Всё о ni─mh аккумуляторах: устройство, характеристики, плюсы и минусы

Распространенные виды никелевых АКБ, их сходства и различия

Существует много видов аккмуляторов, в состав которых входят различные химические соединения. В бытовом потреблении оптимально использовать никель-металлогидридные, кадмиевые и никель-цинковые элементы

Безусловно, любой батарее нужен определенный уход, поэтому всегда важно соблюдать правила эксплуатации и зарядки

Ni-MH

Никель-металлогидридные аккумуляторы — это вторичные химические источники тока с гораздо большей емкостью, чем их предшественники — кадмиевые, однако срок службы их меньше. Одна из популярных сфер применения никелевых элементов — моделестроение (кроме авиации, по причине того, что батарея довольно тяжела по весу).

Первые разработки этих элементов начались в 70-х годах ХХ века с целью усовершенствовать Сd аккумуляторы. Спустя 10 лет, в конце 80-х, удалось добиться того, что химические соединения, используемые при создании Ni-MH аккумуляторов, стали более стабильными. К тому же, они гораздо меньше подвержены «эффекту памяти», чем Ni-Cd: не сразу «запоминают» ток заряда, оставшийся внутри в случае, если элемент до использования не был разряжен полностью. Поэтому полный разряд им требуется не так часто.

Ni-Cd

Несмотря на то, что Ni-MH имеют ряд очевидных преимуществ перед Ni-Cd, стоит отметить, что последние не теряют своей популярности. Главным образом потому, что не так сильно нагреваются при зарядке засчет большего сохранения энергии внутри элемента. Как известно, есть различные типы химических процессов, протекающих между веществами.

Если заряжать Ni-MH, реакции будут экзотермическими, а если кадмиевые аккумуляторы — эндотермическими, что и обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Таким образом, Cd можно зарядить более высоким током, не опасаясь перегрева.

Ni-Zn

В последнее время большое внимание обсуждению в Интернете уделяется батарейкам, в состав которых входит цинк. Они не настолько известны потребителям, как предыдущие, но идеально подходят для использования в качестве элементов питания к цифровым фотоаппаратам

Главная их особенность — это высокое напряжение и сопротивление, благодаря чему даже к концу цикла «заряд-разряд» не наблюдается резкого падения напряжения, как у заряда Ni. Если в фотоаппарате находятся металлогидридные аккумуляторы, он будет выключаться даже в том случае, если батарея не разряжена до конца, а у Ni-Zn такого нет даже в конце разряда.

В связи со спецификой этих батареек, для них может потребоваться индивидуальное зарядное устройство, либо их можно заряжать на любом универсальном «умном» подзаряднике, например, ImaxB6. Ni-Zn аккумуляторы также прекрасно подходят для применения в электрических детских игрушках и тонометрах.

Особый случай.

Внимание!
Производители не гарантируют нормальную работу аккумуляторов 
при зарядных токах превышающих ток ускоренной зарядки
Iзар должен быть меньше емкости
аккумулятора. Так для аккумуляторов емкостью 2500ма*час он должен
быть ниже 2,5А

Бывает, что NiMH элементы после
разрядки имеют напряжение менее 1,1 В. В этом случае необходимо
применить прием описанный в приведенной выше статье в журнале МИР
ПК. Элемент или последовательная группа элементов подключается к
источнику питания через автомобильную лампочку 21 Вт.

Еще раз обращаю Ваше внимание! У таких
элементов обязательно надо проверить саморазряд! В большинстве
случаев именно элементы с пониженным напряжением имеют
повышенный
саморазряд. Эти элементы проще выкинуть

Зарядка предпочтительна индивидуальная для каждого элемента.

Для двух элементов напряжением 1,2 В зарядное напряжение
не должно превышать 5-6В. При форсированной зарядке лампочка
одновременно является индикатором. При снижении яркости лампочки
можно проверить напряжение на NiMH
элементе. Оно будет больше 1,1 В. Обычно, эта начальная, форсированная зарядка
занимает от 1 до 10 минут.

Если NiMH элемент, при форсированной
зарядке в течении нескольких минут не увеличивает напряжение,
греется — это повод снять его с зарядки и отбраковать.

ВЫВОДЫ:

Рекомендую применять зарядные устройства только с возможностью
тренировки (регенерации) элементов при перезарядке. Если нет таких,
то через 5-6 рабочих циклов в аппаратуре, не дожидаясь
полной потери емкости, производить их тренировку и
отбраковывать
элементы имеющие сильный саморазряд.

 И они Вас не
подведут.

В одном из форумов прокомментировали эту статью
«написано тупо, но больше ничего нет
«. Так Вот это не»тупо», а просто и
доступно для выполнения на кухне каждому кто нуждается в
помощи.
Т.е. максимально просто. Продвинутые могут поставить
контроллер, подключить компьютер, …… , но это уже
другая история.

Чтобы не казалось тупо

Существуют «умные» зарядники для
NiMH элементов.

Такой зарядник работает с  каждым аккумулятор
отдельно.

Рис. 5

Он умеет:

1. индивидуально работать с каждым
   аккумулятором в разных режимах,
2. заряжать аккумуляторы в быстром и медленном
   режиме,
3. индивидуальный ЖК дисплей для каздого
   аккумуляторного отсека,
4. независимо заряжать каждый из аккумуляторов,
5. заряжать от одного до четырех аккумуляторов
   разной емкости и типоразмера (АА или ААА),
6. защищать аккумулятор от перегрева,
7. защищать каждый аккумулятор от перезарядки,
8. определение окончание зарядки по падению
   напряжения,
9. определять неисправные аккумуляторы,
10. предварительно разряжать аккумулятор до
    остаточного напряжения,
11. восстанавливать старые аккумуляторы
    (тренировка заряд-разряд),
12. проверять емкость аккумуляторов,
13. отображать на ЖК дисплее: — ток заряда,
    напряжение, отражать текущую емкость.

Самое главное, ПОДЧЕРКИВАЮ,
данного типа устройства позволяют работать индивидуально
с каждым аккумулятором.

По отзывам пользователей такое зарядное устройство
позволяет восстановить большинство запущенных
аккумуляторов, а исправные эксплуатировать весь
гарантированный срок эксплуатации.

К сожалению я таким зарядником не пользовался,
поскольку в провинции его купить просто невозможно, но в
форумах Вы можете найти много отзывов.

Главное не заряжайте на больших токах, не смотря на
заявленный режим с токами 0,7 — 1А, это все же
малогабаритное устройство и может рассеять мощность 2-5
Вт.

Заключение

Любое восстановление NiMh
аккумуляторов строго индивидуальная (с каждым отдельным
элементом) работа. С постоянным контролем и отбраковкой
элементов не принимающих зарядку.

И лучше всего заниматься их восстановлением с помощью
интеллектуальных зарядных устройств, которые позволяют
индивидуально выполнять отбраковку и цикл заряд — разряд
с каждым элементом. А поскольку таких устройств
автоматически работающих с аккумуляторами любой емкости
не существует, то они предназначены для элементов строго
определенной емкости или должны иметь управляемые токи
зарядки, разрядки!

И я бы не рекомендовал заниматься восстановлением Li-ion аккумуляторов. В критических ситуациях они склонны к разрушению с выделением большого количества энергии и опасных химических компонентов!

Другие статьи на эту тему:

1. Тестирование Ni-MH аккумуляторов АА
   форм-фактора. Автор данной статьи  Propretor.

2. Секреты
   «омоложения» батареи ноутбука, Вадим Логинов, Журнал «Мир ПК», #05, 2006
   год.

А.Сорокин

2011 г.

<<назад>> <<
в начало>>
<<на главную
>>

Нюансы во время работы

Для долговечной работы аккумуляторных батарей ni mh нужно знать и следовать нескольким советам, регулярное применение которых сможет гарантировать продолжительное пользование. Для этого необходимо знать всего несколько вещей.

Для долговечной работы используют такие методы:

1. Остановка зарядки в связи с изменением скорости роста температуры. Во время зарядки батарея находится под постоянным контролем, и в том случае, когда температура быстро изменяется, происходит автоматическая остановка процесса.
2. Остановка зарядки по максимальному времени.
3. Прекращение заряда по достижению максимальной температуры. Если батарейка запредельно нагрелась и достигла максимальных показателей, процесс быстрой зарядки останавливается.
4. Перед окончанием зарядки устройства происходит снижение подаваемого заряда в связи с повышением температуры батарейки.
5. Максимальное напряжение. Такой способ актуален для старых батареек, которые имеют повышенное внутреннее сопротивление в связи с нехваткой электролита. Происходит автоматическая корректировка максимального напряжения.
6. Максимальное давление. Метод применяется для аккумуляторов с большой ёмкостью. Давление в этом случае будет зависеть от размеров конструкции.

Для того чтобы правильно рассчитать формулу для зарядки ni mh battery, нужно применить следующую формулу: время зарядки равно ёмкости, разделённой на силу тока зарядного устройства. К примеру, есть аккумулятор ёмкостью 4000 миллиампер в час. Зарядное устройство имеет силу тока 1000 миллиампер в час: 4000 / 1000 = 4.

Необходимые правила, которые нужно соблюдать во время эксплуатации АКБ:

1. Такие устройства очень чувствительны к перегреву, и он очень плохо скажется на их работе. Они теряют токоотдачу и способность отдавать имеющийся заряд.
2. Перед активной эксплуатацией элемента батареи для его лучшей работы можно совершить несколько циклов разрядки и зарядки устройства. Это позволит достичь максимальной ёмкости, которая была потеряна во время транспортировки и хранении после производства.
3. Во время долгого хранения без применения в работе аккумулятор нужно оставлять заряженным не более чем на 30−40% от максимальной ёмкости.
4. После зарядки или разрядки батареи нужно дать ей время остыть.
5. Рекомендуется время от времени (каждые 8−10 циклов зарядки) разряжать аккумулятор до 0.98 и полностью заряжать. Это продлит время его эксплуатации.
6. Такие батареи нужно разряжать максимум до показателя 0.98. Если эта цифра будет меньшей, то устройство просто может перестать заряжаться.

Параллельное питание элементов

Параллельная зарядка батарей затрудняет качественное определение окончания процесса. Это связано с тем, что нельзя быть уверенным, что каждая ячейка или пакет имеют одинаковое сопротивление, и поэтому некоторые из них будут потреблять больше тока, чем другие. Это означает, что нужно использовать отдельную цепь зарядки для каждой линии в параллельном блоке. Следует установить, каким током заряжать NiMH, определив балансировку, например, используя резисторы такого сопротивления, что будут доминировать в управлении параметрами.

Современные алгоритмы были разработаны для обеспечения точной зарядки без использования термистора. Эти устройства аналогичны Delta V, но имеют специальные методы измерения для обнаружения полного заряда, обычно включающие некоторый цикл, когда напряжение измеряется по временному интервалу и между импульсами. Для многоэлементных пакетов, если они не находятся в одном и том же состоянии и не сбалансированы по емкости, они могут заполняться по одному за раз, подавая сигнал об окончании этапа.

Чтобы сбалансировать их, потребуется несколько циклов. Когда батарея достигает конца заряда, кислород начинает образовываться на электродах и рекомбинировать на катализаторе. Новая химическая реакция создает тепло, которое легко измеряется термистором. Это самый безопасный способ определения окончания процесса во время быстрого восстановления.

Различие в применении

При выборе того или иного аккумулятора для питания различной техники необходимо понимать, какие необходимые свойства будут важны в ходе эксплуатации. Для переносных гаджетов и небольшой радиоэлектроники пригодится подойдет литий ионные или никель металлгидридные батареи, данные потребители не требуют повышенных токов разряда. При питании электроинструмента требуется более высокие показания тока, а также возможность использования аппарата при пониженных температурах без опасения быстрого разряда в таком случае подходят никелевые.

Все рассмотренные элементы питания обладают рядом положительных и отрицательных характеристик. Правильное понимание основных необходимых свойств поможет снизить затраты, а также продлить работоспособность используемого аппарата или прибора.

https://www.youtube.com/watch?v=s9rWa3XFSCcVideo can’t be loaded because JavaScript is disabled: Все про аккумуляторы: Li-Ion, Li-Pol, Ni-mh, Ni-cd — В чем разница (https://www.youtube.com/watch?v=s9rWa3XFSCc)

Положительные и отрицательные стороны

Как говорилось выше, никель-металлогидридная технология пришла на смену никель-кадмиевой. Здесь стоит сделать акцент на возрастании удельных энергетических характеристик и отказе от применения токсичного кадмия. Подобное решение дало возможность производителям наносить меньше вреда окружающей среде при изготовлении Ni-Mh. Также существенно была упрощена технология утилизации электробатарей пришедших в негодность.

Плюсы

Эффект памяти хоть и присутствует, но в отличие от никель-кадмия, он всё-таки значительно ниже.

В структуре нет токсичных материалов.

Увеличенный показатель удельной ёмкости по сравнению с конкурентами. Превосходство доходит до 40% от стандартной ёмкости никель-кадмия и при этом Ni-Mh меньше весит.

Безопасная транспортировка — авиакомпании без проблем берут как груз.

Минусы

В процессе зарядки никель-металл-гидрид греется больше чем предшественник, из-за этого появляется надобность внедрения реле температуры либо предохранителей. Разработчики устанавливают данные компоненты на стенке по центру электронакопителя.

Риск переполюсовки и перегрева составляющих возрастает с увеличением срока службы и числа циклов. Поэтому инженеры устанавливают в такие аккумуляторные блоки не больше 10 элементов.

Ni-Mh имеет весьма заметный самостоятельный разряд. Он в пару раз выше чем у Ni-Cd (20% в течении первых суток и дальше идёт рост на 10% каждый месяц). Подобное недоразумение присутствует по причине реакции оксидно-никелевого электрода с водородом электролита. В нынешних вариациях Ni-Mh данную проблему решают путём изменения сплавов минусовых электродов. Результат получается конечно не идеальный, но достаточно приемлемый.

Ni-Mh могут нормально функционировать в более узком диапазоне температур. При показателе за бортом в -10 градусов, такие устройства теряют свою работоспособность. Отказ работать можно наблюдать и при температуре выше +40 градусов. Однако на рынке есть линейки Ni-Mh, для которых производитель расширяет диапазон рабочих температур посредством внедрения легирующих добавок.

АКБ безвозвратно теряют ёмкость минусового электрода, когда разряжаются на 100%. Поэтому, никель-металл-гидридные источники питания более требовательны к процессу разряда, чем их старшие братья — Ni-Cd. Сами разработчики советуют разряжать элемент до 1 V в накопителях с низким напряжением или до 1,1 V в аккумуляторах состоящих из 7-10 элементов.

Служат относительно не долго — до 600-800 полных циклов, но и эта цифра может сократиться в значительной степени если постоянно доводить устройство до глубокого разряда.

Снижение ёмкости уже через 250-300 циклов.

Ni-Mh более дорогие в изготовлении чем Ni-Cd.

Требуется специальное ЗУ со стадийным алгоритмом и отслеживанием перезаряда.

Усложнённый алгоритм зарядного процесса. Он более длительный и вдобавок Ni-Mh аппаратура восприимчива к перезаряду.

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.

Особенности эксплуатации

Условия использования во многом определяют, сколько рабочих циклов выдержит АКБ и насколько долго она будет находиться в строю. Два этих показателя идут на спад при ускорении разряда и возрастании его глубины. Напрямую влияют также быстрота заряда и контроль завершения процедуры подзарядки.

Ni-Mh бывают разных типов и в зависимости от этого, а также от условий функционирования, девайс может обеспечить 500-1000 рабочих циклов. По времени — это три-пять лет. Такие показатели актуальны при 80-процентной глубине разряда.

Чтобы обеспечить никель-металлогидридному накопителю надёжное функционирование на протяжении всего срока его жизни, пользователь должен придерживаться всех рекомендаций разработчиков

Особое внимание нужно уделять температурному режиму, также, нельзя доводить аппаратуру до значительного разряда (меньше 1 В). Кроме того, недопустимо и короткое замыкание

Нельзя эксплуатировать новые Ni-Mh совместно с использованными. Нельзя припаивать к батареям проводки и другие приспособления.

Никель-металлогидрид гораздо более восприимчив к перезаряду, чем никель-кадмий. В перовом случае, можно ожидать теплового разгона. Чаще всего, Ni-Mh «заправляют» током 0,1 С на протяжении 15 ч. Если применяется компенсационная подзарядка, то величина тока будет составлять 0,01-0,03 C, а время затрачиваемое на данную процедуру — 30 часов.

Заряжать источник энергии можно ещё в ускоренном и быстром режимах. Первый вариант предусматривает 4-5 часов времени, второй — всего час. Такие скоростные процедуры годятся для Ni-Mh оснащённых высокоактивными электродами. Если в ход идут скоростные режимы, то пользователю придётся тщательно отслеживать процесс, по переменам напряжения, температуры и некоторых других параметров.

Производители советуют пользоваться быстрым зарядом в три этапа:

1. Ток 1 С и выше.

2. Ток 0,1 С. Время от 30 до 60 минут.

3. Ток 0,05-0,02 C. Это компенсационный подзаряд.

Информация о зарядке АКБ, находится, как правило, в инструкции по эксплуатации, прилагающейся к накопителю. Показатель рекомендуемого тока зарядки можно отыскать на корпусе накопителя. Если брать общий случай, то напряжение заряда при зарядном токе 0,3-1 С пребывает в пределах 1,4-1,5 V.

Что представляет собой ni mh аккумулятор?

Для начала разберемся, тип аккумулятора что это такое?

Аккумулятор ni mh (никель-металл-гидридный) — это аккумулятор, пришедший ещё в прошлом веке на смену кадмиевому аккумулятору, о котором можно почитать в статье.

Эволюция аккумуляторных поколений вовсе не означает полный и безоговорочный отказ от батарей предыдущего поколения.

Просто эксплуатация более ранних моделей со временем приобретает узкоспециализированный характер с учетом достоинств и заслуг предшественников.

Конструкция никель-металл-гидридной аккумуляторной батареи:

1. анод — водородный металлогидридный,
2. катод — оксид никеля,
3. электролит — гидроксид калия.

Понимание конструкции и рабочих принципов — это ключ к уразумению эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов.

Одна из применяемых схем отрицательного металлогидридного электрода фольговая, при этом паста в составе сплава и связующего вещества наносится на пористую фольгу, после чего высушивается и спрессовывается.

Другая схема предполагает наличие никелевого порошка, напрессовывающегося на никелевую сетку. Затем сетку очень сильно разогревают, и никель после этого спекается.

Также церий празеодим имеется в никель-металл-гидридных батареях.

Основной компонент, предопределяющий свойства Ni-MH аккумулятора, это водород-абсорбирующий сплав.

Основные параметры никельметаллогидридных аккумуляторов:

1. Теоретическая энергоёмкость
2. Удельная энергоёмкость
3. Удельная энергоплотность
4. ЭДС
5. Рабочая температура
6. Срок службы
7. Саморазряд

Среди основных характеристик, которые отличают никельметаллогидридные аккумуляторные батареи, можно назвать емкость.

Тип аккумулятора никель-металл-гидридный применяется на данный момент, например, для детских игрушек и для моделей авто и самолетов.

Это происходит в том числе потому, что этот тип аккумулятора сравнительно недорогой относительно новейших литий-ионных Li‐ion, о которых можно почитать в статье

Литий-ионный — аккумулятор нового поколения

.

Также широко применяются элементы ni mh в современных электрокарах, в передовой аппаратах дл я исследования космоса, радиоаппаратуре, осветительных приборах и бытовой технике.

Условия безопасной эксплуатации

Для продления срока службы и сохранения всех технических характеристик металлгидридных АКБ необходимо соблюдать рекомендации производителя. К таким требованиям относят:

• соблюдение нормального температурного режима;
• запрещается разряжать батарею до значения ниже 1В;
• не допускается короткое замыкание электродов между собой, при этом может произойти полное разрушение аккумулятора;
• запрещается применение старых элементов совместно с новыми в батарее;
• не рекомендуется припаивать провода и токоотводы к элементам питания.

Хранение ni mh аккумуляторов следует при нормальной температуре не ниже 0°С, не допускается снижение разряда до нуля, такое неминуемо приведет к потере внутренней емкости. Необходимо раз в месяц проводить подзаряд.

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Благодаря большой емкости использовать подобные батареи можно повсеместно. Будь-то шуруповерт, или сложный измерительный прибор, в любом случае подобный аккумулятор без проблем обеспечит его энергией в должном количестве.

В быту чаще всего такие батареи используются в портативных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Тут они показывают хорошие показатели, сохраняя оптимальные потребительские свойства длительное время. Причем могут использоваться как одноразовые элементы, так и многоразовые, регулярно подзаряжаемые от внешних источников питания.

Еще одно применение – приборы. Благодаря достаточной емкости их можно применять в том числе в переносном медицинском оборудовании. Они хорошо работают в тонометрах и глюкометрах. Так как не возникает скачков напряжения, никакого влияния на результат измерения не оказывается.

Многие измерительные приборы в технике приходится применять на улице, в том числе и зимой. Тут металлгидридные батареи просто незаменимы. Благодаря малой реакции на отрицательные температуры, они могут использоваться в самых сложных условиях.

Устройство и принцип работы

Ni-Mh накопители принадлежат к группе щелочных, роль положительного элемента в них играет водородный металл-гидридный электрод, а за катод отвечает оксид никеля. В качестве электролита идёт щёлочь KOH. По конструкции, Ni-Mh идентичны своим предшественникам, никель-кадмиевым накопителям энергии, а по происходящим в них процессам, они схожи с никель-водородными структурами. Однако Ni-Mh обыгрывают перечисленных оппонентов по удельной энергоёмкости.

Положительный электрод может брать большой объём водорода. В среднем, это значение превосходит объём электрода в тысячу раз. Чтобы достигнуть абсолютной стабилизации, разработчики внедряют в сплав литий либо латан.

Материал катодов Ni-Mh накопителей, обеспечивает качественный заряд между «+» и «-» электродами. Самый продолжительный срок службы и самый высокий показатель ёмкости обеспечивают пеноникелевые, а также металловойлочные катоды.

Конструкция батареи может отличаться, однако чаще всего, это рулонообразные анод и катод разделённые сепаратором. Встречаются вариации, в которых пластины выстроены поочерёдно и переложены сепаратором. Также в конструкции присутствует предохранительный клапан, активирующийся при опасном увеличении давления (до 2-4 МПа) внутри накопителя.

Зарядка ni cd аккумуляторов

Один элемент имеет номинальное напряжение 1,2V. При работе это значение может меняться от 1,35V (полностью заряжен) до 1V (полный разряд). У этих элементов есть одна интересная особенность, на которой завязан режим отключения в зарядном устройстве (если оно автоматическое). После набора ёмкости, напряжение на выводах несколько снижается на 50-70 mV. Такой скачок обозначают  ΔV(дельта V). Зарядное реагирует на такое снижение и отсекает ток заряда.

На практике срабатывать по  ΔV умеют только зарядные устройства среднего и продвинутого уровня. И часто приходится вручную просчитывать, как заряжать ni cd аккумуляторы.

Напряжение заряда любая зарядка будет выдавать из расчёта 1,5-1,6V на один элемент. А вот ток заряда может быть разным. Его всегда можно посмотреть на самом зарядном устройстве (как правило, с тыльной стороны).

Ёмкость аккумулятора нужно поделить на ток заряда и умножить на коэффициент потерь 1,4. Например:

1000mAh/200mA=5 часов*1,4 = 7 часов.

Каким током заряжать? Номинальный ток заряда 0,1С, где С — ёмкость батареи. Для 1000mAh номинальным является ток 100mA. Время заряда в таком случае составит 14 часов. Не очень удобно. Почти всегда используется ускоренный режим 0,2-0,5С. Это несколько сокращает срок службы аккумуляторов, но повышает удобство использования.

