+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Ni cd или li ion для шуруповерта

Li-Ion или Ni-Cd Аккумуляторы

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы – два популярных класса автономных источников питания. Каждый из них имеет определённые границы наилучшего применения, и неудачи пользователей часто связаны с незнанием особенностей работы таких батарей. При многих сходных характеристиках батареи Li-Ion и NiCd отличаются своим химическим составом, воздействием на окружающую среду, применением и стоимостью.

Что общего у Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторов

Формы и некоторые параметры данных классов батареек определяются ГОСТ 26692-85. В частности. данный стандарт устанавливает для обоих видов:

  1. Габаритные размеры.
  2. Порядок приёмки и испытания.
  3. Условия безопасного применения.
  4. Комплектность поставки.
  5. Маркировку, упаковку и транспортировку потребителям.
  6. Перечень указаний по безопасной эксплуатации.
  7. Гарантии производителя.

Важно! Поскольку области применения батарей указанного типа постоянно расширяются, то в последнее время введён и применяется ГОСТ Р МЭК 61426-1-2014, в котором оговариваются общие требования к аккумуляторам, используемым в качестве возобновляемых энергоисточников (например, в фотоэнергетике).

Общими являются также диапазоны ёмкостей батареек: и те, и другие могут производиться с показателями от 1,2 до 3,6 А·ч и более. Общим свойством можно назвать и эффективность циклов зарядки/разрядки, которая, в зависимости от конкретного производителя, находится в пределах 70…90%.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

Сопоставим следующие характеристики: сущность электрохимических процессов, воздействие на окружающую среду, стоимость, особенности эксплуатации и производительность, а также практическое применение.

Никель-кадмиевая батарея использует кадмий в качестве анода (отрицательный вывод), оксигидроксид никеля в качестве катода (положительный вывод) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

Литий-ионная АКБ использует графит в качестве анода, оксид лития для катода и литиевую соль в качестве электролита. Ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному во время разряда, и в обратном направлении — при зарядке.

Батареи Ni-Cd содержат от 6% (для промышленных источников) до 18% (для потребительских батарей) кадмия, который является токсичным тяжёлым металлом, и поэтому требует особой осторожности при удалении и утилизации использованной батарейки. Такие отходы считаются экологически опасными. В то же время все компоненты литий-ионных аккумуляторов являются безопасными для окружающей среды, поскольку литий не является токсичным металлом.

С точки зрения стоимости литий-ионная батарея стоит примерно на 40 % дороже никель-кадмиевой. Это объясняется существенными производственными затратами на обеспечение дополнительной схемы защиты, которая контролирует параметры напряжения, тока и мощности.

Чем литий-ионный лучше никель-кадмиевого

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей – их приверженность так называемому «эффекту памяти», когда они разряжаются и перезаряжаются до одного и того же состояния ёмкости несколько раз. Батарея «запоминает» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея разрядилась.

Вместе с тем ёмкость аккумулятора фактически снижается лишь незначительно. Некоторые виды электронных устройств специально разработаны для того, чтобы выдерживать такие пониженные напряжения достаточно долго — чтобы напряжение возвращалось в нормальное состояние. Однако некоторые приборы и гаджеты в этот период отключаются, поэтому батарея кажется «мёртвой» раньше обычного.

Подобный эффект, называемый депрессией напряжения, является результатом многократной перезарядки. В этом случае батарея полностью заряжается, но быстро разряжается после короткого периода работы.

Другой проблемой является эффект «обратной зарядки», который возникает из-за ошибки пользователя, либо когда батарея из нескольких элементов полностью разряжена. Реверсивная зарядка приводит к сокращению срока службы АКБ. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который является опасным.

Интересный факт: обратная зарядка случается при нерегулярном применении никель-кадмиевых источников питания. Тогда в батареях образуются и распространяются дендриты — тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному отказу батареи.

Литиево-ионные аккумуляторы, напротив, не требуют высокого уровня обслуживания. Они могут быть перезаряжены до того, как полностью разрядятся (без формирования «эффекта памяти») и работают в более широком температурном диапазоне. По сравнению с Ni-Cd саморазряд в литий-ионном растворе составляет менее половины от общей ёмкости, что повышает срок службы такого аккумулятора. Поэтому литиево-ионную батарею можно хранить в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Чем Никель Кадмиевый АКБ лучше Литий Ионного

Большие Ni-Cd АКБ используются для воздушных стартеров, электромобилей и в качестве источников резервной мощности.

Важно! Заметным недостатком литий-ионной батареи считается её хрупкость. Поэтому для обеспечения безопасной работы такой аккумулятор нуждается в специальной цепи защиты.

Схема защиты рассчитана на ограничение значений пикового напряжение в период зарядки аккумулятора или батарейки. Она исключает возможность пониженного напряжения, которое может наблюдаться при разрядке источника питания. Для предотвращения экстремальных температур и повышения безопасности применения температура внутри корпуса также контролируется. Всё это увеличивает стоимость и повышает габариты литий-ионной АКБ.

Учитывая такие качества, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, литий-ионные батареи находят преимущественное применение для военных целей, в аэрокосмической технике, а также как источники питания современных электромобилей (там, где значение имеют малый вес и размеры).

Что лучше: Li-Ion или Ni-Cd

Однозначно на это вопрос ответить невозможно, да и не нужно. Каждый тип аккумуляторов имеет свои рациональные области применения. Ni-Cd батарея дешевле и характеризуется значительным числом циклов зарядки/разрядки (которые, однако, не должны производиться часто!). Li-Ion батарея отличается компактностью размеров, увеличенным временем автономной работы, отсутствием «эффекта памяти», может работать в более широком температурном диапазоне.

Остались вопросы? Задайте их в комментариях!


Что лучше ni mh, ni cd или li ion аккумуляторы

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

  • доступная стоимость относительно аналогичных,
  • возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой,
  • допускается ускоренный метода заряда,
  • способность сохранять емкость заряда до -20°С,
  • увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

  • повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени,
  • при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда,
  • увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

  • сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах,
  • обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых,
  • отсутствие токсичных веществ,
  • уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

  • повышенные свойства самостоятельного разряда,
  • увеличенная стоимость,
  • снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда,
  • относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

  • практически полное отсутствие «эффекта памяти»,
  • повышенная внутренняя емкость элемента,
  • малая масса относительно аналогов,
  • минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

  • повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции,
  • нетерпимость к минусовым температурам,
  • имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Условия хранения для различных элементов питания:

  • никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда,
  • никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать,
  • литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.

Различие в применении

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

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


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

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

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

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

Принципиальные преимущества Li-ion аккумуляторов

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

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

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

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

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

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

Принципиальные недостатки Li-ion аккумуляторов

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

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

Перспективы развития Li-ion аккумуляторов

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

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

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

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


В чем разница между Ni-Cad, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторами

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

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».

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.


NiCd, NiMH и Li-Ion аккумуляторы, сравнение

У никель-металлгидридных аккумуляторов – преемников широко распространенных никель-кадмиевых, обнаружились конкуренты – литий-ионные аккумуляторы. Чтобы читатель мог судить, насколько это масштабная конкуренция, мы предлагаем познакомиться с основными характеристиками новых аккумуляторов, с их преимуществами и недостатками.

Непрерывный поиск автономных источников питания постоянного тока продолжается с тех пор, как А. Вольта продемонстрировал в начале прошлого века химический источник электрической энергии в виде батареи гальванических элементов. С тех пор много воды (а точнее электролита) утекло, много различных видов гальванических элементов и аккумуляторов появлялись и предавались забвению из-за своих ограниченных возможностей, а иногда и из-за вредного воздействия на окружающую среду (например, ртутные элементы).

Идеальный автономный источник тока должен иметь небольшие габариты и массу, но в то же время обладать достаточной энергоемкостью для продолжительной работы в заданных условиях, допускать многократное использование (подзарядку и быть безопасным при утилизации), В той или иной мере этим требованиям отвечают аккумуляторы.

Так чем же хороши новые виды аккумуляторов и почему никель-кадмиевые уступают свои позиции? Попытаемся ответить на этот вопрос.

NiMH аккумуляторы были разработаны фирмой Sanyo Electric в 1990 г С тех пор они заметно потеснили широко известные NiCd аккумуляторы. Главное их преимущество оказалось в более высокой плотности энергии на единицу объема, выражаемую в размерности ватт час на литр (Вт.ч/л).

Типовое значение плотности энергии лучших образцов NiCd аккумуляторов составляет 120 Вт ч/л, в то время как для металлгидридных оно имеет значение 175 Вт.ч/л, а для литий-ионных-230 Вт ч/л. Обеспечивая повышение конкурентоспособности и завоевывая лидерство на рынке автономных источников питания, конструкторы NiMH аккумуляторов добились заметных успехов. В результате уже в 1996 г. была достигнута плотность энергии этих аккумуляторов порядка 300 Вт.ч/л

Другое преимущество металлгидридного аккумулятора заключается в его “удельной” стоимости. В пересчете на единицу электрической емкости источника тока эти аккумуляторы вдвое дешевле по сравнению с литий-ионными, но, правда, во столько же дороже NiCd. Впрочем, последнее не является принципиальным недостаткам металлгидридных аккумуляторов – их никель-кадмиевые конкуренты окончательно проиграли борьбу по другим позициям – массо-габаритным параметрам и высокой токсичности кадмия при утилизации.

Интересно сравнить и электрические характеристики различных аккумуляторов. Номинальное напряжение никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов одинаково и составляет примерно 1,25 В. Оно практически постоянно в течение всего цикла разрядки, снижаясь резко только в конце этого цикла. У литий-ионного аккумулятора номинальное напряжение составляет 3,6 В. В процессе цикла разрядки оно линейно уменьшается. Ниже определенного напряжения литий-ионный аккумулятор разряжать нежелательно. У приборов с анодами на основе графитовых композитов (фирмы Sanyo, Matsushita и др.) в конце цикла разрядки отмечаются кратковременные колебания напряжения. По этой причине последние следует подключать непременно через стабилизирующие устройства.
Внутреннее сопротивление NiCd и NiMH элементов очень низкое (менее 0,1 Ом для элементов типоразмера АА), поэтому они позволяют получить значительный разрядный ток. У Li-Ion элементов внутреннее сопротивление на порядок больше. Это ограничивает применение Li-Ion аккумуляторов в устройствах с большим потребляемым током, например, в радиостанциях.

Саморазряд запасенной энергии у никель-кадмиевого и металлгидридного аккумуляторов относительно высокий – в течение месяца хранения он достигает около 25%. Здесь литий-ионный аккумулятор, можно сказать, вне конкуренции. Этот параметр у него не превышает 1 % за тот же период.

В режимах быстрой зарядки (об этом речь пойдет ниже) NiCd аккумулятор позволяет, при необходимости, выполнить эту процедуру за 15 мин, NiMH элемент – по крайней мере, за час, a Li-Ion – за два часа.

По надежности металлгидридные аккумуляторы близки к никель-кадмиевым, но склонны к отказам при высоких разрядных токах.

Металлгидридные аккумуляторы имеют еще одно преимущество перед литий-ионными. При прохождении 300 циклов зарядки-разрядки (с соблюдением правил эксплуатации) у металлгидридных совсем не происходило потери паспортного значения энергоемкости, в то время как у литий-ионных она снижается на 20 %. Более того, это наблюдается и при длительном хранении аккумуляторов без работы на реальную нагрузку. Отмечались также случаи разрушения Li-Ion аккумуляторов, если напряжение на них снижалось ниже определенного значения. Вот почему некоторые изготовители даже устанавливают на свои аккумуляторы индикаторы разрядки чтобы была возможность визуально оценить его текущее состояние.

Наиболее вероятными причинами отказов NiCd элементов являются внутренние короткие замыкания, вызываемые ростом кристаллов, называемых дендритами. Хотя они и могут быть разрушены “форсированным” высоким зарядным током или зарядкой током специальной формы (часть периода имеющего отрицательное значение), дендриты повторно вырастают, если элемент используется не регулярно.

По заявлениям разработчиков, дендриты у металлгидридных аккумуляторов не наблюдались.

Общеизвестная проблема для NiCd аккумуляторов – это “эффект памяти”, который проявляется в частичной (временной) потере энергоемкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Он как бы “помнит” точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоемкость.

“Эффект памяти” присущ также и NiMH аккумуляторам. Из этого следует сделать вывод, что необходимо устройство, которое бы контролировало глубину разрядки. За нижнюю границу принимают уровень 1,05. 1,1 В на элемент, при этом “эффектом памяти” можно пренебречь. Такие устройства повсеместно применяются в мобильных и переносных телефонах, поэтому даже если в них и проявляется этот эффект, то он минимизирован – энергоемкость никогда на снижается более чем на 10 %. Если “эффект памяти” в какой-то период эксплуатации все же проявился. то его устраняют несколькими циклами тренировк(зарядка-разрядка). После чего аккумуляторы вполне пригодны для дальнейшей работы в составе любых потребителей.

Для минимизации отказов NiMH аккумуляторов необходимо предусмотреть устройства их защиты и при зарядке, например. от коротких замыканий в цепях зарядного устройства. Когда фирма Sanyo начала массовый выпуск NiMH аккумуляторов в 1990 г,, она рекомендовала использовать три типа устройства защиты:
прерыватели цепей, тепловые плавкие вставки (предохранители) и термисторы с обязательным их встраиванием в корпус аккумуляторной батареи.

Сегодня в основном используют только последний из названных методов – встроенный в корпус аккумулятора и имеющий с ним тепловой контакт термистор с положительным значением, температурного коэффициента сопротивления (ТКС), который ограничивает зарядный и разрядный токи при повышении температуры внутри.

Массовый выпуск NiMH аккумуляторов осуществляется не более шести лет, уже имеется довольно широкая гамма их типономиналов, учитывающая уже сложившийся рынок бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Она включает в себя наиболее массовый типоразмеры, такие как ААА (прототип российского элемента 286), АА(316), С и D, а также батареи аккумуляторов с напряжениями 10 и 12 В. Типовой ряд продукции фирмы Sanyo включает элемент размера ААА с электрической емкостью 500 мА-ч, АА-750мА-ч и другие (до 3.5 А-ч.). О достижениях фирмы можно судить по аккумуляторному элементу HR-4/3A, имеющему номинальную емкость 3,5 Ач при диаметре 17 и высоте 67 мм. Весит он при этом всего 56 г.

По сравнению с NiCd аккумуляторами металлгидридные обладают еще одним несравненным преимуществом – они экологически чисты. Если в NiCd аккумуляторе одна пятая часть массы изделия составляет небезопасный для природы и человека кадмии, та NiMH аккумулятор не содержит ни кадмия, ни ртути, ни их соединений, и для окружающей среды “отслуживший” экземпляр не представляет никакой опасности.

И никель-кадмиевые, и метаплгидридные аккумуляторы заряжают от источника постоянного тока. Значение зарядного тока определяется типом используемых аккумуляторов, для которых установлены вполне конкретные значения величины тока и продолжительности зарядки. Допуски на стабильность напряжения не оговариваются. В отличие от них, литиевым аккумуляторам требуется источник с напряжением порядка 4,2 В (на элемент) с довольно жестким допуском – не более ±0,05 В.

Существует два способа подзарядки аккумуляторов: быстрый и продолжительный. Продолжительный способ, принимаемый всеми изготовителями аккумуляторов как основной, выполняется небольшим по величине током, безопасным для элементов в случае нарушения временного режима (хотя последнее и не рекомендуется). Большое преимущество этого способа в том, что не требуется никаких устройств индикации окончания подзарядки поскольку, как было сказано выше, небольшой ток не может вывести из строя элемент или батарею независимо от того, как долго происходит подзарядка. Недостаток – длительность процесса зарядки.

Для большинства никель-кадмиевых аккумуляторов установлен номинальный зарядный ток, равный 0,1 энергоемкости (Е) данного типа при продолжительности подзарядки 12 ч (для отечественных аккумуляторных элементов принята продолжительность цикла зарядки 15 ч. – (Прим ред.). Это не всегда удобно, вот почему подобные аккумуляторы сейчас используются только в дешевых изделиях – игрушках фонарях и др, А вот для аккумуляторов типоразмера С (используемых преимуществвенно в мобильных системах) номинальным зарядным током принято значение, численно равное его энергоемкости.

Металлгидридные элементы, по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами, предъявляют более жесткие требования к зарядному току. Максимальная безопасная его величина определяется изготовителем (записывается в паспорте на изделие) и обычно составляет 0,025—0,1 Е. Превышение этого тока может повредить элемент, если в зарядном устройстве не предусмотрены меры по его защите и контролю окончания зарядки.

Быстрые режимы зарядки для никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов определены длительностью в один час с увеличением зарядного тока до значения 1,2 Е. Существуют специальные разработки никель-кадмиевых аккумуляторов. для которых предусматривают “сверхбыстрый” режим зарядки – 15 мин. зарядный ток при этом увеличивают до значения 5 Е. Быстрый режим зарядки для литиевых аккумуляторов определен длительностью в два часа. При быстрых режимах зарядки существует опасность “перезарядить” аккумулятор (например, не уследили за током подзарядки или временем), а это для него тоже нежелательно, так как приводит к выходам из строя или потере энергоемкости. Вот почему такой способ подзарядки должен жестко контролироваться.

Обычный способ определения момента окончания подзарядки – использование индикаторов напряжения или температуры. Менее наглядный способ, а следовательно, и менее продуктивный, – применение таймера, отключающего заряжаемый аккумулятор по истечении заданного периода времени.

Как читатель мог убедиться, металлгидридмые аккумуляторы все же имеют некоторое преимущество перед литий-ионными (не говоря уж о никель-кадмиевых), но хватит ли этого для того, чтобы неоспоримо отдать им преимущество? Ведь когда речь заходит об использовании источников питания и малогабаритной радиоэлектронной аппаратуре, стоимостные категории часто отходят на второй план. Однако, если разработчики достигнут заявленных значений параметров металлгидридных аккумуляторов, возможно это и будет решающим фактором их превосходства. Ведь пока недостатки литийионных преодолеть не удалось.


В чем отличие акумуляторов для раций и радиостанций?


Итак. Ежедневно мы используем в работе АКБ. И зачастую для неопытного пользователя становится египетскими письменами всё, что сказано о них в приводимых описаниях.

Первый и наиболее очевидный параметр – это ёмкость (измеряется в Ампер/часах) то есть за сколько часов аккумулятор может быть разряжен при номинальном токе 1 ампер полностью (сейчас мы говорим, я напомню, об аккумуляторах для носимых радиостанций, а их отличие от автомобильных или стационарных более чем существенно не только по размерам и назначению, но и по сути характеристик )
С грехом пополам разобравшись с емкостью и формой АКБ наш неподготовленный пользователь натыкается на непонятную абревиатуру
Как говорит нам справочник, аккумуляторы на данный момент выпускаются трёх двух основных видов. Это LiOn (Литий-ионные) и NiMH (Никельметаллгидридные, ранее Никель-кадмиевые)
Суть понять можно. Однако какой из них лучше?
На миг углубимся в историю:
Непрерывный поиск автономных источников питания постоянного тока продолжается с тех пор, как А. Вольта предложил общественности в 1859 году химический источник электрической энергии в виде батареи гальванических элементов. С тех пор было предложено немало идей электролитов, рано или поздно предававшиеся забвению из-за недостаточной эффективности, а иногда и из-за вредного воздействия на окружающую среду (например, ртутные элементы).
Идеальный автономный источник постоянного тока должен иметь небольшие габариты и массу, но в то же время обладать достаточной энергоемкостью для продолжительной работы в заданных условиях, допускать многократное использование (подзарядку и быть безопасным при утилизации), В той или иной мере этим требованиям отвечают аккумуляторы.
При использовании в различной радиоэлектронной аппаратуре на сегодня популярны, никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы. Последние появились относительно недавно, но уверенно заявляют о своих правах. Их использование с каждым годом растет- Так, например, в 1994 г. таких аккумуляторов различного назначения изготовили и реализовали порядка 12,3 млн. штук, а уже в следующем — производство достигло 32 млн. Справедливости ради следует отметить, что в то же время NiMH аккумуляторов во всем мире было изготовлено более 300 млн.
Попытаемся ответить на этот вопрос.

NiMH аккумуляторы были разработаны фирмой Sanyo Electric в 1990 г С тех пор они заметно потеснили широко известные NiCd аккумуляторы. Главное их преимущество оказалось в более высокой плотности энергии на единицу объема, выражаемую в размерности ватт час на литр (Вт.ч/л).
Типовое значение плотности энергии лучших образцов NiCd аккумуляторов составляет 120 Вт ч/л, в то время как для металлгидридных оно имеет значение 175 Вт.ч/л, а для литий-ионных-230 Вт ч/л.
Повторим: Никель металл гидрид более емкий нежели никель кадмий.  Но уступает Литий-иону

Другое преимущество металлгидридного аккумулятора заключается в его «удельной» стоимости. В пересчете на единицу электрической емкости источника тока эти аккумуляторы вдвое дешевле по сравнению с литий-ионными, но, правда, во столько же дороже NiCd. Впрочем, последнее не является принципиальным недостаткам металлгидридных аккумуляторов — их никель-кадмиевые конкуренты окончательно проиграли борьбу по другим позициям — массо-габаритным параметрам и высокой токсичности кадмия при утилизации.
Повторим: Никель металл гидрид дешевле и меньше по габаритам.

Сравним теперь  электрические характеристики различных аккумуляторов. Номинальное напряжение никель-кадмиевых и металлгидридных аккумуляторов одинаково и составляет примерно 1,25 В. Оно практически постоянно в течение всего цикла разрядки, снижаясь резко только в конце этого цикла. У литий-ионного аккумулятора номинальное напряжение составляет 3,6 В. В процессе цикла разрядки оно линейно уменьшается. Ниже определенного напряжения литий-ионный аккумулятор разряжать нежелательноВнутреннее сопротивление NiCd и NiMH элементов очень низкое (менее 0,1 Ом для элементов типоразмера АА), поэтому они позволяют получить значительный разрядный ток. У Li-Ion элементов внутреннее сопротивление на порядок больше.
Итак: Никель металл гидрид запоминает зарядку., а Литий –ион устает со временем.

Саморазряд запасенной энергии у никель-кадмиевого и металлгидридного аккумуляторов относительно высокий — в течение месяца хранения он достигает около 25%. Здесь литий-ионный аккумулятор, можно сказать, вне конкуренции. Этот параметр у него не превышает 1 % за тот же период.
По надежности металлгидридные аккумуляторы близки к никель-кадмиевым, но склонны к отказам при высоких разрядных токах.
Металлгидридные аккумуляторы имеют еще одно преимущество перед литий-ионными. При прохождении 300 циклов зарядки-разрядки (с соблюдением правил эксплуатации) у металлгидридных совсем не происходило потери паспортного значения энергоемкости, в то время как у литий-ионных она снижается на 20 %. Более того, это наблюдается и при длительном хранении аккумуляторов без работы на реальную нагрузку. Отмечались также случаи разрушения Li-Ion аккумуляторов, если напряжение на них снижалось ниже определенного значения. Вот почему некоторые изготовители даже устанавливают на свои аккумуляторы индикаторы разрядки чтобы была возможность визуально оценить его текущее состояние.
Наиболее вероятными причинами отказов NiCd элементов являются внутренние короткие замыкания, вызываемые ростом кристаллов, называемых дендритами. Хотя они и могут быть разрушены «форсированным» высоким зарядным током или зарядкой током специальной формы (часть периода имеющего отрицательное значение), дендриты повторно вырастают, если элемент используется не регулярно.
По заявлениям разработчиков, дендриты у металлгидридных аккумуляторов не наблюдались.
Общеизвестная проблема для NiCd аккумуляторов — это «эффект памяти», который проявляется в частичной (временной) потере энергоемкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Он как бы «помнит» точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоемкость.

«Эффект памяти» присущ также и NiMH аккумуляторам. Из этого следует сделать вывод, что необходимо устройство, которое бы контролировало глубину разрядки. За нижнюю границу принимают уровень 1,05..,1,1 В на элемент, при этом «эффектом памяти» можно пренебречь. Такие устройства повсеместно применяются в мобильных и переносных телефонах, поэтому даже если в них и проявляется этот эффект, то он минимизирован — энергоемкость никогда на снижается более чем на 10 %. Если «эффект памяти» в какой-то период эксплуатации все же проявился. то его устраняют несколькими циклами тренировки (зарядка-разрядка). После чего аккумуляторы вполне пригодны для дальнейшей работы в составе любых потребителей.
Существует два способа подзарядки аккумуляторов: быстрый и продолжительный. Продолжительный способ, принимаемый всеми изготовителями аккумуляторов как основной, выполняется небольшим по величине током, безопасным для элементов в случае нарушения временного режима (хотя последнее и не рекомендуется). Большое преимущество этого способа в том, что не требуется никаких устройств индикации окончания подзарядки поскольку, как было сказано выше, небольшой ток не может вывести из строя элемент или батарею независимо от того, как долго происходит подзарядка. Недостаток — длительность процесса зарядки.
Это не всегда удобно, вот почему подобные аккумуляторы сейчас используются только в дешевых изделиях — игрушках фонарях и др, А вот для аккумуляторов типоразмера С (используемых преимуществвенно в мобильных системах) номинальным зарядным током принято значение, численно равное его энергоемкости.
Обычный способ определения момента окончания подзарядки — использование индикаторов напряжения или температуры. Менее наглядный способ, а следовательно, и менее продуктивный, — применение таймера, отключающего заряжаемый аккумулятор по истечении заданного периода времени.

 

Подведём итоги:
Плюсы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов

  • Низкая цена Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов
  • Возможность отдавать наибольший ток нагрузки
  • Возможность быстрого заряда аккумуляторной батареи
  • Сохранение высокой ёмкости аккумулятора до -20°C
  • Большое количество циклов заряда-разряда. При правильной эксплуатации подобные аккумуляторы отлично работают и допускают до 1000 циклов заряда-разряда и более

Минусы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов

  • Относительно высокий уровень саморазряда – Ni-Cd Никель-кадмиевый аккумулятор теряет порядка 8-10% своей ёмкости в первые сутки после полного заряда.
  • Во время хранения Ni-Cd Никель-кадмиевый аккумулятор теряет порядка 8-10% заряда каждый месяц
  • После длительного хранения ёмкость Ni-Cd Никель-кадмиевого аккумулятора восстанавливается после 5 циклов разряда-заряда.
  • Для продления срока службы Ni-Cd Никель-кадмиевого аккумулятора рекомендуется каждый раз полностью его разряжать для предотвращения проявления «эффекта памяти»

Плюсы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов

  • Нетоксичные аккумуляторы
  • Меньший «эффект памяти»
  • Хорошая работоспособность при низкой температуре
  • Большая ёмкость по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами

Минусы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов

  • Более дорогой тип аккумуляторов
  • Величина саморазряда примерно в 1.5 раза выше по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами
  • После 200-300 циклов разряда-заряда рабочая ёмкость Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов несколько снижается
  • Батареи Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов имеют ограниченный срок службы

Плюсы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов

  • Отсутствует «эффект памяти» и поэтому появляется возможность заряжать и подзаряжать аккумулятор по мере необходимости
  • Высокая ёмкость Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов
  • Небольшая масса Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов
  • Рекордно-низкий уровень саморазряда – не более 5% в месяц
  • Возможность быстрого заряда  Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов

Минусы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов

  • Высокая стоимость Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов
  • Сокращается время работы при температуре ниже нуля градусов Цельсия 
  • Ограниченный срок службы постоянна тренировка.

 

Ni-Cd (никель-кадмиевые), Ni-MH (никель-металлогидридные) или Li-Ion (литий-ионные) — какие аккумуляторы лучше

В интернет-магазине Midlandrus большой выбор аккумуляторов разных типов. Являясь премьер-диллерами брендов Motorola, Icom, Vertex Standard, Alan, мы реализуем сертифицированный оригинальный товар. Перед покупкой аккумулятора нужно определиться с его типом. Сделать это можно, изучив достоинства и недостатки оборудования разных видов.

Основные типы аккумуляторов

Устройства, которые нужны для работы большинства современных электронных приборов, различаются материалом изготовления. Бывают Ni-Cd (никель-кадмиевые), Ni-MH (никель-металлогидридные) и Li-Ion (литий-ионные) аккумуляторы.

Различия также в емкости, экологичности и наличии/отсутствии эффекта памяти. Последний заключается в том, что при неполной разрядке устройства подзарядка ведет к уменьшению емкости. Новый заряд происходит ровно до того уровня, с которого произвели подзарядку.

Аккумулятор ni-cd появился первым. Его используют с 1899 года. Широкое применение оборудованию, состоящему из никелевого катода и анода из гидроксида кадмия, нашли в авиастроении. Его элементы питания отличаются особой прочностью.

Аккумуляторы ni-mh появились в 1987 году. Ввиду улучшенной емкости устройств, полученной в связи с использованием нового гидридного сплава, они начали вытеснять с рынка никель-кадмиевые аналоги.

Аккумуляторы Li-Ion появились в середине 1980-х годов. Их коммерческое использование началось в 1991 году. Сначала в продажу поступило оборудование данного типа компании Sony. Несмотря на улучшенные характеристики, в некоторых ситуациях люди продолжают использовать nicd и nimh аналоги.

Плюсы аккумуляторов разных видов и их минусы

Сказать, какой аккумулятор лучше nicd или nimh или же современные Li-Ion батареи нельзя. Оборудование всех типов:

  • в зависимости от условий эксплуатации ведет себя по-разному;
  • имеет достоинства и недостатки.

Никель кадмиевый аккумулятор отличается невысокой ценой. Отдача максимального тока нагрузки и быстрота зарядки – достоинства батареи. Высокая емкость сохраняется даже при температурах до -20 градусов Цельсия. Если соблюдать нормы эксплуатации, никель кадмиевый аккумулятор выдержит до 1000 циклов зарядки-разрядки.

Основной недостаток никель-кадмиевой батареи – потеря до 10% заряда в первые 24 ч после отключения от источника питания. При таком уровне саморазряда оборудование даже большой емкости надо часто заряжать. Еще один существенный недостаток – ежемесячное сокращение емкости. В среднем этот показатель составляет 9%. Если аккумулятор долго не использовали, то для восстановления емкости нужно произвести около 5 циклов зарядки-разрядки. Он обладает эффектом памяти. Для предотвращения его появления оборудование нужно заржать после того, как оно полностью разрядилось. Это не всегда удобно, ведь в нужный момент рядом может не оказаться источника питания.

Nimh аккумуляторы экологичны. При их использовании не выделяются опасные для здоровья вещества. Они обладают эффектом памяти. Однако он проявляется меньше, чем у ni-cd предшественников. Устройства хорошо работают при температуре ниже 00С и обладают повышенной в сравнении с nicd аналогом емкостью. Недостатки гидридных устройств:

  • высокая степень саморазрядки;
  • снижение первоначальной емкости после определенного количества циклов зарядки-разрядки;
  • ограниченный срок службы.

Снижение емкости в среднем происходит после 250 рабочих циклов. Этот показатель зависит от емкости и характеристик конкретной модели аккумулятора. Nimh батарея стоит дороже, чем nicd.

В Li-Ion батареях нет эффекта памяти. Также к их достоинствам относится:

  • большая емкость;
  • низкий уровень саморазряда;
  • быстрота зарядки;
  • маленькая масса.

Основной недостаток Li-Ion аккумуляторов – высокая цена. Их время работы значительно снижается при температурах ниже 00С. Соответственно, для уличного оборудования современные Li-Ion батареи не подходят. Даже при большой емкости зимой они будут разряжаться быстрее, чем nicd или nimh аналоги. У Li-Ion аккумуляторного элемента ограниченный срок эксплуатации.

Аккумуляторы используются не только в телефонах, фотоаппаратах, плеерах, но и в оборудовании, которое нужно нечасто (аккумуляторный шуруповерт, к примеру). Чтобы приборы любого типа максимально долго сохранили исходные характеристики, хранить их нужно в сухом и прохладном месте. Нежелательно, чтобы батарея была полностью заряжена или разряжена. Не менее чем раз в 3 месяца устройство нужно подзарядить. Перед использованием после длительного хранения следует полностью разрядить и зарядить аккумулятор. Максимальный срок хранения никель-металл-гидридных и кадмиевых устройств — 5 лет.

Ni-Mh, Ni-Cd и Li-ion аккумуляторы для авто

В автомобилях с альтернативным приводом, в отличие от традиционных, вместо свинцовых аккумуляторов используются щелочные, которые предназначены не только для запуска мотора и питания подключенной электроники, но и для поддержки ячеек топлива, либо питания силовой установки авто.

Для автомобилей с топливными ячейками нужны мощные АКБ со средней накопительной способностью, а для электромобилей — с высокой. К тому же большое внимание уделяется саморазряду АКБ, степень которого зависит возраста и типа батареи, температурных условий, и того, насколько часто аккумулятор эксплуатируется.

Чем выше энергетическая плотность аккумулятора, тем больше энергии накапливается при одинаковой массе, и тем большее расстояние проедет электромобиль. Современные аккумуляторы обладают следующими показателями плотности:

  • Свинцово-кислотный АКБ около 30 Вт/кг;
  • Литий-ионный АКБ до 150 Вт/кг;
  • Никель-металлогидридные АКБ до 80 Вт/кг

Никель-металлогидридные аккумуляторы, или NiMH, применяют в гибридных автомобилях в виде буферного источника энергии. В состоянии покоя такие АКБ быстро разряжаются и если в течение длительного времени не обеспечить полный заряд, то количество рабочих циклов батареи в разы уменьшится. Но есть и ощутимые достоинства:

  • Механическая надежность;
  • Высокая энергетическая плотность.


Никель-кадмиевые аккумуляторы являются прототипом никель-металлогидридных батарей, который менее болезненно воспринимает продолжительный глубокий разряд. Тем не менее использование этих АКБ в автомобилях сегодня нецелесообразно по причине следующих недостатков:

  • После неполного разряда невозможно осуществить полную зарядку аккумулятора из-за «эффекта памяти»;
  • Быстрый саморазряд;
  • Токсичность кадмия не позволяет использование Ni-Cd АКБ в бытовых условиями, а во многих странах они и вовсе запрещены.

Литий-ионные аккумуляторы активно используются и в гибридных авто, и в различной электронике, а также в некоторых спортивных ав благодаря высокой энергетической плотности, низкому саморазряду и большому количеству рабочих циклов.


Существует один неприятный момент — при зарядке такие батареи сильно нагреваются, что чревато возгоранием в случае чрезмерного заряда. Поэтому процесс зарядки Li-Ion АКБ желательно контролировать. Обезопасить от перезаряда такие батареи помогает специальный корпус, который сглаживает удары и вибрацию, а также использование изолирующего геля, окружающего топливные ячейки. Для большей стабилизации литий-ионные батареи оснащаются контролирующей электроникой, которая вмонтирована в контур и подключена к системе охлаждения. Если возникает перегрев, срабатывает контроллер и специальным клапаном сбрасывается избыточное давление.

Какие аккумуляторы лучше для шуруповерта: никель-кадмиевые или литий-ионные

Чтобы понимать, какие аккумуляторы лучше для шуруповерта, необходимо проанализировать характеристики разных видов. Это поможет найти оптимальный вариант, который обеспечит требуемые параметры мощности и будет функционировать в течение длительного периода времени.


Правильный выбор аккумуляторов обеспечивает хорошую работу шуруповерта

Виды аккумуляторных батарей по типу применяемых материалов

Какие батареи лучше для шуруповерта, как правило, указано в инструкции к этому инструменту. Тип аккумулятора обозначают латинскими буквами. Чаще всего для шуруповертов применяют высокотоковые аккумуляторы 18650. Однако бывают и другие варианты.

Такие устройства выпускают самые разные бренды. К наиболее известным относятся Bosch (Бош), Hitachi, Зубр, Интерскол, Метабо. Также допустимо заказать АКБ на Алиэкспрессе в Китае. Однако лучше отдавать предпочтение проверенным производителям.

Никель-кадмиевый

Эта разновидность аккумуляторов появилась в середине прошлого века. В роли катода в них используется гидрат закиси никеля, который дополняет графитовый порошок. Для движения ионов используется электролит. В его роли применяют гидроксид калия. Также в состав входит анод, сделанный из гидрата закиси кадмия.

Никель-металлгидридный

Этот материал чаще всего используется в пальчиковых аккумуляторах. Его придумали в семидесятых годах прошлого века. В качестве главных элементов для накапливания и передачи заряда используют оксид никеля и никель-лантан. Первый компонент представляет собой катод, второй — анод. За перемещение ионов отвечает гидроксид калия.

Литий-ионные батареи

Это сравнительно новые аккумуляторы, которые придумали лишь в 1991 году. Их часто применяют японские компании. Катод и анод делают из фольги. Между этими элементами устанавливают сепаратор, который имеет отверстия. Чтобы сбрасывать внутреннее давление, используется клапан.

Литий-полимерный аккумулятор

Это современный материал, который базируется на применении литий-ионных технологий. Потому он почти не используется для производства электрического оборудования. Вместо стандартного электролита в таких устройствах применяется гелевый полимер. Благодаря этому производителям удалось значительно увеличить емкость. К тому же они могут придавать батарее любую форму.

Обратите внимание! Если нужно купить доступную и долговечную батарею, подойдет никель-кадмиевая модель. При потребности в высоком объеме емкостного заряда стоит использовать изделия на литиевой основе.

Существуют разные виды материалов батарей

Типы батарей

Сегодня существует довольно много эффективных аккумуляторов, которые могут использоваться в шуруповертах. При этом все они обладают определенными плюсами и минусами. Итак, как подобрать аккумулятор для шуруповерта?

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные АКБ

Многих людей интересует, какой же аккумулятор лучше li-ion или ni-cd для шуруповерта. Для выбора необходимо разобраться в их плюсах и минусах.

Никель-кадмиевые изделия принадлежат к категории щелочных. Они обеспечивают стабильную мощность и не греются.

Основным минусом изделий считается высокая токсичность кадмия. К тому же они обладают явно выраженным эффектом памяти. Потому изделия приходится заряжать после полной разрядки. К преимуществам моделей относят стабильное функционирование даже в мороз, быструю зарядку, небольшой вес.

Никель-металлогидридные (Ni-MH) изделия появились чуть позже. Они не подразумевают применения токсичного кадмия. При этом к основным минусам изделий относят нагревание составляющих, небольшой диапазон температур, потери емкости при полной разрядке.

Литий-ионные батареи и их преимущества

Эти батареи считаются новой разработкой. Они не относятся к щелочным элементам и стремительно вытесняют с рынка Ni-Cd и Ni-MH.

К преимуществам таких изделий относят следующее:

  • отсутствие эффекта памяти;
  • высокая емкость;
  • невысокие параметры саморазряда;
  • быстрая зарядка;
  • высокие показатели пожарной безопасности;
  • высокая энергоемкость.

При этом к недостаткам таких изделий относятся высокая цена, потребность в обеспечении определенных условий хранения, ограниченный срок эксплуатации. Также приходится иметь специальные зарядные устройства в зависимости от вида аккумулятора.

Литий-ионные батареи имеют много плюсов

Сравнение аккумуляторных батарей, используемых для шуруповертов

Как же выбрать аккумулятор для шуруповерта? Для этого нужно учитывать целый ряд важных параметров.

Количество циклов заряда и разряда

В устройствах с Ni-Cd батареями этот параметр достигает 1000 циклов. Потому они занимают лидирующие позиции по этому показателю. При этом батареи Li-Ion допустимо заряжать и разряжать 600 раз, после чего требуется их замена.

Способность быстро заряжаться

При объемных работах мастера нередко пользуются 2 батареями. В такой ситуации имеет значение скорость зарядки. У никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей этот параметр составляет 4-8 часов. При этом литий-ионные аккумуляторы могут заряжаться от получаса до 2 часов.

Для справки! Популярные европейские и японские производители добавляют в комплект с устройством вторую АКБ. В этом случае пользователь может работать практически без перерыва.

Стоимость

Самую доступную цену имеют никель-кадмиевые аккумуляторы. На втором месте находятся никель-металлогидридные батареи. Изделия Li-Ion считаются самыми дорогостоящими. Иногда их цена составляет половину стоимости самого шуруповерта.

Реакция на работу инструмента на полной мощности

При необходимости сделать отверстие в твердой поверхности требуется полная мощность шуруповерта. В такой ситуации он начинает активно потреблять заряд. Самыми мощными считаются Ni-Cd и Ni-Mh. При потребности в максимальной отдаче энергии стоит отдавать предпочтение именно им.

Эффект запоминания уровня заряда

Если аккумулятор разрядился не полностью и был поставлена на зарядку, остаточные показатели воспринимаются им как 0. Это состояние называют эффектом памяти. Он характерен для всех батарей, которые содержат никель. При этом литий-ионные модели лишены этого недостатка.

Саморазрядка

Иногда встречается ситуация, при которой шуруповерт не применялся, а затем внезапно потребовался. В таком случае может оказаться, что батарея саморазрядилась и нуждается в зарядке. Этот вариант считается не слишком удобным. Такая ситуация характерна для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных батарей. В первом случае показатель саморазрядки составляет 10 %, во втором — 7-10 % за месяц. У литий-ионных аккумуляторов он не превышает 3-5 %.

Аккумуляторы нужно вовремя заряжать

Размеры

Аккумуляторы крепятся к ручке шуруповерта. Их размерами определяется масса электроинструмента и комфортность его применения. Это актуально при длительной работе. Аккумуляторы на основе никеля считаются самыми тяжелыми.

Обратите внимание! Литий-ионные устройства отличаются меньшими размерами. Их делают в виде обоймы, которая занимает место в ручке инструмента и не имеет расширения.

Работа на морозе

Чаще всего этот электроинструмент применяют внутри зданий. Но периодически его приходится использовать на свежем воздухе или в помещениях без отопления. В этом случае нужно знать, что литий-ионные модели плохо выдерживают отрицательные температуры. Они быстро разряжаются или полностью отказывают.

Потому в таких условиях рекомендуется отдавать предпочтение аккумуляторам с никелем. Они отлично держат заряд и могут функционировать даже при температуре -20 градусов.

Отношение к полному разряду

Этот параметр сказывается на длительности применения устройства. Литий-ионные аккумуляторы запрещено до конца разряжать. Идеальным вариантом для хранения считается 40 % заряда. Аккумуляторы с никелем можно применять, пока электроинструмент полностью не прекратит вращение.

Предполагаемый срок службы

На длительность использования влияет частота и правильность эксплуатации. Самый длительный период служат литий-ионные батареи.

На что обратить внимание при покупке аккумуляторного шуруповерта

Чтобы приобрести качественное устройство, рекомендуется учитывать целый ряд важных параметров.

О чем говорит емкость аккумулятора

Этот показатель обозначаются цифрами 1-7 и оценивается в амперах. Поскольку инструменту требуется 1-5 А в час, его можно использовать 2-8 часов.

При покупке нужно учитывать емкость

О чем говорит напряжение аккумулятора

Максимальным параметром для шуруповертов считается напряжение 36 В. Они подходят для воздействия на прочные материалы. Показатели 3-10 В характерны для маломощных устройств. Их допустимо использовать лишь для небольшого крепежа или мягких материалов.

Выбор аккумулятора в зависимости от сферы применения

При покупке устройства обязательно необходимо учитывать задачи, которые будут перед ним поставлены.

Для домашнего использования

Для выполнения несложных домашних работ хватит устройства небольшой емкости 1,5-2 А. При этом напряжение может составлять 12 В. Для дома стоит использовать литий-ионные батареи, которые лучше держат заряд.

Для ежедневного использования на производстве или ремонтных работ

В таких случаях больше подойдет устройство 4-5 А. При этом его мощность должна составлять 18-36 В. Для взаимодействия с прочными поверхностями или работы при отрицательных температурах применяют Ni-Cd батареи. Для манипуляций в тепле больше подойдут литий-ионные виды.

Выбор аккумуляторов для шуруповерта считается сложной задачей. Для ее успешного решения важно учитывать много параметров.

li-ion, ni-cd, ni-mh, какие выбрать

Автор Акум Эксперт На чтение 16 мин. Просмотров 2.5k. Опубликовано


Нельзя сказать, что аккумуляторный шуруповерт или дрель – обязательные и необходимые инструменты в домашнем хозяйстве, но в некоторых случаях они незаменимы. В этой статье мы выясним, какие аккумуляторы лучше для шуруповерта, а также попробуем переделать инструмент на питание от литий-ионного аккумулятора и для работы от сети.

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

  1. Никель-кадмиевые (NiCd, Ni-Cd).
  2. Никель-металлогидридные (Ni-MH или NiMH).
  3. Литий-ионные (Li-ion).

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

Этот тип источников энергии, пожалуй, самый старый. Появились кадмиевые аккумуляторы в 70-х годах, и это был настоящий прорыв. По сравнению с кислотно-свинцовыми и щелочными батареями никелевые оказались намного компактнее при той же электрической емкости и имели умеренную цену.

Батарея Ni-Cd аккумуляторов для шуруповертов

Как и свинцово-кислотные, Ni-Cd элементы могут отдавать довольно большой ток в нагрузку и выдерживать до 1 000 циклов заряд/разряд. Причем такое количество циклов – всего лишь гарантия производителя. Фактически батарея продолжает служить и по достижении этой цифры.

Время зарядки Ni-Cd батареи в среднем составляет 6-8 часов, что, к сожалению, многовато, но все же меньше, чем у его кислотных и щелочных собратьев. Отличаются никелевые АКБ и своей «морозоустойчивостью» – они отлично работают при температурах до -20 градусов Цельсия. Дополнительно кадмиевая технология допускает глубокую разрядку, а срок службы батареи зависит в основном от количества циклов заряд/разряд. Храниться же такая батарейка может долго – до 7-8 лет.

Но есть у этого типа аккумуляторов и недостатки, причем существенные. Один из них – большой саморазряд, который может достигать 10% в месяц. Таким образом, если шуруповерт пролежал без дела, скажем, полгода, то перед использованием его придется зарядить.

Еще один недостаток – так называемый «эффект памяти». Если батарею постоянно подзаряжать, не разряжая в ноль, то она «запомнит», до какого уровня ее разряжали и по достижении этого порога просто откажется работать, “сказав”, что разряжена. Именно поэтому аккумуляторы данного типа нужно периодически «гонять» – полностью разряжать и тут же заряжать до 100%.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Важно! Самым существенным недостатком Ni-Cd источников тока является наличие ядовитых составляющих, в частности, кадмия. Этот металл не только ядовит, но является сильным канцерогеном и обладает кумулятивным действием (способен накапливаться в организме). Поэтому кадмиевые батареи нельзя выбрасывать в мусорное ведро – они подлежат утилизации.

Никель-металлогидридные

Этот тип аккумуляторов появился чуть позже – в начале 90-х годов прошлого века. Ni-MH элементы обладают сходными с кадмиевыми характеристиками, но эффект памяти проявляется у них намного слабее (но все же проявляется) и, главное, в таких аккумуляторах отсутствует кадмий.

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта 

способна отдавать приличный ток, хорошо работает на морозе, а ее саморазряд составляет те же 7-10% в месяц. Что касается стоимости, аккумуляторы этого типа несколько дороже кадмиевых, количество же циклов заряд/разряд, от которого зависит срок службы, составляет всего 300-500 раз, что является существенным минусом. Срок хранения таких элементов – 6-7 лет. Соотношение габариты/емкость, как и время заряда – до 8 часов, сходны с кадмиевыми. Металлогидридные элементы, как и кадмиевые, хорошо переносят глубокий разряд.

Литий-ионные

на сегодняшний день является передовой. Литиевые элементы намного компактнее и легче предыдущих при той же электрической емкости и, что очень удобно, могут заряжаться повышенным током. При этом время полной зарядки литий-ионных АКБ может быть сокращено до 1-2 часов.

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта 

Большим преимуществом батареек этого типа является и практически полное отсутствие эффекта памяти – инструмент можно подзаряжать когда угодно и до любого уровня. Саморазряд Li-Ion батарейки относительно невелик и составляет примерно 2-3% емкости в месяц.

Что касается недостатков, то до относительно недавнего времени это были высокие степени пожаро- и взрывоопасности. При неправильной эксплуатации батарея могла загореться, а то и взорваться. Причем горящий элемент практически невозможно потушить водой – это только усиливает горение.

Важно! В последние годы эта проблема была решена – литиевые элементы или батареи стали оснащать контроллерами, следящими за поведением АКБ, степенью ее заряда и температурой. Тем не менее при механическом повреждении такая батарейка может загореться и сегодня.

Еще один серьезный недостаток элементов этого типа – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. В первом случае АКБ тут же выходит из строя, во втором – может загореться. Но эту проблему тоже легко решили все тем же контроллером, который отключает элемент питания от нагрузки при критическом разряде и от зарядного устройства, если АКБ зарядилась.

Обычный ресурс Li-Ion батареек составляет 600 циклов заряд/разряд, но он также сильно зависит и от «возраста». Храниться литий-ионная АКБ может не более 2-3 лет независимо от того, работает она или просто лежит в столе.

Выбирая инструмент с такими элементами питания, следует учитывать, что они будут плохо вести себя на морозе (сильное снижение емкости, которая, впрочем, восстановится в тепле). В дополнение они не смогут отдать большой ток при любой температуре, а значит, не обеспечат большой крутящий момент, необходимый для работы с плотными материалами. И стоимость Li-Ion элементов намного выше, чем у никелевых собратьев.

Полезно. В последние годы появились (Li-Pol) батарейки. Они обладают практически теми же характеристиками, что и ионные, но могут отдавать довольно высокие токи и заряжаться чуть быстрее.

Какой лучше выбрать и в каких случаях

Какой аккумулятор лучше для шуруповерта – Ni-Cd или Ni-MH? Исходя из вышесказанного, особой разницы нет. Единственное, первые могут выдерживать большее количество циклов заряд/разряд, а значит, если шуруповерт используется интенсивно, дольше прослужат. Ну и, конечно, нельзя забывать, что кадмиевые батарейки очень токсичны. И неизвестно, куда они отправляются после того, как мы их сдали на утилизацию. Не удивлюсь, если просто выбрасываются на свалку.

А вот что касается вопроса Li-Ion или Ni-Cd, то тут выбрать чуть сложнее. Все будет зависеть от того, как и где мы будем использовать инструмент. Если нам нужны мощный шуроповерт или дрель либо мы собираемся работать на морозе, то, конечно, стоит выбрать Ni-Cd или Ni-MH варианты. Они же подойдут для инструмента, которым мы пользуемся время от времени, ведь батареи, изготовленные по этим технологиям, могут храниться довольно долго. Литий-ионный аккумулятор в таком режиме просто состарится, не успев отработать положенное количество циклов заряд/разряд.

Важно! По этой же причине не имеет смысла покупать Li-Ion элементы впрок. Они исчерпают свой срок хранения раньше, чем понадобятся.

Если же мы собираемся интенсивно использовать шуруповерт и нам нужна длительная работа без подзарядки, то стоит отдать предпочтение литию. Тем более, что он заряжается в несколько раз быстрее. Имея две таких батареи, мы сможем работать практически круглосуточно без перерывов – одна АКБ работает, вторая за это время успевает зарядиться. Но, выбирая этот тип батареек, нужно учитывать, что стоимость хорошей Li-Ion батареи может составлять 30-50 % стоимости самого инструмента. Зато шуроповерт с такой батарейкой будет компактнее и легче.

Чем можно заменить родной аккумулятор в шуруповерте

Не секрет, что батарея шуруповерта вырабатывает свой ресурс раньше самого инструмента, и рано или поздно ее придется заменить. Можно, конечно, купить точно такую же, но, возможно, приобретая инструмент, мы рассчитывали на совершенно другие условия эксплуатации. В этом случае можно попытаться заменить АКБ на источник другого типа. Ниже мы рассмотрим переделку шуроповерта под литий-ионные батареи, запитаем его от сети и попробуем подключить к автомобильному аккумулятору.

Переделываем Ni-Cd на Li-ion

Дорабатывать будем шуруповерт с Ni-Cd батареей на 12 В бренда «Интерскол». В первую очередь нужно решить, какие элементы и в каком количестве мы будем ставить. Три литиевых элемента с номинальным напряжением 3.7 В каждый – маловато (11.1 В при условии, что АКБ полностью заряжена, фактически меньше). Значит, поставим 4. Полностью заряженная литиевая батарея из четырех секций теоретически даст 14. 8 В, но фактически напряжение под нагрузкой не поднимется выше 13, что вполне приемлемо. Что касается типа и емкости, то выбор пал на элементы типоразмера 18650, емкость каждого аккумулятора, а значит и батареи в целом – 2 600 мА*ч. Купить такие элементы можно на AliExpress.

Аккумуляторы для доработки шуруповерта

Поскольку элементы этого типа не терпят перезаряда и переразряда, то дополнительно придется докупить специальный контроллер заряда/разряда с функцией балансировки четырех ячеек. Его тоже можно найти на AliExpress.

Плата контроля зарядки с функцией балансировки

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Полезно! Эта плата удобна еще тем, что она имеет защиту от перегрузки (более 30 А) и режим самовосстановления после устранения проблемы. То есть если сработает защита, то для восстановления достаточно отпустить кнопку инструмента, а не вытаскивать батарею и втыкать в зарядное устройство.

Если все куплено, то можно начать перевод нашего шуруповерта с никеля на литий. Вынимаем старую батарею и разбираем ее. Для разборки блока аккумуляторов шуруповерта Интерскол (именно его мы выбрали в качестве примера для доработки) достаточно простой отвертки.

Разбираем штатный блок батареек

Извлекаем старые аккумуляторы, отпаиваем батарейки от разъема, указанного на фото выше стрелкой, оставив на месте термодатчик. При нагреве элементов питания выше 45 градусов он отключит литиевые элементы от нагрузки или от зарядного устройства. Кроме того, если мы оставим этот датчик на месте, то сможем использовать для зарядки наших аккумуляторов штатное ЗУ, которое без датчика просто не включится.

Этот термодатчик оставляем на месте, отпаиваем только блок старых аккумуляторов, запомнив полярность их подключения

Теперь нам нужно соединить новые аккумуляторы в батарею и подключить ее к плате контроллера согласно приведенной ниже схемы. Соединения между элементами и провода, идущие к клеммам В+ и В-, выбираем сечением не менее 2.5 мм. кв. В противном случае при больших нагрузках на них упадет напряжение, а значит, снизится мощность инструмента.

Схема подключения аккумуляторов к контроллеру

Осталось провода (тоже большого сечения), идущие от клемм контроллера Р- и Р+, соединить с колодкой в той полярности, в которой были подключены старые элементы питания. По этой шине будет питаться двигатель шуруповерта, а при установке в ЗУ – заряжаться сама батарея. В результате должно получиться что-то подобное.

Модуль батареек с контроллером и разъемом готов к установке в корпус

Устанавливаем батарею, контроллер и разъем в старый корпус, фиксируем все элементы термопистолетом или любым другим удобным способом, собираем корпус – и переделку шуруповерта можно считать законченной.

Комплект новых аккумуляторов вместе с контроллером легко уместились в старом корпусе

Но остался один вопрос – чем новую АКБ заряжать? Благодаря контроллеру заряда, который мы использовали, в качестве зарядного устройства можно использовать любой источник питания напряжением 16-18 В, способный обеспечить ток не менее 1.5 А. Автор доработки для этих целей использовал штатное ЗУ.

Для зарядки новой батареи вполне подошло штатное ЗУ для шуруповерта

Но подойдет и любое другое, к примеру, адаптер для питания и зарядки ноутбуков, рассчитанный на соответствующие напряжение и ток. Конечно, с него придется срезать штатный разъем и на его место установить колодку для подключения к новоиспеченной батарее аккумулятора.

Для зарядки доработанного шуруповерта можно использовать сетевой адаптер от ноутбука с напряжением 16 или 19 В

Полезно! Благодаря такой переделке инструмент стал почти на 200 г легче, а время непрерывной работы без подзарядки увеличилось в 2 раза.

Подробнее узнать о переделке шуруповёрта на литиевые аккумуляторы вы можете узнать в этой .

Как переделать на питание от сети 220В

Нередко работать с шуруповертом приходится там, где есть обычные розетки. В этом случае, конечно, удобнее подключить инструмент к сети 220 В. Тогда и АКБ будет целее, и время работы шуруповерта не ограничено емкостью аккумулятора. Что понадобится для реализации этой идеи?

Прежде всего мощный блок питания – обычное штатное ЗУ нам не подойдет, поскольку оно предназначено только для зарядки аккумуляторов, а не для питания двигателя шуруповерта. Ведь ток потребления последнего у простых моделей может достигать 10, а у профессиональных – 30 А.

Если вы понимаете в электротехнике, то такой БП можно собрать самому, но трансформаторная конструкция будет слишком громоздкой, а сборка и наладка импульсного преобразователя требует довольно глубоких знаний в электронике. Но, оказывается, подходящий БП шуруповерта можно без проблем найти в магазине.

Драйвер для питания светодиодной ленты

Один из вариантов – драйвер для питания светодиодной ленты соответствующей мощности. Он подойдет для двенадцативольтовых дрелей и шуруповертов. Вытряхиваем аккумуляторы из корпуса штатной АКБ, если они вышли из строя, вместо них к колодке припаиваем провода и подключаем их к драйверу, соблюдая полярность. Вот и все. Вставили «АКБ» в шуруповерт, драйвер подключили к розетке, и можно работать.

Если штатная АКБ исправна, то ее, конечно, нет смысла “курочить”. В этом случае разбираем шуруповерт и параллельно контактам подключения АКБ подпаиваем колодку. Нужно работать автономно – вставляем АКБ. Решили использовать розетку – вынули штатную АКБ, а к колодке подключили драйвер.

Вариант подключения внешнего блока питания через колодку

Важно! Поскольку ток потребления инструментом довольно большой, питающий провод должен быть большого (не менее 2.5 мм. кв.) сечения и иметь по возможности минимальную длину. В противном случае из-за падения напряжения на тонких и длинных проводах инструмент не сможет развить максимальную мощность.

Вариант, конечно, простой, но, увы, не самый дешевый. Для питания 10-амперного шуруповерта понадобится драйвер мощностью минимум 130 Вт, а 30-амперный инструмент сможет «потянуть» только устройство мощностью 400 Вт. Такие блоки питания могут стоить намного больше самого шуруповерта.

Вариант простой, но не самый дешевый
Блок питания от ПК

Этот вариант намного дешевле, поскольку бывший в употреблении БП соответствующей мощности можно найти в сервисном центре и на всевозможных разборках практически за копейки.

Такой блок питания найти совсем несложно, и обойдется это недорого

Подключить его к шуруповерту довольно просто. Соединяем вместе все желтые провода – получаем мощную шину +12 В. Соединяем черные – получаем мощную минусовую шину. Если у нас блок питания ATX, то дополнительно к черным проводам подсоединяем зеленый, давая команду БП включаться сразу после подключения его к сети.

Дальше действуем так же, как и со светодиодным драйвером – подключаем полученные жгуты к шуруповерту тем или иным образом. Провода других расцветок можно обрезать.

Дрель с питанием от сети через БП компьютера

Важно! Выбирая БП, необходимо обращать внимание не на общую его мощность, а на мощность по шине +12 В. Именно она должна обеспечивать необходимый нам ток. Всю эту информацию можно найти на наклейке устройства.

Этот БП мощностью 400 Вт по шине +12 В может развить мощность всего 275 Вт
 Используем адаптер от ноутбука

В интернете встречается очень много заявлений, что якобы шуруповерт можно запитать от блока питания ноутбука. Это абсолютно неверно, поскольку даже самый мощный БП для ноутбука не в состоянии обеспечить ток более, чем в 3-4 А.

Реальная конструкция? Скорее, неудачная шутка

Единственный вариант – использовать универсальный блок питания, но и его выходного тока едва хватит для питания бытового инструмента средней мощности.

Мощность 120 Вт – это критически мало, но бытовой инструмент все же будет работать
Импульсный трансформатор

Этот вариант уже требует некоторых знаний основ электротехники. Дело в том, что такие трансформаторы предназначены для питания низковольтных галогенных ламп и выдают не постоянное, а импульсное напряжение.

Импульсный трансформатор мощностью 150 Вт для питания галогенных ламп

Поэтому между трансформатором и шуруповертом придется поставить выпрямительный мост из диодов Шоттки и сглаживающий конденсатор.

Понижающий трансформатор

Последний вариант – купить готовый понижающий трансформатор. Его, как и импульсный, придется оснастить выпрямителем, но тут можно использовать обычные выпрямительные диоды. Недостатки такой конструкции – относительно большой вес и габариты. Преимущество – подобрав соответствующий трансформатор, можно получить любое выходное напряжение.

Универсальный электромагнитный трансформатор мощностью 400 Вт

На фото выше изображен тороидальный трансформатор. Он компактный и легкий, но, конечно, можно использовать трансформатор любой конструкции.

Питание шуруповерта через понижающий трансформатор (хорошо виден интегральный выпрямительный мост и сглаживающий конденсатор)

Питание от автомобильного АКБ

Этот вариант может показаться глупым, но именно он обеспечит большое время работы инструмента без подзарядки на неэлектрифицированных объектах. Подойдет он, естественно, только к двенадцатитивольтовым шуруповертам и дрелям. Для реализации этой идеи достаточно подключить к клеммам питания шуруповерта два толстых провода с зажимами «Крокодил» на концах.

Шуруповерт, переделанный для работы от внешнего аккумулятора

Подключили к АКБ, соблюдая полярность, и работаем. Причем для этих целей необязательно использовать двадцатикилограммовую махину емкостью 90 А*ч. Можно взять, к примеру, АКБ от бесперебойника или 12-вольтового мопеда. Такой аккумулятор войдет в кейс или дорожную сумку.

Важно! Бытует мнение, что автомобильный аккумулятор не сможет обеспечить необходимый шуруповерту ток. Многие автолюбители наверняка улыбнутся. Уж они-то знают, что для пуска автомобиля стартеру нужны токи в сотни ампер.

Вот мы и выяснили, какие аккумуляторы устанавливаются в шуруповерты и чем они отличаются друг от друга. Ну а заодно мы передали свой инструмент под питание от других типов источников.


Что лучше ni cd, li ion или ni mh: сравнение характеристик аккумуляторов

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

  • доступная стоимость относительно аналогичных;
  • возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой;
  • допускается ускоренный метода заряда;
  • способность сохранять емкость заряда до -20°С;
  • увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

  • повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени;
  • при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда;
  • увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

  • сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах;
  • обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых;
  • отсутствие токсичных веществ;
  • уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

  • повышенные свойства самостоятельного разряда;
  • увеличенная стоимость;
  • снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда;
  • относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

  • практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
  • повышенная внутренняя емкость элемента;
  • малая масса относительно аналогов;
  • минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

  • повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции;
  • нетерпимость к минусовым температурам;
  • имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.   

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Хранение

Условия хранения для различных элементов питания:

  • никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда;
  • никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать;
  • литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.

Различие в применении

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

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

Какой аккумулятор лучше для аккумуляторных инструментов

Абсолютная производительность примерно равна. Узнайте разницу между литий-ионными и никель-кадмиевыми батареями для аккумуляторных инструментов Это полностью изменило индустрию электроинструментов. Количество электроинструментов, которые продаются в настоящее время, составляет лишь небольшую часть того, что было раньше, даже 10 лет назад. [ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ МУЗЫКИ] Аккумуляторные батареи принесли пользу индустрии электроинструментов. Перерезание шнура дало нам возможность исправить что угодно и где угодно. Все началось с никель-кадмиевых батарей.Что касается электроинструментов, то для всего использовались никель-кадмиевые элементы. Ваш шнур — все, что было беспроводным, и никель-кадмие. Но прогресс нельзя остановить, а зачем вам это нужно? Литий-ионный аккумулятор — это новая химия аккумуляторов. Как он развивает силу и как заряжается. Никель-кадмиевые батареи, полностью заряженные, когда они новые, могут прослужить вам около часа. Если мы сравниваем литий-ионный аккумулятор на 1,5 ампера с никель-кадмиевым аккумулятором на 1,5 ампера, вы обычно получаете в два-три раза больше времени работы с литий-ионным аккумулятором, чем над никель-кадмиевым.И эта зарядка занимает половину времени. Никель-кадмиевые батареи весят примерно на фунт больше, но стоят меньше. Но действительно ли вы экономите деньги? Если вы придете купить никель-кадмиевый аккумулятор, он может стоить 14 вольт, 18 вольт, от 60 до 80 долларов. Литий будет стоить от 120 до 140 долларов. Но учтите, что этот аккумулятор прослужит в два-три раза дольше, чем никель-кадмиевый? Хорошо, а что на самом деле стоит меньше? Выбор кажется простым, но все же есть люди, которые не расстанутся со своими старыми никель-кадмиевыми инструментами, потому что они были очень хорошо построены.И длятся они уже от 25 до 30 лет. У вас есть два варианта, но оба типа батарей по-прежнему подчиняются законам физики. Любая батарея выдержит только x зарядов, независимо от того, что вы с ней делаете. А когда придет день найти заменяющую батарею, специалисты Circle Saw будут там, чтобы помочь. Для homeshowradio.com я Том Тайнан.


Постоянный рост напряжения и приложений сделал аккумуляторные инструменты лучшим выбором для большинства проектов для вас и профессионалов.В течение многих лет никель-кадмиевые (никель-кадмиевые) батареи безраздельно господствовали. Однако в последнее время на смену им пришла новая технология литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные батареи

меньше по размеру, требуют меньшего обслуживания и более безопасны для окружающей среды, чем никель-кадмиевые (NiCad) батареи. Несмотря на сходство, литий-ионные и никель-кадмиевые батареи различаются по химическому составу, влиянию на окружающую среду, применению и стоимости.

Какой аккумулятор подходит для вашего беспроводного инструмента?

Это зависит от работы и вашего кошелька.Как правило, литий-ионные батареи меньше и легче никель-кадмиевых. Литий-ионный также в два-три раза дороже, чем NiCad. С другой стороны, литий-ионный практически не имеет саморазряда. Это позволяет хранить литий-ионный аккумулятор в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Один не обеспечивает большей мощности, чем другой. Литий-ионный аккумулятор на 18 В имеет такой же потенциал для передачи энергии, как и никель-кадмиевый аккумулятор на 18 В. 18 В — 18 В. Насколько долго это дает — другое дело. Лучшим показателем времени работы является количество просверленных отверстий или количество досок, вырезанных за один заряд аккумулятора.В этом тесте побеждают инструменты с питанием от литий-ионных батарей.

Это больше связано с эффективностью инструмента, чем с самой батареей. Бесщеточные двигатели в большинстве инструментов с литий-ионным приводом лучше используют энергию батареи. Это приводит к заблуждению, что аккумулятор имеет большую мощность.

Никель-кадмиевые батареи имеют емкость от 1,3 Ач до 3,0 Ач. Для сравнения, литий-ионные батареи имеют диапазон от 1,1 Ач до 3,0 Ач. Так же, как размер бензобака является лишь одним из факторов, определяющих, как далеко транспортное средство может проехать на баллоне с бензином, приложения для каждого коэффициента заряда аккумулятора в напряжении, емкости и эффективности инструмента.Чисто как грязь?

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи страдают «эффектом памяти». Батарея запоминает точку в цикле зарядки, в которой началась подзарядка. При последующем использовании в этой точке напряжение будет падать, как если бы оно было разряжено. Вот почему будет разумно использовать никель-кадмиевую батарею, пока она полностью не разрядится, перед подзарядкой. При таком правильном использовании никель-кадмиевая батарея может прослужить более 1000 циклов, прежде чем потеряет емкость.

Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи

, с другой стороны, не требуют особого обслуживания.Они противостоят «эффекту памяти» и выдерживают более широкий диапазон температур. Единственный их серьезный недостаток — хрупкость. Они также требуют схемы защиты для безопасной работы.

Оба будут работать примерно одинаковое количество циклов. Хотя литий-ионный аккумулятор может обеспечивать большее напряжение, он требует значительно более высокой стоимости по сравнению с никель-кадмиевым аккумулятором.

Поскольку абсолютные характеристики примерно равны, выбор между литий-ионными и никель-кадмиевыми батареями сводится к простым различиям: легче, долговечнее и дороже или тяжелее, расходнее и дешевле.Выбор за вами.

литий-ионных батарей против. Никель-кадмиевые аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы и никель-кадмиевые (никель-кадмиевые) аккумуляторы во многом похожи. Оба типа батарей являются перезаряжаемыми и идеально подходят для определенных применений. Есть и существенные отличия.

Приложения

Литий-ионные батареи часто используются в портативных электронных устройствах, таких как портативные компьютеры, цифровые фотоаппараты и сотовые телефоны. Во многих портативных электроинструментах и ​​радиоприемниках используются никель-кадмиевые батареи.

Эффект памяти

Согласно BatteryUniversity.com, «память» — это эффект, который поражает некоторые типы батарей. Большие кристаллы образуются на пластинах ячеек, когда некоторые типы батарей периодически не разряжаются. Это накопление может привести к потере аккумуляторной батареи. Никель-кадмиевые батареи, в отличие от литий-ионных, склонны к такому «эффекту памяти».

Срок годности

Оба типа батарей имеют относительно высокий срок хранения. Никель-кадмиевые батареи можно хранить или использовать до 5 лет.Литий-ионные батареи могут работать от 2 до 3 лет.

Циклов

При правильном обслуживании никель-кадмиевые батареи могут обеспечивать более 1000 циклов зарядки и разрядки. Литий-ионные аккумуляторы способны обеспечивать от 300 до 500 циклов зарядки и разрядки.

Саморазряд

Согласно GreenBatteries.com, никель-кадмиевые батареи имеют более высокий уровень саморазряда, чем литий-ионные батареи. Никель-кадмиевые батареи необходимо перезарядить, если они хранились без использования в течение нескольких месяцев.С другой стороны, литий-ионные батареи могут не использоваться в течение нескольких месяцев, прежде чем они начнут саморазряжаться.

Напряжение

Литий-ионные батареи работают при более высоком напряжении по сравнению с никель-кадмиевыми батареями. Типичный литий-ионный аккумулятор работает от 3,7 вольт, а никель-кадмиевый аккумулятор работает от 1,2 вольт.

Никель-кадмиевые и литий-ионные батареи

Мы переживаем серьезный сдвиг в технологии аккумуляторов. Последние 30 лет преобладали никель-кадмиевые (NiCad) батареи.Эта технология положила начало популярной революции в области беспроводных инструментов и позволила людям выполнять задачи, не будучи привязанными к электрической розетке.

Поскольку технологии постоянно развиваются, появилась новая альтернатива никель-кадмиевым батареям — литий-ионные (Li-ion). Хотя традиционные никель-кадмиевые батареи заняли свое место в истории, особенности и преимущества, предлагаемые литий-ионными батареями, направили большинство пользователей электроинструментов в их сторону. Это причины, по которым вам следует перейти на литий-ионные аккумуляторы.

Увеличенный срок службы батареи
Хотя их цена может быть немного выше, литий-ионные аккумуляторы имеют больший срок службы, что означает, что их можно заряжать чаще, что увеличивает время между заменами, что особенно важно для активных пользователей.


Более легкий и компактный дизайн
Тем, кто много использует аккумуляторные инструменты, понравится тот факт, что литий-ионные батареи намного легче, чем никель-кадмиевые. Этот уменьшенный вес может иметь огромное значение в течение рабочего дня. Литий-ионные батареи обычно весят на 30-40 процентов меньше, чем сопоставимые никель-кадмиевые батареи. Утомляемость и связанные с ней проблемы безопасности значительно снижаются, что обеспечивает более безопасную рабочую среду.

Меньший по размеру аккумуляторный элемент с меньшей плотностью является основной причиной меньшего веса.Ячейки меньшего размера позволяют создавать более компактные аккумуляторные батареи, тем самым предлагая большую гибкость разработчикам инструментов и конечным пользователям.

Более быстрое время зарядки
Литий-ионные аккумуляторы заряжаются быстрее, чем их никель-кадмиевые эквиваленты. Когда аккумулятор полностью заряжен, допуск к перезарядке невелик, если таковой имеется. С другой стороны, перезаряд никель-кадмиевых батарей может повредить их, что приведет к сокращению срока службы.

Нулевой эффект памяти
В инструкциях к инструментам, работающим от никель-кадмиевых батарей, обычно рекомендуется разрядить аккумулятор перед зарядкой.Причина этого в том, чтобы ограничить эффект «памяти» на батарею, которая заставляет их удерживать меньше заряда, что приводит к потере максимальной энергоемкости. Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать в любой момент без каких-либо негативных последствий.

Постоянная мощность
Сколько раз вы пытались завести винт заподлицо с рабочей поверхностью, и ваша дрель медленно теряла мощность и в конечном итоге уже не могла поворачивать винт, оставляя 1/4 дюйма винта незащищенным? Никель-кадмиевые батареи медленно теряют мощность, и эффект очень заметен.Одним из самых больших преимуществ литий-ионного аккумулятора является его способность обеспечивать полную мощность на всей емкости аккумулятора. Энергия уходит только тогда, когда батарея разряжена. Вы получаете полную мощность до конца заряда.

Нижняя скорость саморазряда
Оба типа батарей постепенно разряжаются, когда они не используются. Скорость саморазряда литий-ионных аккумуляторов составляет от 1,5 до 2 процентов. По сравнению с NiCad более чем на 10 процентов литий-ионные версии намного превосходят их.

Никель-кадмиевые батареи проигрывают (если еще не проиграли) битву за то, чтобы быть отраслевым стандартом. Фактически, Европа уже запретила их использование… шаг, который может легко распространиться на другие регионы мира. Характеристики литий-ионных аккумуляторов намного превосходят возможности старых никель-кадмиевых аккумуляторов. Если вы не переключились, время пришло.

Li-ion и NiCad — разница и сравнение

Электрохимия

Никель-кадмиевый аккумулятор использует кадмий для анода (отрицательный полюс), оксигидроксид никеля для катода (положительный полюс) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

В литий-ионной батарее в качестве анода используется графит, в качестве катода — оксид лития, а в качестве электролита — литиевая соль. Ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Литий-ионные электрохимические элементы используют интеркалированное соединение лития в качестве электродного материала вместо металлического лития, в отличие от одноразовых литиевых первичных батарей.

Воздействие на окружающую среду

Никель-кадмиевые батареи

содержат от 6% (промышленные батареи) до 18% (потребительские батареи) кадмия, который является токсичным тяжелым металлом и поэтому требует особой осторожности при утилизации батарей.Федеральное правительство классифицирует это как опасные отходы. В Соединенных Штатах часть стоимости батареи — это плата за ее надлежащую утилизацию в конце срока службы.

Компоненты литий-ионных аккумуляторов экологически безопасны, поскольку литий не являются опасными отходами.

Стоимость

Литий-ионный аккумулятор стоит примерно на 40 процентов дороже в производстве из-за дополнительной схемы защиты для контроля напряжения и тока.

Эксплуатация и производительность

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей заключается в том, что они страдают «эффектом памяти», если их разряжать и перезаряжать до одного и того же уровня заряда несколько раз.Батарея «запоминает» точку цикла зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея была разряжена. Однако емкость аккумулятора существенно не снижается. Некоторые электронные устройства специально разработаны, чтобы выдерживать это пониженное напряжение достаточно долго, чтобы напряжение вернулось в норму. Однако некоторые устройства не могут работать в течение этого периода пониженного напряжения, и батарея кажется «разряженной» раньше, чем обычно.

Подобный эффект, называемый понижением напряжения или эффектом ленивого заряда батареи, возникает в результате повторяющейся перезарядки. В этом случае аккумулятор выглядит полностью заряженным, но быстро разряжается после короткого периода работы. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор может работать не менее 1000 циклов, прежде чем его емкость упадет ниже половины исходной емкости.

Другая проблема — обратная зарядка, которая возникает из-за ошибки пользователя или когда батарея из нескольких ячеек полностью разряжена.Обратная зарядка может сократить срок службы аккумулятора. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который может быть опасным.

При нерегулярном использовании в никель-кадмиевых батареях развиваются дендриты. Дендриты представляют собой тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному выходу из строя.

Литий-ионные батареи не требуют особого обслуживания. Их можно заряжать до того, как они полностью разрядятся, без создания «эффекта памяти» и работают в более широком диапазоне температур.По сравнению с Ni-Cd, саморазряд литий-ионных аккумуляторов составляет менее половины, что делает его хорошо подходящим для современных приложений для измерения уровня топлива. Единственный недостаток — литий-ионный аккумулятор хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. В каждую батарею встроена схема защиты, которая ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время заряда и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде. Для предотвращения экстремальных температур также контролируется температура ячейки.

Размеры и типы

Ni-Cd элементы доступны от AAA до D, тех же размеров, что и щелочные батареи, а также нескольких размеров многоэлементных.Помимо одиночных ячеек, они доступны в упаковках до 300 ячеек, обычно используемых в автомобилях и тяжелых промышленных приложениях. Для портативных приложений количество ячеек составляет менее 18 ячеек. Есть 2 типа никель-кадмиевых батарей: герметичные и вентилируемые.

Литий-ионные батареи меньше, легче и обеспечивают больше энергии, чем никель-кадмиевые батареи. Они также доступны в самых разных формах и размерах в 4 типах форматов:

  • Маленький цилиндрический (твердый корпус без клемм, например, используемых в аккумуляторах портативных компьютеров)
  • Большой цилиндрический (цельный корпус с большими резьбовыми выводами)
  • Чехол (мягкий плоский корпус, например, используемый в сотовых телефонах)
  • Призматический (полутвердый пластиковый корпус с большими резьбовыми выводами, часто используется в тяговых агрегатах транспортных средств)

Ячейки мешка имеют самую высокую плотность энергии из-за отсутствия корпуса.Однако для предотвращения расширения при высоком уровне заряда (SOC) требуется некоторая внешняя форма сдерживания.

Приложения

Никель-кадмиевые батареи

могут быть собраны в аккумуляторные блоки или использоваться по отдельности. Маленькие и миниатюрные элементы можно использовать в фонариках, портативной электронике, фотоаппаратах и ​​игрушках. Они могут обеспечивать высокие импульсные токи при относительно низком внутреннем сопротивлении, что делает их подходящим выбором для дистанционно управляемых электрических моделей самолетов, лодок, автомобилей, беспроводных электроинструментов и вспышек для камер.Залитые элементы большего размера используются для пусковых батарей самолетов, электромобилей и резервного источника питания.

Обладая такими качествами, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, когда они не используются, литий-ионные аккумуляторы являются наиболее популярным выбором для бытовой электроники. Они также становятся все популярнее в военных, электромобилях и аэрокосмической отрасли.

Список литературы

Преимущества и ограничения различных типов батарей

Нас часто озадачивают объявления о новых батареях, которые, как говорят, обладают очень высокой плотностью энергии, обеспечивают 1000 циклов заряда / разряда и являются тонкими как бумага.Они настоящие? Возможно — но не в одном аккумуляторе. Хотя один тип батарей может быть рассчитан на малый размер и длительное время работы, этот аккумулятор не прослужит долго и изнашивается преждевременно. Другой аккумулятор может быть рассчитан на долгий срок службы, но его размер будет большим и громоздким. Третья батарея может обеспечить все желаемые характеристики, но цена будет слишком высокой для коммерческого использования.

Производители аккумуляторов хорошо осведомлены о потребностях клиентов и отреагировали, предложив пакеты, которые лучше всего подходят для конкретных приложений.Индустрия мобильных телефонов — пример умной адаптации. Акцент делается на небольшие размеры, высокую удельную энергию и невысокую цену. На втором месте — долголетие.

Надпись NiMH на батарейном блоке не гарантирует автоматически высокую плотность энергии. Например, призматический никель-металлогидридный аккумулятор для мобильного телефона имеет тонкую форму. Такой пакет обеспечивает плотность энергии около 60 Втч / кг, а количество циклов составляет около 300. Для сравнения, цилиндрический NiMH предлагает плотность энергии 80 Втч / кг и выше.Тем не менее, количество циклов этой батареи от умеренного до низкого. NiMH аккумуляторы высокой прочности, выдерживающие 1000 разрядов, обычно упаковываются в громоздкие цилиндрические элементы. Плотность энергии этих ячеек составляет скромные 70 Втч / кг.

Компромиссы существуют и в отношении литиевых батарей. Литий-ионные блоки производятся для оборонных приложений, плотность энергии которых намного превышает их коммерческий эквивалент. К сожалению, эти литий-ионные аккумуляторы сверхвысокой емкости считаются небезопасными в руках населения, а высокая цена делает их недоступными для коммерческого рынка.

В этой статье мы рассмотрим преимущества и ограничения серийного аккумулятора. Так называемые чудо-батареи, которые просто живут в контролируемой среде, исключаются. Мы тщательно изучаем батареи не только с точки зрения плотности энергии, но и с точки зрения долговечности, характеристик нагрузки, требований к техническому обслуживанию, саморазряда и эксплуатационных расходов. Поскольку никель-кадмиевые батареи остаются стандартом, с которым сравниваются другие батареи, мы сравниваем альтернативные химические составы с этим классическим типом батарей.

Никель-кадмий (NiCd) — зрелый и хорошо изученный, но с относительно низкой плотностью энергии. NiCd используется там, где важны долгий срок службы, высокая скорость разряда и экономичная цена. Основные области применения — двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструменты. NiCd содержит токсичные металлы и не наносит вреда окружающей среде.

Никель-металлогидрид (NiMH) — имеет более высокую плотность энергии по сравнению с NiCd за счет сокращения срока службы.NiMH не содержит токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры.

Свинцово-кислотный — наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет большого значения. Свинцово-кислотные батареи являются предпочтительным выбором для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП.

Lithium Ion (Li ‑ ion) — самая быстрорастущая аккумуляторная система. Литий-ионный используется там, где первостепенное значение имеют высокая плотность энергии и легкий вес. Технология хрупкая, и для обеспечения безопасности требуется схема защиты.Приложения включают портативные компьютеры и сотовые телефоны.

Литий-ионный полимер (литий-ионный полимер) — предлагает атрибуты литий-ионного аккумулятора в сверхтонкой геометрии и упрощенной упаковке. Основные приложения — мобильные телефоны.

На рисунке 1 сравниваются характеристики шести наиболее часто используемых систем аккумуляторных батарей с точки зрения плотности энергии, срока службы, требований к упражнениям и стоимости. Цифры основаны на средних номиналах имеющихся в продаже батарей на момент публикации.

NiCd NiMH Свинцово-кислотный Литий-ионный Литий-ионный полимерный Многоразовые
Щелочные
Гравиметрическая плотность энергии (Втч / кг) 45-80 60-120 30-50 110–160 100–130 80 (начальная)
Внутреннее сопротивление
(включая периферийные цепи) в мОм
От 100 до 200 1
, упаковка 6 В
От 200 до 300 1
, упаковка 6 В
<100 1
Пакет на 12 В
От 150 до 250 1
7.2V упаковка
От 200 до 300 1
Пакет 7,2 В
От 200 до 2000 1
, упаковка 6 В
Срок службы (до 80% от начальной емкости) 1500 2 От 300 до 500 2,3 От 200 до
300 2
От 500 до 1000 3 От 300 до
500
50 3
(до 50%)
Время быстрой зарядки 1 час типичный 2-4ч 8-16ч 2-4ч 2-4ч 2-3 часа
Допуск перезарядки умеренный низкий высокий очень низкий низкий умеренный
Саморазряд / месяц (комнатная температура) 20% 4 30% 4 5% 10% 5 ~ 10% 5 0.3%
Напряжение элемента (номинальное) 1,25 В 6 1,25 В 6 3,6 В 3,6 В 1,5 В
Ток нагрузки
— пик
— лучший результат

20C
1C

5C
0,5C или ниже

7
0.2C

> 2C
1C или ниже

> 2C
1C или ниже

0,5C
0,2C или ниже
Рабочая температура (только нагнетание) От -40 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От -20 до
60 ° C
От 0 до
60 ° C
От 0 до
65 ° C
Требования к техническому обслуживанию От 30 до 60 дней От 60 до 90 дней От 3 до 6 месяцев 9 не требуется не требуется не требуется
Типичная стоимость аккумулятора
(долл. США, только для справки)
50 долларов США
(7,2 В)
$ 60
(7,2 В)
25 долларов США
(6V)
100 $
(7,2 В)
100 $
(7,2 В)
$ 5
(9 В)
Стоимость цикла (долл. США) 11 $ 0.04 0,12 долл. США 0,10 долл. США 0,14 долл. США 0,29 долл. США 0,10–0,50 долл. США
Коммерческое использование с 1950 1990 1970 (герметичный свинцово-кислотный) 1991 1999 1992

Рисунок 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей

  1. Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала ячеек, типа схемы защиты и количества ячеек.Схема защиты из литий-ионных и литий-полимерных добавляет около 100 мОм.
  2. Срок службы зависит от регулярного обслуживания батареи. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
  3. Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
  4. Разряд достигает максимума сразу после зарядки, затем спадает. Емкость NiCd уменьшается на 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Саморазряд увеличивается с повышением температуры.
  5. Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
  6. 1,25 В — напряжение открытой ячейки. Обычно используется значение 1,2 В. Между ячейками нет разницы; это просто метод оценки.
  7. Способен к сильноточным импульсам.
  8. Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.
  9. Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающего» или «дополнительного» заряда.
  10. Стоимость аккумулятора для имеющихся в продаже портативных устройств.
  11. Рассчитывается из цены батареи, разделенной на срок службы. Не включает стоимость электричества и зарядных устройств.

Наблюдение: Интересно отметить, что NiCd имеет самое короткое время зарядки, обеспечивает самый высокий ток нагрузки и предлагает самую низкую общую стоимость цикла, но при этом предъявляет самые высокие требования к техническому обслуживанию.

Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор

NiCd предпочитает быструю зарядку медленной зарядке и импульсную зарядку постоянному току.Все остальные химические соединения предпочитают неглубокий разряд и умеренные токи нагрузки. NiCd — сильный и тихий рабочий; каторжный труд не представляет проблемы. Фактически, NiCd — единственный тип батарей, который хорошо работает в суровых условиях работы. Он не любит, когда его балуют днями, когда он сидит в зарядном устройстве и используется лишь изредка в течение коротких периодов времени. Периодический полный разряд настолько важен, что, если его не использовать, на пластинах ячеек образуются большие кристаллы (также называемые , память ), и NiCd постепенно теряет свои характеристики.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые батареи остаются популярным выбором для таких приложений, как двусторонняя радиосвязь, оборудование для оказания неотложной медицинской помощи и электроинструменты. Батареи с более высокой плотностью энергии и менее токсичными металлами вызывают переход от никель-кадмиевых аккумуляторов к новым технологиям.

Преимущества и ограничения никель-кадмиевых аккумуляторов

Преимущества

Быстрая и простая зарядка — даже после длительного хранения.

Большое количество циклов заряда / разряда — при правильном обслуживании NiCd обеспечивает более 1000 циклов заряда / разряда.

Хорошие нагрузочные характеристики — NiCd позволяет заряжаться при низких температурах.

Длительный срок хранения — в любом состоянии заряда.

Простое хранение и транспортировка — большинство авиагрузов принимают NiCd без особых условий.

Хорошие низкотемпературные характеристики.

Простите, если злоупотребляли — NiCd — одна из самых прочных аккумуляторных батарей.

Экономичная цена — NiCd — это самый дешевый аккумулятор с точки зрения затрат на цикл.

Доступен широкий диапазон размеров и характеристик — большинство никель-кадмиевых элементов имеют цилиндрическую форму.

Ограничения

Относительно низкая плотность энергии — по сравнению с более новыми системами.

Эффект памяти — необходимо периодически тренировать NiCd, чтобы предотвратить запоминание.

Экологичность — NiCd содержит токсичные металлы. Некоторые страны ограничивают использование никель-кадмиевых батарей.

Имеет относительно высокий саморазряд — после хранения требует подзарядки.

Рисунок 2: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

Никель-металлогидридный (NiMH) аккумулятор

Исследование системы NiMH началось в 1970-х годах как средство открытия, как хранить водород для никель-водородной батареи .Сегодня никель-водородные батареи используются в основном для спутниковой связи. Они громоздкие, содержат стальные баллончики высокого давления и стоят тысячи долларов за элемент.

В первые дни экспериментов с NiMH батареями металлогидридные сплавы были нестабильны в окружающей среде элемента, и желаемые рабочие характеристики не могли быть достигнуты. В результате разработка NiMH замедлилась. В 1980-х годах были разработаны новые гидридные сплавы, которые были достаточно стабильны для использования в электролизере.С конца 1980-х годов NiMH неуклонно совершенствовалась.

Успех NiMH обусловлен его высокой плотностью энергии и использованием экологически чистых металлов. Современные никель-металлгидридные аккумуляторы обеспечивают на 40 процентов более высокую плотность энергии по сравнению с никель-кадмиевыми сплавами. Есть потенциал для еще более высоких возможностей, но не без некоторых отрицательных побочных эффектов.

NiMH менее долговечен, чем NiCd. Езда на велосипеде под большой нагрузкой и хранение при высокой температуре сокращает срок службы. NiMH страдает от сильного саморазряда, который значительно больше, чем у NiCd.

NiMH заменяет NiCd на таких рынках, как беспроводная связь и мобильные вычисления. Во многих частях мира покупателю рекомендуется использовать никель-металлогидридные, а не никель-кадмиевые батареи. Это связано с заботой об окружающей среде по поводу небрежной утилизации использованной батареи.

Эксперты сходятся во мнении, что NiMH значительно улучшился за эти годы, но ограничения остаются. Большинство недостатков присущи никелевой технологии и присущи никель-кадмиевым батареям.Широко признано, что NiMH — это промежуточный этап в технологии литиевых батарей.

Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Преимущества

На 30-40% больше емкости по сравнению со стандартным NiCd.NiMH обладает потенциалом для еще более высокой плотности энергии.

Менее подвержен памяти, чем NiCd. Периодические циклы упражнений требуются реже.

Простое хранение и транспортировка — условия транспортировки не подлежат нормативному контролю.

Экологичность — содержит только легкие токсины; выгодно для вторичной переработки.

Ограничения

Ограниченный срок службы — при многократном глубоком цикле, особенно при высоких токах нагрузки, производительность начинает ухудшаться после 200–300 циклов.Предпочтительны мелкие, а не глубокие циклы разряда.

Ограниченный ток разряда — хотя никель-металлгидридная батарея способна обеспечивать высокие токи разряда, повторяющиеся разряды с высокими токами нагрузки сокращают срок службы батареи. Наилучшие результаты достигаются при токах нагрузки от 0,2 до 0,5 ° C (от одной пятой до половины номинальной мощности).

Требуется более сложный алгоритм зарядки — NiMH выделяет больше тепла во время зарядки и требует более длительного времени зарядки, чем NiCd.Капельный заряд имеет решающее значение и требует тщательного контроля.

Высокий саморазряд — саморазряд NiMH примерно на 50 процентов выше, чем у NiCd. Новые химические добавки улучшают саморазряд, но за счет более низкой плотности энергии.

Производительность ухудшается при хранении при повышенных температурах — NiMH следует хранить в прохладном месте и при уровне заряда около 40 процентов.

Высокое техническое обслуживание — аккумулятор требует регулярной полной разрядки для предотвращения образования кристаллов.

Примерно на 20 процентов дороже, чем NiCd — NiMH аккумуляторы, рассчитанные на большой ток, дороже, чем обычная версия.

Рисунок 3: Преимущества и ограничения NiMH аккумуляторов

Свинцово-кислотный аккумулятор

Свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный французским врачом Гастоном Планте в 1859 году, стал первым перезаряжаемым аккумулятором для коммерческого использования.Сегодня залитые свинцово-кислотные батареи используются в автомобилях, вилочных погрузчиках и крупных системах бесперебойного питания (ИБП).

В середине 1970-х годов исследователи разработали необслуживаемую свинцово-кислотную батарею, которая могла работать в любом положении. Жидкий электролит был преобразован в увлажненные сепараторы, и корпус был герметизирован. Были добавлены предохранительные клапаны, позволяющие выпускать газ во время зарядки и разрядки.

Под влиянием разных приложений появилось два обозначения батарей.Это небольшая герметичная свинцово-кислотная система (SLA), также известная под торговой маркой Gelcell, и свинцово-кислотная кислота с большим клапаном (VRLA). Технически обе батареи одинаковые. (Инженеры могут возразить, что слово «герметичный свинцово-кислотный» употребляется неправильно, потому что ни одна свинцово-кислотная батарея не может быть полностью герметичной.) Из-за того, что мы делаем упор на портативные батареи, мы ориентируемся на SLA.

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, SLA и VRLA спроектированы с низким потенциалом перенапряжения, чтобы предотвратить достижение аккумулятором своего газообразующего потенциала во время зарядки.Избыточная зарядка вызовет газообразование и истощение воды. Следовательно, эти батареи никогда не могут быть полностью заряжены.

Свинцово-кислотный не подлежит памяти. Если оставить аккумулятор на плавающем заряде в течение длительного времени, это не приведет к повреждению. У аккумулятора лучше всего сохраняется заряд среди аккумуляторных батарей. В то время как NiCd саморазряжается примерно на 40 процентов своей накопленной энергии за три месяца, SLA саморазряжает такое же количество за один год. SLA относительно недорого купить, но эксплуатационные расходы могут быть дороже, чем у NiCd, если полные циклы требуются на повторяющейся основе.

SLA не предусматривает быстрой зарядки — типичное время зарядки составляет от 8 до 16 часов. Соглашение об уровне обслуживания должно всегда храниться в заряженном состоянии. Оставление аккумулятора в разряженном состоянии вызывает сульфатирование, состояние, при котором аккумулятор трудно, а то и невозможно перезарядить.

В отличие от NiCd, SLA не любит глубоких циклов. Полная разрядка вызывает дополнительную нагрузку, и каждый цикл лишает аккумулятор небольшой емкости. Эта характеристика износа в той или иной степени применима и к батареям другого химического состава.Чтобы предотвратить перегрузку аккумулятора из-за повторяющейся глубокой разрядки, рекомендуется использовать более крупный аккумулятор SLA.

В зависимости от глубины разряда и рабочей температуры SLA обеспечивает от 200 до 300 циклов разрядки / зарядки. Основная причина относительно короткого срока службы — это коррозия сетки положительного электрода, истощение активного материала и расширение положительных пластин. Эти изменения наиболее распространены при более высоких рабочих температурах. Езда на велосипеде не предотвращает и не обращает вспять тенденции.

Оптимальная рабочая температура для батарей SLA и VRLA составляет 25 ° C (77 ° F). Как показывает практика, повышение температуры на 8 ° C (15 ° F) сокращает срок службы батареи вдвое. VRLA, который прослужит 10 лет при 25 ° C, будет годен только 5 лет при эксплуатации при 33 ° C (95 ° F). Та же батарея проработает чуть больше одного года при температуре 42 ° C (107 ° F).

Среди современных аккумуляторных батарей семейство свинцово-кислотных аккумуляторов имеет самую низкую плотность энергии, что делает их непригодными для портативных устройств, требующих компактных размеров.К тому же производительность при низких температурах оставляет желать лучшего.

SLA рассчитан на 5-часовую разрядку или 0,2 ° C. Некоторые батареи даже рассчитаны на медленную 20-часовую разрядку. Чем больше время разряда, тем выше показания емкости. SLA хорошо работает при высоких импульсных токах. Во время этих импульсов может быть достигнута скорость разряда, значительно превышающая 1С.

С точки зрения утилизации SLA менее опасен, чем NiCd аккумулятор, но высокое содержание свинца делает SLA экологически вредным.

Преимущества и ограничения свинцово-кислотных аккумуляторов

Преимущества

Недорого и просто в изготовлении — с точки зрения стоимости ватт-часов SLA является наименее дорогим.

Зрелая, надежная и хорошо изученная технология — при правильном использовании соглашение об уровне обслуживания является долговечным и обеспечивает надежное обслуживание.

Низкий саморазряд — скорость саморазряда одна из самых низких среди аккумуляторных систем.

Низкие требования к обслуживанию — нет памяти; нет электролита для заполнения.

Способен к высокой скорости разряда.

Ограничения

Нельзя хранить в разряженном состоянии.

Низкая плотность энергии — плохое соотношение веса и плотности энергии ограничивает использование в стационарных и колесных установках.

Допускает лишь ограниченное количество полных циклов разряда — хорошо подходит для приложений в режиме ожидания, требующих лишь периодических глубоких разрядов.

Не наносит вред окружающей среде — электролит и содержащийся в нем свинец могут нанести вред окружающей среде.

Ограничения на транспортировку затопленной свинцовой кислоты — существуют экологические проблемы, связанные с утечкой в ​​случае аварии.

При неправильной зарядке может произойти тепловой пробой.

Рисунок 4: Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор

Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов первые неперезаряжаемые литиевые батареи стали коммерчески доступными.Литий — самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию на вес.

Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи последовали в 1980-х годах, но потерпели неудачу из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке.В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру. Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются наиболее быстрорастущими и многообещающими.

Плотность энергии литий-ионных аккумуляторов обычно вдвое больше, чем у стандартных никель-кадмиевых аккумуляторов. Улучшение электродных активных материалов может увеличить плотность энергии почти в три раза по сравнению с NiCd. В дополнение к высокой емкости, нагрузочные характеристики достаточно хороши и ведут себя аналогично NiCd с точки зрения характеристик разряда (аналогичная форма профиля разряда, но другое напряжение).Плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной мощности в желаемом спектре напряжения.

Высокое напряжение ячеек позволяет использовать аккумуляторные блоки только с одной ячейкой. Большинство современных мобильных телефонов работают от одной ячейки, что упрощает конструкцию батарей. Для поддержания той же мощности потребляются более высокие токи. Низкое сопротивление элемента важно для обеспечения неограниченного протекания тока во время импульсов нагрузки.

Литий-ионная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не могут претендовать другие химические производители.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется никаких плановых циклов. Кроме того, саморазряд меньше половины по сравнению с NiCd, что делает литий-ионный аккумулятор хорошо подходящим для современных датчиков уровня топлива. Литий-ионные элементы при утилизации не причиняют большого вреда.

Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный аккумулятор также имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время заряда и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет. Через два или, возможно, три года батарея часто выходит из строя.Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно актуально для NiMH при воздействии высоких температур окружающей среды.

Хранение аккумулятора в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических компонентов). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен.

Производители постоянно улучшают химический состав литий-ионных аккумуляторов.Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения соотношения стоимости и энергии — это цилиндрический аккумулятор 18650. Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии. Если требуется более тонкий блок (менее 18 мм), призматический литий-ионный элемент является лучшим выбором. По сравнению с 18650 нет увеличения плотности энергии, однако стоимость получения той же энергии может удвоиться.

Для сверхтонкой геометрии (менее 4 мм) единственным выбором является литий-ионный полимер. Это самая дорогая система по соотношению затрат и энергии. Никакого выигрыша в плотности энергии нет, а долговечность уступает прочному элементу 18560.

Преимущества и ограничения литий-ионных аккумуляторов

Преимущества

Высокая плотность энергии — потенциал для еще более высоких мощностей.

Относительно низкий саморазряд — саморазряд вдвое меньше, чем у NiCd и NiMH.

Низкие эксплуатационные расходы — периодическая разрядка не требуется; нет памяти.

Ограничения

Требуется схема защиты — схема защиты ограничивает напряжение и ток. Батарея безопасна, если ее не спровоцировать.

Подвержен старению, даже если он не используется — хранение аккумулятора в прохладном месте и при 40-процентном уровне заряда снижает эффект старения.

Умеренный ток разряда.

В соответствии с правилами транспортировки — отправка больших партий литий-ионных аккумуляторов может подлежать нормативному контролю. Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.

Дороговизна в производстве — примерно на 40% дороже, чем NiCd. Более совершенные технологии производства и замена редких металлов более дешевыми альтернативами, вероятно, снизят цену.

Не до конца зрелые — изменения в комбинациях металлов и химикатов влияют на результаты тестирования батарей, особенно с некоторыми быстрыми методами тестирования.

Рисунок 5: Преимущества и ограничения литий-ионных батарей

Литий-полимерный аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор отличается от других аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит. Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Конструкция из сухого полимера предлагает упрощения в отношении изготовления, прочности, безопасности и тонкопрофильной геометрии. Нет опасности воспламенения, поскольку не используется жидкий или гелеобразный электролит. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость.Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, но это требование не подходит для портативных приложений.

Чтобы сделать небольшую литий-полимерную батарею проводящей, было добавлено немного гелеобразного электролита. Большинство коммерческих литий-полимерных аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, являются гибридными и содержат гелеобразный электролит.Правильный термин для этой системы: , литий-ионный полимер, . В рекламных целях большинство производителей аккумуляторов маркируют их просто как литий-полимерные . Поскольку гибридный литий-полимерный аккумулятор на сегодняшний день является единственным действующим полимерным аккумулятором для портативного использования, мы сосредоточимся на этой химии.

В чем же тогда разница между классическим литий-ионным и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? Хотя характеристики и производительность этих двух систем очень похожи, литий-ионный полимер уникален тем, что твердый электролит заменяет пористый сепаратор.Гелеобразный электролит просто добавляют для повышения ионной проводимости.

Технические трудности и задержки в массовом производстве задержали внедрение литий-ионных полимерных аккумуляторов. Кроме того, обещанное превосходство литий-ионного полимера еще не реализовано. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается — фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. В настоящее время нет преимущества в стоимости. Основная причина перехода на литий-ионный полимер — это форм-фактор.Он позволяет использовать тонкую пластину с геометрической формой, которая востребована в высококонкурентной индустрии мобильных телефонов.

Преимущества и ограничения литий-ионных полимерных аккумуляторов

Преимущества

Очень низкий профиль — возможны батареи, которые напоминают профиль кредитной карты.

Гибкий форм-фактор — производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.

Легкий вес — гелеобразные, а не жидкие электролиты позволяют упростить упаковку, в некоторых случаях исключая металлическую оболочку.

Повышенная безопасность — более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

Ограничения

Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионными батареями — потенциал для улучшений существует.

Дороговизна в производстве — после массового производства литий-ионный полимер может иметь более низкую стоимость. Уменьшение схемы управления компенсирует более высокие производственные затраты.

Последнее обновление 21.03.2017

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта.Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык и избегать спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Или перейти к другому архиву

Разница между NiMH и литий-ионными аккумуляторами Nicad


Каждый из трех самых популярных типов батарей обладает особыми качествами. Я начну с самого старого.


Никель-кадмиевые

Никелевые батареи очень прочные. Они подходят для работы в экстремальных условиях, например, в холодную или жаркую погоду. У них также более длительный жизненный цикл, чем у NiMH или литий-ионных аккумуляторов, около 700-1000 жизненных циклов.Они очень прочные для приложений с глубокой разрядкой с высокой производительностью. С другой стороны, у них есть проблема с зарядкой, называемая «эффектом памяти». То есть, если они не будут полностью заряжены после каждого использования, они потенциально будут заряжать только до последнего максимального заряда. Это может сократить срок службы батареи. Их можно отремонтировать, но ценой минимум 3 жизненных цикла.

Преимущества использования батареи Nicad — это экстремальная термостойкость, возможность глубокой разрядки, доступность элементов

Nicad.С тех пор, как Panasonic купила Sanyo, количество качественных аккумуляторов упало. Компания Panasonic прекратила производство аккумуляторов Nicad нескольких размеров. В результате размеры, которые были сняты с производства, теперь доступны только китайским производителям. Это плохой аккумулятор.


Никель-металлогидридные

NiMH аккумуляторы обладают большей емкостью, чем аккумуляторы Nicad, и меньшей емкостью, чем литий-ионные. Они почти вдвое тяжелее аккумуляторов Nicad. У них также нет эффекта памяти.Это хороший среднетемпературный аккумулятор. Вы можете работать с ними, как правило, при температуре от -5 до 95 градусов по Фаренгейту без каких-либо проблем. Они обладают хорошими характеристиками глубокого разряда и могут хранить почти вдвое большую емкость, чем никадовые элементы. Их жизненный цикл, как правило, ниже, чем у никад, и составляет 500-800 жизненных циклов. По характеристикам заряда и разряда они очень похожи на никад, а также безопаснее, чем литий-ионные с тепловым разгоном.

NiMH аккумуляторы имеют тенденцию к развитию синдрома слабых элементов.То есть когда заряжаешь аккумулятор до упора, то идешь пользоваться, он сразу умирает. Когда вы его протестируете, он скажет, что он полностью заряжен. Это связано с тем, что некоторые или все ячейки больше не могут удерживать питание. NiMH аккумуляторы имеют тенденцию делать это больше, чем аккумуляторы любого другого типа.

NiMH-элементы лучше защищены от теплового разгона, чем литий-ионные, но не так хорошо, как никад. Они имеют такие же характеристики безопасности, как и nicad, и лучше для окружающей среды, чем nicad.

Наличие никель-металлгидридных элементов очень хорошее. Их выпускают несколько производителей во многих странах.


Литий-ионный (Li-Ion)

Литий-ионные аккумуляторные элементы известны своей огромной плотностью энергии. Они способны хранить больше энергии на фунт, чем любой из традиционных аккумуляторных блоков. Это делает их очень популярными для портативной электроники, транспортных средств и т. Д. Они не обладают эффектом памяти, который делает nicad, и лучше всего работают в приложениях с глубокой разрядкой по сравнению с nicad или nimh.С экологической точки зрения их безопаснее утилизировать, чем никад, поскольку они не загрязняют источники воды, а с точки зрения добычи полезных ископаемых в любом случае нет никаких преимуществ или отрицательных сторон.

Литий-ионные аккумуляторы не подходят для работы при экстремальных температурах. По данным НАСА, максимальная емкость ионно-литиевых элементов при -40 ° C составляет 12% от их емкости при комнатной температуре. У нас были клиенты, у которых литий-ионные радиобатареи перестали работать при температуре -5 градусов по Фаренгейту.

Безопасность — еще одна проблема, связанная с ионно-литиевыми батареями.Все литий-ионные батареи должны управляться с помощью интегральной схемы для управления входным и выходным напряжением. Если цепь отсутствует, ячейка может иметь тепловой разгон. Я уверен, что вы все слышали о возгорании аккумуляторов ноутбуков. Это пример теплового разгона. Еще одна проблема безопасности — это вода. В присутствии h3o ион лития будет окисляться очень быстро (взорвется намек).

Жизненный цикл литий-ионных аккумуляторов составляет примерно от 400 до 750. Он постоянно меняется с тестированием различных солей лития, но с ноября 2012 года, когда вы покупаете батареи для своей бытовой электроники, это будет приблизительный диапазон.

Кривая заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов необычна. Он может выдерживать высокое входное и выходное напряжение, что делает его идеальным для использования в электроинструментах, электромобилях, мобильных устройствах и т. Д.

Наличие литий-ионных аккумуляторов очень хорошее. Его добывают в нескольких регионах мира, и в обозримом будущем цены должны быть стабильными. Попытки Уолл-стрит превратить его в товар отрицательно скажутся на его цене и доступности.

Cordless Tool Batteries Battle — NiCD vs NiMH vs Li-Ion

Различные типы аккумуляторов для аккумуляторных дрелей

Найти аккумуляторную дрель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям, может быть непросто.Необходимо учитывать большое количество различных функций и спецификаций, не последней из которых является тип используемой батареи. Существует три различных типа батарей, которые можно использовать с аккумуляторными дрелями или любым другим аккумуляторным инструментом: никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-ion). Давайте внимательно рассмотрим каждый из них.

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи — самые старые из трех типов, и они до сих пор широко используются, поскольку незаменимы при работе в тяжелых условиях.Кроме того, они недорогие, а срок их службы впечатляет. В целом, Li-Ion и NiMH лучше, но если вы встретите беспроводной инструмент, в котором используются никель-кадмиевые батареи, не спешите отказываться от него.

Одной из причин, по которой никель-кадмиевые батареи еще не списаны, является их общая прочность и устойчивость к ударам, а также к высоким и низким температурам. Кроме того, их жизненный цикл составляет около 1000 зарядов, что действительно впечатляет. В дополнение к этому они обеспечивают лучшую проходимость электрического тока.Хотя держать батарею в состоянии глубокого разряда далеко не рекомендуется, если вы делаете это с никель-кадмиевыми батареями, они не повредятся так же легко, как их литий-ионные или никель-металлгидридные аккумуляторы. Если вы посмотрите на все это с экономической точки зрения, никель-кадмиевые батареи также значительно дешевле, чем другие варианты.

Поскольку никель-кадмиевые батареи являются самым старым типом батарей, некоторые их характеристики немного устарели. Например, они весят больше других вариантов, а грузоподъемность меньше.Если вы используете никель-кадмиевые батареи, вам нужно быть осторожным, чтобы их заряд не упал ниже 70% между зарядками. Это сокращает их продолжительность жизни. Тем не менее, вы должны выполнять глубокую разрядку один раз в месяц или около того, иначе никель-кадмиевые батареи пострадают от эффекта памяти. Также следует помнить, что никель-кадмиевые батареи перед зарядкой необходимо охладить. И еще один момент: если вы заботитесь об окружающей среде, вы можете быть разочарованы, узнав, что кадмий может нанести вред окружающей среде при неправильном хранении.

NiCd аккумуляторы в двух словах

  • Около 1000 циклов зарядки, что означает длительный срок службы
  • Допустимая разрядка 15% -20%
  • Низкая емкость 1,2 Ач — 2,2 Ач
  • Время быстрой зарядки
  • Они требуют надлежащего обслуживания, например, глубокая разрядка каждый месяц
  • Воздействие с высоким эффектом памяти без регулярного обслуживания
  • Чрезвычайно прочные и жесткие

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридные батареи более дорогие, чем никель-кадмиевые, но они также имеют некоторые улучшения по сравнению с никель-кадмиевыми аналоги.Одно из самых больших улучшений заключается в том, что никель-металл-гидридный металл гораздо меньше наносит вред окружающей среде. Их самым большим преимуществом является их емкость, которая иногда в 2 или даже 3 раза больше, чем у никель-кадмиевых батарей, благодаря более высокой плотности энергии. Однако, как и никель-кадмиевые батареи, никель-металлгидридные батареи чувствительны к неправильным условиям хранения и зарядки. Они весят меньше, чем никель-кадмиевые батареи, и дешевле, чем литий-ионные.

Однако никель-металлгидридные батареи очень чувствительны к условиям хранения и зарядки, и их необходимо хранить и обслуживать должным образом, чтобы продлить срок их службы.В отличие от никель-кадмиевых батарей, никель-металлгидридные батареи более чувствительны как к высоким, так и к низким температурам. Хорошее практическое правило — хранить и использовать их при температуре от 33 ° F до 103 ° F. Когда никель-металлгидридные аккумуляторы не используются или находятся в состоянии глубокого разряда, они будут повреждены гораздо сильнее, чем никель-кадмиевые аккумуляторы. Их срок службы и емкость хранения сократятся. Как и никель-кадмиевые батареи, их также следует заряжать до 70% емкости, но с одной глубокой разрядкой, выполняемой каждые три месяца, чтобы избежать эффекта памяти.

NiMH аккумуляторы в двух словах

  • Срок службы зависит от условий хранения и обслуживания, но может достигать срока службы никель-кадмиевых аккумуляторов
  • Быстрый саморазряд 20% -30%
  • 2.Емкость от 2 Ач до 3,0 Ач
  • Время быстрой зарядки
  • Умеренное обслуживание, которое обычно включает глубокую разрядку каждые 3 месяца
  • Меньший эффект памяти, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов при правильном обслуживании
  • Очень чувствителен к нагреванию

Литий-ионные аккумуляторы

Являясь новейшим из трех типов аккумуляторных батарей для аккумуляторных инструментов, литий-ионные аккумуляторы также являются лучшим вариантом, когда принимаются во внимание все аспекты. Конечно, они не лишены недостатков.Например, они дороже никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов. Их самый большой враг — тепло, которое разрушает их внутренние компоненты и изменяет электрохимические процессы, происходящие внутри. Возраст и постоянное использование также играют большую роль в сокращении продолжительности их жизни.

Хотя может показаться, что они не лучший вариант из-за их короткого жизненного цикла, они обладают большей емкостью и могут быстро заряжаться. Технология литий-ионных аккумуляторов все еще совершенствуется, поэтому будет интересно посмотреть, что с ними произойдет в будущем.Одна из вещей, которые не нуждаются в улучшении, — это их вес, потому что они являются самыми легкими из трех типов батарей. Кроме того, я упоминал ранее, что NiMH имеют высокую плотность энергии, что также относится к литий-ионным батареям, но литий-ионные батареи менее чувствительны к колебаниям температуры, чем их собратья NiMH. В то время как другие типы батарей требуют регулярного обслуживания, поскольку они подвержены эффекту памяти, литий-ионные батареи не страдают от таких недугов.

В то время как два других типа батарей должны иметь определенную форму, поэтому инструменты должны быть сконструированы вокруг них, конструкция литий-ионных батарей позволяет им принимать любую форму, поэтому они могут быть физически спроектированы для предоставить инструмент с лучшим балансом и / или производительностью.А когда дело доходит до хранения и подзарядки, если вы не храните их в слишком жаркой среде, вы можете использовать их как угодно, потому что они не страдают от саморазряда или эффекта памяти. Их цикл зарядки / перезарядки также превосходит циклы других типов батарей. Лучше всего, в отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы не наносят вреда окружающей среде.

Li-Ion аккумуляторы в двух словах

  • Более короткий срок службы: всего 300-500 зарядов, или 2–3 года
  • Самый дорогой из трех типов аккумуляторов
  • Практически без саморазряда
  • Очень высокая емкость : 3.0 Ач и выше
  • Практически не требуют обслуживания
  • Нет эффекта памяти

Резюме

Как видите, литий-ионные аккумуляторы определенно подходят, но их цены значительно выше, чем у никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *