Отличие аккумуляторов li ion от ni cd: «Чем отличаются Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторы?» – Яндекс.Кью

Содержание

Различия между NiCD, NiMh и Li – ion, Li – pol

 

В данной статье, мы рассмотрим, некоторые, основные отличия Ni – CD от Ni – Mh перезаряжаемыми аккумуляторами и отличия Li – ion от Li – pol. Стоит учитывать, что все сведения являются приблизительными и предоставляются в ознакомительных целях, для общей наглядности различий, реальных параметров, которые могут отличаться в зависимости от производителя.

Ni Cd (Никель кадмиевый аккумулятор)


Появились и начали производиться раньше остальных типов

  • Разряжена 0.9 – 1v
  • Стандартное напряжение 1.2v
  • Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
  • Устойчивость к перезаряду – средняя

Способны сохранять работоспособность приблизительно от -50 до+ 40 градусов по цельсию, присутствует возможность зарядки, при отрицательных температурах.

Количество циклов перезарядки от 100 – 900 до 2000, в зависимости от технологии производителя

Обладают эффектом памяти, вследствие чего, рекомендуется проводить тренировку, после приобретения или длительного хранения, от 3 до 5 циклов, полностью разряжая и заряжая аккумуляторные батарейки (следует придерживаться рекомендаций производителя), последующие соблюдение циклов, позволит наилучшим образом сохранять рабочие параметры.

Уровень саморазряда может достигать 8 – 10%, для более современных или 20 -30%, для более старых версий, от первоначальной емкости.

Могут храниться разряженными, в таком случае будут «сразу» готовы к эксплуатации, после зарядки.

Способны отдавать большой «пиковый» ток

Больший вес, при относительно одинаковых размерах с Ni –Mh

Более доступная стоимость

Ni Mh (Никель металл гидридный аккумулятор)

Появились после Ni – CD, избавлены от токсичных материалов, разрабатывались с учетом недостатков nicd

  • Разряжена 0.9 – 1v
  • Стандартное напряжение 1.2v
  • Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
  • Устойчивость к перезаряду – слабая

Могут сохранять работоспособность от – 40 до + 50 градусов по цельсию
Возможна зарядка, при отрицательных температурах

Количество циклов перезарядки от 300 – 500, до 1000, в зависимости от используемой технологии и компонентов

Емкость больше до 20% процентов

Эффект памяти, как у кадмиевых отсутствует

Уровень саморазряда больше до 2 раз

При низких температурах скорость заряда необходимо снижать

LSD Ni-Mh

Более новая модификация NiMH аккумуляторов с очень низким уровнем саморазряда

Способны отдавать большие токи разряда

При отрицательных температурах медленнее теряют заряд

Количество циклов от 1000 до 1500 – 2000 циклов

Li – ion (Литий ионный аккумулятор)


Появились позже «никелевых»

  • Разряжена 3v
  • Стандартное напряжение 3.6v
  • Полностью заряжена 4.1 – 4.4v
  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая

Рабочий диапазон от – 20 до + 60

При отрицательных температурах разряд происходит существенно быстрее, практически невозможна зарядка

Количество циклов от 400 – 500, до 1000 – 1200.

Присутствует незначительный эффект памяти (в пределах погрешности, не требуется «тренировка» и полная разрядка, пред зарядом)

Уровень саморазряда около 3% при условии температуры выше 0

Нельзя допускать разряда ниже, порога в 3 вольта, в противном случае возможен выход из строя.

Не рекомендуется превышать рекомендованный производителем уровень заряда, в противном случае возможен выход из строя, самовозгорание или взрыв изделия.

Безопасность и контроль заряда, обеспечиваются встроенным, контроллером заряда, который может отсутствовать у некоторых моделей, в таком случае, требуется точный ручной контроль процесса, параметров и температуры.

Li – pol (Литий полимерный аккумулятор)

Усовершенствованная версия Li – ion

  • Разряжена 2 – 3v
  • Стандартное напряжение 3.6 – 3.7v
  • Полностью заряжена 4.1 – 4.2v
  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая

В качестве электролита, применяется полимерный материал, что обеспечивает большую безопасность, например, при повреждении оболочки или перегреве, в большинстве случаев не будет самовозгорания или взрыва.

Большая емкость, при аналогичных размерах

Меньшее падение напряжения, по мере по разряда

Благодаря полимерному электролиту, возможно исполнить меньшей толщины и практически любой формы

LiFePO

4  (Литий железо фосфатный аккумулятор)

Модификация Li – ion, в которой LiFePO4, выступает в качестве катода

  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая

Большее количество циклов до 2000

Более экологичные, особенно при утилизации

Емкость до 15% выше

Ток зарядки

Рекомендуемый Ni – Cd = 0.1c , Ni – Mh = 0,1c; Li – ion, Li – pol, li –FePO4 = 0,5c

Быстрая зарядка Ni – Cd = 4с, Ni – nh = 1,5c; Li – ion = 1c, Li – pol = 1c, li – FePO4 = 4c

(лучше придерживаться советов производителя)

Производятся специальные версии, всех выше перечисленных типов аккумуляторов, рассчитанных на больший ток, более низкие температуры…

Все об аккумуляторах

В настоящее время для питания портативых устройств и оборудования наиболее широко применяются аккумуляторы пяти различных электрохимических систем:

Sealed Lead Acid battery – герметичные свинцово–кислотные аккумуляторы. Свинцово–кислотный аккумулятор, изобретеный французским врачом Gaston Planteuere в 1859, был первым заряжаемым аккумулятором, предназначенным для коммерческого использования. Сегодня заливаемые свинцово–кислотные аккумуляторы используются в автомобилях и оборудовании, требующих отдачи большой мощности. В более портативном приборах используются герметичные аккумуляторы или аккумуляторы с регулирующим клапаном давления, некоторые из которых продаются под торговой маркой “gelcell”.

В отличие от обычного (негерметичного) свинцово–кислотного аккумулятора, SLA аккумулятор разработан с низким потенциалом перезаряда для предохранения аккумулятора от достижения потенциала, при котором во время заряда происходит выделение газа и начинается водное истощение. Поэтому SLA аккумулятор имеет длительный срок хранения, но никогда не заряжается до своего полного потенциала. Среди заряжаемых аккумуляторов, SLA имеет самую низкую плотность энергии.

SLA аккумуляторы обычно используются в случаях, когда требуется большая мощность, вес не критичен, а стоимость должна быть низкой. Диапазон значений емкости для портативных приборов лежит в пределах от 1 до 30 A*час, а область применения инвалидные кресла, блоки бесперебойного питания и резервное освещение. SLA аккумуляторами также комплектуются некоторые переносные сотовые телефоны и видеокамеры. Из–за низкого саморазряда и минимальных требований по обслуживанию, SLA аккумуляторы – наиболее предпочтительный выбор для медицинских инструментов. Большие SLA аккумуляторы для стационарных применений имеют емкость от 50 до 200 A*час.

SLA аккумуляторы не подвержены эффекту памяти. Без всякого вреда допускается оставлять аккумулятор в зарядном устройстве на плавающем заряде в течение длительного времени. Сохранение заряда – лучшее среди заряжаемых аккумуляторов. Принимая во внимание, что NiCd аккумуляторы саморазряжаются за три месяца на 40% от запасенной энергии, SLA аккумуляторы саморазряжаются на то же самое количество за один год. Эти аккумуляторы недороги, но стоимость их эксплуатации может быть выше, чем у NiCD, если в течение срока эксплуатации требуется большое количество циклов разряда/заряда.

Для SLA аккумуляторов не приемлем режим быстрого заряда. Типовое время заряда – от 8 до 16 часов. SLA аккумулятор должен всегда храниться в заряженном состоянии. Хранение его в разряженном состоянии вызывает сульфатацию, которая делает их заряд трудным, если не невозможным.

В отличие от NiCD, SLA аккумуляторы не любят глубокие циклы разряда. Глубокий разряд вызывает дополнительное напряжение, подобное напряжению механического устройства. Фактически, каждый цикл разряда/заряда отнимает у аккумулятора небольшое количество емкости. Эта потеря очень небольшая, если аккумулятор находится в хорошем состоянии, но становится более ощутима, как только емкость понижается ниже 80% от номинальной. Это справедливо и для аккумуляторов других электрохимических систем, но в различной степени. Чтобы ослабить влияние глубокого разряда, можно использовать SLA аккумулятор немного большего размера.

В зависимости от глубины разряда и температуры эксплуатации, SLA аккумулятор обеспечивает от 200 до 500 циклов разряда/заряда. Основная причина относительно небольшого количества циклов разряда/заряда – расширение положительных пластин, которое является результатом химической реакции внутри аккумулятора. Это явление наиболее сильно проявляется при более высоких температурах. Применение циклов заряда/разряда не устраняет этот процесс. Однако, имеются методы улучшения состояние SLA аккумуляторов.

SLA аккумуляторы обладают относительно низкой плотностью энергии по сравнению с другими аккумуляторами, и вследствие этого непригодны для компактных устройств. Это становится особенно критичным при низких температурах, так как способность отдавать большой ток в нагрузку при низких температурах значительно уменьшеньшается. Как это ни парадоксально, SLA аккумулятор весьма хорошо заряжается с чередующимися импульсами разряда. В течение этих импульсов, ток разряда может достигать значения более, чем 1C.

Nickel-Cadmium battery – никель–кадмиевые аккумуляторы. Технология изготовления щелочных никелевых аккумуляторов была предложена в 1899, когда Waldmar Jungner изобрел первый никель–кадмиевый аккумулятор (NiCD). Используемые в них материалы были в то время дороги и их применение было ограничено специальной техникой. В 1932 внутрь пористого пластинчатого никелевого электрода были введены активные материалы, а с 1947 начались исследования герметичных NiCD аккумуляторов, в которых внутренние газы, выделяющиеся во время заряда, рекомбинировали внутри, а не выпускались наружу как в предыдущих вариантах. Эти усовершенствования привели к современному герметичному NiCD аккумулятору, который и используется сегодня.

В настоящий момент NiCD аккумуляторы по прежнему остаются наиболее популярными для электропитания переносных радиостанций, медицинского оборудования, профессиональных видеокамер, регистрирующих устройств и мощных инструментов. Так свыше 50% всех аккумуляторов для переносного оборудования – NiCD. Появление более новых по электрохимической системе аккумуляторов хотя и привело к уменьшению использования NiCD аккумуляторов, однако, выявление недостатков новых видов аккумуляторов привело к возобновлению интереса к NiCD аккумуляторам.

NiCD аккумулятор подобен сильному и молчаливому работнику, который интенсивно трудится и при этом не доставляет больших хлопот. Для него предпочтителен быстрый заряд по сравнению с медленным и импульсный заряд по сравнению с зарядом постоянным током. Улучшение эффективности достигается распределением импульсов разряда между импульсами заряда. Этот метод заряда, обычно называемый реверсивным, поддерживает высокую площадь активной поверхности электродов, тем самым, увеличивая эффективность и срок эксплуатации аккумулятора. Реверсивный заряд также улучшает быстрый заряд, т.к. помогает рекомбинации газов, выделяющихся во время заряда. В результате – аккумулятор меньше нагревается и более эффективно заряжается по сравнению со стандартным методом заряда постоянным током.

Другая важная проблема, которая решается при использовании реверсивного заряда, это уменьшение кристаллических образований в элементах аккумулятора, что повышает эффективность и продлевает срок его эксплуатации. Исследования, проведенные в Германии показали, что реверсивный заряд добавляет около 15% к сроку службы NiCD аккумулятора.

Для NiCD аккумуляторов вредно нахождение в зарядном устройстве в течение нескольких дней. Фактически, NiCD аккумуляторы – это единственный тип аккумуляторов, который выполняет свои функции лучше всего, если периодически подвергается полному разряду. Все остальные разновидности аккумуляторов по электрохимической системе предпочитают неглубокий разряд. Итак, для NiCD аккумуляторы важен периодический полный разряд, и если он не производится, NiCD аккумуляторы постепенно теряют эффективность из–за формирования больших кристаллов на пластинах элемента, явления, называемого эффектом памяти.

Среди недостатков NiCD аккумулятора – необходимость периодической полной разрядки для сохранения эксплуатационных свойств (устранения эффекта памяти), высокий саморазряд (до 10% в течение первых 24 часов) и большие габариты по сравнению с аккумуляторами других типов. Кроме того, аккумулятор содержит кадмий и требует специальной утилизации. В ряде скандинавских стран по этой причине уже запрещен к использованию. Из–за больших габаритов и проблем с утилизацией NiCD аккумулятор постепенно покидает рынок сотовых телефонов.

Nickel-Metal-Hydride battery – никель–металл гидридные аккумуляторы. Исследования в области технологии изготовления NiMH аккумуляторов начались в семидесятые годы и были предприняты как попытка преодоления недостатков никель–кадмиевых аккумуляторов. Однако применяемые в то время металл–гидридные соединения были нестабильны и требуемые характеристики не были достигнуты. В результате разработка NiMH аккумуляторов замедлилась. Новые металл–гидридные соединения, достаточно устойчивые для применения в аккумуляторах, были разработаны в 1980. Начиная с конца восьмидесятых годов, NiMH аккумуляторы постоянно улучшались, главным образом по плотности запасаемой энергии. Их разработчики отмечали, что для NiMH технологии имеется потенциальная возможность достижения еще более высоких плотностей энергии.

Число циклов заряда/разряда для NiMH аккумуляторов примерно равно 500. Предпочтителен скорее поверхностный, чем глубокий разряд. Долговечность аккумуляторов непосредственно связана с глубиной разряда.

NiMH аккумулятор по сравнению с NiCd выделяет значительно большее количество тепла во время заряда и требует более сложного алгоритма для обнаружения момента полного заряда, если не используется контроль по температуре. Большинство NiMH аккумуляторов оборудовано внутренним температурным датчиком для получения дополнительного критерия обнаружения полного заряда. Кроме того, NiMH аккумулятор не может заряжаться так быстро – время заряда обычно вдвое больше, чем у NiCD. Плавающий заряд должен быть более контролируемым, чем для NiCd аккумуляторов.

Рекомендуемый ток разряда для NiMH аккумуляторов значительно меньше, чем для NiCD. Так изготовители рекомендуют ток нагрузки от 0.2C до 0.5C (от одной пятой до половины номинальной емкости). Этот недостаток не критичен, если требуемый ток нагрузки низок. Для применений, требующих высокого тока нагрузки или имеющих импульсную нагрузку, типа переносных радиостанций и мощных инструментов, рекомендуются NiCD аккумуляторы.

И для NiMH и для NiCD аккумуляторов характерен приемлемо высокий саморазряд. NiCD аккумулятор теряет около 10% своей емкости в течение первых 24 часов, после чего саморазряд укладывается примерно в 10% в месяц. Саморазряд NiMH аккумуляторов – в 1.5–2 раза выше чем у NiCD. Применение гидридных материалов, улучшающих связывание водорода для уменьшения саморазряда, обычно приводит к уменьшению емкости аккумулятора.

Емкость NiMH аккумуляторов примерно на 30% больше емкости стандартного NiCD аккумулятора того же размера. NiCD элементы очень высокой емкости обеспечивают уровень емкости, близкий к емкости NiMH.

Цена NiMH аккумуляторов приблизительно на 30% выше, чем NiCD. Однако цена не главная проблема, если пользователю требуется большая емкость и небольшие габариты. Для сравнения, NiCD элементы очень высокой емкости только немного выше по цене стандартных NiCD элементов. По отношению емкость/стоимость NiCD аккумуляторы очень высокой емкости – более экономичны чем NiMH.

Lithium-Ion battery – литий–ионные аккумуляторы. Литий является самым легким металлом, в то же время он обладает и сильно отрицательным электрохимическим потенциалом. Благодаря этому литий характеризуется наибольшей теоретической удельной электрической энергией. Вторичные источники тока на основе лития обладают высоким разрядным напряжением и значительной емкостью.

Первые работы по литиевым аккумуляторам были осуществлены Г.Н. Льюисом (G.N. Lewis) в 1912 году. Однако, только в 1970 году появились первые коммерческие экземпляры первичных литиевых источников тока. Попытки разработать перезаряжаемые литиевые источники тока предпринимались еще в 80е годы, но были неудачными из–за невозможности обеспечения приемлемого уровня безопасности при обращении с ними.

В результате исследований, проведенных в 80х годах, было установлено, что в ходе циклирования источника тока с металлическим литиевым электродом, на поверхности лития формируются дендриты. Прорастание дендрита до положительного электрода и возникновение короткого замыкания внутри литиевого источника тока является причиной выхода элемента из строя. При этом температура внутри аккумулятора может достигать температуры плавления лития. В результате бурного химического взаимодействия лития с электролитом происходит взрыв. Так, большое количество литиевых аккумуляторов поставленных в Японию в 1991г., было возвращено производителям после того, как в результате взрывов элементов питания сотовых телефонов от ожогов пострадали несколько человек.

В попытке создать безопасный источник тока на основе лития, исследования привели к замене неустойчивого при циклировании металлического лития в аккумуляторе на соединения внедрения лития в угле и оксидах переходных металлов. Наиболее популярными материалами для создания литий–ионноых аккумуляторов в настоящее время являются графит и литийкобальтоксид (LiCoO2). В таком источнике тока в ходе заряда–разряда ионы лития переходят из одного электрода внедрения в другой и наоборот. Хотя эти электродные материалы обладает в несколько раз меньшей по сравнению с литием удельной электрической энергией, при этом аккумуляторы на их основе являются достаточно безопасными при условии соблюдения некоторых мер предосторожности в ходе заряда–разряда. В 1991, фирма Sony начала коммерческое производство литий–ионных аккумуляторов и в настоящее время является их самым крупным поставщиком.

Удельные характеристики литий–ионных аккумуляторов по крайней мере вдвое превышают аналогичные показатели никель–кадмиевых аккумуляторов и хорошо характеризуют себя при работе на больших токах, что необходимо, например, при использовании данных аккумуляторов в сотовых телефонах и портативных компьютерах. Литий–ионные аккумуляторы имеют достаточно низкий саморазряд (2–5% в месяц).

Для обеспечения безопасности и долговечности, каждый пакет аккумуляторов должен быть оборудован электрической схемой управления, чтобы ограничить пиковое напряжение каждого элемента во время заряда и предотвратить понижение напряжения элемента при разряде ниже допустимого уровня. Кроме того, должен быть ограничен максимальный ток заряда и разряда и должна контролироваться температура элемента. При соблюдении этих предосторожностей, возможность образования металлического лития на поверхности элетродов в ходе эксплуатации (что наиболее часто приводит к нежелательным последствиям), практически устранена.

По материалу отрицательного электрода литий–ионные аккумуляторы можно разделить на два основных типа: с отрицательным электродом на основе кокса (фирма Sony) и на основе графита (большинство других изготовителей). Источники тока с отрицательным электродом на основе графита имеют более плавную разрядную кривую с резким падением напряжения в конце разряда, по сравнению с более пологой разрядной кривой аккумулятора с коксовым электродом. Поэтому, в целях получения максимально возможной емкости, конечное напряжение разряда аккумуляторов с коксовым отрицательным электродом обычно устанавливают ниже (до 2.5V), по сравнению с аккумуляторами с графитовым электродом (до 3V). Кроме того, аккумуляторы с графитовым отрицательным электродом способны обеспечить более высокий ток нагрузки и меньший нагрев во время заряда и разряда, чем аккумуляторы с коксовым отрицательным электродом.

Производители непрерывно совершенствуют технологию литий–ионных аккумуляторов. Идет постоянный поиск и совершенствование материалов электродов и состава электролита. Параллельно предпринимаются усилия для повышения безопасности литий ионных аккумуляторов как на уровне отдельных источников тока, так и на уровне управляющих электрических схем.

Литий–ионные аккумуляторы являются наиболее дорогими из доступных сегодня на рынке. Совершенствование технологии производства и замена оксида кобальта на менее дорогой материалом может приведет к уменьшению их стоимость на 50% в течение ближайших нескольких лет.

Продолжается развитие других литий–ионных технологий, о чем говорят опубликованные результаты исследований. Так, согласно данным Fujifilm, разработанный этой фирмой аморфный композиционный окисный материал на основе олова для отрицательного электрода способен обеспечить в 1,5 раза более высокую электрическую емкость по сравнению с аккумуляторами со стандартным углеродным электродом. Дополнительные возможные преимущества аккумуляторов с этим материалом заключаются в большей безопасности, более быстром заряде, хороших разрядных характеристиках и высокой эффективности при низкой температуре. Недостатки на ранних этапах исследований обычно не упоминаются.

Литий–ионные аккумуляторы обладают очень высокой удельной энергией. Соблюдайте осторожность при обращении и тестировании. Не допускайте короткого замыкания аккумулятора, перезаряда, разрушения, разборки, протыкания металлическими предметами, подключения в обратной полярности, не подвергайте их воздействию высоких температур. Это может нанести Вам физический ущерб.

Lithium-Polimer battery – литий–полимерные аккумуляторы. Это последняя новинка в литиевой технологии. Имея примерно такую же плотность энергии, что и Li–ion аккумуляторы, литий–полимерные допускают изготовление в различных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных аккумуляторов, в том числе достаточно тонких по толщине, и способных заполнять любое свободное место.

Li–pol аккумулятор, называемый также “пластиковым”, конструктивно подобен Li–ion, но имеет гелевый электролит. В результате становится возможной упрощение конструкции элемента, поскольку любая утечка гелеобразного электролита – невозможна. На данный момент пока отсутствуют сведения по сроку эксплуатации и старения новых литий–полимерных аккумуляторов.

Ni mh или li ion аккумуляторы. Никель-кадмиевые аккумуляторы или литий-ионные — что выбрать?


Различия между NiCD, NiMh и Li – ion, Li – pol

В данной статье, мы рассмотрим, некоторые, основные отличия Ni – CD от Ni – Mh перезаряжаемыми аккумуляторами и отличия Li – ion от Li – pol. Стоит учитывать, что все сведения являются приблизительными и предоставляются в ознакомительных целях, для общей наглядности различий, реальных параметров, которые могут отличаться в зависимости от производителя.

Ni Cd (Никель кадмиевый аккумулятор)

Появились и начали производиться раньше остальных типов
  • Разряжена 0.9 – 1v
  • Стандартное напряжение 1.2v
  • Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
  • Устойчивость к перезаряду – средняя
Способны сохранять работоспособность приблизительно от -50 до+ 40 градусов по цельсию, присутствует возможность зарядки, при отрицательных температурах. Количество циклов перезарядки от 100 – 900 до 2000, в зависимости от технологии производителя Обладают эффектом памяти, вследствие чего, рекомендуется проводить тренировку, после приобретения или длительного хранения, от 3 до 5 циклов, полностью разряжая и заряжая аккумуляторные батарейки (следует придерживаться рекомендаций производителя), последующие соблюдение циклов, позволит наилучшим образом сохранять рабочие параметры. Уровень саморазряда может достигать 8 – 10%, для более современных или 20 -30%, для более старых версий, от первоначальной емкости. Могут храниться разряженными, в таком случае будут «сразу» готовы к эксплуатации, после зарядки. Способны отдавать большой «пиковый» ток Больший вес, при относительно одинаковых размерах с Ni –Mh Более доступная стоимость

Ni Mh (Никель металл гидридный аккумулятор)

Появились после Ni – CD, избавлены от токсичных материалов, разрабатывались с учетом недостатков nicd
  • Разряжена 0.9 – 1v
  • Стандартное напряжение 1.2v
  • Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
  • Устойчивость к перезаряду – слабая
Могут сохранять работоспособность от – 40 до + 50 градусов по цельсию Возможна зарядка, при отрицательных температурах Количество циклов перезарядки от 300 – 500, до 1000, в зависимости от используемой технологии и компонентов Емкость больше до 20% процентов Эффект памяти, как у кадмиевых отсутствует Уровень саморазряда больше до 2 раз При низких температурах скорость заряда необходимо снижать

LSD Ni-Mh

Более новая модификация NiMH аккумуляторов с очень низким уровнем саморазряда Способны отдавать большие токи разряда При отрицательных температурах медленнее теряют заряд Количество циклов от 1000 до 1500 – 2000 циклов

Li – ion (Литий ионный аккумулятор)

Появились позже «никелевых»
  • Разряжена 3v
  • Стандартное напряжение 3.6v
  • Полностью заряжена 4.1 – 4.4v
  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая
Рабочий диапазон от – 20 до + 60 При отрицательных температурах разряд происходит существенно быстрее, практически невозможна зарядка Количество циклов от 400 – 500, до 1000 – 1200. Присутствует незначительный эффект памяти (в пределах погрешности, не требуется «тренировка» и полная разрядка, пред зарядом) Уровень саморазряда около 3% при условии температуры выше 0 Нельзя допускать разряда ниже, порога в 3 вольта, в противном случае возможен выход из строя. Не рекомендуется превышать рекомендованный производителем уровень заряда, в противном случае возможен выход из строя, самовозгорание или взрыв изделия. Безопасность и контроль заряда, обеспечиваются встроенным, контроллером заряда, который может отсутствовать у некоторых моделей, в таком случае, требуется точный ручной контроль процесса, параметров и температуры.

Li – pol (Литий полимерный аккумулятор)

Усовершенствованная версия Li – ion
  • Разряжена 2 – 3v
  • Стандартное напряжение 3.6 – 3.7v
  • Полностью заряжена 4.1 – 4.2v
  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая
В качестве электролита, применяется полимерный материал, что обеспечивает большую безопасность, например, при повреждении оболочки или перегреве, в большинстве случаев не будет самовозгорания или взрыва. Большая емкость, при аналогичных размерах Меньшее падение напряжения, по мере по разряда Благодаря полимерному электролиту, возможно исполнить меньшей толщины и практически любой формы

LiFePO4  (Литий железо фосфатный аккумулятор)

Модификация Li – ion, в которой LiFePO4, выступает в качестве катода
  • Устойчивость к перезаряду – предельно слабая
Большее количество циклов до 2000 Более экологичные, особенно при утилизации Емкость до 15% выше

Ток зарядки

Рекомендуемый Ni – Cd = 0.1c , Ni – Mh = 0,1c; Li – ion, Li – pol, li –FePO4 = 0,5c

Быстрая зарядка Ni – Cd = 4с, Ni – nh = 1,5c; Li – ion = 1c, Li – pol = 1c, li – FePO4 = 4c

(лучше придерживаться советов производителя)

Производятся специальные версии, всех выше перечисленных типов аккумуляторов, рассчитанных на больший ток, более низкие температуры…

www.detaillook.com

NiCd, NiMH и Li-Ion аккумуляторы, сравнение

У никель-металлгидридных аккумуляторов – преемников широко распространенных никель-кадмиевых, обнаружились конкуренты – литий-ионные аккумуляторы. Чтобы читатель мог судить, насколько это масштабная конкуренция, мы предлагаем познакомиться с основными характеристиками новых аккумуляторов, с их преимуществами и недостатками.

Непрерывный поиск автономных источников питания постоянного тока продолжается с тех пор, как А. Вольта продемонстрировал в начале прошлого века химический источник электрической энергии в виде батареи гальванических элементов. С тех пор много воды (а точнее электролита) утекло, много различных видов гальванических элементов и аккумуляторов появлялись и предавались забвению из-за своих ограниченных возможностей, а иногда и из-за вредного воздействия на окружающую среду (например, ртутные элементы).

Идеальный автономный источник тока должен иметь небольшие габариты и массу, но в то же время обладать достаточной энергоемкостью для продолжительной работы в заданных условиях, допускать многократное использование (подзарядку и быть безопасным при утилизации), В той или иной мере этим требованиям отвечают аккумуляторы.

При использовании в различной радиоэлектронной аппаратуре(носимых радиоприемниках, звуковоспроизводящих устройствах, телевизорах, видеокамерах, мобильных телефонах и радиостанциях, ноутбуках и т. п.) сегодня популярны никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы. Последние появились совсем недавно, но уверенно заявляют о своих правах. Их использование с каждым годом растет- Так, например, в 1994 г. таких аккумуляторов различного назначения изготовили и реализовали порядка 12,3 млн. штук, а уже в следующем – производство достигло 32 млн. Справедливости ради следует отметить, что в то же время NiMH аккумуляторов во всем мире было изготовлено более 300 млн.

Так чем же хороши новые виды аккумуляторов и почему никель-кадмиевые уступают свои позиции? Попытаемся ответить на этот вопрос.

NiMH аккумуляторы были разработаны фирмой Sanyo Electric в 1990 г С тех пор они заметно потеснили широко известные NiCd аккумуляторы. Главное их преимущество оказалось в более высокой плотности энергии на единицу объема, выражаемую в размерности ватт час на литр (Вт.ч/л).

Типовое значение плотности энергии лучших образцов NiCd аккумуляторов составляет 120 Вт ч/л, в то время как для металлгидридных оно имеет значение 175 Вт.ч/л, а для литий-ионных-230 Вт ч/л. Обеспечивая повышение конкурентоспособности и завоевывая лидерство на рынке автономных источников питания, конструкторы NiMH аккумуляторов добились заметных успехов. В результате уже в 1996 г. была достигнута плотность энергии этих аккумуляторов порядка 300 Вт.ч/л {это даже больше, чем у литий-ионного) и имеются определенные наработки к концу 1997г. довести ее до 340 Вт. ч/л.

Другое преимущество металлгидридного аккумулятора заключается в его “удельной” стоимости. В пересчете на единицу электрической емкости источника тока эти аккумуляторы вдвое дешевле по сравнению с литий-ионными, но, правда, во столько же дороже NiCd. Впрочем, последнее не является принципиальным недостаткам металлгидридных аккумуляторов – их никель-кадмиевые конкуренты окончательно проиграли борьбу по другим позициям – массо-габаритным параметрам и высокой токсичности кадмия при утилизации.

Интересно сравнить и электрические характеристики различных аккумуляторов. Номинальное напряжение никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов одинаково и составляет примерно 1,25 В. Оно практически постоянно в течение всего цикла разрядки, снижаясь резко только в конце этого цикла. У литий-ионного аккумулятора номинальное напряжение составляет 3,6 В. В процессе цикла разрядки оно линейно уменьшается. Ниже определенного напряжения литий-ионный аккумулятор разряжать нежелательно.  У приборов с анодами на основе графитовых композитов (фирмы Sanyo, Matsushita и др.) в конце цикла разрядки отмечаются кратковременные колебания напряжения. По этой причине последние следует подключать непременно через стабилизирующие устройства. Внутреннее сопротивление NiCd и NiMH элементов очень низкое (менее 0,1 Ом для элементов типоразмера АА), поэтому они позволяют получить значительный разрядный ток. У Li-Ion элементов внутреннее сопротивление на порядок больше. Это ограничивает применение Li-Ion аккумуляторов в устройствах с большим потребляемым током, например, в радиостанциях.

Саморазряд запасенной энергии у никель-кадмиевого и металлгидридного аккумуляторов относительно высокий – в течение месяца хранения он достигает около 25%. Здесь литий-ионный аккумулятор, можно сказать, вне конкуренции. Этот параметр у него не превышает 1 % за тот же период.

В режимах быстрой зарядки (об этом речь пойдет ниже) NiCd аккумулятор позволяет, при необходимости, выполнить эту процедуру за 15 мин, NiMH элемент – по крайней мере, за час, a Li-Ion – за два часа.

По надежности металлгидридные аккумуляторы близки к никель-кадмиевым, но склонны к отказам при высоких разрядных токах.

Металлгидридные аккумуляторы имеют еще одно преимущество перед литий-ионными. При прохождении 300 циклов зарядки-разрядки (с соблюдением правил эксплуатации) у металлгидридных совсем не происходило потери паспортного значения энергоемкости, в то время как у литий-ионных она снижается на 20 %. Более того, это наблюдается и при длительном хранении аккумуляторов без работы на реальную нагрузку. Отмечались также случаи разрушения Li-Ion аккумуляторов, если напряжение на них снижалось ниже определенного значения. Вот почему некоторые изготовители даже устанавливают на свои аккумуляторы индикаторы разрядки чтобы была возможность визуально оценить его текущее состояние.

Наиболее вероятными причинами отказов NiCd элементов являются внутренние короткие замыкания, вызываемые ростом кристаллов, называемых дендритами. Хотя они и могут быть разрушены “форсированным” высоким зарядным током или зарядкой током специальной формы (часть периода имеющего отрицательное значение), дендриты повторно вырастают, если элемент используется не регулярно.

По заявлениям разработчиков, дендриты у металлгидридных аккумуляторов не наблюдались.

Общеизвестная проблема для NiCd аккумуляторов – это “эффект памяти”, который проявляется в частичной (временной) потере энергоемкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Он как бы “помнит” точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоемкость.

“Эффект памяти” присущ также и NiMH аккумуляторам. Из этого следует сделать вывод, что необходимо устройство, которое бы контролировало глубину разрядки. За нижнюю границу принимают уровень 1,05..,1,1 В на элемент, при этом “эффектом памяти” можно пренебречь. Такие устройства повсеместно применяются в мобильных и переносных телефонах, поэтому даже если в них и проявляется этот эффект, то он минимизирован – энергоемкость никогда на снижается более чем на 10 %. Если “эффект памяти” в какой-то период эксплуатации все же проявился. то его устраняют несколькими циклами тренировки (зарядка-разрядка). После чего аккумуляторы вполне пригодны для дальнейшей работы в составе любых потребителей.

Для минимизации отказов NiMH аккумуляторов необходимо предусмотреть устройства их защиты и при зарядке, например. от коротких замыканий в цепях зарядного устройства. Когда фирма Sanyo начала массовый выпуск NiMH аккумуляторов в 1990 г,, она рекомендовала использовать три типа устройства защиты: прерыватели цепей, тепловые плавкие вставки (предохранители) и термисторы с обязательным их встраиванием в корпус аккумуляторной батареи.

Сегодня в основном используют только последний из названных методов – встроенный в корпус аккумулятора и имеющий с ним тепловой контакт термистор с положительным значением, температурного коэффициента сопротивления (ТКС), который ограничивает зарядный и разрядный токи при повышении температуры внутри.

Массовый выпуск NiMH аккумуляторов осуществляется не более шести лет, уже имеется довольно широкая гамма их типономиналов, учитывающая уже сложившийся рынок бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Она включает в себя наиболее массовый типоразмеры, такие как ААА (прототип российского элемента 286), АА(316), С и D, а также батареи аккумуляторов с напряжениями 10 и 12 В. Типовой ряд продукции фирмы Sanyo включает элемент размера ААА с электрической емкостью 500 мА-ч, АА-750мА-ч и другие (до 3.5 А-ч.). О достижениях фирмы можно судить по аккумуляторному элементу HR-4/3A, имеющему номинальную емкость 3,5 Ач при диаметре 17 и высоте 67 мм. Весит он при этом всего 56 г.

По сравнению с NiCd аккумуляторами металлгидридные обладают еще одним несравненным преимуществом – они экологически чисты. Если в NiCd аккумуляторе одна пятая часть массы изделия составляет небезопасный для природы и человека кадмии, та NiMH аккумулятор не содержит ни кадмия, ни ртути, ни их соединений, и для окружающей среды “отслуживший” экземпляр не представляет никакой опасности.

И никель-кадмиевые, и метаплгидридные аккумуляторы заряжают от источника постоянного тока. Значение зарядного тока определяется типом используемых аккумуляторов, для которых установлены вполне конкретные значения величины тока и продолжительности зарядки. Допуски на стабильность напряжения не оговариваются. В отличие от них, литиевым аккумуляторам требуется источник с напряжением порядка 4,2 В (на элемент) с довольно жестким допуском – не более ±0,05 В.

Существует два способа подзарядки аккумуляторов: быстрый и продолжительный. Продолжительный способ, принимаемый всеми изготовителями аккумуляторов как основной, выполняется небольшим по величине током, безопасным для элементов в случае нарушения временного режима (хотя последнее и не рекомендуется). Большое преимущество этого способа в том, что не требуется никаких устройств индикации окончания подзарядки поскольку, как было сказано выше, небольшой ток не может вывести из строя элемент или батарею независимо от того, как долго происходит подзарядка. Недостаток – длительность процесса зарядки.

Для большинства никель-кадмиевых аккумуляторов установлен номинальный зарядный ток, равный 0,1 энергоемкости (Е) данного типа при продолжительности подзарядки 12 ч (для отечественных аккумуляторных элементов принята продолжительность цикла зарядки 15 ч. – (Прим ред.). Это не всегда удобно, вот почему подобные аккумуляторы сейчас используются только в дешевых изделиях – игрушках фонарях и др, А вот для аккумуляторов типоразмера С (используемых преимуществвенно в мобильных системах) номинальным зарядным током принято значение, численно равное его энергоемкости.

Металлгидридные элементы, по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами, предъявляют более жесткие требования к зарядному току. Максимальная безопасная его величина определяется изготовителем (записывается в паспорте на изделие) и обычно составляет 0,025—0,1 Е. Превышение этого тока может повредить элемент, если в зарядном устройстве не предусмотрены меры по его защите и контролю окончания зарядки.

Быстрые режимы зарядки для никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов определены длительностью в один час с увеличением зарядного тока до значения 1,2 Е. Существуют специальные разработки никель-кадмиевых аккумуляторов. для которых предусматривают “сверхбыстрый” режим зарядки – 15 мин. зарядный ток при этом увеличивают до значения 5 Е. Быстрый режим зарядки для литиевых аккумуляторов определен длительностью в два часа. При быстрых режимах зарядки существует опасность “перезарядить” аккумулятор (например, не уследили за током подзарядки или временем), а это для него тоже нежелательно, так как приводит к выходам из строя или потере энергоемкости. Вот почему такой способ подзарядки должен жестко контролироваться.

Обычный способ определения момента окончания подзарядки – использование индикаторов напряжения или температуры. Менее наглядный способ, а следовательно, и менее продуктивный, – применение таймера, отключающего заряжаемый аккумулятор по истечении заданного периода времени.

Для создания зарядным устройств с контролем окончания процесса уже созданы специализированные интегральные микросхемы с возможностью управления тока подзарядки и автоматического отключения в случае возникновения нештатных ситуаций. В качестве примера можно указать на разработки фирмы Philips – это ТЕА1102 и ТЕАП04. Микросхема ТЕА1102 может быть использована в зарядных устройствам для всех подзаряжаемых аккумуляторов {включая литий-ионные), обладает возможностью определения динамики изменения напряжения на участках внешних цепей и определения его экстремума, имеет ввод для подключения датчиков температуры и встроенный таймер. TEAI 104 – это упрощенный тип устройства управления зарядным током, анализа температуры и характера изменения напряжения, рекомендуется: использовать в зарядных устройствах только никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов. Фирма Nailonal разработала микросхему LM2576 с функцией прерывания процесса зарядки. но для нее требуется дополнительный датчик, фиксирующий момент окончания подзарядки аккумулятора.

Как читатель мог убедиться, металлгидридмые аккумуляторы все же имеют некоторое преимущество перед литий-ионными (не говоря уж о никель-кадмиевых), но хватит ли этого для того, чтобы неоспоримо отдать им преимущество? Ведь когда речь заходит об использовании источников питания и малогабаритной радиоэлектронной аппаратуре, стоимостные категории часто отходят на второй план. Однако, если разработчики достигнут заявленных значений параметров металлгидридных аккумуляторов, возможно это и будет решающим фактором их превосходства. Ведь пока недостатки литийионных преодолеть не удалось.

sino.medilink.ru

В чем разница между Ni-Cad, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторами

Ответы на вопросы, изложенные в данной статье, справедливы для аккумуляторов любых устройств, основанных на Ni-Cad, Ni-MH, Li-Ion, Li-poly технологиях.   

Аккумуляторы для портативных устройств, таких как ноутбук, видеокамера, фотоаппарат, мобильный телефон и т.д., как правило, изготавливаются на основе Никель-кадмиевых (Ni-Cad), Никель-металлогидридных (Ni-MH) или Литиево-ионных (Li-Ion) аккумуляторных элементов. Каждый тип имеет свои отличительные особенности:

Ni-Cad и Ni-MH

Главное отличие между ними в том, что Ni-MH (из этих двух это наиболее новая технология) имеет большую емкость, чем Ni-Cad. Иными словами, емкость Ni-MH аккумуляторных элементов примерно в два раза больше, чем у Ni-Cad собратьев, что дает нам увеличение времени работы без увеличения размеров и веса батареи. Ni-MH элементы имеют еще одно важное преимущество – они значительно менее подвержены так называемому «эффекту памяти», чем Ni-Cad элементы. Также Ni-MH элементы экологически более безопасны, благодаря отсутствию в них тяжелых металлов.

Li-Ion

Сегодня литиево-ионные аккумуляторы стали стандартом в потребительской электронике. Li-Ion элементы имеют вдвое большую емкость, чем Ni-MH элементы, и весят при этом на треть меньше. Они абсолютно не подвержены «эффекту памяти». Недостатками данного типа являются более высокая стоимость и узкий диапазон рабочей температуры.

Дальнейшим развитием Li-Ion технологии является Li-Poly (Литий-полимер). В Li-Poly аккумуляторных элементах отсутствует жидкий электролит, что исключает возможность его утечки. Литиево-полимерные аккумуляторные элементы легче, надежнее и более безопасны, чем их предшественники, более эффективно работают при отрицательных температурах.

Что такое «Аккумуляторный элемент»?

Большинство современных аккумуляторов для ноутбуков и любых других электронных устройств состоят из аккумуляторных элементов, накапливающих электроэнергию, и управляющей электроники.

Розовые цилиндры на фото это аккумуляторные элементы, тип 18650. Есть и другие типы аккумуляторных элементов, но суть одна: в мире существует великое множество аккумуляторов самых разнообразных размеров и форм, но внутри большинства из них находятся стандартные аккумуляторные элементы. От качества этих элементов напрямую зависит качество работы и срок службы аккумулятора.

Что такое «усиленный аккумулятор»?

“Усиленный аккумулятор” или “аккумулятор повышенной емкости” отличается от стандартного аккумулятора увеличенной емкостью и, как правило, увеличенными габаритами и весом, т.к. внутри такого аккумулятора больше аккумуляторных элементов. Если аккумулятор размещается под крышкой устройства, то часто в комплекте с аккумулятором идет новая крышка, т.к. под “родную” крышку усиленный аккумулятор не влезает.

Что такое «эффект памяти»?

Когда мы заряжаем аккумулятор, это называется «цикл заряда». Когда мы используем аккумулятор, это называется «цикл разряда».

Эффект памяти заключается в том, что аккумулятор «помнит» сколько энергии он отдал в цикле разряда и считает, что его емкость равна количеству отданной энергии. Поэтому, если начать заряжать не до конца разряженную батарею, то может возникнуть “эффект памяти” и батарея будет накапливать меньше энергии, чем могла бы. Чтобы этого не происходило, рекомендуется полностью разряжать (подождать, пока ваше устройство полностью израсходует заряд батареи) и полностью заряжать ваш аккумулятор.

Эффект памяти вызван химическими процессами, происходящими внутри аккумуляторных элементов. Этому эффекту подвержены Ni-Cad и, в меньшей степени, Ni-MH элементы. Li-Ion / Li-Poly элементы не имеют «эффекта памяти» вообще.

Можно заменить Ni-Cad / Ni-MH аккумулятор на более современный Li-Ion аналог?

Только в том случае, если производитель вашего устройства предусмотрел такую возможность. Иначе такой аккумулятор ваше устройство “переварить” не сможет. Ni-Cad, Ni-MH и Li-Ion элементы сильно отличаются друг от друга по способу заряда и другим параметрам.

Получил новый аккумулятор, он не работает / не заряжается, почему?

Новый аккумулятор, как правило, не заряжен, либо заряжен частично. Необходимо полностью зарядить аккумулятор. Рекомендуется первый раз оставить его на зарядке на ночь.

Довольно часто при первой зарядке аккумулятор показывает полный заряд уже через 10-20 минут, но фактически не заряжается. Это нормально, просто выньте аккумулятор и вставьте его на место, после чего продолжите зарядку. Возможно, это придется проделать несколько раз. В процессе заряда аккумулятор может нагреваться, это нормально.

Как продлить жизнь батареи и использовать ее максимально эффективно?

  • Разработайте новую батарею – несколько раз полностью зарядите и полностью разрядите её, после этого батарея достигнет своей максимальной емкости. Этот процесс называется тренировкой батареи.
  • Держите контакты батареи чистыми, ни в коем случае не замыкайте их.
  • Разряжайте и заряжайте батарею до конца
  • Батарея должна работать – не оставляйте батарею без работы на длительное время (несколько месяцев и более). Рекомендуется использовать батарею хотя бы один раз в месяц.
  • Используйте функции энергосбережения вашего ноутбука, чтобы увеличить время работы батареи.
  • Не вскрывайте, не бросайте, не нагревайте и не мочите батарею.
Как правильно хранить аккумулятор?

Это не очень хорошая идея, аккумулятор должен работать. Если вы все-таки не используете аккумулятор, то храните его в темном, сухом, прохладном месте, вдалеке от источников тепла и металлических объектов. Раз в несколько месяцев полностью зарядите аккумулятор. Li-Ion аккумуляторы нельзя хранить полностью разряженными! В процессе хранения аккумулятор постепенно теряет заряд, не забудьте полностью зарядить его перед использованием.

Каков срок службы аккумулятора?

В нормальных условиях, как правило, 500-800 циклов заряда / разряда (до 3 лет). Необходимо помнить о том, что аккумулятор начинает «стареть» с момента своего изготовления, не зависимо от того, используется он или нет.

Безопасно ли использовать «неоригинальные» аккумуляторы? Это не повредит мой ноутбук /камеру / телефон?

С вашим устройством все будет в порядке. Более того, сторонние производители часто делают более емкие аккумуляторы, чем оригинальный производитель. Особенно это характерно для старых моделей, к которым интерес «родителя» давно потерян.

Современные аккумуляторные батареи сложный и довольно «капризный» продукт, даже самые именитые бренды регулярно оказываются в центре скандалов с некачественными батареями.

Что такое «калибровка» аккумулятора ноутбука?

В BIOS’e многих ноутбуков есть пункт «калибровка батареи». Фактически это полный цикл заряда / разряда аккумулятора для ноутбука. Это нужно для того, чтобы сбросить накапливающиеся в процессе эксплуатации ошибки контроллера аккумулятора. Рекомендуется производить калибровку после длительного хранения аккумулятора, потери его емкости, ошибках предсказания времени автономной работы аккумулятора.

Если в вашем устройстве нет функции “калибровка аккумулятора”, просто разрядите и зарядите аккумулятор несколько раз до конца.

Мой ноутбук Sony отказывается работать с неоригинальной батареей. Что делать?

Симптомы: Через минуту после старта Windows выскакивает сообщение об ошибке “Аккумулятор неправильно вставлен …”, аккумулятор не заряжается, ноутбук с неоригинальной батареей не загружается.

Необходимо отключить программу Sony ISB Utility (ISBMgr.exe). Либо найдите и удалите этот файл, либо удалите его из автозагрузки (Пуск > выполнить > msconfig > автозагрузка). Главное назначение этой программы заставить вас покупать дорогостоящие аккумуляторы Sony.

Ищу аккумулятор “GB/T 18287 – 2000” …

“GB/T 18287 – 2000” это маркировка стандарта Li-ion батарей, которым обозначаются практически все Li-ion батареи для телефонов, КПК, смартфонов и других подобных устройств. Данная маркировка не является номером (part number) или названием конкретной батареи.

xn—-7sbkfplbe1ct1jva.xn--p1ai

Никель-кадмиевые аккумуляторы или литий-ионные – что выбрать

Здравствуйте! В этой статье я расскажу, что лучше выбрать — никель-кадмиевые аккумуляторы или литий-ионные.

При выборе аккумуляторного инструмента всегда приходиться думать, с каким типом батарей его купить — литий-ионными (Li-ion) или никель-кадмиевыми (Ni-Cd). Многие уже наслышаны о плюсах литий-иона, тем более, что и в сотовом телефоне у каждого стоит именно он. Но не все так просто. В этой статье я расскажу, в чем здесь разница.

Различие между литий-ионным и никель-кадмиевым аккумуляторами

Здесь я буду говорить о разнице в эксплуатационных свойствах Li-ion и Ni-Cd.

Итак, главным отличием литий-ионных батарей от никель-кадмиевых является то, что первые не имеют эффекта памяти, а вторые, соответственно, имеют.

Что такое эффект памяти? Это очень неприятное свойство никель-кадмия, заключается которое в следующем. Если вы поставите его на зарядку и, не дав полностью зарядиться, снимите, то он запоминает ту набранную емкость, до которой успел зарядиться, и при следующих зарядках, сколько его не держи, зарядится только до той отметки, которую запомнил при первой неполной зарядке. Отсюда и название — эффект памяти.

Также верно и обратное — если поставить такой аккумулятор заряжаться, не дав ему полностью разрядиться, то он запоминает отметку, до которой ему дали разрядится и в дальнейшем, достигая ее, разряжаться не будет, и соответственно техника работать от него не сможет.

И вот всех этих «радостей» лишен литий-ионный аккумулятор. Поэтому многие, покупая аккумуляторный инструмент, стремятся приобрести его с таким питающим элементом именно из-за отсутствия у него эффекта памяти.

Вторым преимуществом литий-ионника перед никель-кадмиевым является то, что он практически не теряет своего заряда, если просто лежит без дела. Даже пролежав два года без дела, потеря составит не более 20%. Этим не может похвастаться никель-кадмий, который теряет весь свой заряд за полгода простоя. А если пролежит без дела целый год, то может высадиться в ноль и потом совсем не сможет зарядиться. Поэтому раз в полгода его нужно вставлять в зарядное устройство и полностью зарядить. Ну, если вы, конечно, хотите, чтобы он служил у вас долго.

И вроде бы всё указывает на то, что нужно брать аппараты с литий-ионом. Однако следует сказать, что стоимость их значительно больше. Поэтому многие предпочтут сэкономить, и купить технику с никель-кадмием, посчитав, что можно и поуделять немного больше внимания процессу зарядки, чем платить лишние немалые деньги. Тем более, что срок эксплуатации у обоих типов примерно одинаков (конечно, если правильно эксплуатировать никель-кадмий).

Но самым существенным недостатком литий-ионок является невозможность их длительной эксплуатации при минусовых температурах. Некоторые наверное замечали, как у них на сотовом телефоне, пролежавшем долго на холоде, отметка уровня заряда падала книзу, либо аппарат совсем выключался. Но затем, при переносе телефона в тепло, тот снова показывал полный заряд. Это как раз проявление этого неприятного свойства.

Если в случае с телефоном такая неприятность простительна, так как его итак обычно держат в кармане, где его греет тепло вашего тела, то вот с аккумуляторным инструментом, которым нужно трудиться на улице, когда за бортом холодно, такое свойство просто не позволит выполнить задуманное дело. Даже поставленная на холоде в зарядное устройство литий-ионная батарея не показывает признаков жизни и абсолютно не заряжается.

Стоит, правда, заметить, что у разных моделей нижняя температурная отметка, при которой ток перестает отдаваться, отличается. Есть такие, которые перестают работать при -5, а есть и те, которые выдерживают и -15 градусов.

И вот в этом случае понадобятся никель-кадмиевые батареи, которые и при минус двадцати могут держать свою емкость, пусть и не на 100%. Но поработать с ними получится в любом случае.

Вывод

Таким образом, при всех плюсах литий-иона, всегда нужно помнить, что есть условия, когда без никель-кадмиевых аккумуляторов не обойтись. Поэтому покупайте первый вариант, если вы точно знаете, что не будете трудиться в отрицательных (да и положительных близких к нулю) температурах, либо работа в таких условиях будет кратковременной и рядом есть теплое помещение, так как заморочек с их эксплуатацией действительно меньше. Однако на холоде без никель-кадмиего аккумулятора не обойтись.

На этом заканчиваю! Спасибо за внимание! Читайте и другие статьи на моем сайте и до новых встреч!

Читайте также:

instrument-tehnika.ru

Ni MH аккумуляторы: характеристика, особенности зарядки

Ni-MH аккумуляторы (никель-металлогидридные) входят в группу щелочных. Представляют собой источники тока химического типа, где в качестве катода выступает оксид никеля, анода — водородный металлгидридный электрод. Щелочь является электролитом. Они похожи на никель-водородные аккумуляторы, но превосходят их по энергоемкости.

Немного истории

Производство Ni-MH аккумуляторов началось в середине двадцатого века. Разрабатывались они с учетом недостатков устаревших никель-кадмиевых батарей. В NiNH могут использоваться разные комбинации металлов. Для их производства были разработаны специальные сплавы и металл, работающие при комнатной температуре и низком водородном давлении.

Промышленное производство началось в восьмидесятых годах. Изготавливаются и совершенствуются сплавы и металл для Ni-MH и сегодня. Современные устройства подобного типа могут обеспечивать до 2 тысяч циклов заряд-разряд. Подобный результат достижим по причине применения никелевых сплавов с редкоземельными металлами.

Как используются эти устройства

Никель-металлогидридные аппараты широко используются для питания разного вида электроники, которая функционирует в автономном режиме. Обычно они делаются в виде ААА либо АА батарей. Имеются и другие исполнения. Например, промышленные батареи. Сфера использования Ni-MH аккумуляторов немного шире, чем у никель-кадмиевых, потому что в их составе нет токсичных материалов.

В данный момент реализуемые на отечественном рынке никель-металлогидридные батареи по емкости делятся на 2 группы — 1500-3000 мАч и 300-1000 мАч:

  1. Первая применяется в устройствах, имеющих повышенное энергопотребление за короткое время. Это всевозможные плееры, модели с радиоуправлением, фотоаппараты, видеокамеры. В общем, приборы, быстро расходующие энергию.
  2. Вторая используется при расходе энергии, который начинается после определенного интервала времени. Это игрушки, фонари, рации. На аккумуляторе работают приборы, умеренно употребляющие электроэнергию, находящиеся в автономном режиме продолжительное время.

Зарядка Ni-MH устройств

Зарядка бывает капельной и быстрой. Изготовители не рекомендуют первую, потому что при ней появляются сложности с точным определением прекращения подачи тока на устройство. По этой причине может возникнуть мощный перезаряд, что приведет к деградации аккумулятора. Заряжается Ni-MH аккумулятор при помощи быстрого варианта. Коэффициент полезного действия тут несколько выше, чем у капельного вида зарядки. Ток выставляется — 0,5-1 С.

Как заряжается гидридный аккумулятор:

  • определяется наличие батареи;
  • квалификация устройства;
  • предварительная зарядка;
  • быстрая зарядка;
  • дозарядка;
  • поддерживающая зарядка.

При быстрой зарядке нужно иметь хорошее ЗУ. Оно должно контролировать окончание процесса по разным, независимым друг от друга критериям. К примеру, у Ni-Cd аппаратов достаточно контроля по дельте напряжения. А у NiMH нужно, чтобы аккумулятор следил за температурой и дельтой как минимум.

Контроль и рекомендации по зарядке-разрядке

Для правильной работы Ni-MH следует помнить «Правило трех П»: «Не перегревать», «Не перезаряжать», «Не переразряжать».

Чтобы предупредить перезарядку батарей, используются такие методы контролирования:

  1. Прекращение заряда по скорости изменения температуры. При использовании данной методики во время зарядки температура батареи находится под постоянным контролем. Когда показатели поднимаются быстрее, чем нужно, зарядка прекращается.
  2. Метод прекращения заряда по максимальному его времени.
  3. Прекращение заряда по абсолютной температуре. Тут температура аккумуляторной батареи контролируется в процессе заряда. При достижении максимального значения быстрый заряд прекращается.
  4. Метод прекращения по отрицательной дельте напряжения. Перед завершением зарядки батареи при осуществлении кислородного цикла повышается температура NiMH устройства, что приводит к понижению напряжения.
  5. Максимальное напряжение. Метод используется для отключения заряда устройств с повышенным внутренним сопротивлением. Последнее появляется в конце срока службы батареи по причине недостатка электролита.
  6. Максимальное давление. Метод применяется для призматических аккумуляторов большой емкости. Уровень разрешенного давления в таком устройстве зависит от его размера и конструкции и находится в интервале 0,05-0,8 МПа.

Для уточнения времени зарядки Ni-MH аккумулятора с учетом всех характеристик можно применить формулу: время зарядки (ч) = емкость (мАч) / сила тока зарядного устройства (мА). Например, имеется аккумулятор с емкостью 2000 миллиамперчасов. Ток заряда в ЗУ — 500 мА. Емкость делится на ток и получается 4. То есть батарея будет заряжаться 4 часа.

Обязательные правила, которых нужно придерживаться для правильного функционирования никель-металлогидридного устройства:

  1. Эти аккумуляторы гораздо чувствительнее к нагреву, нежели никель-кадмиевые, перегружать их нельзя. Перегрузка отрицательно скажется на токоотдаче (способности держать и выдавать накопленный заряд).
  2. Металлогидридные аккумуляторы после приобретения можно «потренировать». Сделать 3-5 циклов зарядки/разрядки, что позволит достигнуть придела емкости, потерянной при перевозке и хранении устройства после выхода с конвейера.
  3. Хранить нужно аккумуляторы с небольшим количеством заряда, примерно 20-40% от номинальной емкости.
  4. После разрядки либо зарядки следует дать устройству остыть.
  5. Если в электронном устройстве используется одинаковая сборка аккумуляторов в режиме дозаряда, то время от времени нужно разряжать каждый из них до напряжения 0,98, а потом полностью заряжать. Эту процедуру циклирования рекомендуется выполнять один раз на 7-8 циклов дозарядки аккумуляторов.
  6. Если нужно разрядить NiMH, то следует придерживаться минимального показателя 0,98. Если напряжение упадет ниже 0,98, то он может перестать заряжаться.

Восстановление Ni-MH аккумуляторов

Из-за «эффекта памяти» данные устройства иногда теряют некоторые характеристики и большую часть емкости. Это происходит при многократных циклах неполной разрядки и последующей зарядке. В результате такой работы устройство «запоминает» меньшую границу разрядки, по этой причине понижается его емкость.

Чтобы избавиться от данной проблемы, нужно постоянно выполнять тренировку и восстановление. Лампочкой либо зарядным устройством разряжается до 0,801 вольта, далее батарея полностью заряжается. Если долгое время аккумулятор не проходил процесс восстановления, то желательно произвести 2-3 подобных цикла. Тренировать его желательно раз в 20-30 дней.

Изготовители аккумуляторов Ni-MH утверждают, что «эффект памяти» отнимает примерно 5% емкости. Восстановить ее можно с помощью тренировок. Важным моментом при восстановлении Ni-MH является наличие у ЗУ функции разрядки с контролем минимального напряжения. Что нужно для недопущения сильного разряда устройства при восстановлении. Это незаменимо, когда неизвестна начальная степень заряда, и предположить ориентировочное время разряда невозможно.

Если неизвестна степень заряженности батареи, разряжать ее следует под полным контролем напряжения, иначе подобное восстановление приведет к глубокой разрядке. При восстановлении целой батареи сначала рекомендуется провести полную зарядку, чтобы выровнять степень заряда.

Если аккумулятор отработал несколько лет, то восстановление зарядом и разрядом может быть бесполезным. Полезно оно для профилактики в процессе работы устройства. При эксплуатации NiMH вместе с появлением «эффекта памяти» происходит изменения объема и состава электролита. Стоит помнить, что разумнее восстанавливать элементы аккумулятора по отдельности, чем всю батарею целиком. Срок годности аккумуляторов — от одного года до пяти (зависит от конкретной модели).

Достоинства и недостатки

Значительное повышение энергетических параметров никель-металлогидридных аккумуляторов не является единственным их достоинством перед кадмиевыми. Отказавшись от использования кадмия, производители начали использовать более экологически чистый металл. Гораздо легче решаются вопросы с утилизацией.

Благодаря этим достоинствам и тому, что в изготовлении используется металл — никель, производство Ni-MH устройств резко выросло, если сравнивать с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Удобны они и тем, что для уменьшения разрядного напряжения при длительных перезарядках проводить полную разрядку (до 1 вольта) надо раз в 20-30 дней.

Немного о недостатках:

  1. Изготовители ограничили Ni-MH батареи десятью элементами, потому что с увеличением циклов заряд-разряд и срока службы появляется опасность перегрева и переполюсовки.
  2. Эти аккумуляторы работают в более узком температурном диапазоне, нежели никель-кадмиевые. Уже при -10 и +40°С они теряют свою работоспособность.
  3. При зарядке Ni-MH аккумулятора выделяют много тепла, поэтому нуждаются в предохранителях либо температурных реле.
  4. Повышенный самозаряд, наличие которого обусловлено реакцией оксидно-никелевого электрода с водородом из электролита.

Деградация Ni-MH батарей определяется понижением сорбирующей способности отрицательного электрода при циклировании. В цикле разрядки-зарядки происходит изменение объема кристаллической решетки, что способствует образованию ржавчины, трещин во время реакции с электролитом. Появление коррозии происходит при поглощении батареей водорода и кислорода. Это приводит к уменьшению количества электролита и повышению внутреннего сопротивления.

Нужно учитывать, что характеристики батарей зависят от технологии обработки сплава отрицательного электрода, его структуры и состава. Металл для сплавов тоже имеет значение. Все это заставляет производителей очень внимательно выбирать поставщиков сплавов, а потребителей — завод-изготовитель.

batteryk.com

Баттерика > отличия между Ni-Cd и Ni-Mh аккмуляторами

Взаимозаменяемы ли никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-Mh) аккумуляторы? Какой из них лучше?

Основное отличие Ni-Cd аккумуляторов и Ni-Mh аккумуляторов — это состав. Основа аккумулятора одинаковая — это никель, он является катодом, а аноды разные. У Ni-Cd аккумулятора анодом является металлический кадмий, у Ni-Mh аккумулятора анодом является водородный металлогидридный электрод.

У каждого типа аккумулятора есть свои плюсы и минусы, зная их вы, сможете более точно подобрать необходимый вам аккумулятор.

  Плюсы Минусы
Ni-Cd
  • Низкая цена.
  • Возможность отдавать большой ток нагрузки.
  • Широкий диапазон рабочих температур от -50°C до +40°C. Ni-Cd аккумуляторы даже могут заряжаться при отрицательной температуре.
  • До 1000 циклов заряда-разряда, при правильной эксплуатации.
  • Относительно высокий уровень саморазряда (примерно 8-10%% в первый месяц хранения)
  • После длительного хранения требуется 3-4 цикла полного заряда-разряда для полного восстановления аккумулятора.
  • Обязательно полный разряд аккумулятора перед зарядкой, для предотвращения «эффекта памяти»
  • Больший вес относительно Ni-Mh аккумулятора одинаковых габаритах и ёмкости.
Ni-Mh
  • Большая удельная емкость относительно Ni-Cd аккумулятора (т.е. меньший вес при той же емкости).
  • Практически отсутствует «эффект памяти».
  • Хорошая работоспособность при низких температурах, хотя и уступает Ni-Cd аккумулятору.
  • Более дорогие аккумуляторы в сравнении с Ni-Cd.
  • Большее время зарядки.
  • Меньший рабочий ток.
  • Меньшее количество циклов заряда-разряда (до 500).
  • Уровень саморазряда в 1,5-2 раза выше, чем у Ni-Cd.

Подойдёт ли старое зарядное устройство к новому аккумулятору если я поменяю Ni-Cd на Ni-Mh аккумулятор или наоборот?

Принцип заряда у обоих аккумуляторов абсолютно одинаковый, поэтому зарядное устройство можно использовать от предыдущего аккумулятора. Основное правило зарядки данных аккумуляторов заключается в том, что заряжать их можно только после полной разрядки. Это требование является следствием того, что оба типа аккумулятора подвержены «эффекту памяти», хотя у Ni-Mh аккумуляторов эта проблема сведена к минимуму.

Как правильно хранить Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы?

Лучшее место для хранения аккумулятора — сухое прохладное помещение, так как чем выше температура хранения, тем быстрее происходит саморазряд аккумулятора. Хранить батарею можно в любом состоянии кроме полного разряда или полного заряда. Оптимальный заряд — 40-60%%. Раз в 2-3 месяца следует проводить дозаряд (по причине присутствующего саморазряда), разряд и снова заряд до 40-60%% ёмкости. Допустимо хранение сроком до пяти лет. После хранения батарею следует разрядить, зарядить и после этого использовать в обычном режиме.

Можно ли использовать аккумуляторы большей или меньшей ёмкости чем аккумулятор из первоначального комплекта?

Ёмкость аккумулятора — это время работы вашего электроинструмента от аккумулятора. Соответственно для электроинструмента нет абсолютно никакой разницы по ёмкости аккумулятора. Фактическая разница будет только во времени зарядки аккумулятора, и времени работы электроинструмента от аккумулятора. При выборе ёмкости аккумулятора следует отталкиваться от ваших требований, если требуется дольше работать, используя один аккумулятор — выбор в пользу более ёмких аккумуляторов, если комплектные аккумуляторы полностью устраивали, то следует остановиться на аккумуляторах равных или близких по ёмкости.

www.batterika.ru

Литий-ионный или никель кадмиевый (Li-Ion или NiCd)

Вне зависимости от того, пользуетесь ли вы смартфонами, ноутбуками, электроинструментами или даже просто покупаете пальчиковые батарейки в пульт своего телевизора, наверняка вам на глаза попадали буквенные обозначения аккумуляторов.

Таких, как Li-Ion (литий-ионные), NiCd (никель-кадмиевые), NiMH (никель-металлогидридные). Давайте попробуем разобраться, чем одни отличаются от других, какие лучше и что же это вообще за обозначения.

Стоит ли говорить, как остро стояла проблема автономного питания для людей с тех пор, как было изобретено электричество. И только в начале XIX века появился первый химический источник электрической энергии в виде гальванических элементов.

С тех пор изобретатели ломали головы над увеличением ёмкости, уменьшением размера источников, снижением вредности для человека и окружающей среды, возможностью перезарядки т.д. и т.п.

И вот, преодолев путь в несколько десятков лет, современные радиоэлектронные устройства (видеокамеры, ноутбуки, телевизоры, мобильные телефоны и многое другое), работают теперь с одним из вышеуказанных аккумуляторов, самыми молодыми и активно набирающими обороты производства и продажи, конечно же, являются литий-ионные источники.

Итак, в чем же их различия?

Начну с глобального. В пересчете на единицу электроёмкости источника тока, самой низкой «удельной» стоимостью обладают никель-кадмиевые аккумуляторы, которые дешевле никель-металлогидридных в 2 раза, которые в свою очередь дешевле литий-ионных также в 2 раза.

Однако, невзирая на низкую стоимость, обладают двумя существенными недостатками: габаритами и массой (сравнительно, они, как правило, имеют больший объем и массу) и высокой токсичностью кадмия при утилизации.

Также имеются существенные отличия по внутреннему сопротивлению. Когда, как у NiCd и NiMH это значение довольно низкое (менее 0.1 ОМ для элементов типоразмера АА), позволяя получить значительный разрядный ток, внутреннее сопротивление Li-Ion элементов на порядок выше, накладывая ограничения на использование их с устройствами большого потребления тока.

Имеется важное отличие в режиме быстрой зарядки (около 15 минут для никель-кадмиевых, примерно час для металлогидридных и около 2 часов для литий-ионных). Также дополнительным преимуществом металлогидридных элементов перед литий-ионными является пониженный порог значения энергоёмкости.

Например, при проведении 300 циклов перезарядки (с соблюдением правил эксплуатации), у металлогидридных элементов не происходило потерь (снижения энергоёмкости), в то время, как у литий-ионных элементов значение снижается на 20%.

Ну и последнее, тоже довольно важное отличие. Это, помимо глобальных, существенный недостаток, называемый эффектом памяти у NiCd-элементов, который проявляется в частичной потере энергоёмкости аккумулятора, если его заряжать до полного разряда.

Он запоминает точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоёмкость ( устраняется несколькими циклами полной зарядки-разрядки). Данный недостаток в меньшей степени проявляется и у NiMH-элементов.

Пожалуй, это основные отличия представленных обозначений аккумуляторов. Согласно собранной и изложенной информации, отбросив из финального сравнения NiCd элементы, ввиду их токсичности при утилизации и габаритов, остаётся выбирать между:

  • экологически чистыми металлогидридными элементами, более дешевыми, с низкими внутренним сопротивлением и стоимостью, а также отсутствием потерь при значительном количестве перезарядок, но с недостатком в виде эффекта памяти и жестким требованиям к зарядному току,
  • и литий-ионными со всеми его достоинствами в виде отсутствия эффекта памяти, высокой ёмкости, при незначительных размера и низкий уровень саморазрядка и недостатками в виде высокой стоимостью, сокращением времени работы при снижении температуры окружающей среды и ограниченный срок службы (чем больше циклов перезарядки, тем меньше вам прослужит данный тип аккумулятора).

jcover.ru

Достоинства Li-ion аккумуляторов Makita. / Статьи

Любой человек, предпочитающий аккумуляторный электроинструмент, хочет, чтобы в руках у него было мощное и по возможности легкое устройство. Специалисты известной на весь мир японской компании Makita, учитывая пожелания потребителей, создали для собственного электроинструмента аккумуляторы нового поколения. На смену многим известным никель-кадмиевым (Ni-Cd) и никель-металлогидридым (Ni-MH) аккумуляторам пришли более совершенные батареи – литий-ионные Li.

 

В чем преимущества Li-ion батарей?

 

Их несколько. Во-первых, в отличие от аккумуляторов предыдущего поколения, каждый элемент Li-ion батареи обеспечивает 3,6 В (вместо 1,2 В), что втрое больше прежнего. Как следствие,  уменьшение веса аккумулятора на 40%. Люди, которым приходится работать с электроинструментом длительное время, безусловно, это оценят – теперь им придется держать в руках устройство, которое стало легче почти в два раза. Также у аккумуляторов изменились габаритные размеры – они стали меньше, а значит, работать с ним будет намного удобнее. При этом Li-ion батареи способны полностью удовлетворить возросшие потребности мощного современного электроинструмента – их емкость равна  максимальной емкости Ni-MH аккумуляторов и составляет 3,0 Ah!

 

Во-вторых, благодаря использованию Li-ion технологии в новых аккумуляторах полностью отсутствует «эффект памяти». А это значит, что заряжать аккумулятор можно в любой время вне зависимости от степени его зарядки. Теперь за ней можно вообще не следить – отлучились на обед, поставили аккумулятор на зарядку.

 

Третье преимущество – использование в линейке  Li-ion инструмента революционной технологии Makstar. Каждая батарея комплектуется специальным встроенным чипом, основная задача которого – фиксация всех данных: количества разрядок и зарядок, емкости, интенсивности использования аккумулятора и некоторых других. Впоследствии эта информация передается зарядному устройству, исходя из нее, он выбирает наиболее оптимальные условия зарядки – напряжение, ток, степень охлаждения. Все это позволяет существенно снизить время зарядки батареи – теперь оно равно 30-60 минутам (в зависимости от типа батареи)! Кроме того, технология Makstar значительно увеличивает срок службы Li-ion аккумулятора, который сейчас составляет 280% от срока службы Ni-Cd батарей. Для сравнения, срок службы Ni-MH аккумуляторов составляет лишь 130%.

 

В-четвертых, Li-ion аккумуляторы Makita отличаются минимальной разрядкой во время длительного хранения. А это значит, что вам не придется заботиться об их подзарядке. Причем хранить Li-ion аккумуляторы можно даже при минимальном уровне зарядки.

 

Кроме всего вышеперечисленного необходимо упомянуть, что новые батареи Makita имеют более прочный корпус, в котором осуществляется амортизация толчков и ударов, и многоконтактное крепление (16 контактов), обеспечивающее высокую надежность электрического соединения и минимальную вероятность снижения мощности при вибрациях.

 

Сегодня на российском рынке представлены два типа Li-ion аккумулятора от Makita – напряжением 18 В и 14,4 В  емкостью 3,0 Ah. Они могут использоваться для работы с различными видами ручного электроинструмента – дрелями-шуруповертами, винтовертами, перфораторами, ленточными, циркулярными, сабельными пилами и другими современными устройствами Makita. Причем 14,4-вольтовые аккумуляторы подходят к любым 14,4-вольтовым Li-ion инструментам Makita, а 18-вольтовые, соответственно, к любым 18-вольтовым Li-ion инструментам  Makita.

 

 

 

 

в чём разница и что лучше — Блог АКС

Выбирая новый источник питания для портативного устройства или детской игрушки, многие пользователи ориентируются только на стоимость приобретения. И в результате оказываются разочарованы: покупка не оправдывает надежд, элемент быстро садится или полностью приходит в негодность, повредив при этом и девайс, в который его установили. Избежать подобных проблем не сложно, если предварительно разобраться с ассортиментом предложений и четко уяснить разницу между аккумуляторами (аккумуляторными батареями) и обычными батарейками.

Основное отличие одно:

  • аккумулятор можно перезаряжать, вставив в специальное зарядное устройство;
  • батарейка — одноразовый элемент питания, после полного расхода заложенного запаса энергии она бесполезна.

Тем не менее многие пользователи иногда приобретают неподходящие для конкретной ситуации источники энергии. Обоснований для путаницы можно найти немало, начиная от технической неграмотности в этой сфере, заканчивая внешним сходством разных типов элементов и огромным ассортиментом источников питания на рынке. Попробуем пролить свет на все нюансы, чтобы вы четко знали, что лучше, батарейки или аккумуляторы, легко их различали и могли выбрать качественный товар для каждой конкретной ситуации.

Поскольку даже краткое описание всех разновидностей элементов питания потребует целого цикла статей, в этом материале уделим внимание только основному форм-фактору — типоразмеру AA (R6, LR6, 316, А316, Mignon, Stilo), более привычном в быту под названием «пальчиковые» батарейки и аккумуляторы, а также его уменьшенному собрату AAA, или микропальчиковые, мизинчиковые элементы.

Визуальная разница

Хотя внешне оба типа элементов питания очень похожи, вам не придется сильно приглядываться, чтобы заметить отличия. Среди главных из них:

  • наличие надписи «rechargeable» для аккумулятора или «do not recharge» — для батарейки;
  • наличие цифрового ряда с пометкой mAh в конце — признак аккумулятора. Цифры означают емкость, для батареек она не указывается;
  • сокращенное обозначение электрохимической системы. Например, для аккумуляторов характерны Ni-Cd, Ni-Mh, Li-Ion. На батарейках иногда пишут Alkaline.

Конечно, эти маркировки касаются только изделий с целым, не затертым корпусом. С другой стороны — поврежденные элементы питания использовать небезопасно, их лучше сразу сдать в утилизацию и не рисковать.

Разница между аккумуляторами и батарейками: электрохимическая схема

В зависимости от химической «начинки» источника питания различают несколько типов электрохимических схем. Они разные в батарейках и аккумуляторах. Для первых на сегодняшний день характерны:

  • Carbon-Zinc — недорогие солевые батарейки, рассчитанные на слабую, недолгую нагрузку;
  • Alkaline — достаточно мощные щелочные батареи, которые могут частично восстанавливать заряд в перерывах между подключениями. Один из самых популярных вариантов;
  • Lithium battery — условно редкие, дорогие литиевые элементы, способны проработать длительный срок.

Для аккумуляторов самая распространенная электрохимическая схема — Ni-MН (никель-металл-гидридные). В них слабый «эффект памяти», неплохое соотношение цены и емкости. Правда, длительно хранить их нужно при низких температурах — от 0 до +5 градусов Цельсия. Зато устройство с таким аккумулятором можно использовать на морозе.

Самыми перспективными, но в то же время дорогими, считаются литий-ионные аккумуляторы (Lі-Iоn). Такие элементы широко используются в мобильных телефонах, цифровых камерах, и прочих портативных девайсах. В форм-факторе AA выпускаются редко, но при большом желании найти можно. Такие элементы питания часто оснащают USB-портом для удобного восстановления заряда.

Отличия между аккумуляторами и батарейками: стоимость

Цена — главный аргумент, почему во многих случаях предпочтение отдается батарейкам. При прочих равных, стоимость среднего аккумулятора примерно в четыре раза выше, чем у среднего гальванического элемента. Плюс дополнительные затраты потребуются на специальное зарядное устройство. Но срок службы аккумуляторов несопоставимо больше, так что это выгодное вложение, которое со временем себя окупит. Правда, батарейки тоже не стоит сбрасывать со счетов. Они подходят для установки:

  • в настенных часах, будильниках, других часовых механизмах;
  • детских игрушках. Ведь активный ребенок может сломать ее быстрее, чем закончится первый заряд аккумулятора. Да и потребление у игрушек может быть низким;
  • в технике, которую вы редко используете. Правда, перед тем, как отправить девайс на полку, не забудьте достать элемент питания.

Технические параметры

Одна из важных характеристик любого источника питания — напряжение. Для батареек AAA и AA в большинстве случае характерно 1.5 вольта, в то время как аккумуляторы обычно выдают 1,2 V. Есть и исключения, но большинство элементов соответствуют этим параметрам.

Напряжение не всегда указывают на корпусе или упаковке. Узнать его можно, замерив мультиметром, или у продавца перед покупкой. Заодно не лишним будет уточнить, сколько вольт потребляет само устройство. Для корректной работы напряжение должно совпадать.

Утилизация источников питания

Отдельно затронем важный вопрос «Что делать с использованной батарейкой или аккумулятором?». Ведь выкидывать отслужившую свое батарею в мусорное ведро — категорически неправильный поступок. Почему? В батарейках и аккумуляторах много тяжелых металлов. Использовать их по назначению безопасно, но при повреждении корпуса в открытой природной среде оказываются кадмий, свинец, цинк, никель, щелочи, ртуть, сурьма. Это сильные яды, которые быстро распространяются в почве или воде, и остаются в них надолго.

К сожалению, технология производства батареек не позволяет отказаться от применения указанных веществ. Поэтому после окончания срока службы элемента его следует отнести в специальный пункт приема. Наверняка вы не раз замечали большие коробки с надписью «Для использованных батареек и аккумуляторов» в супермаркетах, сервисных центрах, и даже просто на улицах города. После переработки ядовитые вещества используют повторно, а выбросы в природную среду существенно сокращаются.

Популярные вопросы об аккумуляторах и батарейках

✅ Батарейки какого производителя лучше купить?

Признанный лидер на рынке батареек — Duracell, хотя цена этих изделий и выше аналогов. Хорошим качеством также могут похвастаться батарейки Panasonic и Xiaomi. В недорогом сегменте стоит обратить внимание на продукцию фирм Varta и Videx.

✅ Аккумуляторы какого бренда лучше?

Отличное соотношение цены-качества у АКБ производства Panasonic, Videx, Xiaomi.

✅ Какой срок годности у батареек?

Солевые батарейки хранятся от двух до четырех лет. Щелочные — гораздо дольше, 5-7 лет. Оптимальная температура хранения — от 0 до 20 градусов Цельсия, при этом нужно избегать высокой влажности и попадания прямых солнечных лучей.

Интернет-издание о высоких технологиях

Обозрение подготовлено

Аккумуляторы Lenmar

*

Аккумуляторы Lenmar типа АА и ААА

Прогрессивные технологии и непревзойденное качество позволяют говорить о лидерстве компании Lenmar в области производства аккумуляторов типа АА и ААА для высокотехнологичных устройств, предполагающих большое потребление энергии. С применением технологии NoMEM PRO были созданы высокоемкие аккумуляторы, не обладающие «эффектом памяти», которые можно заряжать, не дожидаясь их полной разрядки. Ресурс Ni-MH аккумуляторов Lenmar — 1000 циклов.

LENMAR NoMEM PRO · PRO 415–24 

Серия NoMEM PRO® теперь дополнена новым высокоемким никель-металлгидридным аккумулятором типа АА емкостью 2450 mAh, без «эффекта памяти».

В отличие от обычных алкалиновых и никель-кадмиевых перезаряжаемых батарей, новый высокоемкий Ni-MH аккумулятор позволяет отснять в 3 раза больше кадров без дополнительной подзарядки. Ресурс аккумулятора — 1000 циклов.

Для заряда NoMEM PRO® аккумуляторов, Lenmar Enterprises Inc. рекомендует использовать Mach 1® Gamma SpeedChargerTM, одно из самых прогрессивных в мире зарядных устройств. Lenmar NoMEM PRO® аккумуляторы совместимы и с другими зарядными устройствами.

Типоразмер. АА 
Тип. Никель-металлгидридный аккумулятор без «эффекта памяти».
Напряжение. 1.2 V.
Ёмкость. 2450mAh.
Число кадров без подзарядки. 200 шт.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА.
Рекомендуемое зарядное устройство. MSC1U, MSC15АА, PRO-66, PRO-722, PRO-32, PRO-744, PRO-23, PRO-22.

Аккумуляторы Lenmar для фотокамер

В связи с бурным развитием рынка цифровых камер появилась необходимость создания более мощных и универсальных аккумуляторов. Литий-ионные аккумуляторы Lеnmar, созданные по технологии NoMEM®Battery, не обладают «эффектом памяти» — аккумуляторы можно заряжать, не дожидаясь их полной разрядки.

Если вы купили недорогую камеру, то вам незачем тратиться на дорогостоящий аккумулятор — в 2 раза выгоднее приобрести аккумулятор Lenmar! Аккумуляторы, выпускаемые компанией Lеnmar, по качеству во многом превосходят прототипы, а цена при этом значительно ниже. Огромный ассортимент NoMEM аккумуляторов высокой мощности позволит обеспечить энергией любые модели фотокамер.

LENMAR DLO10B
Аналог. Olympus LI 10B.
Тип. Литий-ионная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 3.7 V.
Ёмкость. 1100mAh.
Число кадров без подзарядки. 175 шт.
Подходит для фотокамер. Olympus C-50 Zoom, Olympus C-60 Zoom, Olympus Mju-300, Olympus Mju-400.

LENMAR DLOM1 
Аналог. Olympus BLM1.
Тип. Литий-ионная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 7.2 V.
Ёмкость. 1500mAh.
Число кадров без подзарядки. 150 шт.
Подходит для фотокамер. Olympus E-1, Olympus C-5060 Wide Zoom, Olympus C-8080 Wide Zoom.

LENMAR DLF40 
Аналог. Pentax DLI8, Fuji NP-40.
Тип. Литий-ионная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 3.7 V.
Ёмкость. 800 mAh.
Число кадров без подзарядки. 300 шт.
Подходит для фотокамер. Pentax Optio S4, Fuji FinePix F-700.

Аккумуляторы Lenmar для видеокамер

Прогрессивные технологии и непревзойденное качество позволяют говорить о лидерстве компании Lenmar в области производства альтернативных аккумуляторов для видеокамер. С применением технологии NoMEM® Battery были созданы аккумуляторы, не обладающие «эффектом памяти», которые можно заряжать, не дожидаясь их полной разрядки.

Аккумуляторы, выпускаемые компанией Lеnmar, по качеству во многом превосходят прототипы, а цена при этом значительно ниже. Огромный ассортимент NoMEM аккумуляторов высокой мощности позволит обеспечить энергией любые модели видеокамер.

LENMAR LIC535 
Аналог. Canon BP-535 
Тип. Литий-ионная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 7.2 V.
Ёмкость. 3900mAh.
Время непрерывной работы. 9,5 часов.
Рекомендуемое зарядное устройство. MSC1L.
Подходит для видеокамер. Canon MV30, Canon MV-300, Canon MV-400, Canon MV-500, Canon MV-600.

LENMAR LIC941 
Аналог. Canon BP-911, Canon BP-915, Canon BP-924, Canon BP-927, Canon BP-930, Canon BP-941.
Тип. Литий-ионная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 7.2 V.
Ёмкость. 6000mAh.
Время непрерывной работы. 7,5 часов.
Рекомендуемое зарядное устройство. MSC1L.
Подходит для видеокамер. Canon G10, Canon G20, Canon G30, Canon XL1, Canon XM1.

LENMAR NMP17 
Аналог. Panasonic HHR-V60A, JVC BN-V60U.
Тип. Никель-металлгидридная батарея без «эффекта памяти».
Напряжение. 6.0 V.
Ёмкость. 4100mAh.
Время непрерывной работы. 4 часа.
Подходит для видеокамер. Panasonic NVS1, AG3, NVG120, JVC GRAX200, JVC GRDF1, JVC GRFXM16.


* Lenmar Enterprises Inc. U. S. A. (год основания — 1965) — транснациональная компания, специализирующаяся на производстве альтернативных Li-Ion, Ni-MH, Ni-Cd аккумуляторов и зарядных устройств для видеокамер, фотокамер, портативной электроники ведущих производителей.

Начав завоевание рынка с выпуска аксессуаров, компания Lenmar в конце 80-х годов прошлого века сосредоточила свое внимание на разработке полного ассортимента альтернативных аккумуляторов для видео- и фотокамер. В 1992 году специалисты компании, используя технологию NoMEM, создали первую аккумуляторную батарею без «эффекта памяти» для видеокамер стандарта 8-мм и VHS-С.

Успех NoMEM аккумуляторов позволил компании Lenmar в 1995 году выйти на рынок аккумуляторов для телефонов, а в 1996 году — на рынок аккумуляторов для ноутбуков.

Продолжая увеличивать линию по производству NoMEM батарей, Lenmar становится первой компанией, предложившей в 1996 году никель-металлгидридные, а в 1998 году литий-ионные аккумуляторы без «эффекта памяти» для видеокамер и мобильных телефонов. Не останавливаясь на достигнутом, в 1999 году Lenmar разрабатывает Charge-ables тм — алкалиновые перезаряжаемые батареи типа АА и ААА, а в 2000 году — NoMEM PRO аккумуляторы для видеокамер.

В 2001 году создано революционное зарядное устройство — Mach 1® SpeedChargerTM, втрое сокращающее время заряда Li-Ion аккумуляторов для видео- и фотокамер. В основе устройства — запатентованная компанией Lenmar технология NeoThermтм, позволяющая максимально зарядить аккумуляторы, избежав при этом их перегрева, увеличивая тем самым количество циклов заряда-разряда. Mach 1® SpeedChargerTM трижды удостоен престижной премии CES Innovations Award в 2002, 2003 и 2004 годах.

В 2002 году Lenmаr создает устройство Mach2® Delta для зарядки Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов всего за 45 минут и Mach2® Gamma, заряжающее аккумуляторы типа АА/ААА менее чем за 1 час, что в 7 раз быстрее большинства зарядных устройств.

Собственная научно-исследовательская база, современные производственные мощности, постоянное усовершенствование выпускаемой продукции и жесткий контроль качества позволяют Lenmаr удерживать лидирующие позиции на рынке аккумуляторов и зарядных устройств. В 2004 году компания Lenmаr вышла на 6 место по объему продаж аккумуляторов для видеокамер в США.

www.lenmar.com.ru

Применение аккумуляторов Ni-Cd и Ni-Mh

Химический состав современных аккумуляторных батарей разный. Поэтому стоимость и характеристики каждой системы отличаются друг от друга. Благодаря развитию технического прогресса появляются более эффективные, но дорогие устройства, эксплуатация которых не требует специальных знаний. Аккумуляторы прошлых поколений благодаря более низкой себестоимости остаются востребованными и активно используются в повседневной жизни человека параллельно с внедряемыми новинками.

Ni-Cd аккумулятор, основные характеристики

Аккумулятор Ni-Cd в сравнении с другими подобными устройствами имеет не высокую емкость. Данный недостаток компенсируют его положительные характеристики:

  • эндотермические реакции, протекающие внутри устройства, которые не позволяют ему нагреваться до критических показателей, исключена опасность перегрева и потери работоспособности батареи;
  • пальчиковый аккумулятор данного типа оснащается плотным металлическим корпусом, который имеет высокие прочностные характеристики. Устройство выдерживает высокое внутреннее давление газов, может эксплуатироваться при низких температурах окружающей среды до минус 40 градусов Цельсия;
  • отсутствует риск произвольного возгорания, в отличие от современных Li-Ion и Li-Pol батарей;
  • низкая себестоимость.

Схема работы аккумулятора данного типа требует полного разряда с последующим быстрым зарядом. Ni-Cd система не боится глубокого разряда, при длительном хранении требует именно такого состояния. Для последующего запуска устройства потребуется проведение нескольких циклов полный заряд – разряд.

Аккумулятор Ni-Cd AA Camelion 800 mAh (2 шт)

Следует помнить, что Ni-Cd аккумулятор заряжаемый током малой величины, при последующей неполной разрядке быстро теряет свою емкость. Такая особенность вызвана «эффектом памяти» батареи. Решить проблему легко, достаточно провести полный цикл глубокий разряд с последующим зарядом током необходимой величины.

Ni-Mh аккумулятор, основные характеристики

Аккумулятор Ni-Mh по своей конструкции идентичен аналогичным устройствам Ni-Cd системы. Такие аккумуляторные батареи отличаются химическими процессами, происходящими внутри. Емкость таких батарей значительно выше, однако эксплуатация при определённой температуре (+40 или -10 градусов Цельсия) значительно понижает данный показатель. При длительном хранении происходит саморазряд устройства, в течение месяца теряется до 30 % емкости, скорость разряда увеличивается при повышении температуры окружающей среды. Ni-Mh аккумулятор в среднем имеет ресурс от 500 до 1000 циклов. Срок службы от 3 до 5 лет, данный показатель зависит от условий эксплуатации. Нельзя допускать перезаряд Ni-Mh батареи.

Аккумулятор Ni-MH AA Camelion 2700 mAh (2 шт)

Типоразмеры пальчиковых батарей аккумуляторного типа

Аккумуляторные батареи бытового назначения имеют следующую форму и обозначения:

Аккумулятор АА (R6 или пальчиковый) является популярным источником питания. Имеет форму цилиндра. Габаритные размеры устройства: длина 50 мм, диаметр 14,5 мм. Положительный электрод имеет выступ, отрицательный электрод оснащен плоской площадкой. Используется для питания бытовых приборов, детских игрушек, часов.

Аккумулятор ААА (R03 или мизинчиковый) – уменьшенная копия пальчиковой батареи. Габаритные размеры: длина 44,5 мм, диаметр 10,5 мм. Мизинчиковый аккумулятор имеет расположение и форму катода, анода идентичную версии АА. Применяются для электропитания в пультах дистанционного управления, МР3 плеерах, детских игрушках.

Аккумулятор Крона (6R61) – батарея на 9В имеет прямоугольную форму корпуса, катод и анод выведены на один из торцов устройства. Габаритные размеры:

  • длина – 48,5 мм;
  • ширина – 26,5 мм;
  • толщина – 17,5 мм;
  • вес около 50 г.

Используется для питания электрических приборов бытового применения, которые имеют специальный разъем.

Перспективы развития в области аккумуляторов

На данный момент разработчики аккумуляторных батарей обратили свое внимание на применение фторидного сырья в возобновляемых источниках энергии. Использование данного соединения позволяет получить ёмкость аккумулятор в 8 раз больше, чем у Li-Ion аналога. Соответственно приборы, запитанные от таких источников энергии, будут работать до 8 раз дольше. Внедрение в массовое производство затягивается, причины имеют различный характер.

Фторидные батареи могут иметь более высокую плотность энергии, а это значит, что они могут работать дольше – до восьми раз дольше, чем используемые батареи сегодня.
Это может быть интересно:
Литий-ионный

против никель-кадмиевого

Тодд Фратцель на Power Tools

Какой аккумулятор лучше?

Аккумуляторные инструменты настолько развиты в дизайне, что сегодня практически любой инструмент можно приобрести в аккумуляторном исполнении. При таком большом выборе инструментов и производителей неудивительно, что потребители чувствуют себя ошеломленными. Добавьте к этому уравнению все варианты аккумуляторных блоков, и не исключено, что вы разочаруетесь. Мы в HCI протестировали так много беспроводных инструментов, что подумали, что некоторые разъяснения и обмен опытом могут быть полезны для многих из вас.

Один из самых больших вопросов, которые мы видели в последнее время, – это пользователи, которые спрашивают нас, какой аккумуляторный блок лучше: литий-ионный (литий-ионный) или никель-кадмиевый (никель-кадмиевый) . Есть другой выбор; Никель-металлогидридные (NiMH), но они менее популярны и не рассматриваются в этом обсуждении.

Еще один момент, о котором стоит упомянуть, заключается в том, что каждый производитель обычно использует свою собственную конструкцию этих батарей, что может привести к некоторым отклонениям в производительности. Это также означает, что некоторые производители могут быть более подвержены некоторым проблемам, в то время как другие, возможно, нашли лучший дизайн.

Ниже приводится очень краткое и общее описание типов батарей, а также общие плюсы и минусы.

Литий-ионные батареи

Литий-ионные (Li-Ion) батареи используют ионы лития, перемещающиеся от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке (см.). Литий-ионные батареи стали одними из самых популярных вариантов батарей для аккумуляторных инструментов за последние несколько лет по нескольким причинам, включая меньший вес и отсутствие эффекта памяти.Ниже приведены плюсы и минусы литий-ионных аккумуляторов.

Плюсы:
  • Небольшой вес и небольшие размеры позволяют более пропорционально подходить к инструментам практически любого размера.
  • Без эффекта памяти.
  • Увеличенный срок службы по сравнению с никель-кадмиевыми батареями.
  • Срок годности – литий-ионные аккумуляторы со временем рассеивают энергию гораздо медленнее, даже когда они простаивают.
  • Более высокая выходная мощность при меньшем токе по сравнению с никель-кадмиевыми батареями.
  • Незначительное падение напряжения, если оно вообще есть, когда батарея приближается к концу цикла разряда.
Минусы:
  • Новые технологии, которые не тестировались и не разрабатывались в такой степени, как другие аккумуляторные системы.
  • Может сильно нагреваться и даже страдать от теплового разгона и извержения при неправильном обращении.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи (NiCd или NiCad) – это тип аккумуляторных батарей, в которых в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий. Никель-кадмиевые батареи уже много лет являются рабочей лошадкой для аккумуляторных инструментов и продолжают хорошо продаваться в этой стране.В последние несколько лет на них оказало давление введение сопоставимых литий-ионных аккумуляторов.

Плюсы:
  • Никель-кадмиевые батареи намного более долговечны и с меньшей вероятностью будут повреждены в процессе зарядки и разрядки.
  • Лучше работает при более низких температурах
Минусы:
  • Более высокая стоимость
  • Батарея использует кадмий (для здоровья / окружающей среды)
  • Тяжелее
  • Может развить память (от непрерывной зарядки без полной разрядки)

Зарядные устройства для аккумуляторов

Стоит обсудить несколько вопросов, касающихся зарядки литий-ионных аккумуляторов.

  • Литий-ионные аккумуляторы ДОЛЖНЫ заряжаться с помощью зарядного устройства Li-Ion. Эти зарядные устройства обычно имеют специальную схему и охлаждающие вентиляторы, необходимые для оптимизации заряда и охлаждения аккумуляторов.
  • Некоторые старые никель-кадмиевые аккумуляторы действительно можно заряжать в новых зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов. Зарядные устройства старых никель-кадмиевых аккумуляторов НЕ БУДУТ заряжать новые литий-ионные аккумуляторы.

Размеры батарей

Также очень важно убедиться, что вы используете батареи правильного размера. Многие производители выпускают компактные и полноразмерные аккумуляторные батареи для некоторых напряжений.Например, DeWalt выпускает компактную версию и версию XRP (обычно 1,8 и 2,6 мАч соответственно). Это просто показывает, на сколько хватит батареи и насколько она тяжелая.

Cordless Battery Dilema

Итак, вопрос дня – какая батарея лучше? Честно говоря, я думаю, что вердикт еще не вынесен, и когда вы разговариваете с представителями отрасли, большинство из них планируют продолжать создавать беспроводные инструменты на обеих платформах. В последнее время нам наверняка кажется, что Li-Ion начинает играть ведущую роль, по крайней мере, с запуском новых инструментов.Однако до тех пор, пока литий-ионные батареи не будут лучше справляться с низкими температурами (прекрасным примером является работа здесь, в Новой Англии, зимой), вполне вероятно, что никель-кадмиевые батареи будут продолжать продаваться так же хорошо. Помните об этих советах при покупке аккумуляторных батарей.

Литиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы

Я действительно нуждаюсь в расходах и рисках, связанных с изготовлением литиево-химической аккумуляторной батареи по индивидуальному заказу?

Перезаряжаемые аккумуляторные батареи, использующие литиевые элементы, могут обеспечивать как высокое напряжение, так и отличную емкость, что приводит к необычайно высокой плотности энергии.Многие приложения, такие как сотовые телефоны, медицинские устройства, электромобили и другие, требуют такой высокой плотности энергии, которую подойдет только химия лития. Однако для многих приложений, которые мы видим, пользовательские никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторные батареи более экономичны в разработке и производстве и не имеют всех потенциальных опасностей, связанных с литиевыми продуктами.

Батареи

NiMH используются с начала 1970-х годов. В основе этой технологии лежат высокая плотность энергии (по сравнению с NiCd и свинцово-кислотными), экологичность, хорошие показатели жизненного цикла и хорошие показатели безопасности и надежности.И хотя никель-металлогидридные аккумуляторные батареи не нуждаются в сложной BMS (системе управления батареями), необходимой для литиевых батарей, мы разрабатываем и производим системы BMS для никель-металлгидридных батарей, которые помогают батарее работать долго и взаимодействовать с устройством заказчика, чтобы обеспечить надежность та же информация, что и у сложного литиевого блока.


Быстрые ссылки



Каковы наилучшие области применения никель-металлгидридных аккумуляторных батарей?

NiMH аккумуляторы лучше всего подходят для большинства применений с высоким потреблением энергии и высоким спросом.Они также подходят для использования в качестве резервного источника питания, где NiMH аккумуляторы имеют BMS для управления зарядкой и разрядкой, чтобы продлить срок службы аккумуляторной батареи.


Никель-металлогидридные аккумуляторы не разряжаются самопроизвольно и склонны к ухудшению памяти?

Да, никель-металлогидридные (NiMH) батареи будут саморазряжаться на 1% в день, если они используются в устройстве с низким энергопотреблением или в режиме ожидания, и известно, что химический состав подвержен эффекту памяти.Однако, используя очень экономичную технологию BMS от таких производителей, как Texas Instruments, Analog Devices и On Semiconductor, мы можем разработать систему, которая непрерывно заряжает аккумулятор (скорость заряда менее 0,025 C (C / 40)), чтобы гарантировать что аккумулятор всегда находится на максимальной емкости и уменьшит негативные последствия перезарядки.


Прослужат ли никель-металлгидридные батареи, как литиевые?

Если NiMH аккумулятор постоянно перезаряжается, на электродах образуются мелкие кристаллы, препятствующие их полной зарядке, и в результате напряжение аккумулятора падает.Недостаточная зарядка может привести к ухудшению обслуживания, а перезарядка может привести к сокращению срока службы. Чтобы решить эту проблему, используйте нашу экономичную BMS, которая управляет процессом зарядки, так что никогда не будет 100% вероятности перезарядки и повреждения аккумулятора.

Большинство зарядных устройств начального уровня используют рудиментарные таймеры, а не активно контролируют напряжение, чтобы определить, когда отключить ток заряда. Как правило, для никель-металлгидридных аккумуляторов предпочтительнее интеллектуальное зарядное устройство средней продолжительности (от 2 до 3 часов).Чрезвычайно быстрая зарядка (менее 1 часа) может повлиять на срок службы батареи, и ее следует ограничивать по мере необходимости.


Нужна ли в корпусе для никель-металлгидридного аккумуляторного блока вентиляция, аналогичная литиевой?

Первичные газы, выделяемые никель-металлгидридной батареей при чрезмерной перезарядке или чрезмерной разрядке, – это водород и кислород. Батарейный отсек не должен быть герметичным и должен иметь хорошую вентиляцию. Изоляция батареи от тепловыделяющих компонентов и вентиляция вокруг батареи также уменьшит тепловую нагрузку на батарею и упростит разработку соответствующих систем зарядки.


Действительно ли мне нужна BMS для NiMH аккумуляторной батареи?

Нет, не знаешь. Однако никель-металлгидридные аккумуляторные батареи являются одними из самых сложных для точной зарядки, и, поскольку решения BMS очень рентабельны, мы рекомендуем использовать один в вашем дизайне. Зарядка для NiMH аккумуляторов основана на пропускании тока через аккумулятор, тогда как с литий-ионными и свинцово-кислотными аккумуляторами вы можете контролировать перезаряд, просто установив максимальное напряжение заряда.Следовательно, наличие электронного предохранителя продлит общий срок службы батареи.


В чем разница между NiMH и литием по общей стоимости и размеру аккумуляторной батареи?

Вот где две большие разницы, когда дело доходит до этих двух химических составов:

  1. Стоимость: NiMH составляет менее 50% от литиевой батареи с точки зрения конечной цены производства аккумуляторной батареи и менее 75% от литиевой батареи с точки зрения разработки продукта.Хотя у NiMH есть некоторые нормативные и другие этапы разработки, он все еще значительно меньше, чем литий.
  2. Размер: Литиевые элементы легче и меньше никель-металлогидридных (NiMH) элементов, однако литиевые элементы имеют в среднем только 1500 мАч по сравнению со средним значением 2200 мАч для NiMH-элементов.

Основные конструктивные особенности

Ni-MH Литий-ионный
Напряжение элемента (В) 1.2 3,6
Удельная энергия (Втч / кг) 1–80 3–100
Удельная мощность (Вт / кг) <200 100–1000
Плотность энергии (кВтч / м3) 70–100 80–200
Плотность мощности (МВт / м3) 1.5–4 0,4 – 2
КПД (%) 81 99
×

Загрузить электронную книгу

Плюсы и минусы никелевых аккумуляторов над литиевыми

5 вещей, которые нужно знать при выборе химического состава клетки

Загрузите вашу копию

Какая батарея самая лучшая? – Battery University

Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и тонкие как бумага.Они настоящие? Возможно – но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и изнашивается преждевременно. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.

Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и в ответ предлагают пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений.Индустрия мобильных телефонов – пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте – долголетие.

Надпись NiMH на батарейном блоке не гарантирует автоматически высокую плотность энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму. Такой блок обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH предлагает плотность энергии 80 Втч / кг и выше.Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.

Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, плотность энергии которых намного превышает их коммерческий эквивалент. К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения удельной энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов. Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравниваются другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.

Никель Кадмий (NiCd) – зрелый и хорошо изученный, но с относительно низкой плотностью энергии.NiCd используется там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения – двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH) – имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы. NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.

Свинцово-кислотный – наиболее экономичный для приложений большой мощности, где вес не имеет значения.Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.

Литий-ионный (литий-ионный) – самая быстрорастущая аккумуляторная система. Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты. Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.

Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) – предлагает свойства литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке.Основное применение – мобильные телефоны.

На рис. 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости. Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.

902 Литий-ионный полимер
NiCd NiMH Свинцово-кислотный Литий-ионный Литий-ионный полимер
    9013
Гравиметрическая плотность энергии (Вт / ч / кг) 45312 110-160 100-130 80 (начальное) Внутреннее сопротивление
(включая периферийные цепи) в мОм 100-200 1
6 В в пакете 200-300 1
Пакет на 6 В <100 1
Пакет на 12 В от 150 до 250 1
7.Пакет на 2 В от 200 до 300 1
Пакет на 7,2 В от 200 до 2000 1
Пакет на 6 В Срок службы (до 80% от начальной емкости) 1500 2 300 до 500 2,3 200 до
300 2 500 до 1000 3 300 до
500 50 3
(до 50%) Время быстрой зарядки 1 час типично 2-4 часа 8-16 часов 2-4 часа 2-4 часа 2-3 часа Допуск перегрузки умеренный низкий очень высокий низкий очень низкий очень высокий низкая низкая умеренная Саморазряд / месяц (комнатная температура) 20% 4 30% 4 5% 10% 34 5 903 10% 5 0.3% Напряжение элемента (номинальное) 1,25В 6 1,25В 6 2В 3,6В 3,6В 1,5В
– пик
– лучший результат
20C
1C
5C
0,5C или ниже
5C 7
0,2C
> 2C
1C или ниже
> 2C
1C или ниже
0.5C
0,2C или ниже Рабочая температура (только нагнетание) от -40 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от -20 до
60 ° C от 0 до
60 ° C от 0 до
65 ° C Требования к техническому обслуживанию 30-60 дней 60-90 дней 3-6 месяцев 9 не требуется не требуется не требуется Типичная стоимость батареи
(долл. США, только для справки) 50 долл. США
(7,2 В) 60 долл. США
(7,2 В) 25 долл. США
(6 В) 100 долл. США
(7,2 В) 100 долл. США
(7,2 В) 5 долл. США
(9 В) Стоимость цикла (долл. США) 11 0,04 долл. США 0,12 долл. США 0,10 долл. США 0,14 долл. США 9032 9032 0,10 долл. Коммерческое использование с 1950 1990 1970 (герметичный свинцово-кислотный) 1991 1999 1992
1 58 : Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей

  1. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала ячеек, типа схемы защиты и количества ячеек.Схема защиты из литий-ионных и литий-полимерных добавляет около 100 мОм.
  2. Срок службы зависит от регулярного обслуживания аккумулятора. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
  3. Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
  4. Разряд достигает максимума сразу после зарядки, затем спадает. Емкость NiCd уменьшается на 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Саморазряд увеличивается с повышением температуры.
  5. Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
  6. 1,25 В – напряжение разомкнутой ячейки. 1,2 В. Обычно используется значение. Между ячейками нет разницы; это просто метод оценки.
  7. Возможность сильноточных импульсов.
  8. Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.
  9. Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающей» или «дополнительной» платы.
  10. Стоимость аккумулятора для имеющихся в продаже портативных устройств.
  11. Рассчитано из цены батареи, разделенной на срок службы. Не включает стоимость электричества и зарядных устройств.

Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

Никель-кадмиевый аккумулятор предпочитает быструю зарядку медленной зарядке и импульсный заряд постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd – сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd – единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют днями, когда он сидит в зарядном устройстве и используется лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах ячеек образуются большие кристаллы (также называемые памятью , ), и NiCd постепенно теряет свои характеристики.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых к более новым технологиям.

Преимущества и ограничения никель-кадмиевых аккумуляторов

Быстрая и простая зарядка – даже после длительного хранения.

Большое количество циклов заряда / разряда – при правильном обслуживании NiCd обеспечивает более 1000 циклов заряда / разряда.

Хорошие нагрузочные характеристики – NiCd позволяет заряжаться при низких температурах.

Длительный срок хранения – в любой зарядке.

Простое хранение и транспортировка – большинство компаний, занимающихся авиаперевозками, принимают никель-кадмиевый металл без особых условий.

Хорошие низкотемпературные характеристики.

Простит, если злоупотребляют – NiCd – одна из самых прочных аккумуляторных батарей.

Экономичная цена – никель-кадмиевый аккумулятор является самым дешевым аккумулятором с точки зрения стоимости цикла.

Доступен в широком диапазоне размеров и вариантов исполнения – большинство никель-кадмиевых элементов имеют цилиндрическую форму.

Ограничения

Относительно низкая плотность энергии – по сравнению с более новыми системами.

Эффект памяти – необходимо периодически проверять NiCd для предотвращения памяти.

Безвреден для окружающей среды – NiCd содержит токсичные металлы.Некоторые страны ограничивают использование никель-кадмиевых батарей.

Имеет относительно высокий саморазряд – после хранения требует подзарядки.

Рисунок 2: Преимущества и ограничения NiCd аккумуляторов.

Никель-металлогидридная (NiMH) батарея

Исследование системы NiMH началось в 1970-х годах как средство обнаружения того, как хранить водород для никель-водородной батареи .Сегодня никель-водородные батареи используются в основном для спутниковой связи. Они громоздкие, содержат стальные баллончики высокого давления и стоят тысячи долларов за элемент.

В первые дни экспериментов с NiMH батареями металлогидридные сплавы были нестабильны в окружающей среде элемента, и желаемые рабочие характеристики не могли быть достигнуты. В результате разработка NiMH замедлилась. В 1980-х годах были разработаны новые гидридные сплавы, которые были достаточно стабильны для использования в электролизере.С конца 1980-х годов NiMH неуклонно совершенствовалась.

Успех NiMH обусловлен его высокой плотностью энергии и использованием экологически чистых металлов. Современные никель-металлгидридные аккумуляторы обеспечивают на 40 процентов более высокую плотность энергии по сравнению с никель-кадмиевыми сплавами. Есть потенциал для еще более высоких возможностей, но не без некоторых отрицательных побочных эффектов.

NiMH менее долговечен, чем NiCd. Езда на велосипеде под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от высокого саморазряда, который значительно больше, чем у NiCd.

NiMH заменяет NiCd на таких рынках, как беспроводная связь и мобильные вычисления. Во многих частях мира покупателю рекомендуется использовать никель-металлогидридные, а не никель-кадмиевые батареи. Это связано с заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации использованной батареи.

Эксперты согласны с тем, что NiMH значительно улучшился с годами, но ограничения остаются. Большинство недостатков присущи никелевой технологии и присущи никель-кадмиевым батареям. Широко признано, что NiMH – это промежуточный этап в технологии литиевых батарей.

Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Емкость на 30–40 процентов выше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава. NiMH обладает потенциалом для еще более высокой плотности энергии.

Менее подвержен памяти, чем NiCd.Периодические циклы упражнений требуются реже.

Простое хранение и транспортировка – условия транспортировки не подлежат нормативному контролю.

Экологически чистый – содержит только легкие токсины; выгодно для вторичной переработки.

Ограничения

Ограниченный срок службы – при многократном глубоком цикле, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200–300 циклов. Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы разряда.

Ограниченный ток разряда – хотя никель-металлгидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторяющиеся разряды с высокими токами нагрузки сокращают срок службы батареи. Наилучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0,2 до 0,5 ° C (от одной пятой до половины номинальной мощности).

Требуется более сложный алгоритм зарядки – NiMH выделяет больше тепла во время зарядки и требует более длительного времени зарядки, чем NiCd. Капельный заряд имеет решающее значение и требует тщательного контроля.

Высокий саморазряд – саморазряд NiMH примерно на 50% выше, чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет более низкой плотности энергии.

Производительность ухудшается при хранении при повышенных температурах – NiMH следует хранить в прохладном месте и с уровнем заряда около 40 процентов.

Высокие затраты на обслуживание – аккумулятор требует регулярной полной разрядки для предотвращения образования кристаллов.

Примерно на 20 процентов дороже, чем NiCd – NiMH аккумуляторы, рассчитанные на большой ток, дороже, чем обычная версия.

Рисунок 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы

были изобретены французским врачом. первая аккумуляторная батарея для коммерческого использования. Сегодня залитые свинцово-кислотные батареи используются в автомобилях, вилочных погрузчиках и крупных системах бесперебойного питания (ИБП).

В середине 1970-х исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая могла работать в любом положении.Жидкий электролит был преобразован в увлажненные сепараторы, и корпус был герметизирован. Были добавлены предохранительные клапаны, позволяющие выпускать газ во время зарядки и разрядки.

Под влиянием разных приложений появилось два обозначения батарей. Это небольшая герметичная свинцово-кислотная система (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и свинцово-кислотная кислота с большим клапаном (VRLA). Технически обе батареи одинаковые. (Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметичной.) Из-за того, что мы делаем упор на портативные аккумуляторы, мы делаем упор на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы не дать аккумулятору достичь своего газогенерирующего потенциала во время зарядки. Избыточная зарядка вызовет газообразование и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены.

Свинцово-кислотный не подлежит памяти. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению.У аккумулятора лучше всего сохраняется заряд среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd саморазряжается примерно на 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжает такое же количество за один год. SLA относительно недорого купить, но эксплуатационные расходы могут быть дороже, чем у NiCd, если полные циклы требуются на повторяющейся основе.

SLA не предусматривает быстрой зарядки – обычно время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Соглашение об уровне обслуживания должно всегда храниться в заряженном состоянии.Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, состояние, при котором аккумулятор трудно, а то и невозможно перезарядить.

В отличие от NiCd, SLA не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает аккумулятор небольшой емкости. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава. Чтобы предотвратить перегрузку аккумулятора из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать более крупный аккумулятор SLA.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры SLA предусматривает от 200 до 300 циклов разряда / заряда. Основная причина относительно короткого срока службы – это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Оптимальная рабочая температура для батарей SLA и VRLA составляет 25 ° C (77 ° F).Как показывает практика, повышение температуры на 8 ° C (15 ° F) сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, который прослужит 10 лет при 25 ° C, будет годен только 5 лет при эксплуатации при 33 ° C (95 ° F). Та же батарея проработает чуть больше одного года при температуре 42 ° C (107 ° F).

Среди современных аккумуляторных батарей семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, что делает их непригодными для портативных устройств, требующих компактных размеров. К тому же производительность при низких температурах оставляет желать лучшего.

SLA рассчитан на 5-часовую разрядку или 0,2 ° C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленную 20-часовую разрядку. Чем больше время разряда, тем выше показания емкости. SLA хорошо работает при высоких импульсных токах. Во время этих импульсов может быть достигнута скорость разряда, значительно превышающая 1С.

С точки зрения утилизации SLA менее вредно, чем NiCd аккумулятор, но высокое содержание свинца делает SLA экологически вредным.

Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов

Недорогой и простой в изготовлении – с точки зрения стоимости ватт-часов SLA является наименее дорогим.

Зрелая, надежная и хорошо изученная технология – при правильном использовании соглашение об уровне обслуживания является долговечным и обеспечивает надежное обслуживание.

Низкий саморазряд – скорость саморазряда одна из самых низких среди аккумуляторных систем.

Низкие требования к обслуживанию – нет памяти; нет электролита для заполнения.

Возможна высокая скорость разряда.

Ограничения

Не может храниться в разряженном состоянии.

Низкая плотность энергии – плохое соотношение веса и плотности энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.

Допускает только ограниченное количество полных циклов разряда – хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов.

Безвредно для окружающей среды – электролит и содержащийся в нем свинец могут нанести вред окружающей среде.

Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты – существуют экологические проблемы, связанные с утечкой в ​​случае аварии.

Температурный разгон может произойти при неправильной зарядке.

Рисунок 4: Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионная батарея

Работа Pioneer с литиевой батареей началась в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов первые неперезаряжаемые литиевые батареи стали коммерчески доступными.Литий – самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую плотность энергии на единицу веса.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи были предприняты в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке.В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Плотность энергии литий-ионных аккумуляторов обычно вдвое выше, чем у стандартных никель-кадмиевых аккумуляторов. Улучшение электродных активных материалов может увеличить плотность энергии почти в три раза по сравнению с NiCd. В дополнение к высокой емкости, нагрузочные характеристики достаточно хороши и ведут себя аналогично NiCd с точки зрения разрядных характеристик (аналогичная форма профиля разряда, но другое напряжение).Плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной мощности в желаемом спектре напряжения.

Высокое напряжение элементов позволяет использовать аккумуляторные блоки только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают от одной ячейки, что упрощает конструкцию батарей. Для поддержания той же мощности потребляются более высокие токи. Низкое сопротивление элемента важно для обеспечения неограниченного протекания тока во время импульсов нагрузки.

Литий-ионная аккумуляторная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое большинство других химикатов не может претендовать.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется никаких плановых циклов. Кроме того, саморазряд менее чем наполовину по сравнению с NiCd, что делает литий-ионный аккумулятор хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Литий-ионные элементы при утилизации не причиняют большого вреда.

Несмотря на общие преимущества, литий-ионный аккумулятор имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда ограничен значением от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет. Через два или, возможно, три года батарея часто выходит из строя.Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно актуально для NiMH при воздействии высоких температур окружающей среды.

Хранение аккумулятора в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических компонентов). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен.

Производители постоянно улучшают химический состав литий-ионных аккумуляторов. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того.При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения соотношения стоимости и энергии – это цилиндрический аккумулятор 18650. Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется более тонкий блок (менее 18 мм), призматический литий-ионный элемент является лучшим выбором. По сравнению с 18650 нет увеличения плотности энергии, однако стоимость получения той же энергии может удвоиться.

Для сверхтонкой геометрии (менее 4 мм) единственным выбором является литий-ионный полимер. Это самая дорогая система по соотношению затрат и энергии. Никакого выигрыша в плотности энергии нет, а долговечность уступает прочному элементу 18560.

Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Высокая плотность энергии – потенциал для еще большей производительности.

Относительно низкий саморазряд – саморазряд вдвое меньше, чем у NiCd и NiMH.

Низкие эксплуатационные расходы – периодическая разрядка не требуется; нет памяти.

Ограничения

Требуется схема защиты – схема защиты ограничивает напряжение и ток. Батарея безопасна, если ее не спровоцировать.

Может стареть, даже если не используется – хранение аккумулятора в прохладном месте и при 40-процентном уровне заряда снижает эффект старения.

Умеренный ток разряда.

В соответствии с правилами транспортировки – отправка больших партий литий-ионных аккумуляторов может подлежать нормативному контролю. Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.

Дороговизна в производстве – примерно на 40% дороже, чем NiCd. Более совершенные технологии производства и замена редких металлов более дешевыми альтернативами, вероятно, снизят цену.