Чем литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы лучше Ni-Cd или Ni-MH

Ранее мы говорили, что литий-ионные аккумуляторы пришли на смену перезаряжаемым батарейкам Ni-MH и Ni-Cd, как достойная альтернатива, характеризующаяся высокими рабочими качествами. При этом мало кто знает, что до выхода литиевый источников тока было более 20 лет неудачных экспериментов, которые никак не давали положительного результата.

Ситуация кардинально переменилась после того, как учеными был сделан уклон в сторону ионов лития, вместо работы с металлическим литием. И сегодня аккумуляторы на базе литий ионов уже окружают нас повсеместно. Такие элементы питания сейчас используют:

— в фототехнике; — в мобильных телефонах; — в компьютерах и ноутбуках; — в цифровой аппаратуре; — в смартфонах, планшетах, электронных книгах и даже карманных фонариках.

Принципиальные преимущества Li-ion аккумуляторов

Если разобраться, то литий-ионные аккумуляторные батарейки имеют схожие типоразмеры, аналогичные никель-кадмиевым и никель-металлогидридным вторичным элементам. Форма батареек также может быть 2-х типов:

— цилиндр (в том числе таблетка, кнопка, пуговка); — параллелепипед (внешне: прямоугольник, блок).

При схожих размерах аккумуляторы литий-ионной схемы накапливают большее количество энергии и дают более высокое напряжение, чем ранее популярные Ni-Cd или Ni-MH источники тока. Например, один литиевый элемент питания (одна батарейка) уже способна заменить 2 никелевые модели по напряжению и срокам службы.

Чем еще литий-ионные аккумуляторы лучше своих предшественников? Да практически всем:

— повышенной плотностью (удельной емкостью) энергии на единицу площади; — высокой плотностью разрядных токов; — незначительным и малозаметным саморазрядом; — длительным сроком службы (10 лет); — простотой в уходе и эксплуатации; — отсутствием потребности в «тренировке» после покупки; — постоянной готовностью к эффективной работе; — возможностью регулярной незначительной дозарядки; — широким рабочим температурным диапазоном; — значительным количеством рабочих циклов (свыше 1000 разряд/зарядов); — способностью сохранять накопленную энергию; — отсутствием «эффекта памяти»; — малым старением без регулярного использования; — прочими полезными качествами.

Так, заряженная литий-ионная аккумуляторная батарейка может терять за год не более 3% накопленной емкости, что изначально предопределяет длительные сроки ее хранения в условиях, указанных производителем изделия. А спустя 2 года хранения без использования аккумулятор литий ионный может потерять всего 20% былой энергии, и готов в любое время приступить к работе.

Принципиальные недостатки Li-ion аккумуляторов

Этот абзац не будет большим, т.к. заметных недостатков не слишком много. Это:

— сравнительно высокая стоимость; — «боязнь» перезарядки; — «боязнь» полного разряда в ноль; — ограниченный спектр рабочих температур, который выше Ni-MH или Ni-Cd, но все еще не безграничен; — взрывоопасность при нарушении герметичности корпуса; — невозможность обеспечить высокие разрядные токи, в чем могут нуждаться мощные портативные электроприборы вроде электробритвы или фотовспышки.

Перспективы развития Li-ion аккумуляторов

1. Уже сегодня аккумуляторы литий ионные считаются экспертами наиболее перспективным классом автономных перезаряжаемых элементов питания.

2. Идет поиск материала, способного заменить дорогостоящий оксид кобальта. При успехе этого поиска цена аккумуляторов может снизиться.

3. Повышение удельной энергоемкости – главное направление поиска ученых, и уже сейчас появляются новые успешные варианты, например, с переходом на литий-полимерную (Li-pol) основу аккумулятора.

В целом, аккумуляторные батарейки Li-ion идеальными, конечно, не назовешь, но высокая плотность накопленной энергии компенсирует здесь все имеющиеся недостатки. И именно поэтому литий-ионные элементы питания получили сегодня столь широкое распространение во всех видах портативной и автономной электротехнике, где компактность и эргономичность имеет большое значение.