Отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых: преимущества и недостатки, плюсы и

Содержание

Все для переделки шуруповерта на литий с АлиЭкспресс

Все для переделки шуруповерта с NiCd на Li-Ion с AliExpress. В топике краткое руководство и ссылки на все необходимые компоненты.

 

 

1) Плата BMS защиты

Нужна для защиты аккумуляторов от переразряда, перезаряда, чрезмерно высокого тока и короткого замыкания (КЗ).

Определяемся с выбором. Если шурик на 12V, покупаем 3S BMS, если на 14V, то 4S BMS. Вообще рекомендую сразу же переделывать на 4S, т.к. и мощность вырастет и будет более полно использоваться батарея. Плата BMS в таком случае обязательна, иначе убьете батарею за пару месяцев! Оптимальный ток защиты по току 30-40А.

Плата 3S BMS:

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Более тысячи заказов, отслеживается.

 

Плата 4S BMS:

Ссылка на товар (на 30А) — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар (на 40А) — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар (на 40А) — ЗДЕСЬ

 

2) Высокотоковые аккумуляторы

Необходимы хорошие банки с токоотдачей не мене 15А. Идеально подходят по соотношению цена/качество LG HE4 2500mah (желтые «бананы»), Samsung 25R 2500mah, Samsung 30Q 3000mah и LG HG4 3000mah («шоколадки»). Для шурика пойдут и перепаковки под брендом Liitokala, Varikore и прочие.

LG HG4 3000mah — ЗДЕСЬ

LG HG4 3000mah с приваренными контактами — ЗДЕСЬ

Еще один вариант с приваренными контактами — ЗДЕСЬ

Samsung 25R — ЗДЕСЬ

Samsung 30Q — ЗДЕСЬ

Более нескольких тысяч заказов везде, нормальное качество.

 

3) Никелевая лента для сварки/пайки

Необходима для соединения аккумуляторов в батарею. Можно использовать и обычный многожильный провод большого сечения, но лента предпочтительнее. Если будете паять, то берите перфорированную ленту!

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

4) Точечная сварка «на коленке»

Представляет собой два ионистора (суперконденсатора), соединенные параллельно. Заряд высокий, позволяет сваривать намертво. Покупать не менее двух, иначе заряда не хватит для нормальной сварки.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

5) Стабилизатор питания

Можно попробовать заряжать от стандартного зарядного устройства, но с большой долей вероятности балансировка работать не будет. Данная плата позволяет заряжать фиксированным током до 5А (лучше не превышать 2А), подключается после выводов стандартной зарядки.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

6) Минивольтметр 0,28 дюймов

Предназначен для контроля заряда. Просто и удобно. Монтируется в батарею.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

7) Держатели (холдеры) для 18650 банок

Больше дополнительный аксессуар. Предназначен для защиты банок от КЗ при падениях собранной батареи. Можно просто обмотать банки изолентой, но это менее надежно.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

8) Запасной электродвигатель для шурика

На всякий пожарный. Пригодится просто для запаса. Стоит копейки, около 6 баксов. Есть с шестерней и без нее.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

9) Качественный припой Kaina

Паять все равно придется, поэтому используйте лучший припой всех времен и народов (без шуток). Сам был удивлен, когда попробовал. С флюсом внутри!

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

10) Отдельный балансир

На случай, если кто купил плату БМС без оной. Выравнивает заряд на всех банках.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

11) Многоштырьковый разъем для отдельной зарядки

На случай, если не устраивает встроенный медленный балансир и планируется зарядка от модельной, типа Аймакс, Айчарджер и прочие. рекомендую вывести и раз в пару месяцев балансировать на такой зарядке. Дополнительно купите заглушку за 50 центов, чтобы грязь туда не попадала! Разъем практически не выступает за пределы корпуса.

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

Ссылка на товар — ЗДЕСЬ

 

Пока на этом заканчиваю. Если тема будет интересна, в следующем топике расскажу как все это соединить воедино, плюс пару лайфхаков использования, 😉

 

Еще интересное:

Подборка автотоваров ЗДЕСЬ

Предыдущая автоподборка ЗДЕСЬ

Еще одна автоподборка ЗДЕСЬ

Предыдущаяподборка автотоваров ЗДЕСЬ

Предыдущие подборки ЗДЕСЬ, ЗДЕСЬи ЗДЕСЬ

Еще одна интересная подборка ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ

Либо смотрите в моем профиле ЗДЕСЬ

Первая часть насадок для электроинструмента ЗДЕСЬ

Вторая часть насадок для электроинструмента ЗДЕСЬ

Третья часть насадок для электроинструмента ЗДЕСЬ

 

Больше интересных товаров по выгодным ценам смотрите в группе GOODSFM

 

Что нужно знать о литиевых аккумуляторах?

В этой статье вы узнаете о видах литиевых аккумуляторов, их преимущества и недостатки, а так же правила эксплуатации таких аккумуляторов.

Немного истории

Впервые опыты по разработке литиевых батарей были в 1912 году, однако первое использование в бытовых приборах произошло спустя 6 десятилетий, в начале семидесятых годов. Дальнейшие попытки создать литиевые аккумуляторы (батареи, которые можно перезаряжать) оказались безуспешным из-за образовавшихся проблем в обеспечении их безопасной эксплуатации. Такие аккумуляторы могли бы обеспечить высокое напряжение и отличную емкость. Но многочисленными исследовательскими работами в 80-х годах выяснилось, что циклование (заряд — разряд) литиевых аккумуляторов приводит к неконтролируемой бурной реакции, с воспламенением выделяющихся газов. Для получения безопасных аккумуляторов исследователи отказались от лития, из-за его характерной неустойчивости, и обернули свой взгляд на неметаллические литиевые аккумуляторы на основе ионов лития. Так и появились Li-ion аккумуляторы.

Параметры литиевых аккумуляторов

У выпускаемых, на сегодняшний день, аккумуляторов высокая удельная энергоёмкость (100-180 Втч/кг и 250-400 Втч/л) и рабочее напряжение (3,5-3,7 В). Ток разряда современных Li–Ion аккумуляторов составляет от 2С до 20С. Они работают в интервале температур окружающей среды от -20 до +60 Цельсия. Есть модели работоспособные при -40 Цельсия. Но сразу стоит сказать, что при отрицательных температурах работают специальные серии АКБ. Обыкновенные литий–ионные батареи для мобильных устройств при отрицательных температурах становятся неработоспособными. Саморазряд данного типа аккумуляторов примерно от 4% до 6% в первом месяце. Но потом он становится существенно меньше, и за 12 месяцев аккумуляторы теряют 10-20% запасенной емкости. Это значительно меньше, чем у никель–кадмиевых и никель–металлогидридных батарей. Срок службы примерно 500─1000 циклов.

Отличие Li-Pol от Li-Ion аккумулятора

Литий–ионные аккумуляторы, в основном попадаются в виде цилиндрических бочонков, как например 18650. А всё потому, что ионные аккумуляторы созданы на основе, так называемой «банки», в которую залит жидкий электролит.

Литий полимерные аккумуляторы построены из твердого электролита, что дает возможность произвести его почти любой формы.

На данный момент проведено множество экспериментов, подтверждающих высший уровень безопасности полимерных АКБ в сравнении с ионными аккумуляторами. Это относится к перезаряду, ускоренному разряду, вибрации, сжатию, короткому замыканию, прокалыванию литий–полимерных батарей. Поэтому данный вид аккумуляторов имеет лучшие перспективы развития. Ниже приведены итоги исследований на безопасную эксплуатацию Li–Pol аккумуляторов.

Вид испытанийАккумулятор с гель-полимерным электролитомАккумулятор с жидким электролитом
Прокол иглойНет измененийВзрыв, дым, протечка электролита, повышение температуры до 250°С
Нагрев до 200°СНет измененийВзрыв, протечка электролита
Короткое замыканиеНет измененийПротечка электролита, повышение температуры до 100°С
Перезаряд (600%)ВздутиеВзрыв, протечка электролита, повышение температуры до 250°С

Преимущества литиевых аккумуляторов

  • высокая энергетическая плотность (а значит, более высокая ёмкость), если сравнивать со щелочными аккумуляторами с использованием никеля;
  • небольшой саморазряд;
  • Достаточно большое напряжение одного аккумуляторного элемента (3,6 вольта у Li и 1,2 вольта у Ni–Cd и Ni–MH). Это делает конструкцию проще. Как правило, литиевые АКБ для телефонов и планшетов имеют в своей конструкции всего одну банку. Но для обеспечения той же мощности, требуется отдавать более высокую силу тока. Это, в свою очередь, требует небольшого внутреннего сопротивления аккумулятора;
  • Простая эксплуатация, поскольку отсутствует «эффект памяти». Поэтому периодические тренировки элементов не требуются.

Недостатки литиевых аккумуляторов

  • Этот тип аккумуляторов не может работать без встроенного контроллера. Это повышает стоимость АКБ. Контроллер необходим для контроля за напряжением во время зарядки и разрядки. Также в его функции входит ограничение токов заряда и разряда плюс контроль температуры;
  • Деградация аккумулятора идёт даже при его хранении. Производители об этом не распространяются, но вам необходимо помнить при покупке, что «часики литиевой АКБ тикают» с момента её производства на конвейере;
  • Стоят дороже никель–кадмиевых и никель–металлогидридными;
  • Сохраняют свои свойства в узком температурном интервале. Жара и холод для них губительны.

Правила эксплуатации

Что требуется запомнить при эксплуатации Li–Pol аккумуляторных батарей:

  • Если есть возможность, то стоит проконтролировать напряжение аккумулятора, особо важно следить за этим в конце разрядки;
  • Рекомендуется использовать разъёмы, не допускающие короткого замыкания;
  • Корпус батарей изначально герметичен, внутрь аккумуляторной банки недопустимо проникновение воздуха, соответственно недопустимо разгерметизация АКБ;
  • Нельзя допускать нагрев выше 60 градусов, т.к. вследствие перегрева начинает идти самопроизвольная реакция, из-за которой может произойти воспламенение или даже взрыв;
  • Для хранения необходимо зарядить батарею наполовину и поместить ее в прохладное место, без попадания солнечного света.

LiFePO4

LifePO4 – это группа литиевых аккумуляторов, которые в своем составе содержат литий фосфат железа. Данные литиевые батареи, в отличии от других, считаются неопасными. Они превосходят другие материалы в плане безопасности, стабильности и производительности.

LifePO4 батареи могут превышать 2000 циклов заряд–разряд. Это показатель качественно выполненной батареи LiFePO4, которая превышает продолжительность жизни другой группы аналогичных литиевых батарей на дополнительные 33%! От этих батарей гораздо большая отдача от вложенных денег, чем от других литиевых аккумуляторов.

LiFePO4 элементы питания произошли от литий–ионных, но при этом данные АКБ имеют ряд преимуществ:

  • LiFePO4 обеспечит вам более длительный срок службы, чем другие аналоги;
  • Данные батареи обеспечивают стабильный разряд, в сравнении с остальными аккумуляторами. До самого разряда батарея держит напряжение максимально приближенное к 3.2, что отбрасывает нужду в частом регулировании напряжения цепи;
  • В связи со стабильным напряжением 3.2 В на выходе, последовательным расположением четырех батарей можно получить номинальное напряжение на выходе в 12. 8 В. Исходя из этого, данные батареи могут стать альтернативой свинцово-кислотным АКБ, и их можно эксплуатировать в автомобилестроении или в работе солнечной энергетикой;
  • Использование фосфатов позволяет избежать затрат на кобальт и экологических проблем, в частности, озабоченность по поводу кобальта попадающего в окружающую среду при неправильной утилизации;
  • LiFePO4 отличается высокой мощностью и пиковым током;
  • Плотность энергии новой батареи LFP около 14% ниже, чем у новых литий–ионных батарей. Так как плотность энергии снижается гораздо медленнее, после определенного срока использования, LifePO4 ячейки будут иметь плотность энергии выше LiCoO2 и литий–ионные ячейки;
  • LiFePO4 ячейки медленнее теряют ёмкость, чем литий–ионные аккумуляторы, такие как LiCoO2, кобальт или марганец, LiMn2O4, шпинель, литий–полимерные или литий-ионные батареи.
  • Одним из важных преимуществ по сравнению с другими видами литий-ионных батарей, является термическая и химическая стабильность, что существенно повышает безопасность батареи.

