standard NiCd pozostaje jednym z najbardziej niezawodnych i skromnych akumulatorów, a przemysł lotniczy pozostaje wierny temu systemowi. Jednak żywotność tych baterii zależy od prawidłowej konserwacji. Akumulatory NiCd i do pewnego stopnia NiMH podlegają efektowi „pamięci”, który prowadzi do utraty pojemności, jeśli akumulator nie jest okresowo wymieniany. W przypadku naruszenia zalecanego trybu ładowania akumulator zdaje się pamiętać, że w poprzednich cyklach pracy jego pojemność nie była w pełni wykorzystana, a rozładowany oddaje prąd tylko do pewnego poziomu. ( Zobacz: Jak naprawić baterię niklową). W tabeli 1 wymieniono zalety i wady standardowej baterii niklowo-kadmowej.
| Zalety | Wiarygodny; duża liczba cykli przy odpowiedniej konserwacji Jedyny akumulator zdolny do ultraszybkiego ładowania przy minimalnym obciążeniu Dobra charakterystyka obciążenia, wybacz ich przesadę Długi okres trwałości; możliwość przechowywania w stanie rozładowanym Brak specjalnych wymagań dotyczących przechowywania i transportu Dobra wydajność w niskich temperaturach Najniższy koszt na cykl dowolnej baterii Dostępne w szerokiej gamie rozmiarów i wzorów |
| Wady | Stosunkowo niska gęstość energii w porównaniu z nowszymi systemami efekt „pamięci”; konieczność okresowej konserwacji, aby tego uniknąć Kadm jest materiałem toksycznym, wymagana jest specjalna utylizacja Wysokie samorozładowanie; wymaga doładowania po przechowywaniu Niskie napięcie ogniwa, wynoszące 1,2 V, wymaga zbudowania systemów wieloogniwowych w celu zapewnienia wysokiego napięcia |
Tabela 1: Zalety i wady akumulatorów niklowo-kadmowych.
2. Akumulatory niklowo-wodorkowe (NiMH)
Badania nad technologią niklowo-metalowo-wodorkową rozpoczęto już w 1967 roku. Jednak niestabilność wodorku metalu zahamowała rozwój, co z kolei doprowadziło do powstania układu niklowo-wodorowego (NiH). Nowe stopy wodorkowe odkryte w latach 80. rozwiązały problemy związane z bezpieczeństwem i umożliwiły stworzenie akumulatora o określonej zawartości energii o 40% wyższej niż w przypadku standardowego akumulatora niklowo-kadmowego.
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe nie są pozbawione wad. Na przykład ich proces ładowania jest bardziej skomplikowany niż w przypadku NiCd. Z samorozładowaniem 20% w pierwszym dniu, a następnie z miesięczną stawką 10%, NiMH jest jednym z liderów w swojej klasie. Modyfikując stop wodorkowy, można osiągnąć zmniejszenie samorozładowania i korozji, ale doda to wadę polegającą na zmniejszeniu jednostkowego zużycia energii. Jednak w przypadku zastosowania w pojazdach elektrycznych modyfikacje te są bardzo przydatne, ponieważ zwiększają niezawodność i wydłużają żywotność baterii.
3. Użyj w segmencie konsumenckim
Akumulatory NiMH należą obecnie do najchętniej dostępnych. Giganci branżowi, tacy jak Panasonic, Energizer, Duracell i Rayovac, dostrzegli na rynku potrzebę niedrogiego i trwałego akumulatora i oferują zasilacze niklowo-wodorkowe w różnych rozmiarach, w szczególności AA i AAA. Producenci ciężko pracują, aby odzyskać część rynku z baterii alkalicznych.
W tym segmencie rynku akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe stanowią alternatywę dla akumulatorów baterie alkaliczne, który pojawił się w 1990 roku, ale ze względu na ograniczony cykl życia i słabą charakterystykę obciążenia, nie odniósł sukcesu.
W tabeli 2 porównano energochłonność właściwą, napięcie, samorozładowanie i czas pracy baterii i akumulatorów w segmencie konsumenckim. Dostępne w rozmiarach AA, AAA i innych, te zasilacze mogą być używane w urządzeniach przenośnych. Nawet jeśli mogą mieć nieco inne napięcia nominalne, stan rozładowania występuje zwykle dla wszystkich przy tej samej rzeczywistej wartości napięcia 1 V. Ten zakres napięć jest akceptowalny, ponieważ urządzenia przenośne mają pewną elastyczność pod względem zakresu napięć. Najważniejsze jest to, że konieczne jest jednoczesne używanie tylko tego samego typu elementów elektrycznych. Względy bezpieczeństwa i niezgodności napięcia utrudniały rozwój akumulatorów litowo-jonowych AA i AAA.
Tabela 2: Porównanie różnych baterii AA.
* Eneloop jest znakiem towarowym firmy Sanyo Corporation opartym na systemie NiMH.
Wysoki współczynnik samorozładowania NiMH jest stałym problemem konsumentów. Latarka lub urządzenie przenośne z akumulatorem NiMH wyczerpie się, jeśli nie będzie używane przez kilka tygodni. Propozycja ładowania urządzenia przed każdym użyciem raczej nie znajdzie zrozumienia, zwłaszcza w przypadku latarek, które są pozycjonowane jako zapasowe źródła światła. Przewaga baterii alkalicznej o trwałości 10 lat wydaje się tutaj niezaprzeczalna.
Akumulator niklowo-wodorkowy firm Panasonic i Sanyo pod marką Eneloop był w stanie znacznie zmniejszyć samorozładowanie. Eneloop można przechowywać bez ładowania sześć razy dłużej niż konwencjonalny NiMH. Ale wadą tak ulepszonego akumulatora jest nieco mniejsza gęstość energii.
W tabeli 3 wymieniono zalety i wady elektrochemicznego układu niklowo-metalowo-wodorkowego. Tabela nie uwzględnia charakterystyki Eneloop i innych marek konsumenckich.
| Zalety | 30-40 procent wyższa pojemność niż NiCd Mniej podatny na efekt „pamięci”, można go odzyskać Proste wymagania dotyczące przechowywania i transportu; brak regulacji tych procesów Przyjazny dla środowiska; zawierają tylko umiarkowanie toksyczne materiały Zawartość niklu sprawia, że recykling jest samowystarczalny Szeroki zakres temperatur pracy |
| Wady | Ograniczona żywotność; głębokie wyładowania przyczyniają się do jej redukcji Zaawansowany algorytm ładowania; wrażliwy na przeładowanie Specjalne wymagania dotyczące trybu ładowania Generuj ciepło podczas szybkiego ładowania i rozładowywania przy dużych obciążeniach Wysokie samorozładowanie Sprawność kulombowska na poziomie 65% (dla porównania dla litowo-jonowego - 99%) |
Tabela 3: Zalety i wady akumulatorów NiMH.
4. Baterie żelazowo-niklowe (NiFe)
Po wynalezieniu baterii niklowo-kadmowej w 1899 szwedzki inżynier Waldmar Jungner kontynuował badania i próbował zastąpić drogi kadm tańszym żelazem. Jednak niska wydajność ładowania i nadmierne gazowanie wodoru zmusiły go do rezygnacji z dalszego rozwoju akumulatora NiFe. Nawet nie opatentował technologii.
Akumulator żelazowo-niklowy (NiFe) wykorzystuje hydrat tlenku niklu jako katodę, żelazo jako anodę oraz wodny roztwór wodorotlenku potasu jako elektrolit. Ogniwo takiego akumulatora generuje napięcie 1,2 V. NiFe jest odporny na przeładowanie i głębokie rozładowanie; może być używany jako zapasowe źródło zasilania przez ponad 20 lat. Odporność na wibracje i wysokie temperatury sprawiły, że bateria ta jest najczęściej stosowana w przemyśle wydobywczym w Europie; znalazł również zastosowanie w zasilaniu sygnalizacji kolejowej, a także jest używany jako bateria trakcyjna dla ładowarek. Można zauważyć, że w czasie II wojny światowej w niemieckiej rakiecie V-2 zastosowano baterie żelazowo-niklowe.
NiFe ma niską moc właściwą około 50 W/kg. Wady obejmują również słabą wydajność w niskich temperaturach i wysoki współczynnik samorozładowania (20-40 procent miesięcznie). Właśnie to, w połączeniu z wysokimi kosztami produkcji, zachęca producentów do pozostawania wiernymi akumulatorom kwasowo-ołowiowym.
Ale elektrochemiczny system żelazowo-niklowy aktywnie się rozwija iw niedalekiej przyszłości może stać się alternatywą dla kwasowo-ołowiowych w niektórych gałęziach przemysłu. Obiecująco wygląda eksperymentalny model konstrukcji lamelarnej, udało się zredukować samorozładowanie akumulatora, stał się on praktycznie odporny na szkodliwe skutki przeładowania i niedoładowania, a jego żywotność szacowana jest na 50 lat, co jest porównywalne do 12-letniej żywotności akumulatora kwasowo-ołowiowego w pracy z głębokimi wyładowaniami cyklicznymi. Oczekiwana cena takiego akumulatora NiFe byłaby porównywalna z ceną akumulatora litowo-jonowego i tylko czterokrotnie wyższa od ceny akumulatora kwasowo-ołowiowego.
baterie NiFe, a także NiCd oraz NiMH, wymagają specjalnych zasad ładowania - krzywa napięcia ma kształt sinusoidalny. W związku z tym używaj ładowarki do kwas ołowiowy lub litowo-jonowa bateria nie wyjdzie, może nawet zaszkodzić. Jak wszystkie akumulatory niklowe, NiFe obawia się przeładowania – powoduje rozkład wody w elektrolicie i prowadzi do jej utraty.
Zmniejszoną w wyniku niewłaściwego użytkowania pojemność takiego akumulatora można przywrócić stosując wysokie prądy rozładowania (adekwatne do pojemności akumulatora). Procedurę tę należy przeprowadzić do trzech razy z 30-minutowym okresem rozładowania. Należy również monitorować temperaturę elektrolitu – nie powinna przekraczać 46°C.
5. Baterie niklowo-cynkowe (NiZn)
Bateria niklowo-cynkowa jest podobna do baterii niklowo-kadmowej pod tym względem, że wykorzystuje alkaliczny elektrolit i elektrodę niklową, ale różni się napięciem - NiZn zapewnia 1,65 wolta na ogniwo, podczas gdy NiCd i NiMH ma 1,20 wolta na ogniwo. Niezbędne jest ładowanie akumulatora NiZn stałym prądem o wartości napięcia 1,9 V na ogniwo, warto też pamiętać, że tego typu akumulator nie jest przystosowany do pracy w trybie ładowania. Jednostkowe zużycie energii wynosi 100 W/kg, a liczba możliwych cykli to 200-300 razy. NiZn nie zawiera materiałów toksycznych i można go łatwo poddać recyklingowi. Dostępne w różnych rozmiarach, w tym AA.
