Что лучше никель кадмий или литий ион: Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторы. В чем разница. Плюсы и минусы — купить на radiosila.ru

Содержание

«Литий» против «кадмия»: непростой выбор?

Какой шуруповёрт выбрать? «Литий-ион» или «кадмий»? На 10 вольт или на 18? Казалось бы, вопрос странный — как можно сравнивать столь разные вещи? Они даже внешне порой различаются, как малолитражка и КамАЗ. Модель с Li-Ion батареей на 10,8 В в несколько раз легче и гораздо компактнее. На фоне габаритного шуруповёрта с 18‑вольтовой никель-кадмиевой батареей выглядит как-то даже несолидно. Но смотришь заявленные характеристики и видишь, что отличия не настолько велики, как можно ожидать, глядя на размеры. Смотришь ценник — и здесь разница минимальна. Так на что лучше потратить свои кровно заработанные?

Тест шуруповёртов — вещь обыденная, но, как правило, сравниваются однотипные модели. Мы решили подойти к вопросу с другой стороны и сравнить инструменты разных типов, чтобы понять, какой объём работы они способны выполнить. Для испытаний взяли три модели популярного российского бренда «Интерскол» из серии М3: ДА‑10/10,8М3 (с литиево‑ионной батареей напряжением 10,8 В) и две «кадмиевые» на 12 и 18 В соответственно — ДА‑10/12М3 и ДА‑13/18М3.

Программа испытаний была вполне обычной. Поставили перед каждым инструментом одну и ту же задачу. Во‑первых, закрутить максимальное количество саморезов размером 75х4,2 мм в сухой сосновый брус. То есть крутить, пока не сядет аккумулятор. Во‑вторых, сверлить металл (уголок 40х40х4 мм, сталь 3), диаметр сверла — 5 мм. Тоже до полного разряда батареи.

Как нетрудно догадаться, нагрузка при такой работе была далеко не максимальной. В частности, наибольший диаметр сверления в стали, указанный в инструкции, как минимум вдвое выше — 10, 10 и 13 мм для упомянутых моделей соответственно. Но сверлить с помощью шуруповёрта «десяткой» — согласитесь, это всё­-таки экзотика. Поэтому мы решили выбрать что­-нибудь, более приближённое к реальности.

Прежде чем перейти к результатам, расскажем о самих инструментах. Комплектация у всех представленных моделей идентичная и абсолютно типовая: сам шуруповёрт, два аккумулятора, зарядное устройство и пластиковый кейс. О нём, кстати, хочется сказать отдельно. Разновидностей подобных кейсов сейчас огромное количество, но далеко не все удачны. У некоторых внутри слишком много «переборок», так что ни крышку закрыть, ни полезную оснастку уложить. Некоторые настолько хлипкие, что через десяток открываний их уже можно выбрасывать — ломаются. У некоторых застёжки или сразу отваливаются, или же не держат совсем. Когда этот чемодан внезапно открывается (конечно же, в самый неподходящий момент, например на лестнице), то быстро понимаешь, что попытка сэкономить не удалась. Ну а всё, что лишено указанных недостатков, к бюджетному сегменту при всём желании не отнесёшь.

Так вот, «интерсколовские» кейсы оказались вполне удобными. Всякой вещи отведено своё место, при этом внутри ничего не болтается и не гремит. Даже для сетевого кабеля зарядного устройства предусмотрительно оставлено достаточное пространство, чтобы этот кабель не приходилось по пять минут сматывать при каждой укладке шуруповёрта в чемодан. Металлические застёжки надёжно удерживают крышку. Да и сама крышка, равно как и дно, прочная — за сохранность инструмента можно быть спокойным, даже если уронишь кейс (не с девятого этажа, конечно). Моё субъективное резюме: в «интерсколовских» инструментальных кейсах есть всё необходимое по разумной цене.

«Интерскол» ДА‑10/10,8М3 — лёгкий, компактный, но при этом функционально очень насыщенный шуруповёрт. Две скорости, 18 ступеней регулировки муфты, внушительные заявленные характеристики (способен сверлить «десяткой» в стали). Разве что аккумулятор полностью скрыт внутри рукоятки, поэтому инструмент может только лежать. В таком положении он тоже занимает немного места, но проблема «куда деть его, когда нужны свободные руки» в случае с ДА‑10/10,8М3 решается очень просто: покупаем специальную кобуру, вешаем её на пояс и носим шуруповёрт на манер личного оружия. Очень удобно.

Зато поставить «кадмиевые» ДА‑10/12М3 и ДА‑13/18М3 — не проблема. Площадь опорной поверхности аккумулятора у них намного больше, плюс снизу предусмотрены резиновые накладки от скольжения и оптимальная балансировка. Всё это обеспечивает устойчивость даже на слегка наклонённой поверхности. Если этот критерий имеет принципиальное значение (а для некоторых покупателей это так), то выбирайте ДА‑10/12М3 или ДА‑13/18М3 — не пожалеете.

Естественно, одной только повышенной устойчивостью достоинства этих двух моделей не ограничиваются. У них есть всё, что должно быть в хорошем шуруповёрте: двухскоростной редуктор (удобно и сверлить, причём любые материалы, и саморезы закручивать), быстрозажимной патрон, муфта с большим количеством ступеней регулировки, автоматический тормоз шпинделя, подсветка рабочей зоны. Даже ремешок на кисть не забыт — как страховка на случай, если инструмент выскользнет из рук при работе где-­нибудь на высоте. Согласитесь, вещь отнюдь не лишняя. Внутри тоже интересно: сдвоенные подшипники везде, где только можно (вместо втулок скольжения), и двигатель новой серии, способный развивать большой крутящий момент. Поэтому производитель и относит все упоминаемые в этой статье модели к профессиональному классу — над их надёжностью потрудились немало.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Работа с древесиной: закручивание саморезов и «ступенька»

Ну а теперь давайте посмотрим, каковы различия между моделями в реальной работе. Начнём с закручивания саморезов. Дано: сухой сосновый брус и саморезы размером 75х4,2 мм с крупным шагом. До полной разрядки аккумулятора «литиевый» ДА‑10/10,8М3 завернул 110 саморезов, «кадмиевые» ДА‑10/12М3 и ДА‑13/18М3 – 145 и 214 штук соответственно. Ёмкость батарей у всех моделей одинакова (1,5 А∙ч), так что разница, очевидно, обусловлена напряжением.

Классическая «ступенька» проводилась в таком режиме: ставим муфту в каждое нечётное положение (1, 3, 5) и закручиваем те же саморезы, что и в предыдущем испытании (75х4,2 мм) до срабатывания муфты. Результаты такие: уже на 7‑й ступени любой из тестируемых шуруповёртов гарантированно вгоняет саморез на всю длину. В том числе и ДА‑10/10,8М3, так что этот «малыш» тоже вполне эффективен в работе с крупным крепежом.

Если смотреть на начальные ступени регулировки, где саморез погружается не полностью, то стоит обратить внимание на такой параметр, как «остаточная» высота. Она примерно одинакова у всех трёх испытанных образцов: 55–62 мм на первой ступени, 43–45 на третьей (напомню — мы проводили испытания на каждой нечётной ступени) и 9–11 мм — на пятой. Это значит, что все три инструмента, невзирая на разницу во внешнем виде, неплохо справляются и с деликатными работами. На начальных ступенях регулировки муфта у всех достаточно мягкая, чтобы можно было работать с тонким крепежом.

Работа с металлом: закручивание саморезов и сверление

Первое упражнение — закручиваем саморезы по металлу 13х4,2 мм в стальной уголок 40х40х4 мм. В обычной жизни это может понадобиться при креплении листов профнастила к каркасу забора. Так вот, ДА‑10/10,8М3 закрутил 21 саморез, старшие модели — 33 и 48 соответственно. Тот же уголок пробовали сверлить (диаметр сверления — 5 мм). Результат — 16, 26 и 35 полностью просверлённых отверстий.

В инструкции сказано, что аккумулятор полностью заряжается за 60±10 минут. Наши наблюдения подтверждают эту цифру — среднее время зарядки составило 62 минуты.

ВЫВОДЫ

На первый взгляд результаты выглядят как убедительная победа старого доброго «кадмия» — объём выполняемой работы у них, очевидно, больше. Но это будет однобокое сравнение, результат ДА‑10/10,8М3 вовсе не выглядит провальным. У него есть очевидные преимущества, не учитываемые в рамках теста, такие как малый вес, компактный корпус, отсутствие «эффекта памяти» и вытекающую из этого возможность заряжать аккумулятор в любой удобный момент без неприятных последствий. У «кадмиевых» всё сложнее — если не хочешь потерять часть ёмкости, их предварительно нужно разрядить, и желательно полностью. Зато Ni­Cd аккумуляторы дешевле, и не боятся мороза – шуруповерты полностью функциональны при температурах до ­20 градусов.  С учетом всего вышеизложенного приходим к выводу, что для бытовой эксплуатации удобнее «литиевый» шуруповёрт «Интерскол», а «кадмиевые» больше подходят для интенсивной профессиональной эксплуатации.

Тест провёл Алексей МЕСНЯНКИН.

Оригинал статьи доступен на официальном сайте журналов серии «Потребитель».

Какие литиевые аккумуляторы лучше для шуруповерта? Обзор популярных АКБ

Независимо, выбираем мы шуруповерт или другой ручной инструмент, нужно подержать его на весу, проверить, насколько приемист он в руке. Инструмент с Li-ion аккумулятором выбирают профессионалы. К достоинствам относят большую емкость, быструю зарядку и малый вес инструмента в сравнении с солевыми элементами. Для любителя, вынимающего прибор из кейса раз в полгода, лучше приобрети шуруповерт с недорогим никель-кадмиевым аккумулятором.

Восстановление аккумулятора

Какой аккумулятор лучше, литиевый или никелевый?

Любой аккумулятор является хранилищем энергии, которую в него загрузили. Принцип работы прибора основан на электрохимической реакции. Энергия поступающая, запускает процесс электролиза. В результате ионы подходят к электродам, накапливаются и тем самым создают разность потенциалов, напряжение.

Разные химические составы, создавая напряжение на клеммах, используют разное количество энергии. Способность поглощать электрический ток называют емкостью. Отдавая полученный заряд инструменту, аккумулятор обеспечивает его работоспособность.

Сравнивая литиевые и никелевые аккумуляторы, можно найти достоинства и недостатки в обоих типах. Значит, необходимо выбрать, что в приоритете для конкретного пользователя. Лучше ли шуруповерт с никель-кадмиевыми батарейками или на литиевом аккумуляторе?

Сравним определяющие требования к инструменту.

Емкость и ее восстановление. Все никелевые аккумуляторы имеют емкость в два раза ниже, чем литиевые. Это значит, время работы в 2 раза меньше. Их нужно полностью разрядить и также зарядить. При этом цикл восстановления длится 12-14 часов. В противном случае аккумулятор из-за неполного заряда потеряет емкость из-за эффекта памяти.

Эффект памяти

У литиевого аккумулятора емкость больше, заряжать его можно, независимо от оставшегося заряда. Литиевые элементы не имеют «памяти», но теряют емкость при перезаряде или глубокой посадке. Им требуются специальные ЗУ.

Напряжение на полюсах. Никель-кадмиевые аккумуляторы создают напряжение 1,2 В. Разные типы литиевых банок выдают от 3 до 4 В. При этом у них неизменно большая емкость, большинство их высокотоковые. В шуруповертах используют литий-ионные кобальтовые форм фактор 18650 и железофосфатные 26650 аккумуляторы. В инструментах равного напряжения литиевых банок используют меньше, снижая общий вес изделия.

Температурный фактор. Никель-кадмиевые аккумуляторы работают до -40 0, почти не теряя емкости. Кобальтовые литий-ионные элементы уже при +10 0 начинают терять заряд, но отказывают при -10 0 С. Зарядить их в холоде невозможно. Но железофосфатные элементы уступают в плотности заряда, но работают до -30 0. При этом они более терпеливы к разрядке.

Фактор безопасности. Никель-кадмиевые батарейки создают проблемы утилизации. Кадмий создает нагрузку на экологию. Ионно-литиевые аккумуляторы при перезаряде склонны к возгоранию, взрыву. То же происходит, если температура окружающей среды выше +60 0 С. Требуется использовать платы защиты, специальные ЗУ, что повышает стоимость изделий. Железо-фосфатные литий-ионные аккумуляторы не перегреваются.

Хранение аккумуляторов

Для тех, кто работает инструментом от случая к случаю важно знать. Литиевый аккумулятор нужно хранить при температуре 15-20 градусов, заряженным предварительно на 60 %. В неблагоприятных условиях прибор теряет до 5 % заряда за год. Периодически его можно подзаряжать.

Никелевый аккумулятор хранят разряженным. Перед работой ставят на полную зарядку.

Зная основные различия, можно определиться, какой аккумулятор лучший, литиевый или никель-кадмиевый.

Какой аккумулятор лучше, кислотный или литиевый?

Тяговый литиевый аккумулятор для склада

Для обслуживания техники долгое время не было альтернативы свинцовым кислотным аккумуляторам. Для лодочных моторов, автомобилей создавались батареи, называемые стартовыми. Чтобы постоянно отдавать энергию моторам на электрокарах, электромобилях, штабелерах и подобной технике применяют мощные тяговые аккумуляторы.

Есть ли альтернатива кислотным и гелевым моделям?

Требования к обслуживанию. Кислотный аккумулятор большой емкости заряжается до 12 часов. При неполной емкости может отработать 4-6 часов. Требуется устанавливать сменный, что отнимает время. Только полный цикл зарядки спасет аппарат от потери емкости. Для зарядки используется вентилируемое помещение, так как выделяющийся водород взрывоопасен.

Литий-ионный аппарат с активным компонентом LiFePO4 имеет большую емкость, подзаряжается в течение часа. Его можно подпитать энергией в моменты простоя, даже за 15 минут. С одним аккумулятором можно организовать круглосуточную работу. Именно, литий-железо-фосфатные аккумуляторы активно вытесняют громоздкие аккумуляторы из складских помещений.

Срок службы. Кислотные аккумуляторы выдерживают до 1200 перезарядки, а литиевые 3000-5000 раз, по заявлениям производителей. Они необслуживаемые, не требуют ухода.

Экономический фактор. Литий-ионные аккумуляторные батареи дороже кислотных в 3 раза. Но покупать их экономически выгодно. При зарядке и таком же объеме работы тратится на 30 % меньше энергии. На 65 % сокращается стоимость их обслуживания. Не требуется помещения для зарядки. Инвестиции окупаются в течение двух лет.

кислотные АКБ

Сложнее определиться, какие стартовые аккумуляторы лучше литиевые или кислотные. Здесь следует учитывать самое главное требование литиевых систем – исключение перезаряда и глубокой разрядки. Но уже ведущие производители легковых автомобилей перестраивают бортовую систему, подключают конвертор для передачи энергии от генератора.

Причины, по которым трудно переделать автомобиль под литиевые аккумуляторы:

  • генератор не может подавать энергию напрямую в аккумулятор – возможен перезаряд;
  • силовые системы – лебедку, бортовые системы необходимо адаптировать под особенности аккумулятора;
  • эксплуатировать литиевый аккумулятор для автомобиля пола можно до -20 0, в дальнейшем емкость резко снижается.

На подходе автомобильные аккумуляторы, не снижающие емкости при – 40 0, стоимость аппаратов неуклонно снижается.

О массовой замене аккумуляторов на литиевые говорить преждевременно. Переделка автомобиля под аккумулятор может обойтись дороже самого источника энергии.

Видео

Предлагаем посмотреть видео на актуальную тему.

 

Как заряжать Ni Сd и Ni Mh аккумуляторы: сходства и отличия

Как правильно заряжать Ni-cd и Ni-mh аккумуляторы

Как правильно заряжать Ni-cd и Ni-mh аккумуляторыНикель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы – два основных вида щелочных химических источников тока для автономного питания различной аппаратуры. Они сходны по своей структуре.  В качестве электролита используется щёлочь, в качестве катода — оксид никеля.

Первым был изобретён Ni-cd. Этой технологии более ста лет. NI-MH широко применятся в бытовых устройствах, начали только в 90-х годах двадцатого века. Массовое появление на рынке более ёмких (NI-MH) батарей поначалу вызвало настоящий фурор. Но потом выявились и недостатки.

Особенности и применение Ni-cd батарей

По сравнению с металлогидридными батареями, Ni-cd имеют два главных недостатка.   Это меньшая ёмкость  и эффект памяти. Эффектом памяти называют “запоминание” батареей нижнего предела разряда. Той есть, если такую батарею разрядить не полностью, длительность работы в следующем цикле будет меньше на эту самую величину от полного разряда до того предела, который “запомнил” аккумулятор. Чтобы “сбросить” память , нужно два-три раза полностью зарядить-разрядить такую батарею.

Казалось бы, при таких свойствах, этот тип батарей должен уйти в небытие. Но этого не происходит. Благодаря двум другим свойствам этого типа батарей – высокая токоотдача и способность хорошо работать при отрицательных температурах.

Приблизительно 90% Ni-cd на сегодняшний день, это аккумуляторные сборки для электроинструмента, детских игрушек, электробритв, автономных пылесосов, медицинского оборудования и т.д. Применение в бытовом сегменте (вместо обычных первичных батареек) практически сведено к нулю.

Некоторые страны законодательно ограничивают использование Ni-cd элементов в связи с токсичностью кадмия. В новых устройствах их место занимают литий-ионные аккумуляторы с большой токоотдачей.

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.

Важно! Средний срок службы никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 500 циклов заряд-разряд. Производитель заявляет, как правило, ДО 1000. Таких показателей можно достичь только в идеальных условиях и чётко выдерживая номинальные режимы работы.

Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов

  • перед зарядом аккумуляторы обязательно разрядить;
  • подключить зарядное устройство (или установить в него аккумуляторы при бытовом исполнении) и дождаться отключения при полном заряде;
  • в случае если зарядное не обеспечивает автоотключение, рассчитать необходимое время заряда и по его истечении произвести отключение;
  • хранить ni cd аккумуляторы в разряженном состоянии.

Особенности и применение NI MH аккумуляторов

Область применения металлогидридных батарей напрямую связана с их свойствами. Максимальная ёмкость при минимальном объёме позволила им занять место в той электронике, где одноразовые батарейки приходится менять очень часто. Это фотоаппараты, беспроводные мыши и клавиатуры, радиопульты, детские игрушки.

В основном используется два размера таких элементов – это АА и ААА. Использовать такие элементы можно в любом месте, где используются одноразовые батарейки. Но часто это не имеет экономического смысла (в том случае, если одноразовая батарейка служит в устройстве годами)

Номинальное напряжение ni mh аккумулятора 1,2v. С незначительным отклонением под нагрузкой такое напряжение держится в течение всего цикла работы батареи. Напряжение одноразовой батарейки в работе плавно падает от 1,5 до 1 вольта. Той есть 1,2-среднее значение. Это позволяет аккумулятору отлично заменять одноразовую батарейку в 99% случаев. Случаи, когда необходимо именно 1,5v для работы устройства единичные и часто “лечатся” сменой режима в меню устройства “батарейка/аккумулятор”.

Внимание! Максимальная ёмкость (физический предел) для аккумулятора АА составляет 2700mAh,для ААА 1000mAh.В случае, если на этикетке большее значение и “загадочное” название фирмы-изготовителя, перед вами гарантированный обман.

Эффект памяти при заряде никель металлогидридных аккумуляторов менее заметен, чем у Ni-cd элементов. Первые несколько лет массовых продаж производители размещали надпись “без эффекта памяти”.  Впоследствии эту надпись убрали. Рекомендация “заряд после разряда” актуальна и для  металлогидридных аккумуляторов.

Напряжение зарядки ni mh такое же, как и у никель-кадмиевых батарей. Зарядное устройство будет подавать на один элемент 1,5-1,6v. Ток заряда ni mh аккумуляторов может меняться от 0,1 до 1С. Но любой производитель бытовых батарей обязательно указывает на них свою рекомендацию этого параметра.  Рекомендация производителей составляет 0,1С. Например для 2500mAh номинальный ток заряда ni mh аккумуляторов составляет 250mA. Время заряда номинальным током 14 часов. По той же формуле. Ёмкость/ток заряда, результат умножить на 1,4. При таком режиме можно рассчитывать на заявленное производителем, количество циклов. При ускоренном режиме срок службы уменьшается.

Металлогидридные батареи плохо переносят перегрев, глубокий разряд, сильный перезаряд. Перегрев может возникнуть при большом токе заряда, повышенном внутреннем сопротивлении. При сильном нагреве заряд следует прекратить. Глубокий разряд возникает при длительном неиспользовании элемента. При бездействии в течение года и более, аккумулятор, скорее всего, придётся заменить. Избыточный перезаряд случается при использовании зарядного устройства без функции отключения или неправильно просчитанном времени заряда.

Зарядные устройства и методы заряда

Зарядных устройств в продаже представлено огромное количество. В них реализованы разные схемы отключения или отключение не реализовано вообще. Можно легко их разделить на подвиды по внешнему виду.

  1. Простейшие. Включили в розетку — заряд пошёл, выключили – заряд закончен. Контроль над временем заряда лежит на пользователе. Такие устройства имеют право на существование с целью экономии средств. Необходимо лишь выбрать из них такое, которое будет заряжать каждый элемент отдельно. Если каналы заряда спарены, возникает перекос. Такой режим сокращает срок службы батарей. Отличить несложно. Количество светодиодных индикаторов должно совпадать с количеством каналов заряда.
  2. С надписью AUTO. Такая надпись говорит о том, что здесь реализовано отключение по таймеру. Обычно от 6 до 12 часов. Не самый плохой вариант. Перезаряда точно не будет. Но скорее всего не будет и полного заряда. В таком случае можно подобрать аккумуляторы именно под это зарядное устройство. Но корректной работа зарядного устройства будет первые 100-200 циклов.
  3. ΔV контроль. Если у производителя реализована эта функция, он обязательно напишет это на упаковке. Если надписи нет, зарядное устройство относится к пункту 2. С наличием ΔV контроля, зарядное устройство уже полноценно автоматическое. Не забываем о раздельной зарядке каждого канала (популярные лет 10-12 назад зарядные с индексом 508 имеют контроль ΔV, но воспринимают установленные в него аккумуляторы как одну батарею).
  4. С жидкокристаллическим дисплеем. Как правило, его наличие говорит о том, что реализовано всё, что перечислено выше и плюс температурный контроль. Зарядные устройства с дисплеем начального уровня не предполагают программирование режима и тока заряда, но со своей функцией — правильно заряжать ni mh батареи, справляются отлично.
  5. Зарядка – комбайн.  Больше размером, чем в пункте 4. Предполагают программирование пользователем режимов и тока заряда. Если ничего не программировать в режиме “по умолчанию” заряжают батареи минимальным током и отключают заряд по ΔV контролю.

Чем более функциональное зарядное устройство, тем оно дороже. Но даже в дорогом исполнении, стоимость равна примерно 50 щелочным батарейкам. Окупаемость наступает достаточно быстро. Зарядное устройство такого класса обычно универсальное. И позволяет заряжать кроме никелевых аккумуляторов, ещё и литиево-ионные батареи. А также имеет функции измерения ёмкости, внутреннего сопротивления батарей, режим сброса эффекта памяти у никелевых аккумуляторов.

NI-MH аккумуляторы с низким саморазрядом

Это достаточно новая технология. Иногда применяется аббревиатура LSD. Что в переводе с английского “low self-discharge” – низкий саморазряд.

В продаже такие батареи появились чуть больше 10 лет назад и зарекомендовали себя очень хорошо. По сравнению с обычными аккумуляторами, они имеют более низкое внутреннее сопротивление и как следствие большие токи разряда. Ёмкость у них несколько ниже, чем у обычных NI-MH батарей. Но за счёт того, что у обычной батареи саморазряд в первые сутки около 10%, показывают себя не менее эффективно.

Отличить такой аккумулятор от обычного, достаточно несложно. На упаковке и на самом элементе будет присутствовать надпись “ready to use” т.е. “готово к использованию”. Продаются такие элементы уже заряженные. Это оптимальный выбор для любительской фотосъёмки, когда не стоит задача сделать несколько тысяч кадров за один день.

Правила заряда NI MH

Ответ на вопрос — как заряжать ni mh аккумуляторы зависит, прежде всего, от того, какое у пользователя зарядное устройство. Для того, чтобы заряжать правильно, достаточно придерживаться  простых норм.

  • Перед зарядом, аккумуляторы желательно разрядить. Это не строгая норма в отличие от Ni-cd батарей, но желательная.
  • Температура окружающего воздуха должна быть не ниже 5oC. Верхний предел температуры 50oC. Такая температура может возникнуть летом при попадании прямых солнечных лучей.
  • Изучить функции зарядного устройства. Если оно не обеспечивает автоматическое отключение, рассчитать время заряда.
  • Установить батареи в зарядное устройство и подключить его к сети. Через некоторое время проверить степень нагрева аккумуляторов. В случае сильного нагрева, заряд прекратить.
  • Отключить зарядное устройство либо по истечении расчётного времени, либо после включения соответствующей индикации (зависит от типа зарядного устройства).
  • Хранить Ni-MH элементы заряженными на 10-20% ёмкости. Напряжение не должно падать ниже, чем 0,9v.

 

При правильном заряде никель металлогидридных аккумуляторов, служат они достаточно долго. От 500 до 1000 циклов заряд-разряд. Основная причина преждевременного выхода из строя – длительное неиспользование и как следствие глубокий разряд. Часто желание пользователей отказаться от технологии Ni-MH или Ni-cd и перевести всю свою технику на литий ионные батареи, совершенно не оправдано. Эти батареи прочно занимают своё место, как в бытовом сегменте, так и в промышленности.

Никель-металлгидридные аккумуляторы / Хабр

Исследования в области никель-металлгидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса). Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.

Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.

Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов
Преимущества

・ бОльшая емкость — на 40% и более, чем обычные NiCd батареи

・ намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами — циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже

・ простая возможность транспортировки — авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий

・ экологически безопасны — возможна переработка

Недостатки

・ ограниченное время жизни батареи — обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).

・ эффект памяти — NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)

・ Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.

・ Высокий саморазряд батарей

・ Ограниченная мощностная емкость — при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.

・ Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.

・ Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)

Конструкция NiMH аккумуляторов и АКБ

Современные никель-металлгидридные аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах. Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.

В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Что же обозначают загадочные буквы A и B в составе сплава? – Под символом A скрывается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.

Для отрицательных электродов типа AB5 используется смесь редкоземельных элементов группы лантана (компонент А) и никель с примесями других металлов (кобальт, алюминий, марганец) – компонент B. Для электродов типа AB2 используются титан и никель с примесями циркония, ванадия, железа, марганца, хрома.

Никель-металлгидридные аккумуляторы с электродами типа AB5 имеют большее распространение из-за лучших показателей циклируемости, несмотря на то, что аккумуляторы с электродами типа AB2 более дешевы, имеют большую емкость и лучшие мощностные показатели.