Никель-кадмиевый аккумулятор — Википедия

Никель-кадмиевые аккумуляторы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы. Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26, Д-0,06 и зарядное устройство к аккумулятору Д-0,06. Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5–8%), электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19–1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21–25%), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка). ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора — около 1,37 В, удельная энергия — порядка 45–65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 900 циклов заряда-разряда.

Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20–25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd) наряду с Никель-Солевыми аккумуляторами могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных (NiMH) и литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые нужно хранить заряженными.

История изобретения

В 1899 году Вальдмар Юнгнер (Waldmar Jungner) из Швеции изобрёл никель-кадмиевый аккумулятор, в котором в качестве положительного электрода использовался никель, а в качестве отрицательного — кадмий. Двумя годами позже Эдисон (Edison) предложил альтернативную конструкцию, заменив кадмий железом. Из-за высокой (в сравнении с сухими или свинцово-кислотными аккумуляторами) стоимости, практическое применение никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов было ограниченным.

После изобретения в 1932 году Шлехтом (Shlecht) и Акерманом (Ackermann) спрессованного анода было внедрено много усовершенствований, что привело к более высокому току нагрузки и повышенной долговечности. Хорошо известный сегодня герметичный никель-кадмиевый аккумулятор стал доступен только после изобретения Ньюманом (Neumann) полностью герметичного элемента в 1947 году.

Принцип действия

Принцип действия никель-кадмиевых аккумуляторов основан на обратимом процессе:

2NiOOH + Cd + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 E0 = 1,30 В.

Никелевый электрод представляет собой пасту гидроксида никеля, смешанную с проводящим материалом и нанесенную на стальную сетку, а кадмиевый электрод — стальную сетку с впрессованным в неё губчатым кадмием. Пространство между электродами заполнено желеобразным составом на основе влажной щелочи, который замерзает при -27°С

[1]. Индивидуальные ячейки собирают в батареи, обладающие удельной энергией 20–35 Вт*ч/кг и имеющие большой ресурс — несколько тысяч зарядно-разрядных циклов.

Параметры

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³
  • Удельная мощность: 150…500 Вт/кг
  • ЭДС = 1,37 В
  • Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость
  • Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда.
  • Саморазряд: 10% в месяц
  • Рабочая температура: −50…+40 °C

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно — в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за пять минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжёлых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается с 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100% ёмкости и 1% оставшейся ёмкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды.

Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0,1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование ёмкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае контроллер побуждает пользователя выполнять всё новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею.
То есть можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Бытовой никель-кадмиевый аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость, и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd-аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде — тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию.

Для полной разрядки батареи и выравнивания напряжений на каждом разряжаемом элементе можно подключить цепочку из двух кремниевых диодов и резистора на каждый элемент, тем самым ограничив напряжение на уровне 1-1.1 В на элемент. При этом падение напряжения на каждом кремниевом диоде составляет 0,5–0,7 В, поэтому выбирать диоды для цепочки необходимо вручную, используя, например, мультиметр. После длительного хранения батареи необходимо провести два-три цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной ёмкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Области применения

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганцево-цинковых и марганцево-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов/винтовёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

Длительный срок хранения, относительная нетребовательность к постоянному уходу и контролю, способность стабильно работать на морозе до -40 °C и отсутствие возможности возгорания при разгерметизации в сравнении с литиевыми, малый удельный вес в сравнении со свинцовыми и дешевизна в сравнении с серебряно-цинковыми, меньшее внутренне сопротивление, большая надёжность и морозостойкость в сравнении с NiMH обуславливают по-прежнему широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются также в герметичном «таблеточном» конструктиве, наподобие батареек для часов. Электроды в таком аккумуляторе — две прессованные тонкие таблетки из активной массы, сложенные в пакет с сепаратором и плоской пружиной и завальцованные в никелированный стальной корпус диаметром с монету. Используются для питания различных, в основном маломощных, нагрузок (током C/10-C/5). Допускают только небольшие зарядные токи, не более С/10, так как внутри корпуса должна успевать происходить рекомбинация выделяющихся газов. Благодаря замкнутой конструкции допускают длительный перезаряд с непрерывной рекомбинацией и выделением избыточной энергии в виде тепла. Напряжение такого аккумулятора ниже, чем у негерметичного, и мало изменяется в процессе разряда вследствие избытка активной массы катода, создаваемого с целью ускорения рекомбинации кислорода.

Дисковые аккумуляторы (как правило, в батареях по 3 шт. в общей оболочке, типоразмера аналогичного советскому Д-0,06) широко применялись в персональных компьютерах выпуска 1980–90 годов, в частности PC-286/386 и ранних 486, для питания энергонезависимой памяти настроек (CMOS NVRAM) и часов реального времени при отключенном сетевом питании. Срок службы аккумуляторов в таком режиме составлял несколько лет, после чего батарея, в большинстве случаев — впаянная в материнскую плату, подлежала замене. С развитием CMOS-технологии и уменьшением потребляемой мощности NVRAM и RTC аккумуляторы были вытеснены одноразовыми литиевыми элементами ёмкостью порядка 200 мА·ч (CR2032 и др.), устанавливаемыми в гнёзда-защёлки и легко заменяемыми пользователем, с аналогичным сроком непрерывной работы.

В СССР дисковые аккумуляторы были практически единственными доступными в широкой продаже аккумуляторами (кроме автомобильных и, позднее, NiCd размера AA на 450 мА·ч). Помимо отдельных элементов, предлагалась 9-вольтовая батарея из семи аккумуляторов Д-0,1 с разъёмом, аналогичным «Кроне», которая, однако, входила в отсек питания не у всех радиоприёмников, для которых предназначалась. Поставлялись только простейшие зарядные устройства с током С/10, заряжавшие аккумулятор или батарею примерно за 14 часов (время контролировалось пользователем).

Название
аккумулятора
Диаметр,
мм
Высота,
мм
Напряжение,
В
Ёмкость,
А*ч
Рекомендуемый
ток разряда, мА
Применение
Д-0,03 11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты,
слуховые аппараты
Д-0,06 15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры,
слуховые аппараты, дозиметры
Д-0,125 20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики[уточнить], миниатюрные радиоприёмники
Д-0,26 25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки, калькуляторы (Б3-36)
Д-0,55 34,6 9,8 1,2 0,55 55 прицел ночного видения 1ПН58 (блок из пяти Д-0. 55С), фотовспышки, аккумуляторные электрические фонарики, калькуляторы (Б3-34)[1]
7Д-0,125 8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

Производители

NiCd-аккумуляторы производят множество фирм, в том числе такие крупные интернациональные компании, как GP Batteries, Samsung (под брендом Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann и др. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), «Космос», ЗАО «Опытный завод НИИХИТ», ЗАО «НИИХИТ-2».

Безопасная утилизация

Плавка продуктов утилизации NiCd-аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации — более дорогое, чем для утилизации свинцовых батарей.

См. также

Литература

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd-аккумуляторов.

Примечания

  1. Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова. Неограническая химия. Том 3. Химия переходных элементов.. — Москва: Академия, 2004. — 368 с. — ISBN 5-7695-1436-1.

Сравнение шуроповертов на литий-ионных и никель-кадмиевых аккумуляторах

Нижеследующий материал посвящен тестированию двух электроинструментов на аккумуляторах разного типа. 

Конкретно, это шуроповерты торговой марки Patriot, причем, один из них оборудован «литиево ионными», второй — «никель-кадмиевыми» аккумуляторами. И можно сравнить, как они себя ведут в разных условиях. 

Профессиональная аккумуляторная дрель-шуруповёрт Patriot BR 140

• аккумулятор: съёмный, Ni-Cd, напряжение — 14,4 В, ёмкость — 1,3 А*ч, время зарядки — 1 ч; количество — 2

• частота вращения (холостой ход): 0–400 и 0–1100 об/мин

• крутящий момент (жёсткий/мягкий, макс.): 36/22 Н*м; 23 ступенчатая регулировка 

• патрон: быстрозажимной, диаметр зажима — до 10 мм

• вес (с батареей): 1,55 кг

Профессиональная аккумуляторная дрель-шуруповёрт с функцией удара Patriot BR 181H

• аккумулятор: съёмный, Li-Ion, напряжение — 18,0 В, ёмкость — 1,5 А*ч, время зарядки — 1 ч; количество — 2

• частота вращения (холостой ход): 0–350 и 0–1200 об/мин

• крутящий момент (жёсткий/мягкий, макс.): 35/25 Н*м; 16 ступенчатая регулировка; режим сверления; режим удара

• патрон: быстрозажимной, диаметр зажима — до 13 мм

• вес (с батареей): 1,63 кг

Что общего в этих инструментах

Оба шуруповёрта поставляются в пластмассовых чемоданчиках, запакованных в пластиковую плёнку. На картонную ленту, опоясывающую чемоданчики, нанесена основная техническая информация. Внутри, кроме шуруповёрта, зарядных устройств и двух батарей, есть комплект «расходки» — набор свёрл и бит. На обеих моделях нескользящее покрытие рукоятки, белые светодиоды, подсвечивающие рабочую зону, находятся на корпусе, над кнопкой включения. Скоростей — по две, переключатель расположен сверху. В общем, конструкция вполне привычная.

Аккумуляторы у обеих моделей «слайдерного» типа: вставляются в рукоятку спереди, вдвигаются по направляющим «до щелчка». Чтобы их снять, нажимают кнопку на передней части батареи.

Что удобно — оба шуруповёрта могут быть поставлены вертикально: для «никель-кадмиевых» это нормально, их аккумулятор обычно довольно габаритен, но многие «литиево ионные» шуруповёрты оснащают таким маленьким аккумулятором, что вертикально их не поставить, приходится класть набок. Здесь, оба аккумулятора «полноразмерные». В принципе, при работе это удобно: ухватить «стоящий» шуруповёрт проще, чем «лежащий». Имеется тормоз двигателя (при отпускании клавиши вращение сразу прекращается) и блокировка шпинделя: выходной вал может вращаться только при нажатом выключателе и вставленном заряженном аккумуляторе. Это упрощает замену оснастки и позволяет «довернуть» крепёж, даже если батарея полностью разряжена или вообще снята.

В чем отличия

Не будем перечислять разницу в дизайне, оформлении, цвете «расходки», — остановимся на технических моментах.

Шуруповерт Patriot BR 140

Аккумулятор — 14,4 В, никель-кадмиевый. Вес батареи — 573 г. Режимы ограничения крутящего момента и сверления выбирают при вращении кольцевого регулятора. К корпусу прикреплён небольшой ремешок, с помощью которого шуруповёрт можно повесить на руку.

Зарядное устройство — с зелёным и красным светодиодами: зелёный загорается при подключении к сети, красный — при установке батареи, в процессе зарядки мигает, по окончании — горит постоянно. Частое мигание указывает на ошибку зарядки.

Интересная особенность обнаружилась у системы подсветки. Шуруповёртами нередко приходится работать в условиях недостаточной освещённости, так что наличием светодиода для подсветки рабочей зоны сейчас никого не удивишь. Но на этой модели светодиод загорается, как обычно, при лёгком нажатии на пусковую клавишу и продолжает гореть в течение десяти секунд после её отпускания. Причём яркость светодиода в последние пару секунд снижается плавно, получается такая «вежливая подсветка»: очень удобно.

Шуруповерт Patriot BR 181H

Литий-ионный аккумулятор напряжением 18,0 В, весом 365 г. При большей ёмкости он компактнее и легче никель-кадмиевого, фактически вместе с батареями обе модели весят почти одинаково.

Батарея оборудована индикатором оставшегося заряда: «полоской» из четырёх светодиодов и кнопкой. Количество загоревшихся при нажатии кнопки светодиодов указывает на то, сколько осталось энергии. Двигатель — производства японской компании Mabuchi. Для выбора режима работы здесь имеется два кольца: одним выбирают сам режим — «сверление с ударом», «заворачивание шурупов» или «сверление». Вторым устанавливают крутящий момент на муфте (16 ступеней).

В придачу к битам и свёрлам «из чемоданчика», на боковине ручки, в специальном держателе, закреплён двусторонний бит («крест-шлиц»), который можно поставить в патрон без переходника. На другой стороне рукоятки находится металлическая клипса для крепления инструмента на поясе. Светодиод загорается и гаснет при нажатии на клавишу, тут всё «как обычно».

Зарядное устройство, конечно, отличается. Зелёный светодиод мигает при подключении к сети, гаснет, когда вставляется незаряженная батарея, снова загорается при её полной зарядке. Красный горит только во время зарядки.

При зарядке загораются и мигают индикаторы на батарее, сначала мигает первый, потом он горит постоянно, начинает мигать второй, и так далее. Когда зарядка закончена, индикаторы гаснут.

Окончание следует

литиевые, высокотоковые, ионные, кадмиевые, китайские – типы, емкость, для дома, напряжение

Шуруповерты могут работать не только от электросети, но и от аккумуляторов. Это одновременно и хорошо, и плохо. С достоинствами все понятно: мобильность, возможность работать в местах без доступа к электросети и т.д. Однако известно, что батарея – это одна из самых слабых частей любого электроинструмента в целом и шуруповерта в частности. Поэтому очень важно знать, какая батарея лучше для шуруповерта, и подойти к процессу ее выбора с максимальной ответственностью.

Схема устройства аккумуляторного шуруповерта.

Виды

Прежде чем разбираться с тем, какой аккумулятор лучше всего подходит для использования в комплекте с шуруповертом, необходимо разобраться, нужен ли вам такой инструмент, а если и нужен, то аккумуляторами какого типа он может комплектоваться.

Аккумулятор избавляет от множества неудобств:

  1. Не нужно подключаться к электросети.
  2. Нет необходимости в использовании питающих кабелей и всевозможных удлинителей, которые зачастую мешают нормально работать.

Схема устройства аккумулятора.

Однако чтобы аккумулятор в действительности сделал работу более удобной, необходимо разбираться в эксплуатационных и технических свойствах подобных продуктов.

Шуруповерт может комплектоваться разными батареями. Это:

  1. Никель-кадмиевый аккумулятор.
  2. Никель-металлгидридная батарея.
  3. Литий-ионный аккумулятор.
  4. Литий-полимерная батарея. В электроинструментах применяется довольно редко ввиду сравнительно высокой стоимости, но производители активно работают над внедрением данного типа аккумулятора.

При выборе конкретного типа аккумулятора необходимо ориентироваться, прежде всего, на предполагаемую частоту эксплуатации инструмента и на доступный бюджет. Наиболее распространены шуруповерты с тремя типами аккумуляторов. Инструмент с литий-полимерной батареей практически не представлен на рынке, но информация о таких аккумуляторах явно не будет лишней, т.к. их широкая популяризация может произойти уже в ближайшем будущем.

Никель-кадмиевые считаются морально устаревшим вариантом. Однако это не мешает им по-прежнему конкурировать со своими более современными аналогами. Главным преимуществом таких батарей является их невысокая цена. Такой аккумулятор будет стоить в 2-3 раза дешевле, чем металлогидридный вариант. И еще более дешево, чем батареи на основе лития. Однако пользователей зачастую останавливает от покупки такой батареи присущий ей «эффект памяти». Если не соблюдать правила заряда и разряда батареи, ее емкость очень сильно снижается, вплоть до полного истощения. Для такого аккумулятора характерен высокий уровень саморазряда.

Никель-кадмиевый аккумулятор быстро разряжается, но стоит в несколько раз дешевле других аккумуляторов.

Следующий тип батарей – никель-металлгидридные. В них недостатки предыдущего типа серьезно проработаны и сведены к минимуму. «Эффект памяти» хоть и не убран полностью, но имеет гораздо меньшую выраженность. Емкость батарей увеличена, саморазряд снижен. Стоят несколько дороже своих никель-кадмиевых аналогов.

В литий-ионных батареях недостатки предыдущих типов отсутствуют. Однако и они не лишены слабых качеств. Так, их крайне не рекомендуется полностью разряжать, равно как и заряжать сверх меры. Это может привести к поломке аккумулятора, которая чаще всего сопровождается взрывом. Однако современные зарядные устройства позволяют избежать подобных неприятностей. Стоят заметно дороже, чем 2 рассмотренных ранее аналога.

Никель-металлгидридные батареи рекомендуется использовать для бытовых нужд. Они дешевые, и в случае поломки батарейную сборку при желании можно будет перепаять своими руками. Помимо этого, можно купить современное интеллектуальное зарядное устройство, которое позволит избавиться практически от всех недостатков такой батареи.

Чтобы окончательно определиться с выбором аккумулятора, необходимо детально рассмотреть их рабочие особенности, сильные и слабые стороны.

Вернуться к оглавлению

Никель-кадмиевый

Никель-металлгидридная батарея имеет высокую емкость батарей и низкий уровень саморазряда.

Такие аккумуляторы были изобретены еще более века назад. Несмотря на такую внушительную историю, по ряду эксплуатационных характеристик они находятся впереди современных аналогов.

Среди недостатков таких батарей следует отметить:

  1. Сравнительно большие размеры и вес.
  2. Выраженный эффект памяти.

Под эффектом памяти в данном случае следует понимать явление, при котором емкость аккумулятора для заряда снижается из-за того, что во время эксплуатации ему не давали полностью разряжаться. Чтобы было более понятно, можно провести аналогию со стаканом воды. В пустой стакан можно налить некоторое количество воды. И этот объем будет больше, чем тот, который вы сможете налить в другой стакан, но уже заполненный каким-либо веществом. То есть если вы не будете достаточно разряжать батарею, через время активное вещество изменит свою структуру и емкость аккумулятора уменьшится. Поэтому очень важно соблюдать инструкцию по эксплуатации.

Однако главная проблема, из-за которой эра никель-кадмиевых аккумуляторов может вскоре закончиться, является токсичность кадмия и особый порядок утилизации таких батарей, которая стоит очень дорого. Однако во всем остальном у никель-кадмиевого аккумулятора для шуруповерта нет конкурентов. Он обеспечит эффективную работу в тех случаях, когда:

Схема устройства литий-ионного аккумулятора.

  1. Необходима надежность и неприхотливость.
  2. Хочется приобрести долговечный аккумулятор, который выдержит более 1000 циклов заряда и разряда.
  3. Нужно, чтобы аккумулятор мог храниться в течение продолжительного времени.
  4. Работа требует использования больших зарядных токов.
  5. Придется работать в сложных эксплуатационных условиях.
  6. Необходимо работать при низких температурах воздуха.
  7. Нужен аккумулятор, способный поддерживать напряжение на стабильном уровне в течение всего цикла работы.
  8. Необходима максимальная скорость полного разряда батареи.

Таким образом, никель-кадмиевый аккумулятор хорошо подходит для комплектации шуруповертов и других электроинструментов.

Вернуться к оглавлению

Никель-металлгидридный

Этот аккумулятор разрабатывался с целью решения основных проблем, характерных для никель-кадмиевых батарей. По сравнению с предшественником, аккумулятор данного типа характеризуется:

  1. Меньшим весом и габаритами.
  2. Малой токсичностью.
  3. Менее выраженным эффектом памяти.
  4. Более высоким показателем удельной емкости.
  5. Большей устойчивостью к механическим повреждениям.

Литий-полимерная батарея имеет самую высокую цену среди аккумуляторов, но оправдывает это продолжительностью держания заряда.

Однако есть и ряд недостатков:

  1. Аккумулятор довольно быстро разряжается.
  2. Его нельзя использовать при температуре воздуха ниже -10 градусов.
  3. Восстановление емкости можно осуществить не более чем в половине случаев.
  4. Более скромный, по сравнению с никель-кадмиевым аналогом, срок эксплуатации.
  5. Более высокая стоимость.
  6. Чувствительность к глубокой разрядке.
  7. Заряжаются гораздо дольше.

Таким образом, никель-металлогидридные батареи заметно уступают по своим эксплуатационным свойствам никель-кадмиевым аккумуляторам. И хотя их используют в комплекте с шуруповертами, чисто с пользовательской точки зрения это не самый лучший вариант.

Вернуться к оглавлению

Литий-ионный

Производители активно продвигают литий-ионные батареи. Такой вариант имеет как множество преимуществ, так и внушительный перечень слабых качеств.

Среди сильных сторон литий-ионного аккумулятора можно отметить:

  1. Высокую удельную емкость, практически в 2 раза превышающую аналогичный параметр для никель-кадмиевых аналогов.
  2. Компактный размер и малый вес.
  3. Самую высокую электрическую плотность.
  4. Отсутствие эффекта памяти.

К недостаткам нужно отнести:

Таблица сравнительных характеристик аккумуляторов.

  1. Плохую переносимость низких температур.
  2. Ограниченный и довольно низкий, по сравнению с никелевыми аналогами, срок эксплуатации.
  3. Прихотливость в использовании.
  4. Относительную взрывоопасность.
  5. Отсутствие возможности восстановления.
  6. Высокую цену.
  7. Необходимость применения «родной» зарядки.

Однако, несмотря на довольно обширный перечень недостатков, литий-ионные аккумуляторы очень активно используются в разнообразных электроинструментах, в том числе и в шуруповертах. Главной причиной такой популярности батарей этого типа является их очень высокая емкость. Однако перед покупкой подобного аккумулятора нужно подумать, насколько часто и интенсивно будет применяться шуруповерт и есть ли смысл переплачивать за батарею, которая не будет использоваться в полную силу.

Вернуться к оглавлению

Литий-полимерный

Современная разработка, выполненная на базе литий-ионной технологии. Стоят довольно дорого, поэтому пока что очень редко применяются в комплекте с бытовыми электроинструментами. Главным отличием от литий-ионных батарей является то, что вместо электролита в них используется гелеобразный полимер. Это позволило производителям аккумуляторов обеспечить еще более высокую емкость и избавиться от любых ограничений, касающихся формы корпуса изделия. Помимо этого, такие батареи характеризуются гораздо меньшей взрывоопасностью.

Среди явных недостатков литий-полимерных батарей нужно выделить:

Схема накопления и расхода электрической энергии в аккумуляторе.

  1. Скромный срок эксплуатации – обычно он не превышает 2 лет или 300-500 циклов заряда-разряда.
  2. Высокая прихотливость в использовании. Пользователю нужно будет в точности соблюдать режим эксплуатации, иначе батарея выйдет из строя еще быстрее.

Как уже отмечалось, используются они довольно редко, но оценивая активное внедрение их ближайших предшественников, данный процесс сдерживается исключительно их высокой стоимостью.

Именно она не позволяет литиевой технологии полностью вытеснить никель-кадмиевые батареи с рынка электроприборов для домашнего и профессионального применения.

Вернуться к оглавлению

Сфера использования

При выборе аккумулятора нужно учитывать не только его тип, но и то, в каких условиях и с какой периодичностью будет использоваться электроинструмент. Сфера его будущего применения – такой же важный параметр, как и тип.

Так, если шуруповерт будет использоваться на производстве или, к примеру, человеком, который регулярно оказывает услуги ремонта, нужно обеспечить безотказную работу инструмента на протяжении продолжительного времени, возможность работать в любых температурных и прочих погодных условиях, возможность максимально быстрой зарядки, неприхотливость в обращении и т.д.

При наличии таких требований самым лучшим вариантом является никель-кадмиевая батарея. Помимо этого, именно такой аккумулятор позволяет работать с мощными шуруповертами профессионального уровня. Чтобы полностью избавить себя от проблем с автономностью работы шуруповерта, можно приобрести дополнительную или даже несколько запасных батарей. Это позволит не прерываться во время работы на зарядку аккумулятора.

Если же шуруповерт будет использоваться исключительно в быту для периодического выполнения каких-либо задач, здесь возможно 2 варианта развития событий. Так, если вам нужен аккумулятор, который будет добросовестно служить 5-6 лет и не откажет в самое неподходящее время, покупайте никель-кадмиевую батарею. Если же вам не хочется соблюдать условия разряда-заряда батареи и периодически «тренировать» ее при отсутствии такой необходимости, вам подойдет литий-ионный вариант. Такой аккумулятор хорошо подходит для шуруповертов низкой и средней мощности, у него большая емкость, его можно заряжать вне зависимости от того, насколько он разряжен. Дополнительным плюсом литий-ионных батарей является их малый вес и размер, что делает работу еще более удобной.

Вернуться к оглавлению

Емкость батареи и стоимость

Помимо всего прочего, нужно обязательно обращать внимание на емкость аккумулятора. От нее напрямую зависит то, сколько времени вы сможете работать своим шуруповертом. Данный показатель свидетельствует о времени, в течение которого батарея сможет обеспечивать наибольший ток разрядки. Измеряется мощность в мА/ч.

Самая низкая емкость у никель-кадмиевых батарей. Самая высокая – у аккумуляторов на литиевой основе.

Однако это вовсе не означает, что с никель-кадмиевым аккумулятором нельзя будет работать в быту. Можно, без особых проблем, если только вы не строите дом с нуля или же не держите на своем участке полноценный столярный цех.

Для большинства пользователей решающим моментом является стоимость аккумулятора. Если сравнивать батареи по данной характеристике, то можно расположить их в следующей последовательности, начиная от самых дешевых к наиболее дорогим:

  1. Никель-кадмиевые аккумуляторы.
  2. Никель-металлогидридные батареи.
  3. Литий-ионные аккумуляторы.
  4. Литий-полимерные батареи.

Чтобы было понятнее, за стоимость шуруповерта, укомплектованного литий-ионной батареей, можно купить инструмент с двумя никель-кадмиевыми или никель-металлогидридными аккумуляторами.

Таким образом, если нужен бюджетный, надежный и долговечный вариант, и вы готовы соблюдать условия эксплуатации, покупайте шуруповерт с никель-кадмиевым или никель-металлогидридным аккумулятором. Если же наиболее важными параметрами для вас является емкость и неприхотливость в эксплуатации, отдавайте выбор в пользу батареи на основе лития. Удачного выбора!

литий-ионных Vs. Никель-металлогидридные батареи

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

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

Объявление

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

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

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

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

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

Статьи по теме

Источники

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

Руководство по литиевым аккумуляторным батареям для начинающих

Батареи когда-то были тяжелыми и неудобными вещами, обеспечивающими лишь незначительное количество тока для своего размера и веса. К счастью, со временем технологии улучшились, и в 2020 году мы наделены способными мощными литий-полимерными батареями, которые могут обеспечить всю мощность, которая может потребоваться вашему мобильному проекту. Однако есть некоторые соображения, которые необходимо учитывать при их использовании, так что прочтите руководство о том, как правильно использовать LiPos в своем проекте!

Так много типов!

С появлением первой коммерческой литий-ионной батареи, появившейся на рынке в 1991 году, прошло (почти) 30 лет быстрого развития.Это привело к распространению различных технологий и типов батарей в зависимости от конструкции и используемых материалов. Чтобы правильно обращаться с батареями, важно знать, что у вас есть, поэтому обращать на это внимание крайне важно.

18650 литий-ионных элементов, как в аккумуляторе ноутбука. Такие пакеты обычно свариваются точечной сваркой с помощью никелевых полос.

Литий-ионный или литий-ионный обычно относится к всеобъемлющей технологии перезаряжаемых литиевых батарей, но также конкретно относится к традиционным элементам, построенным в цилиндрических металлических корпусах.Известный 18650 — одна из таких ячеек, но существует большое разнообразие размеров и типов. Их прочные корпуса делают эти клетки популярными для использования в транспортных средствах с тяжелыми условиями эксплуатации.

Литий-полимерный или Li-Po относится к литий-ионной батарее, в которой вместо жидкого электролита используется полимерный электролит. Это позволяет создавать ячейки мешочка с различной геометрией. Такая гибкость конструкции делает литий-полимерные батареи полезными в таких приложениях, как смартфоны и планшеты, где требуется аккумулятор большой емкости и желателен плоский форм-фактор.Они также часто используются в моделях радиоуправления, где их легкая конструкция является огромным преимуществом для летательных аппаратов.

Литий-полимерные пакеты, предназначенные для использования с дистанционным управлением. Верхний пакет — это тип HV.

Lithium-HV или High Voltage Lithium — это литий-полимерные батареи, в которых на положительном выводе используется специальная кремний-графеновая добавка, которая защищает от повреждений при более высоких напряжениях. При заряде выше 4,2 В у большинства литиевых батарей наблюдается значительная потеря емкости и сокращается срок службы.Однако с помощью этой добавки клетки можно заряжать до 4,35 В без проявления этих отрицательных эффектов. Это дополнительное напряжение обеспечивает увеличение плотности энергии до 10% по сравнению с обычными литий-полимерными батареями.

Литий-железо-фосфатный или LiFePO 4 батареи представляют собой литий-ионные батареи с измененным химическим составом, которые обеспечивают преимущества выдерживания большего числа циклов заряда / разряда при некоторой потере плотности энергии в результате компромисса. В идеале они работают в диапазоне 3,0–3,65 В вместо более типичных 3.Диапазон 0-4,2 В стандартной литий-ионной химии. Это, в сочетании с очень плоской кривой напряжения разряда, делает их идеальными заменами для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В во многих приложениях, где четыре элемента заменяют оригинальные шесть. Как правило, они более стабильны, с меньшей скоростью саморазряда и потерей емкости с течением времени.

Уважайте пределы

Сделайте это неправильно, и результаты могут быть впечатляющими.

Литиевые элементы в большей степени, чем большинство типов батарей, не терпят плохого обращения. Разряд элементов ниже их нижнего предела напряжения приводит к образованию медных дендритов, которые могут снизить емкость ячейки или полностью их замкнуть.Избыточная зарядка элементов вызывает повреждение анода из-за литиевого покрытия из раствора, что приводит к образованию дендритов лития, что часто приводит к короткому замыканию или полному тепловому разгону батареи, что приводит к выбросу дыма и пламени. Каждая ячейка в пакете также должна иметь такое же напряжение, что и ее соседи, чтобы избежать преждевременного повреждения ячеек.

Важно не заряжать литиевые элементы слишком быстро. Температура окружающей среды также играет большую роль в производительности аккумулятора. Литиевые батареи не любят снимать при температуре ниже нуля, особенно когда они уже полностью заряжены.При температуре ниже 0 ° C зарядка нецелесообразна, поскольку металлический литий может гальванизировать отрицательный электрод, вызывая серьезные повреждения или даже короткое замыкание элемента. При температуре от 0 до 5 ° C зарядка возможна, но должна выполняться медленно. Повреждение также может произойти при зарядке аккумуляторов при температуре выше 45 ° C.

Работа за пределами этих параметров в лучшем случае быстро приведет к разрядке аккумулятора, а в худшем — к возгоранию и взрыву. Они также имеют тенденцию набухать, выделять газы и просто становятся неприличными для обращения.На первый взгляд может показаться, что с этим сложно справиться. К счастью, комплекс батареи, электроника работала трудно решить эти проблемы. При наличии надлежащего оборудования и мер предосторожности можно безопасно и эффективно использовать литиевые батареи. Но любой, кто работает с этими химическими веществами, должен ознакомиться с опасностями. Боб Баддели опубликовал отличную статью о безопасности литий-ионных аккумуляторов еще в ноябре.

Уход за батареей

Для приложений, работающих с голыми элементами или батареями, например, при использовании LiPo батарей в моделях RC, достаточно просто использовать литиевое зарядное устройство. Во время зарядки балансировочные провода должны быть подключены, особенно когда аккумулятор был полностью разряжен во время использования. Использование интеллектуального зарядного устройства с правильными пределами напряжения (особенно при использовании LiFePO 4 и высоковольтных блоков) позволит вам максимально эффективно использовать свои батареи. Убедитесь, что у вас есть способ остановить разряд аккумуляторов при низком напряжении, будь то сигнальная лампа, зуммер или автоматическое отключение.

Подобные модули отлично подходят для интеграции литиевой батареи в ваши прототипы.

Если вы производите устройство, в которое требуется встроенная батарея, схемы защиты и зарядки — это то, что вам нужно. Существуют готовые модули и ИС, чтобы избавиться от хлопот при управлении литий-ионным аккумулятором. Доступен широкий выбор, от тех, которые действуют как простая отсечка низкого напряжения, до законченных решений для зарядки и защиты. Такие компании, как Adafruit, продают модули, которые являются отличной отправной точкой для тех, кто хочет интегрировать аккуратное решение для зарядки и аккумуляторов без необходимости самостоятельно раскручивать печатные платы. Однако, поскольку эти конструкции имеют открытый исходный код, в будущем будет легко интегрировать схему в вашу собственную печатную плату.

Система управления батареями для 12-элементного блока, способного обеспечить ток до 60 А.

Для более крупных приложений, в которых используются специальные аккумуляторные блоки, система управления аккумуляторными батареями является хорошим выбором. По сути, BMS мало чем отличается от микросхемы защиты аккумулятора или аналогичной, просто она предназначена для более крупных приложений. BMS обычно используется в пакетах из 10 ячеек и более, используемых в транспортных приложениях, таких как электрические велосипеды и другие ездовые автомобили.BMS припаян непосредственно к аккумуляторной батарее, включая соединение с каждой отдельной ячейкой. Его цель — поддерживать баланс элементов, ограничивать максимальный ток разряда по соображениям безопасности и, конечно же, контролировать процесс зарядки. Опытные сборщики аккумуляторов часто интегрируют BMS в корпус или покрытие батареи, оставляя доступными только порт разряда и порт зарядки. Это позволяет конечному пользователю легко поставить аккумулятор в проектный автомобиль, не беспокоясь о том, чтобы самому обращаться с защитой.

Если ваше приложение особенно критично и должно выдерживать экстремальные условия окружающей среды, вам следует контролировать температуру батареи. Следите за температурой ячеек, особенно во время процесса зарядки, — это отличный способ защитить аккумулятор от повреждений. Микросхемы защиты с высокими характеристиками и системы управления батареями позволяют контролировать температуру блока для достижения этой цели. На этом уровне вы, вероятно, будете создавать собственные пакеты, что позволит вам устанавливать термопары в точных местах во время сборки.Для мощных установок управление температурой является обязательным, поскольку практически все электровелосипеды и электромобили содержат оборудование для контроля температуры аккумуляторных батарей и соответствующих систем управления.

Вкратце

Литий-ионные аккумуляторы

«кусаются», но при правильном использовании они обеспечивают отличную производительность и более чем безопасны для большинства приложений. Главное — использовать правильное оборудование, чтобы не допустить превышения предельных значений напряжения и температуры, которые могут привести к катастрофе.Надеюсь, это руководство пригодится вам, поскольку вы стремитесь интегрировать литиевую энергию в свои собственные проекты. И, в маловероятном случае, если у вас действительно случится забавная авария с батареей, обязательно сделайте диагностику и обратитесь к подсказке. Удачного взлома!

Использование никелевых материалов в аккумуляторных батареях

Переключить меню Категории
  • Популярные товары
  • Углеродные нанотрубки
    • Все углеродные нанотрубки
    • Волокна углеродных нанотрубок
    • Губки с углеродными нанотрубками
    • Дисперсии УНТ
      • Все дисперсии УНТ
      • Все дисперсии углеродных нанотрубок
    • УНТ двустенные
    • УНТ однослойные
      • Все однослойные УНТ
      • SWCNT,> 65%
      • SWCNT,> 92%
      • SWCNT,> 95%
      • SWCNT,> 96%
      • SWCNT,> 65%, -COOH
      • SWCNT,> 92%, -COOH
      • SWCNT,> 65%, -ОН
      • SWCNT,> 92%, -ОН
    • Графитированные многостенные УНТ
    • Многостенные УНТ короткой длины
    • Многостенные УНТ
      • Все многостенные УНТ
      • MWCNT,> 92%
      • MWCNT,> 95%
      • MWCNT,> 96%
      • Согласованные MWCNT,> 96%
      • MWCNT,> 90%, -COOH
      • MWCNT,> 92%, -COOH
      • MWCNT,> 96%, -COOH
      • MWCNT,> 92%, -ОН
      • MWCNT,> 96%, -ОН
      • MWCNT,> 96%, -Ni
      • MWCNT,> 99%, -Ni
      • Промышленные MWCNT
      • Углеродные нановолокна
  • Графен
  • Наночастицы
  • Микрочастицы
  • Фуллерен
  • Кремниевые и полупроводниковые пластины
  • Дисперсии
  • Аккумуляторное оборудование
  • Редкоземельные материалы
.