W 1901 Thomas Edison otrzymał patent USA na akumulator niklowo-cynkowy. Później jego projekty zostały udoskonalone przez irlandzkiego chemika Jamesa Drumma, który zainstalował te baterie w wagonach kursujących wzdłuż trasy Dublin Brae w latach 1932-1948. NiZn nie był dobrze rozwinięty ze względu na jego silne samorozładowanie i krótki cykl życia spowodowany tworzeniem się dendrytów, co również często prowadziło do zwarć. Jednak poprawa składu elektrolitu zmniejszyła ten problem, co doprowadziło do ponownego rozważenia zastosowania NiZn do użytku komercyjnego. Niski koszt, wysoka moc wyjściowa i szeroki zakres temperatur pracy sprawiają, że ten system elektrochemiczny jest niezwykle atrakcyjny.
6. Akumulatory niklowo-wodorowe (NiH)
Kiedy w 1967 r. rozpoczęto opracowywanie akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych, naukowcy stanęli w obliczu niestabilności metalohydrytów, co spowodowało przesunięcie w kierunku opracowania akumulatora niklowo-wodorowego (NiH). Ogniwo takiego akumulatora zawiera elektrolit zamknięty w naczyniu, nikiel i wodór (wodór zamknięty w stalowym cylindrze pod ciśnieniem 8207 barów) elektrody.
Tym artykułem otwieramy nowy kierunek dla naszej strony: testowanie baterii i ogniw galwanicznych (lub w uproszczeniu baterii).Pomimo tego, że baterie litowo-jonowe, specyficzne dla każdego konkretnego modelu urządzenia, stają się coraz bardziej popularne, rynek standardowych baterii ogólnego przeznaczenia jest wciąż bardzo duży - zasilają one wiele różnych produktów, od zabawek dziecięcych po niedrogie aparaty fotograficzne i profesjonalne latarki. Świetna jest również oferta tych elementów - baterie i akumulatory różnego typu, pojemności, wielkości, marki, wykonania...
Na początku nie stawiamy sobie za cel objęcia całego bogactwa baterii – ograniczymy się tylko do najbardziej standardowych i powszechnych z nich: baterii cylindrycznych i baterii niklowych.
Ten artykuł ma na celu zapoznanie Cię z podstawowymi koncepcjami dotyczącymi baterii, które badamy, a także metodologią testowania i używanym przez nas sprzętem. Jednak wiele zagadnień teoretycznych i praktycznych omówimy w kolejnych artykułach poświęconych konkretnym akumulatorom – zwłaszcza, że znacznie wygodniej i jaśniej zrobić to na „żywych przykładach”.
Rodzaje baterii i ogniw galwanicznych
Akumulatory solankoweBaterie z elektrolitem solnym, są też cynkowo-węglowe (jednak w przeciwieństwie do baterii alkalicznych producenci zwykle po prostu nie podają swojej chemii na opakowaniach elektrolitu solnego) - najtańsze źródła prądu chemicznego dostępne na rynku: koszt jednej baterii waha się od czterech do pięciu do ośmiu do dziesięciu rubli, w zależności od marki.
Taka bateria to cylindryczny pojemnik cynkowy (służący jednocześnie jako korpus i „minus” baterii), pośrodku którego znajduje się elektroda węglowa („plus”). Wokół anody nałożona jest warstwa dwutlenku manganu, a pozostałą przestrzeń między nią a ściankami pojemnika wypełnia pasta chlorku amonu i chlorku cynku rozcieńczona w wodzie. Skład tej pasty może być różny: w akumulatorach małej mocy dominuje w niej chlorek amonu, a w akumulatorach pojemniejszych (potocznie przez producentów określanych jako „Heavy Duty”) – chlorek cynku.
Podczas pracy na akumulatorze cynk, z którego wykonana jest jego obudowa, ulega stopniowemu utlenianiu, w wyniku czego mogą powstać w nim dziury – wtedy z akumulatora wycieknie elektrolit, co może doprowadzić do uszkodzenia urządzenia, w którym jest on zainstalowany. Jednak takie problemy były typowe głównie dla baterii domowych z czasów istnienia ZSRR, podczas gdy nowoczesne baterie są bezpiecznie zapakowane w dodatkową powłokę zewnętrzną i bardzo rzadko „wyciekają”. Nie należy jednak pozostawiać rozładowanych baterii w urządzeniu na długi czas.
Jak wspomniano powyżej, skład chemiczny elektrolitu akumulatora solnego może się nieznacznie różnić – wersja „mocna” wykorzystuje elektrolit z przewagą chlorku cynku. Jednak słowo „mocne” w stosunku do nich można zapisać tylko w cudzysłowie – żadna z odmian baterii solnych nie jest przeznaczona do żadnego poważnego obciążenia: w latarce wytrzymają kwadrans, a w aparacie mogą nawet nie wystarczyć do wydłużenia obiektywu. Los baterii solnych to piloty, zegarki i termometry elektroniczne, czyli urządzenia, których zużycie energii mieści się w jednostkach, w skrajnych przypadkach kilkudziesięciu miliamperów.
Baterie alkaliczne
Kolejnym typem baterii są baterie alkaliczne lub manganowe. Niektórzy niezbyt piśmienni sprzedawcy, a nawet producenci, nazywają je „alkalicznymi” - jest to lekko zniekształcona kalka kreślarska z angielskiego „alkalicznego”, czyli „alkalicznego”.
Ceny baterii alkalicznych wahają się od dziesięciu do czterdziestu pięćdziesięciu rubli (jednak większość ich typów mieści się w przedziale do 25 rubli, wyróżniają się tylko niektóre modele o dużej mocy), a od baterii solnych można je odróżnić napisem „Alkaline” zwykle występuje w takiej czy innej formie.” na opakowaniu (a czasami w samej nazwie, na przykład „GP Super Alkaline” lub „TDK Power Alkaline”).
Biegun ujemny baterii alkalicznej składa się z proszku cynkowego - w porównaniu do obudowy cynkowej ogniw solnych, zastosowanie proszku pozwala na zwiększenie szybkości reakcji chemicznych, a co za tym idzie prądu wydzielanego przez baterię. Biegun dodatni wykonany jest z dwutlenku manganu. Główną różnicą w stosunku do baterii solnych jest rodzaj elektrolitu: w bateriach alkalicznych stosowany jest wodorotlenek potasu.
Baterie alkaliczne świetnie sprawdzają się w urządzeniach o poborze energii od kilkudziesięciu do kilkuset miliamperów - przy pojemności około 2...3 Ah zapewniają całkiem rozsądny czas pracy. Niestety mają też istotną wadę: duży opór wewnętrzny. Jeśli ładujesz baterię naprawdę dużym prądem, jej napięcie znacznie spadnie, a znaczna część energii zostanie zużyta na nagrzanie samego akumulatora - w rezultacie efektywna pojemność baterii alkalicznych jest silnie zależna od obciążenia. Powiedzmy, że jeśli przy rozładowaniu prądem 0,025 A uda nam się uzyskać z akumulatora 3 A * h, to przy prądzie 0,25 A rzeczywista pojemność spadnie do 2 A * h, a przy prądzie 1 A - całkowicie poniżej 1 A*h.
Jednak przez pewien czas bateria alkaliczna może pracować pod dużym obciążeniem, tyle że ten czas jest stosunkowo krótki. Na przykład, jeśli nowoczesny aparat cyfrowy może nawet nie włączać się na bateriach solnych, to jeden zestaw baterii alkalicznych wystarczy na pół godziny pracy.
Nawiasem mówiąc, jeśli jesteś już zmuszony do używania baterii alkalicznych w swoim aparacie, kup dwa zestawy na raz i okresowo je wymieniaj, to nieco wydłuży ich żywotność: jeśli bateria rozładowana dużym prądem może „położyć się” a trochę, częściowo przywróci ładunek i będzie mógł trochę więcej pracować. Pięć minut.
Baterie litowe
Ostatnim z powszechnie stosowanych typów baterii jest lit. Z reguły są one oceniane na napięcie, które jest wielokrotnością 3 V, więc większość typów baterii litowych z 1,5 V bateriami solnymi i alkalicznymi nie jest wymienna. Takie baterie znajdują szerokie zastosowanie w zegarkach, a także – rzadziej – w sprzęcie fotograficznym.
Istnieją jednak również baterie litowe 1,5 V, wykonane w standardowych formach AA i AAA - można je stosować w dowolnej technice przeznaczonej do konwencjonalnych baterii solnych lub alkalicznych. Główną zaletą baterii litowych jest ich niższa rezystancja wewnętrzna w porównaniu z bateriami alkalicznymi: ich pojemność w niewielkim stopniu zależy od prądu obciążenia. Dlatego chociaż przy niskim prądzie baterie alkaliczne i litowe mają tę samą pojemność 3 A * h, jeśli włożysz je do aparatu cyfrowego, który pobiera 1 A, to alkaliczne „umrą” w ciągu trzydziestu minut, ale litowe będą żyć prawie trzy godziny.
Wadą baterii litowych jest wysoki koszt: nie tylko sam lit jest drogi, ale także ze względu na niebezpieczeństwo jego zapłonu, gdy dostanie się woda, konstrukcja baterii okazuje się zauważalnie bardziej skomplikowana niż w przypadku baterii alkalicznych. W rezultacie jedna bateria litowa kosztuje 100-150 rubli, czyli trzy do pięciu razy drożej niż bardzo dobra alkaliczna. Mniej więcej w tej samej cenie jest akumulator Ni-MH, który ma charakterystykę rozładowania zbliżoną do akumulatorów litowych, ale może wytrzymać kilkaset cykli ładowania-rozładowania - dlatego kupowanie akumulatorów litowych jest uzasadnione tylko wtedy, gdy nie masz nigdzie, czasu lub nic na ładowanie konwencjonalne baterie.
Tak, ponieważ mówimy o cyklach ładowania, należy powiedzieć, że próba ładowania baterii litowych jest absolutnie niemożliwa! Jeśli zwykła bateria alkaliczna lub solankowa, podczas próby jej naładowania, może co najwyżej po prostu wyciekać, to szczelne baterie litowe eksplodują podczas ładowania.
Ponadto, oprócz dobrych charakterystyk rozładowania, akumulatory litowe mają jeszcze dwie zalety, z reguły mało znaczące: trwałość (dopuszczalny okres trwałości sięga 15 lat, podczas gdy akumulator straci tylko 10% swojej pojemności) oraz możliwość działają w niskich temperaturach, gdy baterie solne i alkaliczne, elektrolit po prostu zamarza.
Akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd)
Główną alternatywą dla akumulatorów są akumulatory - źródła prądu, w których procesy chemiczne są odwracalne: gdy akumulator jest podłączony do obciążenia, poruszają się w jednym kierunku, a po przyłożeniu do niego napięcia w przeciwnym kierunku. Tak więc, jeśli akumulator po zużyciu trzeba wyrzucić i zakupić nowy, można go naładować do pełnej (lub prawie pełnej) pierwotnej pojemności.
Rozważymy akumulatory stosowane w lekkim sprzęcie elektroniki użytkowej - dlatego od razu zostawiamy ciężkie (dosłownie i w przenośni) akumulatory kwasowo-ołowiowe spotykane w samochodach, zasilacze bezprzerwowe i inne urządzenia o dużym poborze mocy i bez specjalnych ograniczeń masy i wymiarów z naszego dzisiejszego artykułu. Ale dużo więcej uwagi poświęcimy różnym rodzajom baterii niklowych…
Pierwsze akumulatory niklowe – a dokładniej niklowo-kadmowe – zostały stworzone przez szwedzkiego naukowca Waldemara Jungera (Waldmar Jungner) już w 1899 roku, ale w tym czasie były one stosunkowo drogie, a poza tym nie były uszczelnione: podczas ładowania akumulator emitowany gaz. Dopiero w połowie ubiegłego wieku udało się stworzyć baterię niklowo-kadmową o obiegu zamkniętym: gazy uwalniane podczas ładowania były pochłaniane przez samą baterię.
Akumulatory niklowo-kadmowe są niezawodne i trwałe (można je przechowywać nawet do pięciu lat, a przy odpowiednim użytkowaniu ładować nawet 1000 razy), dobrze pracują w niskich temperaturach i z łatwością wytrzymują duże prądy rozładowania, można je ładować zarówno niskimi i wysokie prądy.
Mają też jednak wiele wad. Po pierwsze stosunkowo niska gęstość energii (czyli stosunek pojemności elementu do jego objętości), po drugie zauważalny prąd samorozładowania (po kilku miesiącach przechowywania akumulator trzeba będzie doładować przed użyciem), po trzecie, użycie w projekcie trującego kadmu, a po czwarte, efekt pamięci.
Warto przyjrzeć się tym ostatnim bardziej szczegółowo, ponieważ mówiąc o bateriach, będziemy o tym pamiętać nie raz. Efekt pamięci jest konsekwencją naruszenia wewnętrznej struktury baterii: zaczynają w niej rosnąć kryształy, zmniejszając efektywną powierzchnię i odpowiednio pojemność baterii. Efekt zawdzięcza swoją nazwę temu, że kryształy rosną szczególnie szybko, gdy bateria nie jest całkowicie rozładowana: wydaje się, że pamięta do jakiego poziomu był rozładowany ostatnim razem - jeśli bateria była rozładowana powiedzmy tylko o 25%, to kolejne ładowanie przywróci jej pojemność nie do 100%, ale mniej. Aby zwalczyć efekt pamięci, zaleca się całkowite rozładowanie akumulatora przed ładowaniem – niszczy to powstałe kryształy i przywraca pojemność akumulatora. Spośród dostępnych typów baterii to właśnie niklowo-kadmowe jest najbardziej podatne na efekt pamięci.
Jednak w niektórych przypadkach stosowanie akumulatorów niklowo-kadmowych jest uzasadnione już teraz - ze względu na niski koszt, trwałość i możliwość ładowania w niskich temperaturach bez negatywnych konsekwencji dla akumulatora.
Akumulatory niklowo-wodorkowe (Ni-MH)
Pomimo bliskiej odległości na półkach sklepowych, historycznie istnieje przepaść między akumulatorami Ni-Cd i Ni-MH: te ostatnie zostały opracowane dopiero w latach 80-tych. Co ciekawe, początkowo badano możliwość przechowywania wodoru do akumulatorów niklowo-wodorowych stosowanych w technice kosmicznej, ale dzięki temu otrzymaliśmy również jeden z najpopularniejszych typów akumulatorów w życiu codziennym.
W przeciwieństwie do akumulatorów niklowo-kadmowych, akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe nie zawierają metali ciężkich, co oznacza, że są przyjazne dla środowiska i nie wymagają specjalnej obróbki przy utylizacji. Jest to jednak dalekie od ich jedynego plusu: z punktu widzenia konsumentów, czyli Ciebie i mnie, o wiele ważniejsze jest to, że przy tych samych wymiarach akumulatory Ni-MH mają od dwóch do trzech razy większą pojemność – dla w najpopularniejszych bateriach AA osiąga już 2500-2700 mAh w porównaniu do 800-1000 mAh dla niklowo-kadmowych.
Ponadto akumulatory Ni-MH również praktycznie nie mają efektu pamięci. Dokładniej, producenci z roku na rok zmniejszają jego wpływ - i dlatego chociaż teoretycznie efekt ten występuje w akumulatorach Ni-MH, w praktyce jest on nieistotny w nowoczesnych modelach. Nie będziemy jednak we wszystkim polegać na producentach i w jednym z naszych kolejnych artykułów postaramy się sami ocenić wpływ efektu pamięci.
Niestety akumulatory Ni-MH mają swoje własne problemy. Po pierwsze mają wyższy prąd samorozładowania (jednak o tym porozmawiamy nieco później) w porównaniu do Ni-Cd, a po drugie, chociaż liczba cykli ładowania może również sięgać 1000, spadek pojemności akumulatora może być obserwowane po 200-300 cyklach, po trzecie, zbyt duże prądy rozładowania i ładowanie w niskich temperaturach znacznie skracają żywotność akumulatora.
Niemniej jednak pod względem kombinacji cech - kosztu, niezawodności, pojemności, łatwości konserwacji - w tej chwili akumulatory Ni-MH należą do najlepszych, co doprowadziło do ich zastosowania w ogromnej masie urządzeń gospodarstwa domowego.
Ostatnio na rynku pojawiły się również tzw. gotowe do użycia akumulatory Ni-MH. Od zwykłych różnią się niskim prądem samorozładowania - producent twierdzi, że za pół roku akumulator straci nie więcej niż 10% pojemności, a po roku - nie więcej niż 15% (dla porównania zwykły Ni -Akumulator MH usiądzie o 20...30% w ciągu miesiąca, a przez rok - do zera). Stąd nazwa: ładowane przez producenta akumulatory te nie zdążą się w pełni rozładować przed zakupem w sklepie, co oznacza, że można z nich korzystać bez ładowania wstępnego, zaraz po zakupie. Minusem takich akumulatorów jest mniejsza pojemność – ogniwo AA ma pojemność 2000…2100 mAh wobec 2600…2700 mAh dla konwencjonalnych akumulatorów Ni-MH.
Ładowarki do akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH
Zasady ładowania akumulatorów Ni-Cd i Ni-MH są w dużej mierze podobne – z tego powodu nowoczesne ładowarki z reguły obsługują oba typy jednocześnie. Metody ładowania i odpowiednio typy ładowarek można podzielić na cztery grupy. We wszystkich przypadkach prąd ładowania wskażemy poprzez pojemność akumulatora: np. zalecenie ładowania prądem „0,1C” oznacza, że akumulator o pojemności 2700 mAh w takim obwodzie odpowiada prądowi 270 mA (0,1 * 2700 = 270) , a bateria o pojemności 1400 mAh - 140 mA.Powolny prąd ładowania 0,1C
Metoda ta opiera się na fakcie, że nowoczesne akumulatory z łatwością wytrzymują przeładowanie (czyli próbę „napełnienia” ich większą energią niż akumulator jest w stanie zmagazynować), jeśli prąd ładowania nie przekracza 0,1C. Jeśli prąd przekroczy tę wartość, akumulator może ulec awarii podczas przeładowania.
W związku z tym ładowarka niskoprądowa nie potrzebuje żadnej kontroli nad końcem ładowania: nie ma nic złego w jego nadmiernym czasie trwania, akumulator po prostu rozproszy nadmiar energii w postaci ciepła. Odpowiednie ładowarki są tanie i powszechnie dostępne. Aby naładować akumulator wystarczy pozostawić go w takiej ładowarce na co najmniej 1,6*C/I, gdzie C to pojemność akumulatora, I to prąd ładowania. Powiedzmy, że jeśli weźmiemy ładowarkę o prądzie 200 mA, to gwarantujemy ładowanie akumulatora o pojemności 2700 mAh w 1,6 * 2700/200 = 21 godzin 36 minut. Prawie dzień… generalnie główna wada takiej pamięci jest oczywista – czas ładowania często przekracza rozsądne wartości.
Jeśli jednak nie spieszysz się, taka ładowarka ma prawo do życia. Najważniejsze jest to, że jeśli używasz akumulatorów o małej pojemności w połączeniu z nowoczesną ładowarką, sprawdź, czy prąd ładowania (i musi to być wskazane w charakterystyce ładowarki) nie przekracza 0,1C. Warto również wziąć pod uwagę, że powolne ładowanie przyczynia się do manifestacji efektu pamięci w bateriach.
Prąd ładowania 0,2...0,5C bez kontroli końca ładowania
Takie ładowarki, choć rzadkie, wciąż można spotkać – głównie wśród tanich chińskich produktów. Przy prądzie 0,2 ... 0,5 C albo w ogóle nie mają kontroli zakończenia ładowania, albo mają tylko wbudowany zegar, który wyłącza akumulatory po określonym czasie.
Użyj podobnej pamięci absolutnie nie polecam: ponieważ nie ma kontroli końca ładowania, w większości przypadków akumulator będzie niedoładowany lub przeładowany, co znacznie skróci jego żywotność. Jeśli zaoszczędzisz na ładowarce, stracisz pieniądze na bateriach.
Prąd ładowania do 1C z kontrolą końca ładowania
Ta klasa ładowarek jest najbardziej uniwersalna do codziennego użytku: z jednej strony ładują akumulatory w rozsądnym czasie (od półtorej do czterech do sześciu godzin, w zależności od konkretnej ładowarki i akumulatorów), z drugiej strony , wyraźnie kontrolują koniec ładowania w trybie automatycznym.
Najczęściej stosowaną metodą kontroli końca ładowania jest spadek napięcia, powszechnie określany jako „metoda dV/dt”, „metoda ujemnego delta” lub „metoda -ΔV”. Polega ona na tym, że podczas całego ładowania napięcie na akumulatorze powoli rośnie – ale gdy akumulator osiąga pełną pojemność, na krótko spada. Ta zmiana jest bardzo mała, ale całkiem możliwe jest jej wykrycie - i po jej wykryciu zatrzymaj ładowanie.
Wielu producentów ładowarek również wymienia w swoich specyfikacjach „sterowanie mikroprocesorowe” - ale w rzeczywistości jest to to samo, co ujemne sterowanie delta: jeśli tak, to jest realizowane przez wyspecjalizowany mikroprocesor.
Jednak kontrola napięcia nie jest jedyną dostępną: w momencie, gdy bateria osiąga pełną pojemność, ciśnienie i temperatura obudowy gwałtownie w nim rosną, co również można kontrolować. W praktyce jednak najłatwiej jest technicznie zmierzyć napięcie, dlatego inne metody monitorowania końca ładowania są rzadkością.
Ponadto wiele wysokiej jakości ładowarek ma dwa mechanizmy ochronne: kontrolę temperatury akumulatora i wbudowany zegar. Pierwszy zatrzymuje ładowanie, jeśli temperatura przekroczy dopuszczalny limit, drugi - jeśli ujemny delta ładowania nie zadziałał w rozsądnym czasie. Oba mogą się zdarzyć, jeśli użyjemy starych lub po prostu niskiej jakości baterii.
Po zakończeniu ładowania akumulatorów dużym prądem, najbardziej „rozsądne” ładowarki ładują je przez pewien czas prądem o niskim natężeniu (poniżej 0,1C) - pozwala to uzyskać maksymalną możliwą pojemność z akumulatorów. Wskaźnik ładowania na urządzeniu zwykle gaśnie, wskazując, że główny etap ładowania został zakończony.
Z takimi urządzeniami są dwa problemy. Po pierwsze, nie wszystkie są w stanie z wystarczającą dokładnością „wyłapać” moment spadku napięcia – ale to niestety można zweryfikować jedynie empirycznie. Po drugie, chociaż takie urządzenia są zwykle zaprojektowane na 2 lub 4 baterie, większość z nich nie wie, jak ładować te baterie niezależnie od siebie.
Na przykład, jeśli instrukcje dotyczące ładowarki wskazują, że może ładować tylko 2 lub 4 akumulatory jednocześnie (ale nie 1 lub 3), oznacza to, że ma tylko dwa niezależne kanały ładowania. Każdy z kanałów dostarcza napięcie około 3 V, a akumulatory połączone są parami szeregowo. Są tego dwie konsekwencje. Oczywiste jest to, że w takiej ładowarce nie da się naładować jednej baterii (a, powiedzmy, twój skromny służący na co dzień korzysta z odtwarzacza mp3 zasilanego tylko jedną baterią AAA). Mniej oczywiste jest to, że kontrola końca szarży jest również przeprowadzana tylko dla pary baterie. Jeśli korzystasz z baterii niezbyt nowych, to po prostu ze względu na zmienność technologiczną niektóre z nich starzeją się nieco wcześniej niż inne - a jeśli dwie baterie o różnym stopniu starzenia zostaną złapane w parę, to taka ładowarka będzie albo podładuj jeden z nich, albo naładuj drugi. Oczywiście to tylko pogorszy tempo starzenia się najgorszych z pary.
„Właściwa” ładowarka powinna umożliwiać ładowanie dowolnej ilości akumulatorów – jeden, dwa, trzy lub cztery – a najlepiej mieć też osobny wskaźnik końca ładowania dla każdego z nich (w przeciwnym razie wskaźnik gaśnie przy ostatnim baterii jest naładowana). Tylko w tym przypadku będziesz mieć gwarancję, że każdy z akumulatorów zostanie naładowany do pełnej pojemności, niezależnie od stanu pozostałych akumulatorów. Oddzielne wskaźniki ładowania umożliwiają również wyłapanie przedwcześnie uszkodzonych akumulatorów: jeśli jedno z czterech używanych razem ogniw ładuje się znacznie dłużej lub znacznie szybciej niż pozostałe, to będzie słabym ogniwem całego akumulatora.
Ładowarki wielokanałowe mają jeszcze jedną fajną cechę: w wielu z nich, ładując połowę liczby akumulatorów, można wybrać szybkość ładowania. Np. ładowarka Sanyo NC-MQR02, przeznaczona na cztery akumulatory AA, przy ładowaniu jednego lub dwóch akumulatorów, pozwala na wybór prądu ładowania od 1275 mA (gdy baterie są zainstalowane w zewnętrznych gniazdach) do 565 mA (gdy są zainstalowany w środkowych gniazdach). Gdy zainstalowane są trzy lub cztery akumulatory, są one ładowane prądem 565 mA.
Oprócz łatwości obsługi ładowarki tego typu są również najbardziej „przydatne” do akumulatorów: ładowanie średnim prądem z kontrolą końca ładowania przez deltę ujemną jest optymalne z punktu widzenia wydłużenia żywotności akumulatorów.
Osobną podklasą szybkich ładowarek jest ładowarka ze wstępnym rozładowaniem akumulatorów. Zrobiono to w celu zwalczania efektu pamięci i może być bardzo przydatne w przypadku akumulatorów Ni-Cd: ładowarka najpierw upewni się, że są one całkowicie rozładowane, a dopiero potem rozpocznie ładowanie. W przypadku nowoczesnych Ni-MH szkolenie to nie jest już konieczne.
Ładowanie prądem większym niż 1C z kontrolą końca ładowania
I wreszcie ostatnia metoda to ultraszybkie ładowanie, trwające od 15 minut do godziny, z kontrolą ładowania, ponownie przez deltę ujemnego napięcia. Taka pamięć ma dwie zalety: po pierwsze niemal natychmiast dostajesz naładowane akumulatory, a po drugie ultraszybkie ładowanie pozwala w dużej mierze uniknąć efektu pamięci.
Są jednak również wady. Po pierwsze, nie wszystkie akumulatory dobrze znoszą szybkie ładowanie: modele niskiej jakości o wysokiej rezystancji wewnętrznej mogą w tym trybie przegrzewać się aż do awarii. Po drugie, bardzo szybkie (15-minutowe) ładowanie może negatywnie wpłynąć na żywotność akumulatorów – znowu z powodu ich nadmiernego nagrzewania się podczas ładowania. Po trzecie, takie ładowanie "wypełnia" akumulator tylko do 90...95% pojemności - po czym do osiągnięcia 100% pojemności wymagane jest dodatkowe doładowanie małym prądem (jednak większość szybkich ładowarek to przenosi na zewnątrz).
Jeśli jednak potrzebujesz ultraszybkiego ładowania baterii, dobrym rozwiązaniem będzie zakup ładowarki „15-minutowej” lub „półgodzinnej”. Oczywiście należy z nim używać tylko wysokiej jakości baterii od dużych producentów, a także terminowego wykluczania przestarzałych kopii z baterii.
Jeśli jesteś zadowolony z kilkugodzinnego czasu ładowania, to urządzenia pamięci opisane w poprzedniej sekcji z prądem ładowania mniejszym niż 1C i kontrolą końca ładowania przez ujemną deltę napięcia są nadal optymalne.
Osobną kwestią jest kompatybilność ładowarek z różnymi typami akumulatorów. Ładowarki do Ni-MH i Ni-Cd są zazwyczaj uniwersalne: każda z nich może ładować akumulatory każdego z tych dwóch typów. Ładowarki do akumulatorów Ni-MH z ujemnym napięciem delta zakończenia ładowania, nawet jeśli nie jest to dla nich wprost określone, mogą również współpracować z akumulatorami Ni-Cd, ale odwrotnie - niestety. Chodzi o to, że skok napięcia, ta sama ujemna delta, jest zauważalnie mniejszy dla Ni-MH niż dla Ni-Cd, więc nie każde urządzenie pamięci skonfigurowane do pracy z Ni-Cd będzie w stanie "odczuć" ten skok na Ni -MH .
W przypadku innych typów akumulatorów, w tym litowo-jonowych i kwasowo-ołowiowych, ładowarki te są z zasady nieodpowiednie - takie akumulatory mają zupełnie inny schemat ładowania.
Metodologia testów
Podczas badań akumulatorów i ogniw elektrochemicznych w naszym laboratorium mierzymy następujące parametry, które są najważniejsze dla określenia zarówno jakości ogniw (czyli ich zgodności z obietnicami producenta), jak i rozsądnego obszaru \ używać:
pojemność w różnych trybach rozładowania;
wartość oporu wewnętrznego;
wartość samorozładowania (tylko dla akumulatorów);
obecność efektu pamięci (tylko dla baterii).
Główną częścią stanowiska probierczego jest oczywiście regulowane obciążenie, które pozwala jednocześnie rozładować do czterech akumulatorów lub akumulatorów przy danym prądzie.
Do kontroli napięcia wszystkich czterech elementów wykorzystywany jest rejestrator cyfrowy Velleman PCS10, który podłączany jest do komputera za pomocą interfejsu USB. Błąd pomiaru nie większy niż 1% (błąd własny rejestratora to 3%, ale dodatkowo kalibrujemy każdy z jego kanałów, dokonując odpowiednich poprawek do danych końcowych), dyskretność pomiaru napięcia wynosi 12 mV, częstotliwość pomiaru 250 ms .
Schemat instalacji jest dość prosty: są to cztery oddzielne stabilizatory prądu wykonane na wzmacniaczu operacyjnym LM324 (ten mikroukład składa się tylko z czterech wzmacniaczy operacyjnych w jednym pakiecie) i tranzystory polowe IRL3502. Wszystkie stabilizatory są sterowane jednym wieloobrotowym rezystorem zmiennym, więc prąd jest na nich ustawiany jednocześnie - upraszcza to ustawienie instalacji do konkretnego testu i minimalizuje błąd w ręcznym ustawianiu prądu. Możliwe granice zmiany obciążenia wynoszą od 0 do 3 A dla każdego akumulatora.
Aby zmierzyć napięcie na innym układzie LM324, montowane są cztery wzmacniacze różnicowe, których wejścia są podłączone bezpośrednio do styków bloku, w którym zainstalowane są akumulatory - to całkowicie eliminuje błąd spowodowany stratami na przewodach łączących. Z wyjść wzmacniaczy różnicowych sygnał podawany jest do rejestratora.
Ponadto obwód zawiera prostokątny generator impulsów nie pokazany na powyższym rysunku, który okresowo całkowicie włącza i wyłącza obciążenie. Czas trwania „zera” na wyjściu generatora wynosi 6,0 s, czas trwania „jedynki” wynosi 2,25 s. Generator umożliwia testowanie akumulatorów w trybie pracy z obciążeniem pulsacyjnym, a w szczególności określanie ich rezystancji wewnętrznej.
Powyższy rysunek nie pokazuje również obwodu zasilania instalacji: jest on podłączony do zasilania komputera, jego napięcie wyjściowe (+12 V) jest redukowane do +9 V przez stabilizator na układzie 78L09, a - Napięcie 9 V niezbędne do bipolarnego zasilania wzmacniacza operacyjnego jest tworzone przez konwerter pojemnościowy na chipie ICL7660. Są to jednak już nieistotne niuanse, które omawiamy tylko po to, aby z góry zapobiec pytaniom o poprawność pomiarów, które mogą wyniknąć ze strony czytelników obeznanych z elektroniką.
Aby schłodzić tranzystory mocy, boczniki sprzężenia zwrotnego i testowane akumulatory, cała instalacja jest przedmuchiwana standardowym 12-woltowym wentylatorem o wymiarach 80x80x20 mm.
Napisano specjalny program do odbierania i automatycznego przetwarzania danych z rejestratora - na szczęście Velleman dostarcza bardzo łatwe w obsłudze SDK i biblioteki dla wielu swoich urządzeń. Program umożliwia wykreślanie wykresów napięcia na akumulatorach w czasie rzeczywistym w zależności od czasu, jaki upłynął od początku testu, a także obliczenie - na koniec testu - ich pojemności. Ta ostatnia jest oczywiście równa iloczynowi prądu rozładowania i czasu, w którym element osiągnął dolną granicę napięcia.
Granica dobierana jest w zależności od rodzaju elementu i warunków wyładowania. W przypadku akumulatorów o niskich prądach jest to 1,0 V - po prostu niemożliwe jest ich rozładowanie poniżej, ponieważ może to doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia ogniwa; przy dużych prądach dolna granica jest redukowana do 0,9 V, aby właściwie uwzględnić rezystancję wewnętrzną akumulatora.
W przypadku akumulatorów dwa limity rozładowania mają praktyczne znaczenie. Z jednej strony element jest uważany za całkowicie pusty, jeśli napięcie na nim spadło do 0,7 V - dlatego logiczne jest dokładne zmierzenie pojemności po osiągnięciu tego poziomu. Z drugiej strony nie wszystkie urządzenia zasilane bateryjnie są w stanie pracować przy napięciach poniżej 0,9 V, więc rozładowanie baterii do tego poziomu ma praktyczne znaczenie. W naszych testach podamy obie te wartości – choć wiele ogniw, które osiągnęło poziom 1,0 V, bardzo szybko się rozładowuje, to zdarzają się takie, które wytrzymują stosunkowo długo między 0,7 V a 0,9 V.
Tak więc po zainstalowaniu baterii, ustawieniu żądanego prądu i włączeniu rejestratora przystępujemy do testowania. Dla każdego typu akumulatora wybrano kilka trybów rozładowania, aby uzyskać najciekawsze i najbardziej charakterystyczne wyniki.
W przypadku akumulatorów jest to:
rozładowanie małym prądem stałym: 250 mA dla elementów formatu AA, 100 mA dla elementów formatu AAA;
rozładowanie dużym prądem stałym: 750 mA dla elementów formatu AA, 300 mA dla elementów formatu AAA;
W przypadku akumulatorów Ni-MH są to:
rozładowanie małym prądem stałym: 500 mA dla elementów formatu AA, 200 mA dla elementów formatu AAA;
rozładowanie dużym prądem stałym: 2500 mA dla elementów formatu AA, 1000 mA dla elementów formatu AAA;
rozładowywanie prądem pulsacyjnym: czas trwania impulsu 2,25 s, czas przerwy 6,0 s, amplituda prądu 2500 mA dla elementów formatu AA i 1000 mA dla elementów formatu AAA.
Dla akumulatorów Ni-Cd w formacie AA tryby rozładowania są takie same jak dla akumulatorów Ni-MH w formacie AAA - biorąc pod uwagę zbliżoną pojemność tabliczki znamionowej pierwszego i drugiego.
Jeśli przy testowaniu akumulatorów wszystko jest proste – rozpakowałem opakowanie, włożyłem akumulator do instalacji, rozpocząłem test – to akumulatory trzeba najpierw przygotować, ponieważ wszystkie poza wspomnianą serią „Gotowe do użycia” są całkowicie rozładowany w momencie zakupu. Dlatego testowanie akumulatorów przeprowadzono ściśle według następującego schematu;
pomiar pojemności resztkowej przy niskim prądzie (tylko dla modeli „Ready To Use”);
ładowarka;
rozładowywanie dużym prądem bez pomiaru pojemności (trening);
ładowarka;
wyładowanie wysokoprądowe z pomiarem pojemności;
ładowarka;
rozładowanie prądem pulsacyjnym z pomiarem pojemności;
ładowarka;
wyładowanie niskoprądowe z pomiarem pojemności;
ładowarka;
ekspozycja przez 7 dni;
rozładowywanie niskoprądowe z pomiarem pojemności - następnie wynik jest porównywany z uzyskanym w poprzednim kroku i obliczany jest procent utraty pojemności na skutek samorozładowania przez 1 tydzień;
W testach baterii używamy na każdym etapie jednego ogniwa każdej marki. W testach baterii - co najmniej dwa ogniwa każdej marki.
Do ładowania akumulatorów używamy ładowarki Sanyo NC-MQR02.
Jest to szybka ładowarka z ujemnym napięciem delta i kontrolą temperatury baterii, która pozwala na ładowanie od jednej do czterech (w dowolnych kombinacjach) baterii AA, a także jednej lub dwóch baterii AAA. Pierwsze można ładować prądem 565 mA lub 1275 mA (jeśli nie ma więcej niż dwie baterie), a drugie prądem 310 mA na ogniwo. Przez kilka lat regularnego użytkowania ta ładowarka przekonująco dowiodła swojej wysokiej wydajności i kompatybilności z dowolnymi akumulatorami, co zadecydowało o jej wyborze do testów. Aby uniknąć utraty pojemności w wyniku samorozładowania, we wszystkich testach, z wyjątkiem samego testu samorozładowania, akumulatory są ładowane bezpośrednio przed rozpoczęciem pomiarów.
Pomiary przy prądzie stałym dają logiczny obraz (przykład na powyższym wykresie): napięcie na ogniwach szybko spada w pierwszych minutach testu, następnie osiąga mniej więcej stały poziom, a na samym końcu test, przy ostatnim procencie naładowania, szybko spada ponownie.
Nieco mniej powszechne są pomiary na prądzie pulsacyjnym. Powyższy rysunek pokazuje znacznie powiększony fragment wykresu uzyskanego w takim teście: zapady napięcia na nim odpowiadają włączeniu obciążenia, wzrasta do rozłączenia. Z tego wykresu łatwo jest obliczyć rezystancję wewnętrzną akumulatora: jak widać, przy amplitudzie prądu 2,5 A zapada napięcie o 0,1 V - odpowiednio, rezystancja wewnętrzna wynosi 0,1 / 2,5 \u003d 0,04 Ohm \ u003d 40 mOhm. Znaczenie tego parametru stanie się jaśniejsze w naszych kolejnych artykułach, w których będziemy porównywać ze sobą różne rodzaje baterii i akumulatorów – ale na razie zwrócimy tylko uwagę, że duża rezystancja wewnętrzna powoduje nie tylko „spadek” napięcia poniżej obciążenie, ale także utratę energii zmagazynowanej w akumulatorach w celu nagrzania się.
W pełnej skali impulsy łączą się ze sobą w ciągłe pasmo, którego górna granica odpowiada napięciu na akumulatorze bez obciążenia, dolna - z obciążeniem. Kształt tej listwy pozwala oszacować nie tylko czas pracy elementu pod dużym obciążeniem impulsowym, ale także zależność jego rezystancji wewnętrznej od głębokości rozładowania: np. jak widać rezystancja Akumulator Sony Ni-MH jest prawie stały i zaczyna rosnąć dopiero po całkowitym rozładowaniu. Dobry wynik.
Jak zapewne zauważy wielu naszych czytelników, wybraliśmy bardzo twarde tryby rozładowania: prąd 2,5 A jest bardzo duży, a 6-sekundowa przerwa między impulsami nie pozwala na prawidłowe „odpoczynek” elementu (jak wspomnieliśmy powyżej, baterie, po „odpoczęciu” mogą częściowo przywrócić swoją pojemność). Niemniej jednak zrobiono to celowo, aby jak najdokładniej i wyraźniej pokazać różnice między bateriami różnych typów i różnych jakości. Aby zbliżyć się do łagodniejszych rzeczywistych warunków pracy, a także warunków, w których producenci akumulatorów mierzą swoją pojemność, do testu dodaliśmy tryby rozładowania ze stosunkowo niewielkim prądem stałym.
Nawiasem mówiąc, sami producenci zwykle wskazują tryby rozładowania w taki sam sposób, jak ładujące - proporcjonalnie do pojemności elementu. Powiedzmy, że regularne pomiary pojemności baterii mają być wykonywane przy prądzie 0,2C - czyli 540 mA dla akumulatora 2700 mAh, 500 mA dla akumulatora 2500 mAh i tak dalej. Ponieważ jednak baterie o tym samym współczynniku kształtu w naszych testach mają dość zbliżone cechy, postanowiliśmy przetestować je przy stałych prądach, które nie zależą od pojemności tabliczki znamionowej konkretnej instancji - to znacznie upraszcza prezentację i porównanie wyników.
A skoro już mowa o pojemności, to warto wspomnieć o pewnej fałszywości tak ogólnie przyjętej jednostki, jak amperogodzina. Faktem jest, że energia zmagazynowana w akumulatorze determinowana jest nie tylko tym, jak długo utrzymywała dany prąd, ale także jakim napięciem w tym samym czasie miała - jest więc dość oczywiste, że akumulator litowy o pojemności 3 A*h i napięciu 3 B jest w stanie zmagazynować dwa razy więcej energii niż akumulator o tej samej pojemności 3 A*h, ale przy napięciu 1,5 V. Dlatego bardziej słuszne jest wskazanie pojemności nie w amperogodziny, ale w watogodzinach, przeprowadzając je przez całkę zależności napięcia akumulatora od czasu rozładowania przy jego stałym prądzie. Oprócz naturalnego uwzględnienia różnych napięć roboczych różnych elementów, technika ta pozwala również uwzględnić, jak dobrze ten konkretny element utrzymywał napięcie pod obciążeniem. Powiedzmy, że jeśli dwa akumulatory zostały rozładowane do 0,7 V w ciągu 60 minut, ale pierwszy akumulator przez większość tego czasu miał 1,1 V, a drugi 0,9 V, to widać wyraźnie, że pierwszy ma dużą pojemność rzeczywistą - pomimo fakt, że całkowity czas ich rozładowania jest taki sam. Jest to szczególnie ważne w świetle faktu, że większość nowoczesnych urządzeń elektronicznych zużywa nieciągle obecny i stała moc- a elementy o wysokim napięciu w nich będą działały w korzystniejszych trybach.
Bliżej praktyki: przykłady zużycia energii
Oczywiście oprócz abstrakcyjnych testów akumulatorów na kontrolowanym obciążeniu interesowało nas, jak realne urządzenia pobierają prąd. Aby wyjaśnić tę kwestię, rozglądając się po otaczającej przestrzeni, losowo wybraliśmy zestaw obiektów zasilanych różnymi bateriami.
Tylko część tego zestawu
Jeżeli urządzenie pobierało mniej lub więcej prądu stałego, pomiary wykonywano konwencjonalnym multimetrem cyfrowym Uni-Trend UT70D w trybie amperomierza. Jeśli pobór prądu znacznie się zmieniał, to mierzyliśmy go podłączając między urządzenie a zasilane z niego akumulatory bocznik niskorezystancyjny, na którym spadek napięcia zarejestrował oscyloskop Velleman PCSU1000.
Wyniki przedstawia poniższa tabela:
Otóż wśród naszych urządzeń nie zabrakło też dość „żarłocznych” – latarka, aparat i latarka z żarówką. Jeśli ten ostatni pobierał przypisane do niego 700 mA w sposób ciągły i ciągły, to ciekawszy okazał się charakter zużycia energii dwóch pierwszych.
Wartość pionowego podziału na oscylogramach poniżej wynosi 200 mA, zero odpowiada pierwszej działce od dołu.
Aparat fotograficzny
Wartość podziału przebiegu - 200 mA
W normalnym trybie Canon PowerShot A510, zasilany dwoma ogniwami AA, pobierał około 800 mA - dużo, ale nie rekordowo. Jednak przy włączaniu (pierwsza grupa wąskich szczytów na oscylogramie), przesuwaniu soczewki (druga grupa szczytów) i ogniskowaniu (grupa trzecia) prąd mógł wzrosnąć o ponad półtora raza, do 1,2...1,4 A. Co ciekawe zaraz po wciśnięciu "migawki" spadł pobór prądu przez aparat - gdy nagrywasz właśnie zrobioną klatkę na pendrive'a, automatycznie wyłącza on ekran. Jednak zaraz po zarejestrowaniu klatki zużycie wzrosło do 800 mA.
lampa błyskowa
Wartość podziału przebiegu - 100 mA
Błysk Pentaxa AF-500FTZ (cztery elementy formatu AA) pobierał prąd jeszcze ciekawiej: w okresach między wypaleniami był prawie zerowy, natychmiast po wystrzeleniu wzrastał do 700 mA (taki moment został uchwycony na powyższym oscylogramie), po czym przez 10...15 sekund płynnie opadał z powrotem do zera (przerwana linia oscylogramu była spowodowana tym, że błysk pobiera prąd o częstotliwości około 6 kHz). Jednocześnie błysk wykazywał wyraźną zależność między czasem zaniku prądu a napięciem zasilających go elementów: ponieważ musiał za każdym razem akumulować pewną ilość energii, im bardziej opadało napięcie zasilania pod obciążeniem, tym bardziej czas potrzebny na zgromadzenie wymaganej rezerwy. To zresztą dobrze ilustruje jedną z ról, jaką pełni rezystancja wewnętrzna akumulatorów – im jest mniejsza, tym mniej, przy wszystkich innych rzeczach równych napięcie spadnie i tym szybciej będzie można zrobić kolejną klatkę z lampą błyskową.
W naszych kolejnych artykułach, w których rozważymy konkretne typy i przypadki baterii i akumulatorów, przybliżone wyobrażenie o potrzebach energetycznych różnych urządzeń pomoże nam określić, które baterie są dla nich odpowiednie.
W drugiej połowie XX wieku jednym z najlepszych ładowalnych źródeł prądu chemicznego były baterie wykonane w technologii niklowo-kadmowej. Nadal są szeroko stosowane w różnych dziedzinach ze względu na swoją niezawodność i bezpretensjonalność.
Utrzymanie
Co to jest bateria niklowo-kadmowa
Baterie niklowo-kadmowe to ładowalne galwanicznie źródła prądu, które zostały wynalezione w 1899 roku w Szwecji przez Waldmara Jungnera. Do 1932 ich praktyczne zastosowanie było bardzo ograniczone ze względu na wysoki koszt stosowanych metali w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.
Udoskonalenie technologii ich produkcji doprowadziło do znacznej poprawy ich wydajności i umożliwiło w 1947 roku stworzenie szczelnego akumulatora bezobsługowego o doskonałych parametrach.
Zasada działania i urządzenie baterii Ni-Cd
Baterie te wytwarzają energię elektryczną w wyniku odwracalnego procesu oddziaływania kadmu (Cd) z wodorotlenkiem niklu (NiOOH) i wodą, w wyniku którego powstaje wodorotlenek niklu Ni (OH) 2 i wodorotlenek kadmu Cd (OH) 2 , powodując pojawienie się siły elektromotorycznej.
Akumulatory Ni-Cd produkowane są w szczelnych obudowach, które zawierają elektrody oddzielone neutralnym separatorem zawierającym nikiel i kadm, które są w roztworze galaretki alkalicznego elektrolitu (najczęściej wodorotlenku potasu, KOH).
Elektroda dodatnia jest stalową siatką lub folią pokrytą pastą z wodorotlenku niklu zmieszaną z materiałem przewodzącym.
Elektroda ujemna to stalowa siatka (folia) z prasowanym porowatym kadmem.
Jedno ogniwo niklowo-kadmowe jest w stanie dostarczyć napięcie około 1,2 V, dlatego aby zwiększyć napięcie i moc akumulatorów, w ich konstrukcji zastosowano wiele elektrod połączonych równolegle, oddzielonych separatorami.
Specyfikacje i co to są baterie Ni-Cd
Baterie Ni-Cd mają następujące specyfikacje:
- napięcie rozładowania jednego elementu wynosi około 0,9-1 woltów;
- napięcie znamionowe elementu wynosi 1,2 V, aby uzyskać napięcia 12 V i 24 V, stosuje się połączenie szeregowe kilku elementów;
- pełne napięcie ładowania - 1,5-1,8 wolta;
- temperatura pracy: od -50 do +40 stopni;
- ilość cykli ładowania-rozładowania: od 100 do 1000 (w najnowocześniejszych akumulatorach - do 2000), w zależności od zastosowanej technologii;
- poziom samorozładowania: od 8 do 30% w pierwszym miesiącu po pełnym naładowaniu;
- energochłonność właściwa - do 65 W*h/kilogram;
- żywotność wynosi około 10 lat.
Akumulatory Ni-Cd produkowane są w różnych obudowach o standardowych rozmiarach oraz w wersjach niestandardowych, w tym w kształcie dysku, hermetyczne.
Gdzie są używane baterie niklowo-kadmowe?
Baterie te są używane w urządzeniach, które pobierają duży prąd, a także doświadczają dużych obciążeń podczas pracy w następujących przypadkach:
- w trolejbusach i tramwajach;
- w samochodach elektrycznych;
- w transporcie morskim i rzecznym;
- w helikopterach i samolotach;
- w elektronarzędziach (wkrętaki, wiertarki, wkrętarki elektryczne i inne);
- golarki elektryczne;
- w technice wojskowej;
- przenośne stacje radiowe;
- w zabawkach sterowanych radiowo;
- światła do nurkowania.
Obecnie, ze względu na zaostrzające się wymagania środowiskowe, większość baterii popularnych rozmiarów (i innych) produkowana jest w technologii niklowo-metalowo-wodorkowej i litowo-jonowej. Jednocześnie nadal działa wiele różnych rozmiarów akumulatorów Ni Cd, które zostały wprowadzone na rynek kilka lat temu.
Ogniwa niklowo-kadmowe mają długą żywotność, czasami przekraczającą 10 lat, dlatego nadal można znaleźć ten typ baterii w różnych urządzeniach elektronicznych, poza wymienionymi powyżej.
Plusy i minusy baterii Ni-Cd
Ten typ baterii ma następujące pozytywne cechy:
- długa żywotność i liczba cykli ładowania-rozładowania;
- długa żywotność i przechowywanie;
- możliwość szybkiego ładowania;
- zdolność do wytrzymywania dużych obciążeń i niskich temperatur;
- utrzymanie wydajności w najbardziej niesprzyjających warunkach eksploatacyjnych;
- niska cena;
- możliwość przechowywania tych baterii w stanie rozładowanym do 5 lat;
- średnia odporność na przeładowanie.
Jednocześnie zasilacze niklowo-kadmowe mają szereg wad:
- obecność efektu pamięci, objawiającego się utratą pojemności podczas ładowania akumulatora, bez czekania na pełne rozładowanie;
- potrzeba prac prewencyjnych (kilka cykli ładowania-rozładowania) w celu osiągnięcia pełnej wydajności;
- pełne przywrócenie baterii po długotrwałym przechowywaniu wymaga od trzech do czterech pełnych cykli ładowania i rozładowania;
- duże samorozładowanie (około 10% w pierwszym miesiącu przechowywania), prowadzące do prawie całkowitego rozładowania akumulatora na rok przechowywania;
- niska gęstość energii w porównaniu do innych akumulatorów;
- wysoka toksyczność kadmu, przez co są one zakazane w wielu krajach, w tym w UE, konieczność utylizacji takich baterii przy użyciu specjalnego sprzętu;
- większa waga niż nowoczesne baterie.
Różnica między źródłami Ni-Cd i Li-Ion lub Ni-Mh
Baterie z aktywnymi składnikami, w tym niklem i kadmem, mają szereg różnic w porównaniu z bardziej nowoczesnymi źródłami prądu litowo-jonowego i niklowo-wodorkowego:
- Elementy Ni-Cd, w przeciwieństwie do wariantów, mają efekt pamięciowy, mają niższą pojemność właściwą przy tych samych wymiarach;
- Źródła NiCd są bardziej bezpretensjonalne, działają w bardzo niskich temperaturach, są wielokrotnie odporniejsze na przeładowanie i silne rozładowanie;
- Akumulatory Li-Ion i Ni-Mh są droższe, boją się przeładowania i silnego rozładowania, ale mają mniejsze samorozładowanie;
- żywotność i okres przechowywania akumulatorów Li-Ion (2-3 lata) jest kilkakrotnie krótszy niż produktów Ni Cd (8-10 lat);
- Źródła niklowo-kadmowe szybko tracą pojemność, gdy są używane w trybie buforowym (na przykład w UPS). Chociaż można je następnie całkowicie przywrócić przez głębokie rozładowanie i ładowanie, lepiej nie używać produktów Ni Cd w urządzeniach, w których są one stale ładowane;
- ten sam tryb ładowania akumulatorów Ni-Cd i Ni-Mh pozwala na korzystanie z tych samych ładowarek, ale trzeba wziąć pod uwagę fakt, że akumulatory niklowo-kadmowe mają bardziej wyraźny efekt pamięci.
Na podstawie istniejących różnic nie można wyciągnąć jednoznacznego wniosku, które baterie są lepsze, ponieważ wszystkie elementy mają zarówno mocne, jak i słabe strony.
Zasady działania
Podczas pracy w zasilaczach Ni Cd zachodzi szereg zmian, które prowadzą do stopniowego pogorszenia wydajności, a ostatecznie do utraty wydajności:
- powierzchnia użyteczna i waga elektrod są zmniejszone;
- skład i objętość zmian elektrolitu;
- następuje rozkład separatora i zanieczyszczeń organicznych;
- utrata wody i tlenu;
- występują przecieki prądowe związane z rozwojem dendrytów kadmu na płytach.
W celu zminimalizowania uszkodzeń akumulatora podczas jego eksploatacji i przechowywania należy unikać niekorzystnych oddziaływań na akumulator, które są związane z następującymi czynnikami:
- ładowanie niecałkowicie naładowanego akumulatora prowadzi do odwracalnej utraty jego pojemności z powodu zmniejszenia całkowitej powierzchni substancji czynnej w wyniku tworzenia się kryształów;
- regularne silne przeładowanie, które prowadzi do przegrzania, zwiększonego tworzenia się gazu, utraty wody w elektrolicie oraz zniszczenia elektrod (zwłaszcza anody) i separatora;
- niedoładowanie, prowadzące do przedwczesnego wyczerpania baterii;
- długotrwała praca w bardzo niskich temperaturach prowadzi do zmiany składu i objętości elektrolitu, wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora i pogarsza się jego wydajność, w szczególności spada pojemność.
Przy silnym wzroście ciśnienia wewnątrz akumulatora w wyniku szybkiego ładowania dużym prądem i silnej degradacji katody kadmowej do akumulatora może przedostać się nadmiar wodoru, co prowadzi do gwałtownego wzrostu ciśnienia, co może odkształcić obudowę, naruszać gęstość montażu, zwiększać rezystancję wewnętrzną i zmniejszać napięcie robocze.
W akumulatorach wyposażonych w awaryjny zawór bezpieczeństwa można zapobiec ryzyku odkształcenia, ale nie da się uniknąć nieodwracalnych zmian w składzie chemicznym akumulatora.
Ładowanie akumulatorów Ni Cd należy wykonywać prądem o wartości 10% (jeśli potrzebne jest szybkie ładowanie w specjalnych akumulatorach - prądem do 100% w ciągu 1 godziny) ich pojemności (np. 100 mA przy pojemności 1000 mAh) przez 14-16 godzin. Najlepszym sposobem ich rozładowania jest prąd równy 20% pojemności akumulatora.
Jak przywrócić baterię Ni Cd?
Zasilacze niklowo-kadmowe w przypadku utraty pojemności można niemal całkowicie przywrócić za pomocą całkowitego rozładowania (do 1 wolta na ogniwo), a następnie ładowania w trybie standardowym. Ten trening baterii można powtórzyć kilka razy, aby w pełni przywrócić ich pojemność.
Jeśli nie jest możliwe przywrócenie baterii przez rozładowanie i ładowanie, można spróbować przywrócić je poprzez wystawienie na kilka sekund krótkich impulsów prądowych (kilkadziesiąt razy większych niż pojemność przywracanego elementu). Efekt ten eliminuje wewnętrzny obwód w ogniwach akumulatora, który powstaje w wyniku wzrostu dendrytów poprzez wypalanie ich silnym prądem. Istnieją specjalne aktywatory przemysłowe, które wykonują takie uderzenie.
Pełne przywrócenie pierwotnej pojemności takich akumulatorów jest niemożliwe ze względu na nieodwracalne zmiany w składzie i właściwościach elektrolitu, a także degradację płyt, ale umożliwia wydłużenie żywotności.
Metodą powrotu do zdrowia w domu jest wykonanie następujących czynności:
- przewód o przekroju co najmniej 1,5 milimetra kwadratowego jest połączony z minusem przywróconego elementu za pomocą katody mocnego akumulatora, na przykład akumulatora samochodowego lub zasilacza UPS;
- drugi przewód jest bezpiecznie przymocowany do anody (plus) jednej z baterii;
- przez 3-4 sekundy wolny koniec drugiego przewodu szybko dotyka wolnego zacisku dodatniego (z częstotliwością 2-3 dotknięć na sekundę). W takim przypadku konieczne jest zapobieganie spawaniu przewodów na złączu;
- woltomierz sprawdza napięcie na przywracanym źródle, w przypadku jego braku następuje kolejny cykl powrotu ;;
- gdy na akumulatorze pojawia się siła elektromotoryczna, jest on ładowany;
Ponadto można spróbować zniszczyć dendryty w akumulatorze zamrażając je na 2-3 godziny, a następnie mocno stukając. Po zamrożeniu dendryty stają się kruche i niszczone przez uderzenie, co teoretycznie może pomóc się ich pozbyć.
Istnieją również bardziej ekstremalne metody renowacji związane z dodawaniem wody destylowanej do starych elementów poprzez wiercenie ich obudowy. Ale pełne zapewnienie szczelności takich elementów w przyszłości jest bardzo problematyczne. Dlatego nie warto oszczędzać i narażać zdrowia na zatrucie związkami kadmu ze względu na zyskanie kilku cykli pracy.
Przechowywanie i usuwanie
Lepiej przechowywać akumulatory niklowo-kadmowe w stanie rozładowanym w niskiej temperaturze w suchym miejscu. Im niższa temperatura przechowywania takich akumulatorów, tym mniej samorozładowania mają. Modele wysokiej jakości mogą być przechowywane do 5 lat bez znacznego uszkodzenia parametrów technicznych. Aby je uruchomić, wystarczy je naładować.
Szkodliwe substancje zawarte w jednej baterii AA mogą zanieczyścić około 20 metrów kwadratowych terytorium. W celu bezpiecznej utylizacji akumulatorów Ni Cd należy je oddać do centrów recyklingu, skąd są transportowane do fabryk, gdzie muszą być niszczone w specjalnych szczelnych piecach wyposażonych w filtry wychwytujące substancje toksyczne.
Możesz być również zainteresowany
Każdy do pewnego stopnia używa baterii. Mogą być jak
Akumulator w samochodzie wymienia się zgodnie z planem lub w przypadku awarii. Oczywiście możesz wybrać
Baterie, nawet prawidłowo używane, mają ograniczoną żywotność. Aby nie zmniejszać
Nowoczesne akumulatory oznaczone 14250 to najlepsze rozwiązanie do zasilania różnego sprzętu. Dzięki innowacyjnym
Główne typy baterii:
Akumulatory niklowo-kadmowe niklowo-kadmowe
W przypadku narzędzi bezprzewodowych akumulatory niklowo-kadmowe są de facto standardem. Inżynierowie doskonale zdają sobie sprawę z ich zalet i wad, w szczególności akumulatory Ni-Cd Niklowo-kadmowe zawierają kadm - metal ciężki o podwyższonej toksyczności.
Akumulatory niklowo-kadmowe posiadają tzw. „efekt pamięci”, którego istota sprowadza się do tego, że przy ładowaniu niecałkowicie rozładowanego akumulatora jego nowe rozładowanie jest możliwe tylko do poziomu, z którego został naładowany. Innymi słowy, akumulator „zapamiętuje” poziom naładowania resztkowego, z którego został w pełni naładowany.
Tak więc podczas ładowania niecałkowicie rozładowanego akumulatora Ni-Cd jego pojemność spada.
Istnieje kilka sposobów radzenia sobie z tym zjawiskiem. Opiszemy tylko najprostszy i najbardziej niezawodny sposób.
Używając narzędzia bezprzewodowego z akumulatorami Ni-Cd, należy przestrzegać prostej zasady: ładować wyłącznie całkowicie rozładowane akumulatory.
Zaleca się przechowywanie akumulatorów Ni-Cd Niklowo Kadmowych w stanie rozładowanym, najlepiej nie głębokiego rozładowania, w przeciwnym razie może to spowodować nieodwracalne procesy w akumulatorze.
Zalety akumulatorów niklowo-kadmowych niklowo-kadmowych
- Niska cena akumulatorów niklowo-kadmowych niklowo-kadmowych
- Możliwość dostarczenia najwyższego prądu obciążenia
- Możliwość szybkiego ładowania baterii
- Utrzymuj wysoką pojemność baterii do -20°C
- Duża liczba cykli ładowania-rozładowania. Przy prawidłowej eksploatacji takie akumulatory działają doskonale i pozwalają na nawet 1000 cykli ładowania-rozładowania lub więcej.
Wady akumulatorów niklowo-kadmowych Ni-Cd
- Relatywnie wysoki poziom samorozładowania - akumulator Ni-Cd Niklowo-kadmowy traci około 8-10% swojej pojemności w pierwszym dniu po pełnym naładowaniu.
- Podczas przechowywania akumulator Ni-Cd Niklowo-kadmowy co miesiąc traci około 8-10% naładowania
- Po długotrwałym przechowywaniu pojemność akumulatora Ni-Cd niklowo-kadmowego zostaje przywrócona po 5 cyklach ładowania-rozładowania.
- Aby przedłużyć żywotność baterii Ni-Cd Ni-Cd, zaleca się każdorazowe jej całkowite rozładowanie, aby zapobiec „efektowi pamięci”
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH
Akumulatory te są oferowane na rynku jako mniej toksyczne (w porównaniu do akumulatorów Ni-Cd Niklowo-kadmowych) i bardziej przyjazne dla środowiska, zarówno w produkcji, jak i utylizacji.
W praktyce akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH wykazują bardzo dużą pojemność przy wymiarach i wadze nieco mniejszej niż standardowe akumulatory niklowo-kadmowe Ni-Cd.
Ze względu na prawie całkowite odrzucenie stosowania toksycznych metali ciężkich w konstrukcji akumulatorów Ni-MH niklowo-metalowo-wodorkowych, po użyciu te ostatnie można zutylizować w sposób bezpieczny i bez wpływu na środowisko po użyciu.
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe mają nieco zmniejszony „efekt pamięci”. W praktyce „efekt pamięci” jest prawie niewidoczny ze względu na wysokie samorozładowanie tych akumulatorów.
W przypadku korzystania z akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH nie należy ich całkowicie rozładowywać podczas pracy.
Przechowuj akumulatory Ni-MH NiMH w stanie naładowanym. W przypadku dłuższych (powyżej miesiąca) przerw w pracy akumulatory należy doładować.
Zalety akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH
- Nietoksyczne baterie
- Mniej „efektu pamięci”
- Dobra wydajność w niskiej temperaturze
- Duża pojemność w porównaniu do akumulatorów Ni-Cd Ni-Cd
Wady akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH
- Droższy typ baterii
- Szybkość samorozładowania jest około 1,5 razy wyższa niż w przypadku akumulatorów Ni-Cd Ni-Cad
- Po 200-300 cyklach ładowania-rozładowania pojemność robocza akumulatorów Ni-MH Ni-MH nieznacznie spada
- Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH mają ograniczoną żywotność
Akumulatory litowo-jonowe litowo-jonowe
Niewątpliwą zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest prawie niezauważalny „efekt pamięci”.
Dzięki tej niezwykłej właściwości akumulator Li-Ion może być ładowany lub ładowany w zależności od potrzeb. Możesz na przykład naładować częściowo rozładowany akumulator litowo-jonowy przed ważną, wymagającą lub długą pracą.
Niestety te baterie są najdroższymi bateriami. Ponadto akumulatory litowo-jonowe mają ograniczoną żywotność, niezależnie od liczby cykli ładowania-rozładowania.
Podsumowując, możemy założyć, że akumulatory litowo-jonowe najlepiej sprawdzają się w przypadkach ciągłego intensywnego użytkowania narzędzi bezprzewodowych.
Zalety akumulatorów litowo-jonowych litowo-jonowych
- Nie ma „efektu pamięci”, dlatego możliwe jest ładowanie i ładowanie baterii w razie potrzeby
- Baterie litowo-jonowe o dużej pojemności litowo-jonowe
- Lekkie akumulatory litowo-jonowe litowo-jonowe
- Rekordowo niski poziom samorozładowania - nie więcej niż 5% miesięcznie
- Możliwość szybkiego ładowania akumulatorów litowo-jonowych Li-Ion
Wady akumulatorów litowo-jonowych litowo-jonowych
- Wysoki koszt akumulatorów Li-Ion Li-ion
- Skrócony czas pracy w temperaturach poniżej zera stopni Celsjusza
- Ograniczona żywotność
Notatka
Z praktyki eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych w telefonach, aparatach itp. można zauważyć, że akumulatory te służą średnio od 4 do 6 lat i wytrzymują w tym czasie około 250-300 cykli rozładowania-ładowania. Jednocześnie zdecydowanie zauważono: więcej cykli rozładowania-ładowania - krótsza żywotność akumulatorów Li-Ion Li-ion!
Śledź nowości w naszej grupie Vkontakte
Główne typy baterii:
Akumulatory niklowo-kadmowe niklowo-kadmowe
W przypadku narzędzi bezprzewodowych akumulatory niklowo-kadmowe są de facto standardem. Inżynierowie doskonale zdają sobie sprawę z ich zalet i wad, w szczególności akumulatory Ni-Cd Niklowo-kadmowe zawierają kadm - metal ciężki o podwyższonej toksyczności.
Akumulatory niklowo-kadmowe posiadają tzw. „efekt pamięci”, którego istota sprowadza się do tego, że przy ładowaniu niecałkowicie rozładowanego akumulatora jego nowe rozładowanie jest możliwe tylko do poziomu, z którego został naładowany. Innymi słowy, akumulator „zapamiętuje” poziom naładowania resztkowego, z którego został w pełni naładowany.
Tak więc podczas ładowania niecałkowicie rozładowanego akumulatora Ni-Cd jego pojemność spada.
Istnieje kilka sposobów radzenia sobie z tym zjawiskiem. Opiszemy tylko najprostszy i najbardziej niezawodny sposób.
Używając narzędzia bezprzewodowego z akumulatorami Ni-Cd, należy przestrzegać prostej zasady: ładować wyłącznie całkowicie rozładowane akumulatory.
Zaleca się przechowywanie akumulatorów Ni-Cd Niklowo Kadmowych w stanie rozładowanym, najlepiej nie głębokiego rozładowania, w przeciwnym razie może to spowodować nieodwracalne procesy w akumulatorze.
Zalety akumulatorów niklowo-kadmowych niklowo-kadmowych
- Niska cena akumulatorów niklowo-kadmowych niklowo-kadmowych
- Możliwość dostarczenia najwyższego prądu obciążenia
- Możliwość szybkiego ładowania baterii
- Utrzymuj wysoką pojemność baterii do -20°C
- Duża liczba cykli ładowania-rozładowania. Przy prawidłowej eksploatacji takie akumulatory działają doskonale i pozwalają na nawet 1000 cykli ładowania-rozładowania lub więcej.
Wady akumulatorów niklowo-kadmowych Ni-Cd
- Relatywnie wysoki poziom samorozładowania - akumulator Ni-Cd Niklowo-kadmowy traci około 8-10% swojej pojemności w pierwszym dniu po pełnym naładowaniu.
- Podczas przechowywania akumulator Ni-Cd Niklowo-kadmowy co miesiąc traci około 8-10% naładowania
- Po długotrwałym przechowywaniu pojemność akumulatora Ni-Cd niklowo-kadmowego zostaje przywrócona po 5 cyklach ładowania-rozładowania.
- Aby przedłużyć żywotność baterii Ni-Cd Ni-Cd, zaleca się każdorazowe jej całkowite rozładowanie, aby zapobiec „efektowi pamięci”
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH
Akumulatory te są oferowane na rynku jako mniej toksyczne (w porównaniu do akumulatorów Ni-Cd Niklowo-kadmowych) i bardziej przyjazne dla środowiska, zarówno w produkcji, jak i utylizacji.
W praktyce akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH wykazują bardzo dużą pojemność przy wymiarach i wadze nieco mniejszej niż standardowe akumulatory niklowo-kadmowe Ni-Cd.
Ze względu na prawie całkowite odrzucenie stosowania toksycznych metali ciężkich w konstrukcji akumulatorów Ni-MH niklowo-metalowo-wodorkowych, po użyciu te ostatnie można zutylizować w sposób bezpieczny i bez wpływu na środowisko po użyciu.
Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe mają nieco zmniejszony „efekt pamięci”. W praktyce „efekt pamięci” jest prawie niewidoczny ze względu na wysokie samorozładowanie tych akumulatorów.
W przypadku korzystania z akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH nie należy ich całkowicie rozładowywać podczas pracy.
Przechowuj akumulatory Ni-MH NiMH w stanie naładowanym. W przypadku dłuższych (powyżej miesiąca) przerw w pracy akumulatory należy doładować.
Zalety akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH
- Nietoksyczne baterie
- Mniej „efektu pamięci”
- Dobra wydajność w niskiej temperaturze
- Duża pojemność w porównaniu do akumulatorów Ni-Cd Ni-Cd
Wady akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych Ni-MH
- Droższy typ baterii
- Szybkość samorozładowania jest około 1,5 razy wyższa niż w przypadku akumulatorów Ni-Cd Ni-Cad
- Po 200-300 cyklach ładowania-rozładowania pojemność robocza akumulatorów Ni-MH Ni-MH nieznacznie spada
- Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe Ni-MH mają ograniczoną żywotność
Akumulatory litowo-jonowe litowo-jonowe
Niewątpliwą zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest prawie niezauważalny „efekt pamięci”.
Dzięki tej niezwykłej właściwości akumulator Li-Ion może być ładowany lub ładowany w zależności od potrzeb. Możesz na przykład naładować częściowo rozładowany akumulator litowo-jonowy przed ważną, wymagającą lub długą pracą.
Niestety te baterie są najdroższymi bateriami. Ponadto akumulatory litowo-jonowe mają ograniczoną żywotność, niezależnie od liczby cykli ładowania-rozładowania.
Podsumowując, możemy założyć, że akumulatory litowo-jonowe najlepiej sprawdzają się w przypadkach ciągłego intensywnego użytkowania narzędzi bezprzewodowych.
Zalety akumulatorów litowo-jonowych litowo-jonowych
- Nie ma „efektu pamięci”, dlatego możliwe jest ładowanie i ładowanie baterii w razie potrzeby
- Baterie litowo-jonowe o dużej pojemności litowo-jonowe
- Lekkie akumulatory litowo-jonowe litowo-jonowe
- Rekordowo niski poziom samorozładowania - nie więcej niż 5% miesięcznie
- Możliwość szybkiego ładowania akumulatorów litowo-jonowych Li-Ion
Wady akumulatorów litowo-jonowych litowo-jonowych
- Wysoki koszt akumulatorów Li-Ion Li-ion
- Skrócony czas pracy w temperaturach poniżej zera stopni Celsjusza
- Ograniczona żywotność
Notatka
Z praktyki eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych w telefonach, aparatach itp. można zauważyć, że akumulatory te służą średnio od 4 do 6 lat i wytrzymują w tym czasie około 250-300 cykli rozładowania-ładowania. Jednocześnie zdecydowanie zauważono: więcej cykli rozładowania-ładowania - krótsza żywotność akumulatorów Li-Ion Li-ion!
Śledź nowości w naszej grupie Vkontakte