В процессе циклирования происходит колебания объема отрицательного электрода до 15-25% от исходного за счет поглощения/выделения водорода. В результате колебаний объема возникает большое количество микротрещин в материале электрода. Это явление объясняет, почему для нового никель-металлгидридного аккумулятора необходимо произвести несколько «тренировочных» циклов заряда/разряда для приведения значений мощности и емкости аккумулятора к номинальным. Также у образования микротрещин есть и отрицательная сторона – увеличивается площадь поверхности электрода, которая подвергается коррозии с расходованием электролита, что приводит к постепенному увеличению внутреннего сопротивления элемента и снижению емкости. Для уменьшения скорости коррозийных процессов рекомендуется хранить никель-металлгидридные аккумуляторы в заряженном состоянии.

Отрицательный электрод имеет избыточную емкость по отношению к положительному как по перезаряду, так и по переразряду для обеспечения приемлемого уровня выделения водорода. Из-за коррозии сплава постепенно уменьшается емкость по перезаряду отрицательного электрода. Как только избыточная емкость по перезаряду исчерпается, на отрицательном электроде в конце заряда начнет выделяться большое количество водорода, что приведет к стравливанию избыточного количества водорода через клапаны элемента, «выкипанию» электролита и выходу аккумулятора из строя. Поэтому для заряда никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо специальное зарядное усройство, учитывающее специфику поведения аккумулятора для избегания опасности саморазрушения аккумуляторного элемента. При сборе батареи аккумуляторов необходимо предусмотреть хорошую вентиляцию элементов и не курить рядом с заряжающейся никель-металлгидридной батареей большой емкости.

Со временем в результате циклирования возрастает и саморазряд аккумулятора за счет появления больших пор в материале сепаратора и образовании электрического соединения между пластинами электродов. Эта проблема может быть временно решена путем нескольких циклов глубокого разряда аккумулятора с последующим полным зарядом.

При заряде никель-металлгидридных аккумуляторов выделяется достаточно большое количество тепла, особенно в конце заряда, что является одним из признаков необходимости завершения заряда. При собирании нескольких аккумуляторных элементов в батарею необходима система контроля параметров батареи (BMS), а также наличие терморазмыкающихся токопроводящих соединительных перемычек между частью аккумуляторных элементов. Также желательно соединять аккумуляторы в батарее путем точечной сварки перемычек, а не пайки.

Разряд никель-металлгидридных аккумуляторов при низких температурах лимитируется тем фактом, что эта реакция эндотермическая и на отрицательном электроде образуется вода, разбавляющая электролит, что приводит к высокой вероятности замерзания электролита. Поэтому, чем меньше температура окружающей среды, тем меньше отдаваемая мощность и емкость аккумулятора. Напротив, при повышенной температуре в процессе разряда разрядная емкость никель-металлгидридного аккумулятора будет максимальной.

Знание конструкции и принципов работы позволит с большим пониманием отнестись к процессу эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов. Надеюсь, информация, почерпнутая в статье, позволит продлить жизнь вашей аккумуляторной батареи и избежать возможных опасных последствий из-за недопонимания принципов безопасного использования никель-металлгидридных аккумуляторов.

P.S. youROCK посоветовал вставить несколько графиков и картинок, не хотел этого делать из-за соображений копирайта, однако попробую их вставить со ссылкой на источник

Зависимось характеристик никель-металлгидридной аккумуляторной батареи на 6В от циклирования


емкость и саморазряд показаны в процентах от номинальных

изображение взято с batteryuniversity.com/parttwo-36.htm

Разрядные характеристики NiMH-аккумуляторов при различных

токах разряда при температуре окружающей среды 20 °С


изображение взято с www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Никель-металлгидридная батарейка Duracell


изображение взято с www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Схема перспективного направления создания биполярных аккумуляторных батарей


схема взятя с Биполярные свинцово-кислотные батареи

Сравнительная таблица параметров различных типов аккумуляторов















  NiCd NiMH Lead Acid Li-ion Li-ion polymer Reusable

Alkaline
Энергетическая плотность (W*час/кг) 45-80 60-120 30-50 110-160 100-130 80 (начальная)
Внутреннее сопротивление

(включая внутренние схемы), мОм
100-200

при 6В
200-300

при 6В
<100

при 12В
150-250

при 7.2В
200-300

при 7.2В
200-2000

при 6В
Число циклов заряда/разряда (при снижении до 80% от начальной емкости) 1500 300-500 200-300 500-1000 300-500 50

(до 50%)
Время быстрого заряда 1 час типовое 2-4 часа 8-16 часа 2-4 часа 2-4 часа 2-3 часа
Устойчивость к перезаряду средняя низкая высокая очень низкая низкая средняя
Саморазряд / месяц (при комнатной температуре) 20% 30% 5% 10% ~10% 0.3%
Напряжение элемента (номинальное) 1.25В 1.25В 3.6В 3.6В 1.5В
Ток нагрузки

— пиковый

— оптимальный
20C

1C
5C

0.5C и ниже
5C

0.2C
>2C

1C и ниже
>2C

1C и ниже
0.5C

0.2C и ниже
Температура при эксплуатации (только разряд) -40 to

60°C
-20 to

60°C
-20 to

60°C
-20 to

60°C
0 to

60°C
0 to

65°C
Требования к обслуживанию Через 30 – 60 дней Через 60 – 90 дней Через 3 – 6 месяцев Не требуется Не требуется Не требуется
Типовая цена

(US$, только для сравнения)
$50

(7.2В)
$60

(7.2В)
$25

(6В)
$100

(7.2В)
$100

(7.2В)
$5

(9В)
Цена на цикл (US$) $0.04 $0.12 $0.10 $0.14 $0.29 $0.10-0.50
Начало коммерческого использования 1950 1990 1970 1991 1999 1992

таблица взята с www.ixbt.com/mobile/review/batacademy.shtmlЛитий-ионный

против никель-кадмия

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 многим из вас.

Один из самых больших вопросов, которые мы наблюдали 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-металлогидрид (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:
  • Легкость и малые 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:
  • Более новая технология, которая не тестировалась и не разрабатывалась так часто, 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) представляют собой тип перезаряжаемых 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 батарей.

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

При зарядке литий-ионных аккумуляторов стоит обсудить несколько моментов.

  • 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 батарей.
  • Некоторые старые никель-кадмиевые батареи действительно можно заряжать в новых зарядных устройствах для литий-ионных батарей. 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 на некоторые напряжения.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.

.

Преимущества и ограничения литий-ионной батареи

В течение многих лет никель-кадмиевый аккумулятор был единственным подходящим аккумулятором для портативного оборудования от беспроводной связи до мобильных компьютеров. В начале 1990-х появились металлогидридные никель-металлогидридные и литий-ионные продукты, которые боролись лицом к лицу за признание потребителей. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году при Г.Н. Льюис, но только в начале 1970-х годов, когда в продажу поступили первые неперезаряжаемые литиевые батареи. литий — самый легкий из всех металлов, он имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию для веса.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи 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.

Плотность энергии литий-иона обычно вдвое больше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава. Есть потенциал для более высоких плотностей энергии. Нагрузочные характеристики достаточно хорошие и с точки зрения разряда ведут себя так же, как никель-кадмиевые.Высокое напряжение ячеек 3,6 В позволяет создавать аккумуляторные батареи только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают на одной соте. Для блока на основе никеля потребуются три последовательно соединенных 1,2-вольтовых элемента.

Литий-ионный аккумулятор требует минимального обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химических предприятий. Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется регулярных циклов. Кроме того, саморазряд меньше чем наполовину по сравнению с никель-кадмиевым, что делает литий-ионные аккумуляторы хорошо подходящими для современных датчиков уровня топлива.литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, у литий-ионного аккумулятора есть свои недостатки. Он хрупок и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Встроенная в каждую батарею схема защиты 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 на большинстве блоков ограничен от 1С до 2С.При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезаряда 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. Батарея часто выходит из строя через два-три года. Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами.Это особенно верно для никель-металлогидрида при воздействии высоких температур окружающей среды. В то же время известно, что литий-ионные аккумуляторы в некоторых приложениях служат пять лет.

Производители постоянно совершенствуют литий-ионные. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе трудно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Хранение в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических веществ).Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, во время хранения аккумулятор должен быть частично заряжен. Производитель рекомендует заряд 40%.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения удельной стоимости — это цилиндрический 18650 (размер 18 мм x 65,2 мм). Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется тонкий корпус, лучшим выбором будет призматический литий-ионный элемент.Эти клетки имеют более высокую стоимость с точки зрения накопленной энергии.

Преимущества

  • Высокая плотность энергии — потенциал для еще более высокой производительности.
  • Новый не требует длительного грунтования. Достаточно одной регулярной зарядки.
  • Относительно низкий саморазряд — саморазряд в два раза меньше, чем у никелевых аккумуляторов.
  • Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.
  • Специальные элементы могут обеспечивать очень высокий ток для таких приложений, как электроинструменты.

Ограничения

  • Требуется схема защиты для поддержания напряжения и тока в безопасных пределах.
  • Подвержены старению, даже если они не используются — хранение в прохладном месте при 40% -ном заряде снижает эффект старения.
  • Ограничения на транспортировку — отправка больших объемов может подлежать регулирующему контролю.Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.
  • Дорого в производстве — примерно на 40 процентов дороже, чем никель-кадмиевые.
  • Не до конца зрелые — металлы и химические вещества постоянно меняются.

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный отличается от обычных аккумуляторных систем типом 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. 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 питания современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, что не подходит для портативных приложений.

Кому

.

Battery Building Blocks — Battery University

(Батарейный университет

)

Узнайте о составе трех наиболее распространенных аккумуляторов и о том, как они служат нашему обществу.

Электрохимическая батарея состоит из катода, анода и электролита, которые действуют как катализатор. При зарядке на поверхности раздела катод / электролит образуется скопление положительных ионов. Это приводит к движению электронов к катоду, создавая потенциал напряжения между катодом и анодом. Освобождение происходит путем прохождения тока от положительного катода через внешнюю нагрузку и обратно к отрицательному аноду.При зарядке ток течет в обратном направлении.

Батарея имеет два отдельных пути; один представляет собой электрическую цепь, по которой протекают электроны, питая нагрузку, а другой — путь, по которому ионы перемещаются между электродами через разделитель, который действует как изолятор для электронов. Ионы — это атомы, которые потеряли или приобрели электроны и стали электрически заряженными. Сепаратор электрически изолирует электроды, но допускает движение ионов.

Анод и катод

Электрод батареи, который выделяет электроны во время разряда, называется анодом , ; Электродом, поглощающим электроны, является катод , .

Анод батареи всегда отрицательный, а катод положительный. Это, по-видимому, нарушает соглашение, поскольку анод является клеммой, по которой течет ток. Электронная лампа, диод или аккумулятор на зарядке следуют этому порядку; однако отключение питания от батареи при разряде поворачивает анод отрицательным. Поскольку аккумулятор представляет собой электрическое накопительное устройство, обеспечивающее энергию, анод аккумулятора всегда отрицательный.

Литий-ионный анод — угольный (см. BU-204: Как работают литиевые батареи?), Но порядок обратный для литий-металлических батарей.Здесь катод — углерод, а анод — металлический литий (см. BU-212: «Батареи будущего»). За некоторыми исключениями, литий-металлические батареи не подлежат перезарядке.

Символ батареи
Катод батареи положительный; анод отрицательный.


Таблицы 1a, b, c и d суммируют состав вторичных батарей на основе свинца, никеля и лития, включая первичные щелочные.

Свинцово-кислотный Катод (положительный) Анод (отрицательный) Электролит
Материал Диоксид свинца (шоколадно-коричневый) Серый свинец (при образовании губчатый) Серная кислота
Полная зарядка Оксид свинца (PbO 2 ), электроны добавлены к положительной пластине Свинец (Pb), электроны удалены с пластины Сильная серная кислота
Выпущено Свинец превращается в сульфат свинца на отрицательном электроде, электроны перемещаются от положительной пластины к отрицательной пластине Кислота серная слабая (водоподобная)

Таблица 1a: Состав l эад. Кислоты.

NiMH, NiCd Катод (положительный) Анод (отрицательный) Электролит
Материал Оксигидроксид никеля NiMH: водородопоглощающий сплав
NiCd: кадмий
Гидроксид калия

Таблица 1b: Состав NiMH и NiCd.

.

Никель-кадмиевый аккумулятор | TurboFuture

Ni-Cd … звучит знакомо.

Старые добрые никель-кадмиевые батареи … большая часть молодого поколения все еще носила подгузники, когда эти батареи начали заменять никель-металлогидридными, а позже и литий-ионными батареями, с которыми мы все слишком хорошо знакомы. Те, кто помнят Ni-Cd, вероятно, все еще носят в доме электроинструменты или беспроводные телефоны, которые разряжены от этих аккумуляторных батарей. И они, вероятно, все еще работают! Это потому, что никель-кадмий великолепен.Это, безусловно, самая впечатляющая, но все же практичная химия батарей, которую я когда-либо знал. Конечно, есть свинцово-кислотные батареи, которые могут потреблять сотни ампер, но они весят тонну и умирают при разряде ниже 10 В. Есть легкие и долговечные литиевые батареи, но они взрываются и загораются, когда вы нажимаете на них слишком далеко. У нас есть всегда удобные и распространенные щелочные батареи, но они не справляются с устройствами с большим потреблением энергии. Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают особым сочетанием качеств, которые делают их отличными характеристиками практически в каждой категории, и они достаточно универсальны, чтобы быть полезными практически в любом приложении.Так почему же эти батарейки такие особенные и почему вы больше не можете их найти в магазинах?

Так что же убило Кэда?

Есть 2 основные причины прекращения существования никель-кадмиевых батарей. Первый — экологический. Никель Кадмий, как следует из названия, содержит металлы никель и кадмий, из которых сделаны электроды. Эти металлические электроды в сочетании с гелеобразным электролитом создают напряжение на клеммах аккумулятора. Никель — это обычный металл, который в изобилии встречается в земной коре.Кадмий, менее распространенный металл, особенно токсичен для органической жизни, и поэтому любая батарея, содержащая его, должна быть достаточно герметичной, чтобы не подвергать воздействию кадмия внутри. Когда эти батареи выбрасываются в конце своего срока службы, они часто оказываются на свалках вместо того, чтобы быть переработанными, как должно быть. Именно из-за этой заботы об окружающей среде никель-кадмий легко вытеснили другие заменители батарей. Никель-металлогидрид имел «аналогичные» (но все же худшие) характеристики, но без токсичного металла, и его емкость была больше, поэтому он быстро стал предпочтительным аккумулятором после его появления.Позже литий-ионный стал популярным выбором, и так остается сегодня. Это тоже не представляет особой опасности для окружающей среды … если только вы не чувствуете, что самовозгорание вашей промежности каким-то образом опасно.

Мне было интересно узнать, что другой токсичный химический состав батареи, известный как ртутная батарея, которая раньше использовалась в высокопроизводительных камерах, больше не продается. Кажется, есть закономерность, что все экологически вредные батареи также являются лучшими исполнителями, но вы больше не можете их найти.Кроме свинцово-кислотных. Они тоже токсичны и опасны в обращении, но ничто другое не работает хорошо в автомобиле, поэтому он избежал исчезновения из-за спроса со стороны промышленности. Думаю, даже правительственные экологи в некоторой степени … «практичны».

Вторая причина, по которой Ni-Cd вышла из моды, связана с самой технологией. С появлением новой бытовой электроники к батареям предъявлялись новые требования, прежде всего, к долговечности. Смартфоны позволяли людям разговаривать часами, используя яркий, полноцветный ЖК-дисплей и компьютерные приложения, требующие более быстрых и ресурсоемких процессоров.Чтобы эти устройства могли работать в течение дня или более от одной зарядки, требовалась небольшая, легкая и долговечная батарея. Литий-ионные батареи заполнили это пространство так, как никель-кадмиевые не смогли, таким образом, они стали статус-кво портативных источников энергии в 21 веке. Поскольку устройствам нужно было работать долго, но без чрезмерной нагрузки на батарею, литий казался идеальным решением. Но, как мы увидим, есть много других ниш, в которых литиевые и другие современные батареи просто не могут конкурировать со старыми резервными батареями вчерашнего дня.

Неопровержимые факты: почему Ni-Cd все еще надрывает задницу!

Так что же такого хорошего в этих батареях и почему я пишу о них хаб? Есть несколько веских причин:

Никель-кадмиевый

  1. — самая дешевая из имеющихся батарей типа . Несмотря на то, что первоначальная стоимость немного высока, эти батареи можно перезаряжать чаще, чем любые другие батареи, прежде чем окончательно разрядиться. Если принять во внимание количество циклов заряда-разряда, которые могут выдержать эти батареи, то цена за цикл фактически ниже, чем у любой альтернативы, что делает эту батарею лучшим выбором для ваших вложений!
  2. Ni-Cd — это МОЩНЫЙ .Все батареи могут разряжаться при определенной максимальной скорости тока (измеряемой в амперах или миллиамперах) без повреждения. Обычно это выражается как кратное их емкости в мАч (миллиампер-часах). Таким образом, батарея емкостью 600 мАч, которая может разряжать 6А, имеет рейтинг 10C, где C — это номинальная емкость, а 10 — множитель. Проще говоря, никель-кадмиевые аккумуляторы обладают одними из самых высоких значений C среди всех аккумуляторов (даже больше, чем свинцово-кислотные, если принять во внимание вес и размер).Грамм на грамм, Ni-Cd может выделять больше электроэнергии по запросу, не повреждая что-либо еще, и это делает его идеальным для устройств, которым требуется БОЛЬШАЯ мощность, но которые не могут выдержать вес автомобильного аккумулятора или размер аналогичного номинала. Литиевая батарея.
  3. Эти батареи имеют одно из наименьших значений внутреннего сопротивления среди всех батарей. Внутреннее сопротивление — это электрическое сопротивление внутри самой батареи, независимо от того, к чему вы ее подключили. Чем выше сопротивление, тем ниже напряжение на клеммах и тем больше тепла вы получаете.Вы когда-нибудь пробовали запустить цифровую камеру со вспышкой и ЖК-экраном на щелочных батарейках AA? Вы можете сделать 10-15 снимков из нового набора батарей, прежде чем они полностью разрядятся. Это связано с тем, что камера потребляет от них такой большой ток, что напряжение падает из-за внутреннего сопротивления, и довольно скоро щелочной 1,5 В дает только 0,75 В, и камера отключается. С другой стороны, у никель-кадмиевых батарей будет постоянный ток 1,2 В и они будут улыбаться все время, пока вы делаете десятки фотографий.
  4. Никель-кадмиевые батареи

  5. имеют прочность . Вы не можете убить эти штуки. Вы можете использовать их на морозе, на удушающей жаре, вы можете ронять их и трепать. Вы можете перезарядить их, занизить их, поменять полярность (до некоторой степени) и оставить их брошенными на полке на 15 лет. Вы даже можете вернуть их к жизни, когда они закорочены, «замкнув» их сильноточным импульсом. Попробуйте использовать любую другую батарею и посмотрите, на сколько она продержится! Все популярные батареи, используемые сегодня, имеют большие ахиллесовы пята, которые легко их убивают, и иногда все, что требуется, — это разрядить их на пару вольт ниже рабочего напряжения или проколоть батарею булавкой (никогда не делайте этого с литием или вами » Подожгу дом).
  6. Как упоминалось выше, они не умирают из-за того, что ими пренебрегают. Ni-Cd — одна из немногих химических батарей, которые на самом деле предпочитают разряжаться. Следовательно, у него нет специальных требований к обслуживанию , и вам не нужно поддерживать повышенное напряжение. Это огромная привилегия, когда вам не нужно устройство в течение длительного времени, а затем внезапно оно вам нужно! Для телефонов это может не иметь значения, потому что вы пользуетесь телефоном каждый день, но как насчет тренировки? Я бы не хотел тратить 100 долларов на новую литиевую батарею для дрели каждый раз, когда я не использую ее в течение нескольких лет.
  7. Ni-Cd имеет очень стабильное рабочее напряжение 1,2 В . Большинство других батарей имеют напряжение на клеммах, которое постепенно уменьшается с увеличением оставшейся емкости, но это сокращает их «полезный» срок службы, поскольку они не могут обеспечить питание устройства, даже если емкость еще остается, как в случае с щелочными батареями AA в цифровой камере. . Кроме того, из-за дрейфа напряжения, которому подвержены щелочные батареи, большинство устройств, которым они требуются, рассчитаны на работу в довольно большом диапазоне напряжений.Ni-Cd с его 1,2 В всего на 0,3 В меньше, чем у щелочной батареи, поэтому он всегда будет работать как прямая замена и часто работает лучше!
  8. Никель-кадмиевые батареи

  9. могут заряжаться быстрее, чем батареи любого другого типа в среднем. В то время как большинство аккумуляторов повреждаются при зарядке со скоростью более 1-2 ° C, никель-кадмиевые батареи могут довольно хорошо справляться с 4 ° C или выше, обеспечивая быструю зарядку в течение 10-15 минут. Вы можете подумать, что это заблуждение, потому что автомобильные генераторы переменного тока могут сбросить 100 ампер в автомобильный аккумулятор, не повредив его, НО автомобильные аккумуляторы имеют большую емкость, обычно порядка 60-80 Ач.Следовательно, 100А находится в районе 1,5С. Некоторые производительные литий-полимерные батареи могут выдерживать зарядку до 5 ° C, но они специально разработаны для этой цели. Химия Ni-Cd не требует специальной обработки. Слейте в него весь ток, который хотите (в пределах разумного), и он справится с этим отлично. Очень удобно, когда вы заканчиваете гонку на своем RC-самолете и хотите еще раз заехать, не охлаждая пятки в течение часа.
  10. Одна примечательная мелочь заключается в том, что у никель-кадмиевых аккумуляторов нет особых ограничений на транспортировку и обращение .Литиевые батареи, с другой стороны, считаются опасными, и многие из них останавливаются на границе во время перевозки. Самолет не позволит вам их нести из-за опасности возгорания.

И … где бы вы использовали эти никель-кадмиевые чудеса?

Существует множество ниш для никель-кадмиевых технологий, которые никогда не устареют, поэтому эти батареи всегда будут нуждаться в заполнении:

  • Электроинструменты : Я не могу не подчеркнуть, насколько идеально подходит никель-кадмиевый металл для этого применения.Электроинструменты потребляют несколько ампер, а иногда и короткие импульсы в десятки ампер. Даже небольшая ячейка емкостью 600 мАч может работать при 30 ° C в течение коротких периодов времени, не беспокоясь, и это именно то, что требуется для электроинструментов — нерегулярные длительные и импульсные токи по запросу. Кроме того, электроинструменты используются в неблагоприятных, негостеприимных условиях, где никель-кадмиевые батареи будут надежно работать и посрамить другие батареи.
  • RC Hobbies : Модели самолетов и автомобилей — это действительно круто, и существует огромное количество поклонников для создания и соревнований по индивидуальным моделям.Никель-кадмиевые батареи всегда были и остаются популярным выбором для моделей самолетов, автомобилей, лодок и других моторизованных транспортных средств, поскольку они обеспечивают превосходный баланс между размером, весом, мощностью и долговечностью.
  • Беспроводные телефоны и рации : Беспроводные технологии, как правило, потребляют много ресурсов, особенно когда речь идет о двусторонней связи. В отличие от сотовых телефонов, которым просто необходимо передавать данные на расстояние, достаточное для того, чтобы достичь вышки сотовой связи на расстоянии 1/2 мили, рации должны передавать данные напрямую на другой телефон в несколько раз дальше, чем это, поэтому они должны работать с гораздо более высокими уровнями мощности.Никель-кадмиевые батареи обеспечивают надежную и долговечную энергию и могут быть легко и быстро заряжены.
  • Оборудование для аварийного резервирования : Такие вещи, как портативные радиоприемники и фонарики, значительно выигрывают от никель-кадмиевых батарей, потому что вы можете заряжать их непрерывно в течение многих лет, а когда они, наконец, вам понадобятся, у вас есть питание без раздумий.
  • Цифровые фотоаппараты : Еще одно устройство с высоким энергопотреблением, цифровые фотоаппараты убивают батарею, потому что они заставляют так много энергии рассеиваться внутри батареи, что на клеммах не остается ничего, чтобы камера могла работать.Поскольку никель-кадмий имеет очень низкое внутреннее сопротивление, почти вся его емкость доступна камере, а химические реакции внутри могут легко идти в ногу с потребляемой мощностью.
  • В промышленности : Ni-Cd обычно используется в портативном медицинском оборудовании, в универсальных источниках питания и в спутниках, где его «сверхмощный» рейтинг ценится превыше всего. Эти устройства должны работать в любой момент и не могут позволить себе сбои. Другие, более деликатные типы аккумуляторов требуют ухода и ухода, чтобы они не повредились и не потеряли слишком большую емкость.

Как я могу их использовать и где их взять?

Никель-кадмиевые батареи бывают всех известных размеров, таких как AA, C и 9 В, но также доступны в некоторых экзотических размерах, которые лучше подходят для создания аккумуляторных блоков. Вероятно, это произошло из-за общей необходимости создавать индивидуальные пакеты для устройств с высоким энергопотреблением, которые в значительной степени не зависели от потребительского рынка высокого класса, а, скорее, от промышленного сектора. Вы обнаружите, что некоторые из этих менее распространенных размеров довольно удобны для вашего проекта и могут легко вписаться в самые разные пространства упаковки и конфигурации ячеек.В любом случае вы можете найти самые разные размеры и приобрести их либо в виде отдельных ячеек, либо в виде ячеек с выводами для пайки (так что вы можете легко создавать свои собственные блоки) или в виде готовых блоков разного напряжения.

Что касается того, где их взять, если вы найдете специальный магазин аккумуляторов, в них может быть немного Ni-Cd, но лучше всего делать это у онлайн-дистрибьюторов, таких как Mouser, Digikey и особенно магазинов для хобби, потому что они хранят эти аккумуляторы для любителей строить. Также стоит посетить Ebay и Amazon.Недавно я нашел на Ebay излишки новых батарей Cadnica KR-600AE , которые являются одними из моих любимых … очень универсальных элементов. На момент написания этой статьи их еще много, поэтому поищите на Ebay, и вы их найдете. В наши дни доля рынка Ni-Cd невелика, но получить их в свои руки действительно полезно. Купите 8 размера AA, и я гарантирую, что вам никогда не придется покупать щелочные батарейки AA в ближайшее десятилетие. Тем временем я проглотил 24 упаковки щелочей за 6 месяцев!

Она старая, но она вмещает

У меня на полке лежат кадры из университета десять лет назад, которые я использую и сегодня, как новые.Многие люди считают батарейки само собой разумеющимся. Apple даже не разрабатывает свои телефоны с гнездом для батареи, потому что они ожидают, что вы либо сломаете свой телефон, либо купите следующий, прежде чем батарея будет иметь хоть какую-то надежду на смерть, но это только сбивает с толку, насколько хрупки эти штуки на самом деле. Когда дело доходит до энергоемких устройств для работы с лошадьми, не так много вариантов, которые хорошо справятся с этой задачей, независимо от того, насколько вы небрежны или как долго вы храните свое устройство. Автор считает, что никель-кадмиевые батареи всегда будут иметь уникальное назначение в портативной электронике, которую трудно, если не невозможно, полностью заменить.

.