Не полностью зрелый – изменения в комбинации металлов и химикатов влияют на результаты тестирования батареи, особенно с некоторыми быстрыми методами тестирования.

Рисунок 5: Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Литий-полимерные аккумуляторы

сами по себе отличаются тип используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и геометрии тонкого профиля. Нет опасности воспламенения, поскольку не используется жидкий или гелеобразный электролит. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость.Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, но это требование не подходит для портативных приложений.

Чтобы сделать небольшую литий-полимерную батарею проводящей, было добавлено немного гелеобразного электролита. Большинство коммерческих литий-полимерных аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, являются гибридными и содержат гелеобразный электролит.Правильный термин для этой системы: литий-ионный полимер . В рекламных целях большинство производителей аккумуляторов маркируют их просто как литий-полимерные . Поскольку гибридный литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является единственным действующим полимерным аккумулятором для портативного использования, мы сосредоточимся на этой химии.

В чем же тогда разница между классическим литий-ионным и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? Хотя характеристики и производительность этих двух систем очень похожи, литий-ионный полимер уникален тем, что твердый электролит заменяет пористый сепаратор.Гелеобразный электролит просто добавляют для повышения ионной проводимости.

Технические трудности и задержки в массовом производстве задержали внедрение литий-ионных полимерных батарей. Кроме того, обещанное превосходство литий-ионного полимера еще не реализовано. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается – фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В настоящее время нет преимущества в стоимости. Основная причина перехода на литий-ионный полимер – это форм-фактор.Он позволяет использовать тонкую пластину с геометрической формой, которая востребована в высококонкурентной индустрии мобильных телефонов.

9015 9015

Преимущества и ограничения литий-ионных полимерных аккумуляторов

Очень низкий профиль – можно использовать батареи, которые напоминают профиль кредитной карты.

Гибкий форм-фактор – производители не ограничены стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.

Легкий вес – гелеобразные, а не жидкие электролиты позволяют упростить упаковку, в некоторых случаях исключая металлическую оболочку.

Повышенная безопасность – большая устойчивость к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионным аккумулятором – потенциал для улучшений существует.

Дороговизна в производстве – после массового производства литий-ионный полимер может иметь более низкую стоимость. Уменьшение схемы управления компенсирует более высокие производственные затраты.

Литий-ионный Vs. Никель-металлогидридные батареи

Наиболее очевидное различие между литий-ионными и никель-металлгидридными батареями – это материал, из которого накапливается энергия. Литий-ионные батареи сделаны из углерода и лития с высокой реакционной способностью, который может накапливать много энергии.Никель-металлогидридные батареи используют водород для хранения энергии, а никель и другой металл (например, титан) удерживают ионы водорода.

У этих различных структур, конечно же, есть несколько практических отличий:

Стоимость: Никель-металлогидридные батареи в настоящее время являются менее дорогостоящей технологией. Однако по мере роста производства литий-ионных элементов в игру вступает экономия на масштабе, и стоимость литий-ионных элементов должна снижаться. Когда большему количеству автомобилей требуется больше батарей, производство каждой отдельной батареи становится дешевле.

Вес: NiMH аккумуляторы больше и тяжелее литий-ионных аккумуляторов. В гибридных автомобилях вес имеет значение, так как мощность аккумулятора должна преодолевать инерцию автомобиля (без какой-либо помощи бензинового двигателя) для максимального пробега. Более легкие аккумуляторные блоки с более высокой плотностью энергии облегчают запуск автомобиля.

Питание: Литий-ионные и никель-металлгидридные аккумуляторы фактически могут выдерживать одинаковое количество энергии, но литий-ионные элементы могут заряжаться и разряжаться быстрее.Литий-ионный аккумулятор также не имеет такого «эффекта памяти», который возникает, когда аккумулятор заряжается до того, как он полностью разрядится. Это может снизить емкость аккумулятора. Литий-ионные батареи менее подвержены эффекту памяти, чем никель-металлгидридные батареи [источник: Hitachi].

Долговечность: Хотя оба типа батарей долговечны и оба годами использовались в различных приложениях, это единственная область, в которой NiMH имеет преимущество. Некоторые литий-ионные батареи не работают так долго при экстремальных температурах, особенно в очень жарком климате.Но производители работают над улучшением химического состава, чтобы литий-ионные батареи прослужили столько же, сколько и автомобили, которыми они питаются.

Для получения дополнительной информации о гибридных автомобилях, аккумуляторах и других связанных темах перейдите по ссылкам ниже.

Статьи по теме

Источники

  • Hitachi. «Литий-ионные аккумуляторы для гибридных электромобилей». Декабрь 2009 г. (10 декабря 2010 г.) http://www.hitachi.com/environment/showcase/solution/mobility/lithiumion.html
  • HybridCars.com. «Эксперт: литий-ионные батареи помогут гибридам больше, чем электромобили» 14 декабря 2009 г. (10 декабря 2010 г.) http://www.hybridcars.com/components/expert-lithium-ion-batteries-will-help -hybrids-more-electric-cars-26284.html
  • HybridCars.com. «Литий-ионные гибридные батареи». 3 апреля 2006 г. (10 декабря 2010 г.) http://www.hybridcars.com/technology-stories/lithium-ion-batteries.html
  • МакГиган, Брендан, “Что такое NiMH аккумуляторы?” WiseGeek. 9 сентября 2010 г.(8 декабря 2010 г.) http://www.wisegeek.com/what-are-nimh-batteries.htm
  • Сиуру, Билл. «Toyota представит гибридный подключаемый модуль Prius с литий-ионным питанием». GreenCar.com. 11 сентября 2009 г. (8 декабря 2010 г.) http://www.greencar.com/articles/toyota-unveil-lithium-ion-powered-prius-plug-hybrid.php

NiMH vs. NiCad vs. . Li-Ion

Если вы когда-нибудь задумывались о разнице между NiMH, NiCad и LiIon, вы не одиноки – существуют тысячи домашних хозяйств, которые делают то же самое, что и вы, и задаются вопросом, как это сделать. принять наилучшие решения для следующей покупки электроинструмента.

Вот вопрос, который вы можете задать себе: «В чем разница между NiMH и NiCd. Как литий-ионные батареи работают по сравнению с другими?»

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны взглянуть на критерии для принятия решения о выборе батареи для электроинструмента. А затем включите литий-ионный аккумулятор в уравнение, чтобы завершить выбор, когда вы в следующий раз будете принимать решение о покупке электроинструмента.

Прочтите внимательно – ваша сила как потребителя заключается в вашем понимании доступных продуктов!

Критерии для принятия решения о батарее для электроинструмента
Согласно «Создание лучшей батареи для электроинструмента», вы должны учитывать время работы батареи, жизненный цикл, напряжение и номинальную мощность в ампер-часах.

Время работы:
Проще говоря, время работы – это объем работы, который инструмент может выполнить до того, как закончится его заряд.

Жизненный цикл:
Жизненный цикл – это сколько раз аккумулятор может быть перезаряжен в течение срока его службы.

Вольт (мощность):
Вольт определяет выходную мощность инструмента. Джон Сара, менеджер по беспроводным продуктам Milwaukee Electric Tool, говорит: «Люди, которые в настоящее время используют 18-вольтовые никель-кадмиевые батареи, должны увидеть в 2 – 21/2 раза больше работы от V28».

Номинальное значение в ампер-часах
Чем выше номинальное значение в ампер-часах, тем дольше работает батарея – имейте в виду, что батареи электроинструмента с одинаковым напряжением часто имеют разные номиналы в ампер-часах.

NiMH против NiCad против Li Ion: выбор того, что вам подходит

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи:
Я не думаю, что смогу определить это лучше, чем wiki pedia: «Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH. , представляет собой тип перезаряжаемой батареи, аналогичной никель-кадмиевой (NiCd) батарее, но в ней используется водородопоглощающий сплав для анода вместо кадмия. Как и в никель-кадмиевых батареях, катодом является никель ».

Преимущества никель-металлогидрида (NiMH):
– легче, чем NiCad
– емкость в 2-3 раза выше NiCad

Недостатки никель-металлогидрида (NiMH):
– меньший срок службы по сравнению с NiCad
– короче время работы
– худшие характеристики при низких температурах, поэтому имейте это в виду, если вы планируете использовать инструменты с NiMH на открытом воздухе в холодную погоду
– более высокий уровень саморазряда, чем у NiCad
– падение напряжения на почти разряженных уровнях

Никель-кадмиевые (NiCd) батареи:
Согласно Wiki pedia: никель-кадмиевые батареи (обычно сокращенно NiCd и произносятся как nye-cad) – это популярный тип аккумуляторных батарей для портативной электроники и игрушек, в которых используются металлы, никель ( Ni) и кадмий (Cd) в качестве активных химических веществ.

Никель-кадмиевые (NiCad) преимущества:
– более длительный срок службы
– работает при низких температурах (хорошо работает до 20F)
– более низкий уровень саморазряда, чем у NiMH
– нет падения напряжения при почти разряженных уровнях

Никель-кадмий (NiCad) Недостатки:
– Тяжелая, что затрудняет использование в течение более длительных периодов времени
– Может страдать от «эффекта памяти» или «эффекта ложного дна», если постоянно разряжается наполовину, а затем перезаряжается (wiki pedia)

Литий-ионная (Li-Ion) батарея:
Новые аккумуляторы для электроинструментов, литий-ионные, горячие, потому что у них “ одно из лучших соотношений энергии к весу, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда ”. заряжать, когда не используется », – говорится в Wiki pedia.

Литий-ионные (Li-Ion) преимущества:
– Высокая производительность в холодную погоду – до 0F – отлично подходит для зимнего использования на открытом воздухе
– Легкий вес. Вы можете поднимать над головой инструменты с литий-ионным аккумулятором в течение всего дня.
– Увеличенный срок службы по сравнению с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями, поэтому он продолжает проходить мимо других аккумуляторов
– более быстрое время зарядки, что позволяет быстрее вернуться к работе

Литий-ионные (Li-Ion) недостатки:
– менее проверено чем батареи других форматов – на ранних стадиях разработки
– имеет срок хранения, зависящий от срока службы батареи, не связанный с зарядкой или временем заряда
– иногда может взорваться или взорваться при высокой температуре – горячих автомобилях, прямом солнечном свете и т. д. или иногда после вмешательства.более опасная батарея, чем другие
– необратимое повреждение батареи при хранении при слишком низком уровне разряда, поэтому будьте осторожны и держите их заряженными

Какая батарея подходит для вашего электроинструмента? Ясно, что есть много разных вариантов и много разных плюсов и минусов для каждого типа батареи. Вот почему крайне важно, чтобы вы подошли к покупке со знаниями, которые помогут вам принять правильное решение в вашей ситуации.

Кроме того, вы наверняка произведете впечатление на ребят из большой складской инструментальной базы, когда продемонстрируете свои знания о различных типах аккумуляторов и их достоинствах.

Теперь вы знаете, на что обращать внимание – жизненные циклы, время работы, вольты и ампер-часы, и знаете три основных типа батарей. Я надеюсь, что с этой информацией вы будете лучше подготовлены, чтобы сделать выбор между NiCD, NiMH или Li-Ion батареей!

Разница между NiCad, NiMH и литиевыми батареями

И никель-кадмиевые, и никель-металлгидридные аккумуляторы являются типами аккумуляторных батарей. Однако, несмотря на то, что существует множество различных типов батарей, в которых в качестве основы используется литий, наиболее распространенными типами литиевых батарей являются литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Po) батареи, которые являются перезаряжаемыми.

Литий-ионные батареи стали новым стандартом батарей в электронной промышленности, особенно для портативной бытовой электроники. Преимущество использования литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что они производят такой же заряд, как и никель-металлгидридные аккумуляторы, но, как правило, имеют значительно меньший вес. Следовательно, они идеально подходят для портативности. Еще одно преимущество литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что они заряжаются быстрее, чем два других, и разряжаются медленнее, чем два других. Для сравнения, NiMH занимает второе место, а NiCad – третье.

Литий-ионные батареи

также имеют более длительный жизненный цикл, следовательно, не требуют частой замены, по крайней мере, по сравнению с никель-кадмиевыми или никель-металлгидридными батареями. На втором месте никель-металлгидридные батареи, на третьем – никель-кадмиевые с самым коротким сроком службы.

Можно сказать, что никель-металлогидридные батареи были улучшением по сравнению с никель-кадмиевыми батареями, в то время как литиевые батареи лучше, чем никель-металлгидридные батареи. Однако это не значит, что в нем нет недостатков. Литий-ионные аккумуляторы действительно имеют небольшой риск взрыва или взрыва при высокой температуре, например, в горячих машинах, под прямыми солнечными лучами, при вскрытии или неисправности.Тем не менее, существует лишь незначительный риск того, что это произойдет, и технологии постоянно совершенствуются, чтобы избежать этого сценария.

Сравнение никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых батарей:

NiCad аккумулятор

NiMH аккумулятор

Литиевая батарея

Тип

Аккумулятор

Аккумулятор

Аккумулятор

Материал

Никель-кадмий

Никель-металлогидрид

Литий

литий-ионный (чаще всего)

Описание

Батарея, в которой в качестве положительного электрода (анода) используется гидроксид никеля (NiOOH), а в качестве отрицательного электрода (катода) кадмий

Батарея, в которой в качестве положительного электрода (анода) используется гидроксид никеля (NiOOH), а в качестве отрицательного электрода (катода) – сплав, поглощающий водород.

Батарея, в которой в качестве положительного электрода (анода) используется литий, отрицательный электрод (катод) может быть разным.

Наиболее распространенным типом литиевых батарей являются литий-ионные батареи.

Использование

Когда-то были популярны, но с тех пор их заменили никель-металлгидридные.

Широко использовался в портативных бытовых электронных устройствах, но теперь заменен литий-ионными батареями.

Широко используется в портативных бытовых электронных устройствах. Литий-ионные аккумуляторы обычно используются в ноутбуках, фотоаппаратах, телефонах и т. Д.

Жизнь

Более низкая плотность заряда (меньший срок службы), чем у никель-металлгидридных аккумуляторов.

Более высокая плотность заряда (более длительный срок службы), чем у никель-кадмиевых аккумуляторов

Высокая плотность заряда (длительный срок службы)

Подзарядка

Чаще всего перезаряжаемый

Чаще всего перезаряжаемый

Литий-ионные батареи

перезаряжаемые.Других литиевых батарей нет.

Масса

Более тяжелый

Легче, чем NiCad

Легче, чем NiMH

Температура

Плохо работает при низких температурах

Лучше работает при низких температурах

Лучше всего работает при низких температурах среди трех

Жизненные циклы

Увеличенный срок службы

Меньше жизненных циклов по сравнению с NiCad

Увеличенный срок службы по сравнению с NiCad и NiMH

Саморазряд

Уровень саморазряда ниже, чем у NiMH

Более высокий уровень саморазряда, чем у NiCad

Низкий саморазряд

  Ссылка: Wikipedia (NiCad, NiMH, Lithium, Li-ion), Tool Crib, eBay 
  Изображение предоставлено: lithiumlifepo4battery.com, dmohankumar.wordpress.com, swling.com  

Могут ли литий-ионные батареи заменить NiCd?

Первые литиевые – ионные батареи не были обратно совместимы с инструментами nicad battery , но со временем ситуация изменилась. Однако из-за достижений в схеме батареи зарядные устройства не имеют прямой совместимости; Зарядное устройство, поставляемое с инструментом nicad , не будет работать с литиевыми батареями – ионными батареями .

Щелкните, чтобы увидеть полный ответ

Также спросили, являются ли никель-кадмиевые и литий-ионные батареи взаимозаменяемыми?

Ответ: Это не тот же , а они взаимозаменяемые . PC18BL представляет собой литиевый аккумулятор , ионный аккумулятор , а PC18B – это никель-кадмиевый аккумулятор . Они используют те же зарядные устройства и будут работать с теми же инструментами .

Аналогичным образом, можете ли вы использовать литиевые батареи вместо никель-кадмиевых аккумуляторов? Спасибо за ответы.Согласно Sears , все их инструменты C3, 19,2 В будут использовать новую литий-ионную батарею C3 . Новое зарядное устройство Li-Ion будет заряжать старые никель-кадмиевые батареи , но старое зарядное устройство определенно не будет заряжать новые литий-ионные батареи .

Также люди спрашивают, можно ли заряжать литиевые батареи в зарядном устройстве NiCad?

Батареи NiCad и NiMH являются одними из самых жестких батарей заряжают .В то время как с литиево-ионными батареями и свинцово-кислотными батареями вы можете контролировать перезарядку , просто установив максимальное напряжение заряда , никелевые батареи не имеют напряжения «плавающего заряда ». Таким образом, зарядка основана на пропускании тока через батарею .

Какой аккумулятор лучше никель-кадмиевый или литий-ионный?

Как правило, литиевые батареи – ионные батареи меньше и легче, чем никель-кадмиевые батареи .

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *