Чем отличаются литий ионные от никель кадмиевых

Аккумулятор (АКБ), как накопитель электрической энергии, имеет широкую сферу применения. Он не производит электричество, а может только запасать его, хранить и расходовать в течение определённого времени. Аккумуляторы представляют собой многоразовые устройства, которые можно заряжать от внешнего источника электричества.

Существует большое количество различных типов аккумуляторных батарей, которые отличаются по конструкции и техническим принципам. К наиболее распространённым относятся следующие:

  • свинцово-кислотные;
  • никель-кадмиевые (Ni-Cd);
  • литий-ионные (Li-ion).

Принцип действия аккумулятора зависит от его конструкции и, в основном, основывается на диссоциации отрицательных и положительных ионов. Процесс работы АКБ выглядит следующим образом. Батарея питания подключается, с соблюдением полярности, к внешнему источнику постоянного тока с соответствующим выходным напряжением и зарядным током, определяемым типом аккумулятора.

Через определённое время АКБ будет заряжена полностью и, после подключения нагрузки, её можно использовать как автономный источник питания для различных устройств. Область использования аккумуляторных батарей варьируется от детских игрушек и мобильных телефонов до подводных лодок и космических станций.

Аккумуляторные батареи, в зависимости от сферы применения могут выпускаться в различных геометрических. Обычно они имеют прямоугольную или цилиндрическую форму. Основными техническими характеристиками АКБ являются:

  • электрическая ёмкость;
  • номинальные напряжение и ток;
  • глубина разряда;
  • токи заряда и саморазряда;
  • срок службы;
  • рабочая температура.

Ёмкость АКБ обозначает количество запасённой энергии. Она измеряется в ампер-часах (А/ч, Ah) и обозначает время, в течение которого устройство может отдавать определенную величину тока. Так, например, батарея емкостью 7 А/час способна при токе 1 ампер работать без подзаряда в течение 7 часов, или 14 часов при 0,5 А.

Напряжение измеряется в вольтах (В, V). Существуют разные типы аккумуляторов, рассчитанные на стандартные напряжения. Это 1,2; 2,4; 6,0; 12; и 24 вольта. Для получения больших величин, АКБ соединяются последовательно.

Глубина разряда измеряется в процентах (%) и означает, до какой величины аккумулятор можно разряжать, чтобы не вывести его из строя. Наиболее стойкими к глубокому разряду являются литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Сернокислотные батареи со свинцовыми пластинами не следует разряжать более чем на 40-50%.

Саморазряд свойственен всем аккумуляторам. В результате длительного хранения в заряженном состоянии, какая-то часть заряда уйдёт в результате внутренних электрохимических реакций. При повышении окружающей температуры скорость саморазряда возрастает.

Зарядный ток обычно составляет одну десятую от номинальной ёмкости. Так аккумулятор на 100 А/ч следует заряжать током 10 А. В некоторых случаях зарядку АКБ следует выполнять малым током. Существуют также быстро заряжаемые устройства. В любом случае, этот параметр следует уточнить для каждой конкретной модели.

Срок службы можно считать не совсем корректным параметром. Для АКБ более важно количество возможных циклов зарядки-разрядки. Эта величина зависит от типа батареи и параметров эксплуатации. Например, АКБ, постоянно разряжаемый до 50%, допускает 800 циклов, тогда как аккумулятор, разряжаемый до уровня 25%, легко выдерживает 1 600 циклов.

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Существует три вида аккумуляторов использующих сернокислотный электролит и свинцовые элементы:

  • электролитная батарея;
  • гелевая АКБ;
  • AGM аккумулятор.

Самыми распространёнными АКБ такого типа являются батареи на 12 В, имеющие ёмкость 0,2-150 А/ч.

Этот тип применяется в автомобилях и других транспортных средствах, системах аварийного энергоснабжения. Конструктивно такой аккумулятор состоит из пластин свинца и оксида свинца, помещённых в ёмкость с раствором серной кислоты в дистиллированной воде. Они относятся к обслуживаемым устройствам, поскольку требуют постоянного контроля уровня и плотности электролита и корректировки этих параметров.

Читайте также:  Методы неразрушающего контроля сварных соединений

Такие батареи нельзя эксплуатировать в непроветриваемых помещениях из-за выделения токсичных газообразных веществ. К достоинствам кислотных устройств можно отнести невысокую стоимость, низкий саморазряд и не критичность при превышении мощности нагрузки. К минусам относятся недопустимость глубокого разряда, большие размеры и плохие температурные характеристики.

Такой аккумулятор представляет собой усовершенствованную электролитную батарею. Разница между ними заключается в том, что жидкий компонент заменён на густой гель на основе диоксида кремния. Гель предотвращает возможные замыкания и препятствует осыпанию пластин.

Батарея такого типа не нуждается в обслуживании, ей не требуется долив электролита, и она не выделяет никаких газов. Точнее газ выделяется, но он рекомбинируется внутри герметичного корпуса. В отличие от классических, которые можно эксплуатировать только при расположении клеммами вверх, гелевая АКБ к этому не критична и может работать в любом положении.

Такое исполнение допускает более глубокий разряд и обеспечивает при этом большее количество циклов перезаряда. Компактные и герметичные гелевые АКБ нашли широкое применение в бесперебойных источниках питания для систем пожарной и охранной сигнализации.

Самый существенный недостаток батарей с гелевым электролитом заключается в жёстких требованиях к току заряда. При превышении зарядного тока возникает мощное газообразование, которое может привести к механическому повреждению корпуса.

AGM технологию можно считать дальнейшей модификацией кислотных батарей. Электролит в этих устройствах находится в полностью связанном виде. Между электродами находятся губчатые пластины-маты из стекловолокна, которые заполнены электролитом. Такие системы хорошо выдерживают повышенные нагрузки и менее чувствительны к температуре, поскольку не имеют жидкого компонента.

Недостатком таких аккумуляторов является высокая цена и жёсткие требования к току и напряжению при зарядке. Общепринятые зарядные устройства использовать для таких батарей нельзя, так как они не обеспечивают стабильности параметров ± 1%. AGM батарею нельзя ставить в пару с другим типом аккумулятора.

НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Это герметичная низковольтная конструкция состоит из двух электродов, один из которых изготовлен из гидроокиси никеля, а второй из кадмия. Между ними находится слой геля с добавкой щёлочи. Стандартное напряжение одного элемента батареи составляет 1,2 В. Для получения большего напряжения они соединяются последовательно, а увеличить ток можно параллельным соединением.

Такие устройства применяются там, где нагрузка потребляет большой ток. Они используются в электрических грузовых тележках, водном транспорте и в авиации. Самое широкое распространение такие батареи получили в автономном электроинструменте.

Плюсы Ni-Cd батарей:

  • низкая стоимость;
  • способность отдавать большие токи;
  • малое время заряда;
  • большое количество (до 1000) разрядных циклов.

К минусам относится эффект памяти и высокий саморазряд. Аккумулятор «помнит» значение напряжения до которого был разряжен в предыдущем цикле и впоследствии отдает энергии только до достижения этого уровня.

Таким образом, если заряжать батарею, которая была не до конца разряжена, то происходит потеря ёмкости. Этого можно избежать, только разрядив батарею до нуля. Самостоятельный разряд аккумулятора может достигать величины 8-10% за месяц хранения.

ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Батареи такого типа широко применяются в самой различной бытовой электронике. Это мобильные телефоны, планшетные компьютеры, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Литий ион — достаточно новая технология. Такие аккумуляторы появились на рынке в 1991 году. В устройстве имеются анод и катод, между которыми находится пористый сепаратор (разделитель), пропитанный электролитом. Переносчиком заряда в такой системе является ион лития.

Литий-ионные батареи очень критичны к превышению напряжения в процессе заряда, поэтому в большинство литиевых источников питания известных компаний устанавливается микрочип контроллер заряда. Так же в некоторых моделях имеется предохранительный клапан для сброса повышенного давления.

Литий-ионные АКБ обладают достоинствами, определившими их преимущественное использование в компактной бытовой технике:

  • возможность регулярной небольшой подзарядки;
  • длительный срок службы (более 1000 рабочих циклов);
  • малый вес и габариты.
Читайте также:  Скорость резания калькулятор онлайн

Недостатки у таких источников питания тоже есть:

  • высокая цена;
  • критичность к температурному режиму работы;
  • взрывоопасность.

При эксплуатации таких батарей следует не допускать глубокого разряда. Беречь батарею от перегрева и прямых солнечных лучей, не эксплуатировать её на сильном морозе, защищать от механических воздействий.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Ni Cd (Никель кадмиевый аккумулятор)

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

Ni Mh (Никель металл гидридный аккумулятор)

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

LSD Ni-Mh

Li – ion (Литий ионный аккумулятор)

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

Li – pol (Литий полимерный аккумулятор)

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

LiFePO4 (Литий железо фосфатный аккумулятор)

Ток зарядки

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

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

(лучше придерживаться советов производителя)

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

Часто задаваемые вопросы об аккумуляторах для электроники

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:  Зернодробилка терммикс 500кг ч

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

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

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

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

Как продлить жизнь батареи и использовать ее максимально эффективно?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector