NiMH означает «никель-металлогидрид». Правильная зарядка является ключом к поддержанию производительности и долговечности. Данную технологию нужно знать для того, чтобы заряжать NiMH. Восстановление NiMH-элементов — достаточно сложный процесс, потому что пик напряжения и последующее падение меньше, а следовательно, показатели определяются сложнее. Чрезмерная зарядка приводит к перегреву и повреждению элемента, после чего теряется емкость с последующей утратой функциональности.
Батарея — электрохимическое устройство, в котором электрическая энергия преобразуется и сохраняется в химической форме. Химическая энергия легко преобразуется в электрическую. NiMH работает по принципу, основанному на поглощении, высвобождении и переносе водорода внутри двух электродов.
Батареи NiMH состоят из двух металлических полос, которые выступают в качестве положительных и отрицательных электродов, а также изолирующего сепаратора из фольги между ними. Этот энергетический «бутерброд» наматывается и помещается в аккумуляторную батарею вместе с жидким электролитом. Положительный электрод обычно состоит из никеля, отрицательный — из гидрида металла. Отсюда и название «NiMH», или «никель-металл-гидрид».
Преимущества:
- Содержит меньше токсинов и являются экологически чистым, поддаются переработке.
- Эффект памяти выше, чем у Ni-Cad.
- Гораздо безопаснее, чем литиевые батареи.
Недостатки:
- Глубокая разрядка сокращает срок службы и вырабатывает тепло при быстрой зарядке и высокой нагрузке.
- Саморазряд больше по сравнению с другими батареями, его нужно учитывать перед тем как заряжать NiMH.
- Требуется высокий уровень технического обслуживания. Батарея должна быть полностью разряженной, чтобы предотвратить образование кристаллов в процессе зарядки.
- Более дорогостоящий, чем Ni-Cad аккумулятор.
Никель-металлогидридная ячейка имеет много характеристик, аналогичных NiCd, например, кривую разряда (с учетом дополнительной зарядки), которую может принять батарея. Она нетерпима к перезарядке, вызывающей снижение емкости, что представляет серьезную проблему для разработчиков зарядных устройств.
Характеристики тока, которые необходимы для того, чтобы правильно зарядить аккумулятор NiMH:
- Номинальное напряжение — 1.2V.
- Удельная энергия — 60-120 Вт-час/кг.
- Плотность энергии — 140-300 Вт-час/кг.
- Удельная мощность — 250-1000 Вт/кг.
- Эффективность зарядки / разрядки — 90%.
Эффективность зарядки никелевых батарей составляет в диапазоне от 100% до 70% от полной емкости. Вначале происходит небольшое повышение температуры, но позже, когда уровень заряда поднимается, КПД падает, выделяя тепло, что требуется учитывать перед тем как заряжать NiMH.
Когда аккумулятор NiCD разряжается до определенного минимума напряжения, а затем заряжается, необходимо принять меры, чтобы уменьшить эффект кондиционирования (примерно каждые 10 циклов зарядки/разрядки), иначе он начнет терять емкость. Для NiMH такое требование не требуется, поскольку эффект для него незначителен.
Тем не менее такой процесс восстановления удобен и для никель-металлогидридных устройств, его рекомендуют учитывать перед тем, как заряжать NiMH аккумуляторы. Процесс повторяют три-пять раз, прежде чем они достигнут полной емкости. Процесс кондиционирования перезаряжаемых батарей гарантирует, что они будут работать долгие годы.
Существует несколько способов зарядки, которые можно использовать с никель-металлогидридными батареями. Они, как и NiCds, требуют источника постоянного тока. Скорость обычно указывается на корпусе ячейки. Она не должна превышать технологические нормы. Пределы границ зарядки четко регламентированы производителями. Перед эксплуатацией батарей нужно четко знать, каким током заряжать NiMH аккумуляторы. Существует несколько методов, которые используются для предотвращения сбоя:
Параллельная зарядка батарей затрудняет качественное определение окончания процесса. Это связано с тем, что нельзя быть уверенным, что каждая ячейка или пакет имеют одинаковое сопротивление, и поэтому некоторые из них будут потреблять больше тока, чем другие. Это означает, что нужно использовать отдельную цепь зарядки для каждой линии в параллельном блоке. Следует установить, каким током заряжать NiMH, определив балансировку, например, используя резисторы такого сопротивления, что будут доминировать в управлении параметрами.
Современные алгоритмы были разработаны для обеспечения точной зарядки без использования термистора. Эти устройства аналогичны Delta V, но имеют специальные методы измерения для обнаружения полного заряда, обычно включающие некоторый цикл, когда напряжение измеряется по временному интервалу и между импульсами. Для многоэлементных пакетов, если они не находятся в одном и том же состоянии и не сбалансированы по емкости, они могут заполняться по одному за раз, подавая сигнал об окончании этапа.
Чтобы сбалансировать их, потребуется несколько циклов. Когда батарея достигает конца заряда, кислород начинает образовываться на электродах и рекомбинировать на катализаторе. Новая химическая реакция создает тепло, которое легко измеряется термистором. Это самый безопасный способ определения окончания процесса во время быстрого восстановления.
Ночная зарядка — самый дешевый способ зарядки никель-металлогидридной батареи при C/10, что ниже 10% от номинальной емкости в час. Это нужно учитывать, чтобы правильно заряжать NiMH. Таким образом, аккумулятор емкостью 100 мАч будет заряжаться при 10 мА в течение 15 часов. Этот метод не требует датчика окончания процесса и обеспечивает полный заряд. Современные элементы имеют катализатор рециркуляции кислорода, который предотвращает повреждение батареи при воздействии электротоком.
Этот метод не может использоваться, если скорость зарядки превышает C/10. Минимальное напряжение, необходимое для полной реакции, зависит от температуры (не менее 1,41 В на элемент при 20 градусах), что нужно учитывать, чтобы правильно заряжать NiMH. Продолжительное восстановление не вызывает вентиляции. Оно слегка нагревает батарею. Чтобы сохранить срок службы, рекомендуется использовать таймер с диапазоном от 13 до 15 часов. В зарядном устройстве Ni-6-200 есть микропроцессор, который сообщает о состоянии заряда через светодиод, а также выполняет функцию синхронизации.
Быстротечный процесс заряда
Используя таймер, можно заряжать C/3.33 в течение 5 часов. Это немного рискованно, так как батарея предварительно должна быть полностью разряжена. Один из способов убедиться в том, что этого не произойдет, — автоматическая разрядка аккумулятора, выполняемая зарядным устройством, который затем запускает процесс восстановления на 5 часов. Преимущество этого метода состоит в том, чтобы исключить любую возможность создания негативной памяти батареи.
В настоящее время не все производители выпускают подобные зарядные устройства, но микропроцессорная плата используется, например, в зарядном устройстве C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller и может быть легко модифицирован для выполнения разряда. Для рассеивания энергии частично заряженной батареи в течение разумного промежутка времени потребуется блок рассеивания мощности.
Если используется температурный монитор, аккумуляторы NiMH можно заряжать со скоростью до 1C, другими словами, 100% емкости в ампер-часах в течение 1,5 часов. Контроллер заряда батареи PowerStream делает это совместно с платой управления, которая способна измерять напряжение и ток для более сложных алгоритмов. При повышении температуры процесс должен быть прекращен, а при значение dT/dt должен быть установлен на 1-2 градуса в минуту.
Существуют новые алгоритмы, которые используют микропроцессорное управление при использовании сигнала -dV для определения окончания заряда. На практике они работают очень хорошо, поэтому современные устройства используют эту технологию, которая включает в себя процессы включения и выключения для измерения напряжения.
Спецификации адаптера
Важной проблемой является срок службы батарей или общая стоимость периода службы системы. В этом случае производители предлагают устройства с микропроцессорным управлением.
Алгоритм для идеального зарядного устройства:
- Мягкий старт. Если температура выше 40 градусов или ниже нуля, начинают с зарядки C/10.
- Опция. Если напряжение разряженной батареи выше 1,0 В/элемент, разряжают батарею до 1,0 В/элемент, а затем переходят к быстрой зарядке.
- Быстрая зарядка. При 1 градусе, пока температура не достигнет 45 градусов или dT не указывает на полный заряд.
- После завершения быстрой зарядки заряжают при C/10 в течение 4 часов, чтобы обеспечить полную зарядку.
- Если напряжение заряженного NiMH аккумулятора поднимается до 1,78 В/элемент, прекращают работу.
- Если время быстрой зарядки превышает 1,5 часа без перерыва, ее останавливают.
Теоретически подзарядка — это скорость заряда, которая достаточно высока, чтобы держать аккумулятор полностью заряженным, но достаточно низкая, чтобы избежать перезарядки. Определение оптимальной скорости подзарядки для конкретной батареи немного сложно описать, но общепризнанно, что она составляет около десяти процентов от емкости батареи, например, для Sanyo 2500 мАч AA NiMH оптимальная скорость подзарядки — 250 мА или ниже. Ее нужно учитывать, чтобы правильно заряжать NiMH аккумуляторы.
Наиболее частой причиной преждевременного выхода из строя аккумулятора является перезарядка. Типы зарядных устройств, которые чаще всего вызывают ее, — это так называемые «быстрые устройства» на 5 или 8 часов. Проблема с этими приборами состоит в том, что у них действительно нет механизма контроля процесса.
Большинство из них имеют простую функциональность. Они заряжаются с полной скоростью в течение фиксированного периода времени (обычно пять или восемь часов), а затем отключаются или переключаются на более низкую «ручную» скорость. Если они используются должным образом, то все в порядке. Если они применяются неправильно, то срок службы батареи сокращается несколькими способами:
- Если полностью заряженные или частично заряженные батареи вставлены в устройство, оно не может это почувствовать, поэтому полностью заряжает аккумуляторы, для которых оно предназначено. Так, емкость аккумулятора падает.
- Другой распространенной ситуацией является прерывание цикла зарядки в процессе. Однако после этого следует повторное подключение. К сожалению, это ведет к повторному запуску полного цикла зарядки, даже если предыдущий цикл практически завершен.
Самый простой способ избежать этих сценариев — использовать интеллектуальное зарядное устройство с микропроцессорным управлением. Оно может определять, когда батарея полностью заряжена, а затем — в зависимости от ее конструкции — либо полностью отключаться, либо переключаться в режим подзарядки.
Для того чтобы заряжать NiMH iMax, понадобится специальное зарядное устройство, так как использование неправильного метода может сделать батарею бесполезной. Многие пользователи считают iMax B6 лучшим выбором для зарядки NiMH. Он поддерживает процесс до 15 ячеистых батарей, а также множество настроек и конфигураций для разных типов аккумуляторов. Рекомендуемое время зарядки не должно превышать 20 часов.
Как правило, производитель гарантирует 2000 циклов зарядки / разрядки от стандартной батареи NiMH, хотя это количество может отличаться по условиям эксплуатации.
Алгоритм работы:
- Заряжаем NiMH iMax B6. Необходимо подключить шнур питания к розетке с левой стороны устройства, принимая во внимание форму на конце кабеля, чтобы убедиться, что выполнено правильное подсоединение. Вставляем его до упора и останавливаем нажатие, когда появится звуковой сигнал и приветственное сообщение на экране дисплея.
- Используют серебряную кнопку в крайнем левом углу, чтобы просмотреть первое меню и выбрать тип батареи, которую нужно зарядить. Нажатие крайней левой кнопки подтвердит выбор. Кнопка справа будет прокручивать опции: зарядка, разрядка, баланс, быстрая зарядка, хранение и другие.
- Две центральные кнопки управления помогут выбрать нужный номер. Нажав крайнюю правую кнопку для входа, можно перейти к настройке напряжения, снова прокручивая с помощью двух центральных кнопок и нажав ввод.
- Используют несколько кабелей для подключения аккумулятора. Первый набор выглядит как оборудование для лабораторных проводов. Он часто поставляется в комплекте с зажимами для крокодилов. Розетки для подключения находятся на правой стороне устройства рядом с нижней частью. Их достаточно легко обнаружить. Именно так можно зарядить NiMH с iMax B6.
- Затем нужно подключить свободный кабель аккумулятора к концу красного и черного зажимов, создавая замкнутый контур. Это может быть немного рискованно, особенно если пользователь в первый раз выполнит неправильные настройки. Нажимают и удерживают кнопку ввода в течение трех секунд. Затем экран должен информировать о том, что он проверяет батарею, после чего пользователя попросят подтвердить настройку режима.
- Во время зарядки аккумулятора можно прокручивать различные экраны дисплея с помощью двух центральных кнопок, которые сообщают информацию о процессе зарядки в различных режимах.
Самый стандартный совет: полностью разрядить батареи, а затем зарядить их. Хотя это является обработкой «эффекта памяти», в никель-кадмиевых батареях нужно быть осторожным, так как легко повредить их из-за чрезмерной разрядки, что приводит к «обращению полюсов» и к необратимым процессам. В некоторых случаях электроника аккумуляторов выполнена таким образом, что предотвращает негативные процессы, отключаясь до того, как они произойдут, но более простые устройства, например, для фонариков, этого не делают.
Необходимо:
- Быть готовым заменить их. Никель-металлогидридные батареи не вечны. После окончания ресурса они перестанут работать.
- Купить «умное» зарядное устройство, которое с помощью электроники контролирует процесс и предотвращает перезарядку. Это не только лучше для аккумуляторов, но и потребляет меньше энергии.
- Извлечь батарею, когда перезарядка завершена. Ненужное время на устройстве означает, что для его зарядки используется больше «струйной» энергии, поэтому увеличивается износ и расходуется больше энергии.
- Не разряжать батареи полностью, чтобы продлить срок их службы. Несмотря на все советы об обратном, полная разрядка фактически сокращает срок их службы.
- Хранить NiMH батареи при комнатной температуре в сухом месте.
- Избыточное тепло может повредить батареи и привести к их быстрой разрядке.
- Рассмотреть возможность использования модели с низким уровнем заряда.
Таким образом, можно подвести черту. Действительно никель-металлогидрид батареи более подготовлены производителем для работы в современных условиях, а правильная зарядка аккумуляторов с применением умного устройства обеспечит их производительность и долговечность.
Сфера применения электрических аккумуляторов довольно-таки широка. Небольшими батареями комплектуются привычные для всех бытовые приборы, АКБ слегка больших размеров оснащаются автомобили, ну а уж очень крупные и ёмкостные аккумуляторы монтируют в нагруженные работой промышленные станции. Казалось бы, что помимо пользовательского назначения у разных видов АКБ может быть общего? Однако на самом деле сходств у подобных батарей более чем достаточно. Пожалуй, одним из основных среди возможных сходств аккумуляторов является принцип организации их работы. В сегодняшнем материале наш ресурс решил рассмотреть именно один из таковых. Если быть точнее, то ниже речь пойдет о функционировании и правилах эксплуатации никель-металлогидридных батарей.
История появления никель-металлогидридных АКБ
Создание никель-металлогидридных аккумуляторов начало вызывать немалый интерес у представителей инженерии более 60 лет назад, то есть в 50-х годах 20 века. Ученые, специализирующиеся на изучение физико-химических свойств АКБ, всерьёз задумались над тем, как преодолеть недостатки популярных на то время никель-кадмиевых батарей. Пожалуй, одной из основных целей ученых было создание такого аккумулятора, который мог бы ускорить и упростить процесс протекания всех реакций, связанных с электролитической передачей водорода.
В итоге, специалистам лишь к концу 70-х годов удалось сначала спроектировать, а затем создать и полноценно испытать более-менее качественные никель-металлогидридные батареи. Главное отличие нового типа АКБ от предшественников заключалось в том, что он имел строго определённые места для скопления основной массы водорода. Говоря точнее, скопление вещества происходило в сплавах нескольких металлов, находящихся на электродах аккумулятора. Состав сплавов имел такую структуру, что один или несколько металлов накапливали водород (иногда в несколько тысяч раз превышающих их объём), а другие металлы выступали в роли катализаторов электролитических реакций, обеспечивая переход водородного вещества в металлическую решётку электродов.
Сделанный аккумулятор, имеющий водородно-металлогидридный анод и никелевый катод, получил аббревиатуру «Ni-MH» (от названия токопроводящих, накапливающих веществ). Работают подобные АКБ на щелочном электролите и обеспечивают отличный цикл «заряд-разряд» — до 2 000 тысяч для одной полноценной батареи. Несмотря на это, путь к проектировке аккумуляторов Ni-MH был нелёгок, а существующие на данный момент образцы до сих пор модернизируются. Основной вектор модернизации направлен на увеличение энергетической плотности батарей.
Отметим, что сегодня никель-металлогидридные АКБ в большинстве своём производятся на основе сплава металлов «LaNi5». Первый образец подобных аккумуляторов был запатентован в 1975 году и стал активно использоваться в широкой промышленности. Современные никель-металлогидридные батареи имеют высокую энергетическую плотность и состоят из совершенно нетоксичного сырья, что упрощает их утилизацию. Пожалуй, именно из-за данных преимуществ они стали очень популярны во многих сферах, где требуется долгое хранение электрического заряда.
Устройство и принцип работы никель-металлогидридной батареи
Никель-металлогидридные аккумуляторы всех размерностей, ёмкостей и предназначений выпускают в двух основных типах форм – призматической и цилиндрической. Вне зависимости от формы, подобные АКБ состоят из следующих обязательных элементов:
- металлогидридных и никелевых электродов (катодов и анодов), образующих гальванический элемент сеточной структуры, который отвечает за движение и накопление электрического заряда;
- сепараторных областей, разделяющих электроды и также участвующих в процессе электролитических реакций;
- выводных контактов, отдающих во внешнюю среду накопленный заряд;
- крышки с вмонтированным в неё клапаном, необходимой для сброса излишнего давления из полостей аккумулятора (давления свыше 2-4 мегапаскаль);
- термозащитного и крепкого корпуса, вмещающего описанные выше элементы батареи.
Конструкция никель-металлогидридных аккумуляторов, как и многих других типов данного устройства, довольно-таки проста и особых сложностей в рассмотрении не представляет. Наглядно это показано на следующих конструктивных схемах АКБ:
Принципы работы рассматриваемых АКБ, в отличие от их общей конструктивной схемы, выглядят слегка сложнее. Для понимания их сути давайте обратим внимание на поэтапное функционирование никель-металлогидридных аккумуляторов. В типовом варианте этапы работы у данных батарей следующие:
- Положительный электрод – анод, осуществляет окислительную реакцию с абсорбцией водорода;
- Отрицательный электрод – катод, реализует восстановительную реакцию в дисабсорбицией водорода.
Говоря простым языком, электродная сетка организует упорядоченное движение частиц (электродов и ионов) посредством конкретных химических реакций. При этом непосредственно электролит в основной реакции выделения электричества не участвует, а включается в работу лишь при определённых обстоятельствах функционирования аккумуляторов Ni-MH (например, при перезарядке, реализуя реакцию циркуляции кислорода). Более подробно рассматривать принципы работы никель-металлогидридных АКБ не будем, так как для этого требуются специальные химические знания, которых у многих читателей нашего ресурса нет. При желании узнать о принципах работы батарей в больших подробностях стоит обратиться к технической литературе, которая максимально подробно освещает течение каждой реакции на концах электродах как при заряде батарей, так и при их разряде.
Характеристики стандартного АКБ Ni-MH можно увидеть в следующей таблице (столбец посередине):
Правила эксплуатации
Любой аккумулятор – относительно неприхотливое в обслуживании и эксплуатации устройство. Несмотря на это, его стоимость зачастую высока, поэтому каждый владелец той или иной батареи заинтересован в увеличении её срока службы. Относительно АКБ формации «Ni-MH» продлить эксплуатационный период не столь сложно. Для этого достаточно:
- Во-первых, соблюдать правила зарядки аккумулятора;
- Во-вторых, правильно его эксплуатировать и хранить при простое.
О первом аспекте обслуживания АКБ поговорим чуть позже, ну а сейчас обратим внимание на основной перечень правил эксплуатации никель-металлогидридных батарей. Шаблонный список данных правил таков:
- Хранение никель-металлогидридных аккумуляторов должно осуществляться только в их заряженном состоянии на уровне 30-50 %;
- Строго запрещается перегревать АКБ Ni-MH, так как по сравнению с теми же никель-кадмиевыми батареями, рассматриваемые нами намного чувствительней к нагреву. Перегруженность работой отрицательно сказывается на всех процессах, протекающих в полостях и на выходах аккумулятора. Особенно страдает токоотдача;
- Никогда не перезаряжайте никель-металлогидридные батареи. Всегда придерживайтесь правил зарядки, описанных в настоящей статье или отражённых в технической документации к аккумулятору;
- В процессе слабой эксплуатации или длительном хранении «тренируйте» АКБ. Зачастую хватает периодически проводимого цикла «заряд-разряд» (порядка 3-6 раз). Также подобной «тренировке» желательно подвергать новые батареи Ni-MH;
- Хранить аккумуляторы никель-металлогидридной формации требуется в комнатном температурном режиме. Оптимальная температура – 15-23 градусов по Цельсию;
- Старайтесь не разряжать аккумулятор до минимальных пределов – напряжение, меньшее 0,9 Вольт для каждой пары «катод-анод». Восстановлению никель-металлогидридные АКБ, конечно, поддаются, но желательно их не доводить до «мёртвого» состояния (о том, как восстановить батарею, также поговорим ниже);
- Следите за конструктивным качеством батареи. Не допускается наличие серьёзных дефектов, недостаток электролита и тому подобные вещи. Рекомендуемая периодичность проверки АКБ равняется 2-4 неделям;
- В случае с использованием больших, стационарных батарей также важно придерживаться правил:
- их текущего ремонта (не менее раза в год):
- капитального восстановления (не менее раза в 3 года);
- надёжного крепления АКБ в месте использования;
- наличия освещения;
- использования правильных зарядных устройств;
- и соблюдения техники безопасности использования подобных аккумуляторов.
Придерживаться описанных правил важно не только потому, что подобный подход к эксплуатации никель-металлогидридных АКБ существенно продлить их срок службы. Также они гарантируют безопасное и, в целом, беспроблемное, использование батареи.
Правила зарядки
Раннее было отмечено, что правила эксплуатации – это далеко не единственное, что требуется для достижения максимального эксплуатационного срока никель-металлогидридных АКБ. Помимо грамотного использования, подобные батареи крайне важно грамотно заряжать. Вообще, ответить на вопрос – «Как правильно заряжать аккумулятор Ni-MH?», довольно-таки сложно. Дело в том, что каждый тип сплавов, используемый на электродах батареи, требует определённых правил данного процесса.
Обобщив и усреднив их, можно выделить следующие фундаментальные основы зарядки никель-металлогидридных аккумуляторов:
- Во-первых, требуется соблюдать правильное время зарядки. Для большинства АКБ Ni-MH оно составляет либо 15 часов при зарядном токе около 0,1 С, либо 1-5 часов при зарядном токе в пределах 0,1-1 С для батарей с высокоактивными электродами. Исключениями являются восстанавливаемые аккумуляторы, которые могут заряжаться более 30 часов;
- Во-вторых, важно отслеживать температуру батареи в процессе зарядки. Многие производители не рекомендуют превышать температурный максимум в 50-60 градусов по Цельсию;
- И в-третьих, следует учитывать непосредственно порядок проведения зарядки. Оптимальным считается такой подход, когда АКБ разряжается номинальным током до напряжения на выходах в 0,9-1 Вольт, после чего заряжается на 75-80 % от своей максимальной ёмкости. При этом важно учитывать, что при быстрой зарядке (подаваемый ток более 0,1) важно организовать предзарядку с подачей высокого тока на аккумулятор около 8-10 минут. После этого процесс зарядки стоит организовать с плавным повышением подаваемого на АКБ напряжения до 1,6-1,8 Вольт. К слову, при обычной подзарядке никель-металлогидридного аккумулятора напряжение зачастую не изменяется и в норме составляет 0,3-1 Вольт.
Примечание! Отмеченные выше правила зарядки батарей носят усреднённый характер. Не забывайте, что для конкретной марки никель-металлогидридной АКБ они могут слегка отличаться.
Восстановление аккумулятора
Наряду с дороговизной и быстрым саморазрядом, у аккумуляторов Ni-MH есть ещё один недостаток – ярко выраженный «эффект памяти». Его суть заключается в том, что при систематичной зарядке не полностью разряженной батареи она как бы запоминает это и с течением времени существенно теряет в своей ёмкости. Для нейтрализации подобных рисков владельцам подобных АКБ требуется заряжать максимально разряженные батареи, а также периодически «тренировать» их путём процесса восстановления.
Восстанавливать никель-металлогидридные аккумуляторы при «тренировке» или при их сильном разряде необходимо следующим образом:
- В первую очередь, необходимо подготовиться. Для восстановления потребуются:
- качественный и, желательно, умный зарядный прибор;
- инструменты для замера напряжения и сила тока;
- любое устройство, способное потреблять энергию с АКБ.
- После подготовки можно уже задаться вопросом по поводу того, как восстановить батарею. Сначала необходимо по всем правилам зарядить аккумулятор, а затем его разрядить по напряжения на выходах батареи в 0,8-1 Вольт;
- Затем начинается непосредственно восстановление, которое, опять же, должно проводится в соответствии со всеми правилами зарядки никель-металлогидридных аккумуляторов. Стандартный процесс восстановления может быть проведён двумя способами:
- Первый – если АКБ подаёт признаки «жизни» (как правило, при разряде на уровне 0,8-1 Вольт). Зарядка проходит с постоянным увеличением подаваемого напряжение с 0,3 до 1 Вольта с силой тока 0,1 С в течение 30-60 минут, после чего вольтаж остаётся неизменным, а сила тока увеличивается до 0,3-0,5 С;
- Второй – если АКБ не подаёт признаков «жизни» (при разряде менее 0,8 Вольт). В таком случае зарядка осуществляется с 10-минутной пред-зарядкой высоким током на протяжении 10-15 минут. После этого проводятся описанные выше действия.
Стоит понимать, что восстановление никель-металлогидридных АКБ – это процедура, которую требуется периодически проводить для абсолютно всех аккумуляторов (и «живых», и «неживых»). Только такой подход к эксплуатации данного типа батарей поможет «выжать» из них максимум.
Пожалуй, на этом повествование по сегодняшней теме можно завершать. Надеемся, представленный выше материал был для вас полезен и дал ответы на интересующие вопросы.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
ВведениеНесмотря на широкое распространение литий-ионных аккумуляторов в малогабаритных устройствах – плеерах, мобильных телефонах, дорогих беспроводных мышках – обычные батарейки формата AA пока не собираются сдавать позиции. Они дёшевы, их можно купить в любом киоске, наконец, сделав питание от стандартных батареек, производитель устройства может переложить заботу об их смене (или, в случае аккумуляторов, зарядке) на пользователя и тем самым сэкономить ещё несколько долларов.
Батарейки формата AA используются в большинстве недорогих беспроводных мышек, практически во всех беспроводных клавиатурах, в пультах дистанционного управления, в недорогих фотоаппаратах-«мыльницах» и дорогих профессиональных фотовспышках, в фонарях и детских игрушках... в общем, перечислять можно долго.
И всё чаще эти батарейки заменяются аккумуляторами, как правило – никель-металлгидридными, имеющими паспортную ёмкость от 2500 до 2700 мА*ч и рабочее напряжение 1,2 В. Идентичные с батарейками габариты и близкое напряжение позволяют без проблем устанавливать их практически в любое устройство, изначально рассчитанное на батарейки. Выгода очевидна: мало того, что один аккумулятор выдерживает несколько сотен циклов перезарядки, так ещё и ёмкость его при хоть сколь-нибудь серьёзной нагрузке оказывается ощутимо выше, чем у батареек
. А значит, вы не только сэкономите деньги, но ещё и получите более «долгоиграющее» устройство.
В сегодняшней же статье мы рассмотрим – и проверим на практике – 16 аккумуляторов разных производителей и с разными параметрами, чтобы определиться, какие же из них стоит покупать. В частности, не останутся без внимания и не столь давно появившиеся в продаже аккумуляторы с уменьшенным током саморазряда, способные месяцами лежать в заряженном состоянии – и оставаться готовыми к использованию в любую минуту.
Напомним нашим читателям, что устройство и базовые особенности различных типов элементов питания, а также вопросы выбора зарядных устройств для Ni-MH аккумуляторов мы уже описывали ранее
.
Методика тестирования
Подробное описание методики можно найти в отдельной статье, целиком посвящённой этой теме: «».Если же говорить вкратце, то для тестирования аккумуляторов нами используется зарядное устройство Sanyo MQR-02 (четыре независимых канала заряда, ток 565 мА), четырёхканальная стабилизированная нагрузка собственного изготовления, позволяющая испытывать одновременно четыре аккумулятора, а также самописец Velleman PCS10, с помощью которого строится график зависимости напряжения на аккумуляторах от времени.
Все аккумуляторы перед испытаниями проходят тренировку – два полных цикла заряд-разряд. Измерение ёмкости аккумуляторов начинается сразу после зарядки – за исключением теста на ток саморазряда, перед которым аккумуляторы выдерживаются в течение недели при комнатной температуре без нагрузки. В большинстве тестов каждая модель представлена двумя экземплярами, но в некоторых случаях – на аккумуляторах GP и Philips, показавших неожиданно плохие результаты – мы перепроверяли измерения на четырёх аккумуляторах. Впрочем, каких-либо серьёзных расхождений между разными экземплярами не было ни в одном из тестов.
Так как кривые напряжения у большинства аккумуляторов схожи – исключением в сегодняшней статье стала лишь продукция NEXcell – мы приводим результаты измерения только в ампер-часах (А*ч). Перевод их в ватт-часы по указанной причине на расстановку сил не повлияет.
Ansmann Energy Digital (2700 мА*ч)
Открывает нашу статью марка аккумуляторов, не очень часто встречающаяся в магазинах, но при этом достаточно известная и пользующаяся хорошей репутацией среди фотографов.
Тем не менее, выступили аккумуляторы Ansmann не более чем средне – в общем зачёте ни в одном из тестов они не поднялись даже до середины итоговой таблицы. Отставание от лидеров по ёмкости составило около 15–20 %. Впрочем, других проблем с ними не было.
Ansmann Energy Digital (2850 мА*ч)
Более ёмкая версия предыдущих аккумуляторов, внешне, на первый взгляд, отличающаяся только надписью на корпусе.
Впрочем, при внимательном рассмотрении отличия оказались более существенными:
Как вы видите на фотографии, корпус у старшей модели немного крупнее, нежели у младшей, а плюсовой контакт сделан, наоборот, короче, чтобы сохранить общие габариты аккумулятора неизменными. К сожалению, в некоторых устройствах, в которых плюсовой контакт в батарейном отсеке утоплен (чтобы не допустить случайной переполюсовки аккумуляторов), Ansmann Energy Digital 2850 могут просто не заработать – они упрутся в корпус устройства и попросту не достанут до его плюсового контакта. К слову, одним из таких устройств оказался наш тестовый стенд: чтобы протестировать эти аккумуляторы, пришлось подкладывать металлические пластинки под плюсовой контакт.
Но стоит ли овчинка выделки?.. По результатам тестов, аккумуляторы Ansmann Digital Energy 2850 хоть и опередили младшую модель этой же компании, но в общем зачёте выше четвёртого места подняться не смогли, да и четвёртое-то заняли в довольно специфическом тесте.
Ansmann Energy Max-E (2100 мА*ч)
Сравнительно маленькая ёмкость этих аккумуляторов объясняется тем, что они относятся к новому классу элементов питания – Ni-MH аккумуляторам с уменьшенным током саморазряда. Как известно, у обычных аккумуляторов при хранении ёмкость плавно снижается, так что, полежав несколько месяцев, они разрядятся до нуля. Max-E же должны держать заряд на протяжении куда большего времени, то есть месяцев, а то и лет – это позволяет, во-первых, эффективно использовать их в устройствах с маленьким энергопотреблением (например, часах, пультах дистанционного управления и так далее), во-вторых, при необходимости использовать сразу после покупки, без предварительной зарядки.
Внешне аккумуляторы вполне обычные. Габариты – стандартные, проблем совместимости с какими-либо устройствами у них не будет.
К обычному набору тестов мы добавили ещё один: разрядку аккумулятора током 500 мА без предварительной зарядки. Трудно сказать, сколько времени они добирались от производителя до магазина, а потом лежали в магазине перед тем, как их купили мы – но результат налицо: только что купленные аккумуляторы имели остаточную ёмкость около 1,5 А*ч. Обычные аккумуляторы такой тест просто не проходили: без предварительной зарядки их ёмкость оказывалась близкой к нулю.
Camelion High Energy NH-AA2600 (2500 мА*ч)
Нет, в заголовке не опечатка: несмотря на число «2600» в названии, на самом деле паспортная типовая ёмкость этих аккумуляторов – 2500 мА*ч.
На корпусе аккумуляторов это указано прямым текстом – правда, очень мелким шрифтом.
Более того, в большинстве тестов аккумуляторы Camelion уверенно заняли последнее место, продемонстрировав реальную ёмкость менее 2000 мА*ч (мы тестировали два аккумулятора Camelion одновременно – результат у них получился одинаковым). На разрядных кривых при этом нет ничего необычного – они выглядят ровно так, как должны выглядеть графики для аккумулятора с ёмкостью 2000 мА*ч. Попытки с лупой найти на этикетке ещё более мелкий шрифт, объясняющий полученный результат, успехом не увенчались.
Duracell (2650 мА*ч)
Марка Duracell на рынке элементов питания известна прекрасно – вряд ли будет легко найти человека, который бы про неё не слышал. Однако, судя по конструкции аккумуляторов, Duracell делает их не сам – они чрезвычайно похожи на продукцию Sanyo.
Результат аккумуляторы Duracell показали неплохой: несмотря на не самую высокую паспортную ёмкость, в одном случае они смогли даже добраться до тройки лидеров.
Energizer (2650 мА*ч)
Ровно такая же конструкция, и даже дизайн этикетки в чём-то похож – перед нами снова аккумуляторы производства Sanyo, но на этот раз продающиеся под маркой Energizer.
Результат оказался потрясающим: несмотря на участие в тестировании моделей аккумуляторов с паспортной ёмкостью вплоть до 2850 мА*ч, аккумуляторы Energizer с их, казалось бы, скромными 2650 мА*ч в двух нагрузочных тестах из трёх заняли первое место!
GP «2700 Series» 270AAHC (2600 мА*ч)
Ещё одна «не опечатка» в заголовке: несмотря на двукратный намёк на ёмкость 2700 мА*ч, на самом деле аккумуляторы GP 270AAHC имеют паспортную типовую ёмкость 2600 мА*ч.
Как водится, об этом написано мелким шрифтом – немного ниже большого, почти во весь корпус, числа «2700».
Результат же в общем зачёте оказался невелик: восьмое место в тестах с большой нагрузкой и лишь предпоследнее, с ёмкостью, едва превышающей 2000 мА*ч, – при нагрузке 500 мА.
GP ReCyko+ 210AAHCB (2050 мА*ч)
ReCyko+ – ещё одна серия аккумуляторов с небольшим током саморазряда, готовых к использованию сразу после покупки и подходящих для работы в устройствах с маленьким энергопотреблением.
Паспортная ёмкость аккумулятора отличается от указанной в его наименовании («210AAHCB») на 50 мА*ч в меньшую сторону.
Обещанное уменьшение тока саморазряда в тестах подтвердилось: новенький, только из магазина, аккумулятор смог отдать около 1,7 А*ч без предварительной зарядки. Напомним читателям, что несколько попробованных нами «обычных» аккумуляторов в таких условиях не смогли отдать вообще ничего, сразу «просев» под нагрузкой до нуля.
NEXcell (2300 мА*ч)
Продукция не слишком известной компании NEXcell привлекает своей низкой ценой: упаковка из четырёх штук стоит меньше двухсот рублей.
Формально никаких подвохов нет: значение 2300 мА*ч прямо указано в качестве типичной паспортной ёмкости аккумуляторов.
Увы, в реальности картина печальнее. Во всех случаях аккумуляторы NEXcell оказались в последней тройке, а в самом тяжёлом тесте, с постоянной нагрузкой 2,5 А, – и вовсе на последнем месте, причём с катастрофическим отставанием: по сравнению с нагрузкой 500 мА ёмкость аккумулятора «просела» более чем вдвое. При этом у других аккумуляторов ёмкость от нагрузки зависела весьма слабо.
Объясняется это просто: у аккумуляторов NEXcell очень большое внутреннее сопротивление. Посмотрите на график импульсного разряда: верхняя граница полосы на нём соответствует напряжению без нагрузки, нижняя – при нагрузке 2,5 А. Соответственно, ширина линии равна падению напряжения аккумулятора под нагрузкой, которое определяется его внутренним сопротивлением – и если у остальных аккумуляторов падение составляет около 0,1 В, то у NEXcell оно вдвое больше. Из-за этого при большой нагрузке напряжение на аккумуляторе сильно проседает, и в результате быстро оказывается ниже предельно допустимого значения, равного 0,9 В.
Так что, хотя под средней нагрузкой (500 мА) аккумуляторы NEXcell выступили более-менее приемлемо, с более серьёзными токами они либо не смогут работать вообще, либо сильно потеряют в ёмкости. А скажем, для фотовспышек такие характеристики аккумуляторов будут означать заметно большее время зарядки высоковольтного конденсатора.
NEXcell (2600 мА*ч)
Следующая модель аккумуляторов NEXcell – ёмкостью 2600 мА*ч и ценой 220 рублей за четыре штуки.
Внешних отличий нет никаких, но будут ли отличаться результаты тестов?..
Состояние пациента, как говорят медики, стабильно тяжёлое: во всех тестах – места в конце турнирной таблицы. Результат не так катастрофичен, как у модели на 2300 мА*ч, но проблема с завышенным вдвое внутренним сопротивлением никуда не делась: под большой нагрузкой аккумулятор заметно «проседает».
Вообще говоря, сейчас в продаже появились аккумуляторы NEXcell ёмкостью 2700 мА*ч, однако, ещё раз поглядев на результаты двух описанных выше моделей, мы решили не тратить время на их тестирование. В качестве дешёвых аккумуляторов для устройств с относительно небольшим энергопотреблением продукция NEXcell подойдёт, но для чего-то более серьёзного использовать её не стоит.
Philips MultiLife (2600 мА*ч)
Аккумуляторы Philips смогли нас удивить сразу – к сожалению, в негативном ключе. Они имеют тот же недостаток, что и рассмотренные выше Ansmann Energy Digital 2850: увеличенные габариты корпуса, из-за чего в некоторых устройства они просто не достают до плюсового контакта. И если в случае с Ansmann можно было хотя бы сослаться на большую паспортную ёмкость, то для аккумуляторов Philips заявлены довольно скромные 2600 мА*ч.
При этом каких-либо успехов аккумуляторы Philips в тестах не продемонстрировали, в нагрузочных тестах стабильно занимая места в середине списка. Какой-либо резон в покупке MultiLife, таким образом, найти трудно: средняя ёмкость и потенциальные проблемы совместимости из-за увеличенных габаритов корпуса.
Philips MultiLife (2700 мА*ч)
Новая версия аккумуляторов MultiLife на 100 мА*ч увеличила паспортную ёмкость, но при этом сохранила нестандартные габариты корпуса – и, соответственно, потенциальные проблемы совместимости.
Интересно, что на обеих сериях аккумуляторов MultiLife указана одна и та же минимальная ёмкость – 2500 мА*ч. Иначе говоря, увеличилась не только типовая паспортная ёмкость, но и разброс параметров между разными экземплярами.
Впрочем, во всех тестах Philips MultiLife 2700 мА*ч показали лучший результат, нежели их 2600-мА*ч собратья по серии, а при нагрузке 500 мА смогли даже выбраться на третье место. Хотя финальный вердикт от этого и не меняется: нестандартные габариты могут привести к несовместимости с конкретными устройствами, так что от покупки этих аккумуляторов лучше воздержаться.
Sanyo HR-3U (2700 мА*ч)
Компания Sanyo – один из крупнейших производителей аккумуляторов, и выше мы уже протестировали её продукцию, продающуюся под марками Duracell и Energizer. Однако, то были аккумуляторы с паспортной ёмкостью 2650 мА*ч, сейчас же мы держим в руках модель на 2700 мА*ч. Что это, просто округление числа – или другой аккумулятор?
Габариты Sanyo HR-3U имеет совершенно стандартные, что после аккумуляторов Philips приятно радует – не надо больше подкладывать металлические пластинки, чтобы обеспечить надёжный контакт аккумулятора с нагрузкой в нашей тестовой установке.
Обратите внимание, что при типовой паспортной ёмкости 2700 мА*ч минимальная может быть на 200 мА*ч ниже – из-за разброса параметров между разными экземплярами.
Занятно, но в нагрузочных тестах с большими токами Sanyo 2700 мА*ч ощутимо отстали от аккумуляторов Energizer и Duracell ёмкостью 2650 мА*ч, по сути, произведённых той же Sanyo, – а вот на токе 500 мА все три показали одинаковые результаты.
Varta Power Accu (2700 мА*ч)
Компания Varta – весьма заслуженный и известный производитель элементов питания, который, к сожалению, редко встречается в продаже в российских магазинах. Впрочем, нам повезло, и три модели аккумуляторов Varta мы купить смогли.
Varta Power Accu имеют паспортную ёмкость 2700 мА*ч и, как уверяет нас этикетка, рассчитаны на быстрый заряд (под таковым, надо полагать, понимается 15-минутный заряд большим током – способ не лучший, но удобный, если вам надо максимально быстро получить готовые к использованию аккумуляторы). Довольно необычна конструкция крышечки плюсового контакта – у аккумуляторов других фирм она выглядит значительно проще. Впрочем, технической разницы никакой нет, в любом случае поблизости от контакта находятся отверстия для сброса избыточного внутреннего давления при неправильной зарядке аккумулятора.
В двух нагрузочных тестах аккумуляторы Varta Power Accu заняли почётное второе место, отстав от аккумуляторов Energizer буквально на 10 мА*ч – это меньше погрешности измерения. В третьем же, при токе 500 мА, они и вовсе стали первыми.
Varta Professional (2700 мА*ч)
При той же паспортной ёмкости, название следующей серии аккумуляторов Varta намекает, что они должны быть в чём-то лучше, чем «простые» Power Accu.
Внешние отличия, впрочем, сводятся к разным этикеткам.
Результаты несколько обескураживают: во всех тестах Varta Professional хоть и продемонстрировали хороший результат, но от Power Accu немного отстали. Разница невелика, так что в принципе эти серии можно считать идентичными по реальным характеристикам.
Varta Ready2Use (2100 мА*ч)
Завершают же наши тестирование ещё одни «долгожители» – аккумуляторы с уменьшенным током саморазряда, на этот раз производства Varta.
Результат их, впрочем, мало отличается от двух аналогичных моделей, рассмотренных выше – GP ReCyko+ и Ansmann Max-E. Разброс емкостей между этими тремя моделями невелик, и каждая из них заняла первое место по одному разу – в трёх нагрузочных тестах.
Без предварительной зарядки – сразу после покупки – Ready2Use смогли отдать на нагрузке 500 мА немногим более 1,6 А*ч, тем самым подтвердив, что действительно готовы к использованию.
Нагрузочные тесты
Рассмотрев аккумуляторы по отдельности, давайте обобщим результаты измерений на диаграммах – так проще понять и расстановку сил среди конкретных участников, и различные общие тенденции. На всех диаграммах три модели с уменьшенным саморазрядом будут выделены в отдельную группу.
Самый, пожалуй, актуальный с практической точки зрения тест: нагрузка 500 мА, по порядку величины соответствующая многим устройствам, в которых аккумуляторы используются – фонарикам, детским игрушкам, фотоаппаратам...
В лидерах два аккумулятора Varta, за ними плотной группой идут четыре модели, три из которых – производства Sanyo. Аккумуляторы Ansmann, несмотря на самую большую паспортную мощность среди представленных моделей, заметного успеха не достигли. Абсолютный аутсайдер – аккумулятор Camelion, непосредственно перед ним идут GP, NEXcell и младшая модель Ansmann.
Все три аккумулятора с уменьшенным саморазрядом довольно близки друг к другу: разница между ними меньше пяти процентов.
Надо заметить, что ни одна модель не показала паспортной ёмкости, но из этого в общем-то не следует, будто все производители нас обманывают: измеренная ёмкость в некоторой степени зависит от условий, в которых эти измерения производились.
При большом нагрузочном токе – 2,5 А – в лидеры выходят аккумуляторы Energizer (Sanyo), с минимальным отрывом за ними идёт Varta, а замыкает тройку снова Sanyo, но уже под этикеткой Duracell. При этом, что интересно, «родные» аккумуляторы Sanyo на 2700 мА*ч довольно заметно отстали от лидеров.
Аккумуляторы GP смогли отчасти восстановить свою репутацию, поднявшись ближе к середине списка. Camelion лишний раз подтвердили, что их настоящая ёмкость довольно далека от обещанных 2500 мА*ч (обратите внимание, что с увеличением тока в 5 раз, с 500 до 2500 мА, их результат поменялся слабо – это говорит об отсутствии каких-либо серьёзных внутренних проблем, иначе говоря, аккумуляторы хорошие... просто они не на ту ёмкость, которая указана на этикетке). Обе модели NEXCell же сильно «просели» из-за очень высокого внутреннего сопротивления – вот это как раз является внутренней проблемой аккумулятора, и означает, что для больших нагрузок он не предназначен вообще.
Аккумуляторы с пониженным саморазрядом опять показывают близкие результаты, причём, по сравнению с 500-мА тестом, лидер и аутсайдер поменялись местами. Но, повторимся, разница между ними мала, и на неё можно закрыть глаза.
Импульсный разряд – при котором между 2,25-секундными импульсами тока с амплитудой 2,5 А у аккумулятора есть 6 секунд на восстановление – диспозицию меняет слабо. В лидерах опять Varta и Energizer, на четвёртое место поднялся Ansmann. Несколько удивляют и расстраивают результаты Sanyo HR-3U, продукция же NEXcell и Camelion заняла привычные последние места.
Интересно, что такой режим разряда в целом оказался для аккумуляторов самым лёгким: результаты по сравнению с предыдущими тестами подросли, некоторые модели даже превысили свою паспортную ёмкость.
Саморазряд аккумуляторов за 1 неделю
Рассматривая выше модели с пониженным током саморазряда, способные месяцами лежать без дела, почти не теряя ёмкость, мы уже упоминали, что все они были готовы к использованию сразу после распаковки, без предварительной зарядки – при паспортной ёмкости около 2 А*ч в такой ситуации они отдавали 1,5–1,7 А*ч. Из этого очевидно, что заявления производителей – не пустой звук, такие аккумуляторы, как Ansmann Max-E, GP ReCyko+ и Varta Ready2Use, действительно могут храниться месяцами в заряженном состоянии, а также использоваться в устройствах с маленьким энергопотреблением.Ради чистоты эксперимента мы также попробовали нагрузить током 500 мА несколько свежекупленных «обычных» Ni-MH аккумуляторов с паспортными емкостями 2600–2700 мА*ч. Результат получился ожидаемый: без предварительной подзарядки они работать не могут, под любой сколь-нибудь заметной нагрузкой напряжение почти моментально падает ниже 1 В.
Однако при каких сроках хранения начнёт ощущаться разница между разными типами аккумуляторов? Ведь три вышеупомянутые модели имеют не только меньший ток саморазряда, но и меньшую паспортную ёмкость.
Чтобы выяснить это, мы в течение недели выдерживали заряженные аккумуляторы, после чего измеряли их ёмкость под нагрузкой 500 мА – и сравнивали с ёмкостью сразу после зарядки.
В процентном исчислении два первых места заняли модели с малым саморазрядом, и только Ansmann Max-E подвёл, потеряв 10 % ёмкости. Примерно половина «обычных» аккумуляторов потеряла от 7 до 10 % ёмкости, неожиданно плохо выступили аккумуляторы Philips MultiLife 2600, потерявшие более четверти заряда. Неудачно выступили и аккумуляторы GP.
Обратите внимание, что в двух случаях более ёмкие аккумуляторы демонстрировали и большие потери: это Ansmann Energy Digital и NEXcell.
Иначе говоря, если сразу после зарядки Ansmann на 2850 мА*ч имеет действительно большую ёмкость, чем Ansmann на 2700 мА*ч, то спустя несколько дней ситуация уже не столь однозначна. Посмотрим на таблицу с емкостями аккумуляторов через неделю выдержки:
Все лидирующие позиции плотно оккупированы моделями Varta (первые два места) и Sanyo (места с третьего по пятое) – здесь, в общем, даже нечего обсуждать, успех этих компаний абсолютно очевиден.
А вот между парами аккумуляторов одного производителя, но разной ёмкости ситуация сложилась интересная. Philips 2700 смог обойти Philips 2600, но это и не удивительно – учитывая, насколько провальный результат показал последний, обогнав по току саморазряда всех и вся. А вот в парах Ansmann 2700/2850 и NEXcell 2300/2600 после недельного отдыха на первое место вышли модели с меньшей паспортной ёмкостью.
Отдельно же стоит отметить, что за одну неделю аккумуляторы с пониженным током саморазряда какого-либо решающего преимущества не продемонстрировали, на них стоит ориентироваться, если вам нужен существенно больший интервал между подзарядками.
Заключение
Что же, пора подводить итоги и давать рекомендации. Сначала пройдёмся по производителям...Безусловно, лидерами тестирования среди моделей с ёмкостью 2500 мА*ч и выше были аккумуляторы Varta и Sanyo (в том числе продающиеся под марками Energizer и Duracell, а также некоторыми другими – например, Sony). По частоте попаданий в первую тройку с ними не смог соперничать никто, а в тесте на недельный саморазряд они единолично заняли первые пять мест.
Старшие модели аккумуляторов Ansmann Energy Digital (2850 мА*ч) и Philips MultiLife (2700 мА*ч) в основном держались в середине, по одному разу выбившись на третье место. И можно было бы их и назвать середнячками, в принципе не сильно отстающими от лидеров и вполне стоящими своих денег, если бы не одно «но» – увеличенные габариты корпуса. Из-за этого данные модели могут оказаться просто несовместимы с некоторым устройствами, и потому мы советуем не рисковать и обратить внимание на другие аккумуляторы.
Довольно плохо выступили аккумуляторы GP. Мало того, что их производитель вводит покупателей в заблуждение маркировкой (типовая паспортная ёмкость серии «2700» – не 2700, как можно было бы подумать, а 2600 мА*ч), так и реальные результаты не впечатляют: невысокая ёмкость и большой ток саморазряда.
В случае с Camelion мало того, что крупная надпись «2600» не соответствует их паспортной ёмкости (равной 2500 мА*ч), так на практике они и вовсе чрезвычайно напоминают аккумуляторы с ёмкостью порядка 2000 мА*ч. У них небольшой ток саморазряда, маленькое внутреннее сопротивление, но, покупая эти аккумуляторы, надо помнить – к 2500 мА*ч никакого отношения они не имеют.
Продукция NEXcell – единственная, продемонстрировавшая в наших тестах наличие принципиальных проблем, а не просто несправедливую маркировку. У этих аккумуляторов внутреннее сопротивление вдвое выше, чем у всех прочих протестированных моделей, а потому с большой нагрузкой они справляются из рук вон плохо.
И, наконец, три модели аккумуляторов с пониженным саморазрядом – Varta Ready2Use, GP ReCyko+ и Ansmann Max-E – выступили примерно наравне. Да, ими действительно можно пользоваться сразу после покупки, без предварительной зарядки.
На что ориентироваться в целом, выбирая аккумуляторы? Дадим несколько советов:
Реальная ёмкость аккумуляторов, как показали наши измерения, сильнее зависит от их производителя, чем от цифр на этикетке – Sanyo (2650 мА*ч) и Varta (2700 мА*ч) уверенно обогнали Ansmann (2850 мА*ч).
Не гонитесь за большой паспортной ёмкостью. Аккумуляторы с большей ёмкостью часто обладают и большим током саморазряда, а это значит, что если вы используете их не сразу после зарядки, а в течение нескольких дней – то аккумуляторы с меньшей паспортной ёмкостью могут оказаться эффективнее.
При покупке обращайте внимание на габариты аккумулятора. Три из протестированных нами моделей – два аккумулятора Philips и один Ansmann – имели увеличенные габариты корпуса, из-за чего работали не во всех устройствах.
Заранее прикиньте, насколько интенсивно вы будете использовать аккумуляторы. Если вы планируете заряжать их не реже раза в неделю – то внимание стоит обращать на модели с паспортной ёмкостью порядка 2700 мА*ч. Если аккумуляторы должны долго (существенно дольше недели) лежать заряженными «на всякий случай» или использоваться в устройствах с небольшим потреблением, например, пультах дистанционного управления или часах, то предпочтение надо отдать моделям с пониженным током саморазряда, несмотря на их меньшую паспортную ёмкость.
P.S. Несколько же слов о том, на основании чего выбирать между аккумуляторами и обычными одноразовыми батарейками, можно прочитать в нашей предыдущей статье .
Другие материалы по данной теме
Тестирование батареек формата AA
Методика тестирования аккумуляторов и батареек
Никель металлогидридные аккумуляторы являются источником тока на основе химической реакции. Маркируются Ni-MH. Конструктивно являются аналогом ранее разработанных никеле-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd), а по происходящим химическим реакциям аналогичны никеле-водородным аккумуляторам. Относятся к категории щелочных источников питания.
Исторический экскурс
Необходимость в перезаряжаемых источниках питания возникла давно. Для разных видов техники очень нужны были компактные модели с повышенной емкостью сохранения заряда. Благодаря космической программе разработали метод сохранения водорода в аккумуляторных батареях. Это были первые никеле водородные экземпляры.
Рассматривая конструкцию, выделяются основные элементы:
- электрод (металл гидридный водородный);
- катод (никелевый оксид);
- электролит (калия гидроксид).
Ранее используемые материалы для изготовления электродов были нестабильны. Но постоянные опыты и изучения привели к тому, что оптимальный состав был получен. На данный момент для изготовления электродов используют гидрит лантана и никеля (La-Ni-CO). Но различные производители применяют и другие сплавы, где никель или часть его замещают алюминием, кобальтом, марганцем, которые стабилизируют и активируют сплав.
Проходящие химические реакции
При заряде и разряде внутри аккумуляторов происходят химические реакции, связанные с абсорбированием водорода. Реакции можно записать в следующем виде.
- Во время зарядки: Ni(OH)2+M→NiOOH+MH.
- Во время разряда: NiOOH+MH→Ni(OH)2+M.
На катоде протекают следующие реакции с выделением свободных электронов:
- Во время зарядки: Ni(OH)2+ОН→NiOOH+H2О+е.
- Во время разряда: NiOOH+ H2О+е →Ni(OH)2+ОН.
На аноде:
- Во время зарядки: М+ H2О+е →МH+ОH.
- Во время разряда: МН+OH →М+. H2О+е.
Конструкция аккумуляторов
Основной выпуск никель металлогидридных аккумуляторов производится в двух формах: призматической и цилиндрической.
Цилиндрические Ni-MH элементы
В конструкцию входят:
- цилиндрический корпус;
- крышка корпуса;
- клапан;
- клапанный колпачок;
- анод;
- коллектор анода;
- катод;
- кольцо диэлектрическое;
- сепаратор;
- изоляционный материал.
Анод с катодом разделены между собой с помощью сепаратора. Данная конструкция свернута рулоном и помещена в корпус аккумулятора. Герметизацию производят при помощи крышки и прокладки. На крышке предусмотрен предохранительный клапан. Он предназначен для того, чтобы при повышении давления внутри аккумулятора до 4 МПа, при срабатывании выпускал излишки летучих соединений, образующихся при химических реакциях.
Многие встречались мокрыми или покрывшимися шапкой источниками питания. Это результат работы клапана при перезаряде. Характеристики меняются и дальнейшая эксплуатация их невозможна. При его отсутствии аккумуляторы просто вспухают и полностью теряют свою работоспособность.
Призматические Ni-MH элементы
В конструкцию входят следующие элементы:
Призматическая конструкция предполагает поочередное размещение анодов и катодов с разделением их сепаратором. Собранные таким образом в блок, они помещаются в корпус. Корпус изготовляется пластиковым или же металлическим. Крышка герметизирует конструкцию. Для безопасности и контроля за состоянием элемента питания на крышке размещают датчик давления и клапан.
В качестве электролита используется щелочь – смесь гидроксида калия (КОН) и гидроксида лития (LiOH).
Для Ni-MH элементов изолятором выступает полипропилен или же нетканый полиамид. Толщина материала составляет 120–250 мкм.
Для производства анодов производители используют металлокерамику. Но в последнее время для снижения стоимости используют войлок и пенополимеры.
При производстве катодов используются различные технологии:
Характеристики
Напряжение. В свободном состоянии внутренняя цепь аккумулятора разомкнута. И ее измерить довольно трудно. Трудности вызывает равновесие потенциалов на электродах. Но после полной зарядки по прошествии суток напряжение на элементе составляет 1,3–1,35В.
Напряжение разряда при токе, не превышающем 0,2А и температуре окружающего воздуха 25°С составляет 1,2–1,25В. Минимальное значение – 1В.
Энергетическая емкость, Вт∙ч/кг:
- теоретическая – 300;
- удельная – 60–72.
Саморазряд зависит от температуры хранения. Хранение при комнатной температуре вызывает потерю емкости до 30% в течение первого месяца. Затем скорость замедляется до 7% за 30 дней.
Другие параметры:
- Электрическая движущая сила (ЭДС) – 1,25В.
- Энергетическая плотность – 150 Вт∙ч/дм3.
- Температура эксплуатирования - от -60 до +55°С.
- Длительность эксплуатирования – до 500 циклов.
Правильная зарядка и контроль
Для накопления энергии используются зарядные устройства. Основной задачей недорогих моделей является подача стабилизированного напряжения. Для подзарядки никель металлогидридных аккумуляторов требуется напряжение порядка 1,4–1,6В. При этом сила тока должна составлять 0,1 емкости аккумулятора.
Например, если заявленная емкость составляет 1200 mAh, то ток зарядки соответственно должен подбираться близкий или равный 120 mA (0,12А).
Применяются быстрая и ускоренная зарядки. Процесс быстрой зарядки составляет 1 час. На ускоренный процесс уходит до 5 часов. Столь интенсивный процесс контролируется изменением напряжения и температуры.
Процесс обычной зарядки продолжается до 16 часов. Для уменьшения продолжительности времени зарядки, современные зарядники обычно производятся трехступенчатыми. Первая ступень – быстрый заряд током равным номинальной емкости аккумулятора или выше. Вторая ступень - током 0,1 емкости. Третья ступень – током 0,05–0,02 от емкости.
Должен осуществляться контроль за процессом зарядки. Перезаряд губительно сказывается на состоянии аккумуляторов. Высокое газообразование приведет к срабатыванию предохранительного клапана и электролит вытечет.
Контроль производится по следующим методикам:
Достоинства и недостатки присущие Ni-MH элементам
Аккумуляторы последнего поколения не страдают такой болезнью, как «эффект памяти». Но после длительного хранения (более 10 суток) перед началом зарядки его все-таки необходимо полностью разрядить. Вероятность появления эффекта памяти появляется от бездействия.
Увеличенная емкость запаса энергии
Экологичность обеспечивают современные материалы. Переход на них значительно облегчил утилизацию отработанных элементов.
Что касается недостатков, то их тоже немало:
- высокое тепловыделение;
- температурный диапазон работы мал (от -10 до +40°С) хотя производители заявляют другие показатели;
- небольшой интервал рабочего тока;
- высокий саморазряд;
- несоблюдение полярности выводит аккумулятор из строя;
- хранить недолгое время.
Подбор по емкости и эксплуатация
Перед тем как купить Ni-MH аккумуляторы следует определиться с их емкостью. Высокие показатели не решение проблемы нехватки энергии. Чем выше емкость элемента, тем сильнее выражено саморазряжение.
Цилиндрические никель металлогидридные элементы в большом количестве выпускаются размерами, которые имеют маркировку AA или AAA. В народе прозванные как пальчиковые – aaa и мизинчиковые – aa. Купить их можно во всех электромагазинах и магазинах, торгующих электроникой.
Как показывает практика, аккумуляторы емкостью 1200–3000 mAh, имеющие размер aaa, используются в плейерах, фотоаппаратах и других электронных устройствах с большим потреблением электричества.
Аккумуляторы емкостью 300–1000 mAh, обычный размер aa используются на приборах с небольшим потреблением энергии или не сразу (портативная рация, фонарь, навигатор).
Ранее широко распространенные металлгидридные аккумуляторы использовались во всех портативных устройствах. Одиночные элементы устанавливались в бокс, разработанный производителем для удобства установки. Имели они обычно маркировку EN. Купить их можно было только у официальных представителей производителя.
Загрузка...
