Аккумуляторы - Основы

Самые распространенные типы аккамуляторов:

- Никелево-металлогидридные (Ni-MH)

- Литиево-полимерные (Li-polymer)

Остальные варианты пропустим.

Описание аккумуляторов:

Никелево-металлогидридные (Ni-MH)

Известны на рынке с конца 80-х годов. Толчком к разработке и производству этих аккумуляторов явилась, главным образом, их более высокая плотность энергии по сравнению с Ni-Cd.
Некоторые из отличительных преимуществ сегодняшнего Ni-MH аккумулятора по сравнению с Ni-Cd:

- большая удельная емкость (при тех же габаритных размерах значение емкости на 30% больше), меньший вес;
- менее склонен к «эффекту памяти»;
- в состав аккумулятора входит меньшее количество токсичных металлов, и в настоящее время он считается экологически чистым.

К сожалению, NiMH аккумуляторы имеют недостатки и по некоторым параметрам проигрывают NiCd. Например:

- число циклов: число циклов заряда / разряда для NiMH аккумуляторов примерно равно 500;
- предпочтителен скорее поверхностный, чем глубокий разряд;
- долговечность аккумуляторов непосредственно связана с глубиной разряда.

Быстрый заряд: NiMH аккумулятор по сравнению с NiCd выделяет значительно большее количество тепла во время заряда и требует более сложного алгоритма для обнаружения момента полного заряда, если не используется контроль по температуре. (Большинство NiMH аккумуляторов оборудовано внутренним температурным датчиком для получения дополнительного критерия обнаружения полного заряда). Кроме того, NiMH аккумулятор не может заряжаться так быстро, как NiCd; время заряда - обычно вдвое больше, чем у NiCd. Плавающий заряд должен быть более контролируемым, чем для NiCd аккумуляторов.

Ток разряда: рекомендуемый ток разряда для NiMH аккумуляторов значительно меньше, чем для NiCd. Так изготовители рекомендуют ток нагрузки от 0.2C до 0.5C (от одной пятой до половины номинальной емкости). Этот недостаток не критичен, если требуемый ток нагрузки низок. Для применений, требующих высокого тока нагрузки или имеющих импульсную нагрузку, типа переносных радиостанций и мощных инструментов, рекомендуются NiCd аккумуляторы.

Саморазряд: И для NiMH и для NiCd аккумуляторов характерен приемлемо высокий саморазряд. NiCd аккумулятор теряет около 10 % своей емкости в течение первых 24 часов, после чего саморазряд укладывается примерно в 10 % в месяц. Саморазряд NiMH аккумуляторов - в 1.5-2 раза выше, чем у NiCd. Применение гидридных материалов, улучшающих связывание водорода для уменьшения саморазряда, обычно приводит к уменьшению емкости аккумулятора.

Емкость: емкость NiMH аккумуляторов примерно на 30 % больше емкости стандартного (не очень высокой емкости) NiCd аккумулятора того же размера. NiCd элементы очень высокой емкости обеспечивают уровень емкости, близкий к емкости NiMH. (NiCd аккумуляторы очень высокой емкости не могут обеспечивать большой ток нагрузки, как стандартные NiCd аккумуляторы. Они также имеют меньшее количество циклов заряда / разряда, однако большее, чем NiMH аккумуляторы).

Цена: цена NiMH аккумуляторов несколько выше, чем NiCd. Однако цена не главная проблема, если пользователю требуется большая емкость и небольшие габариты. Для сравнения, NiCd элементы очень высокой емкости только немного выше по цене стандартных NiCd элементов. По отношению емкость / стоимость, NiCd аккумуляторы очень высокой емкости - более экономичны, чем NiMH.

Эффект памяти — эффект снижения ёмкости некоторых типов аккумуляторов. Изначально так назывался эффект резкого снижения ёмкости Никель-кадмиевых (NiCd) и Никель-металл-гидридный (NiMH) аккумуляторов после нескольких перезарядок при неполном разряде.

Методы защиты от эффекта: Доводить аккумулятор до почти полной разрядки и только после этого его заряжать вновь.


Литиево-полимерные (Li-polymer)

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Pol) - последняя новинка в литиевой технологии. Имея примерно такую же плотность энергии, что и Li-Ion аккумуляторы, литий-полимерные допускают изготовление в различных пластичных геометрических формах, нетрадиционных для обычных аккумуляторов, в том числе достаточно тонких по толщине, и способных заполнять любое свободное место.

Технологии производства аккумуляторных батарей, подстёгнутые миниатюризацией электроники, активно развиваются, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) приходят литиевые аккумуляторы. При сравнимом весе одного элемента они имеют большую, по сравнению с NiCd и NiMH емкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше - 3.6V на один элемент (именуемый в страйкболе банкой) вместо 1.2V. Так что для большинства моделей достаточно батареи из двух или трех элементов.

Среди литиевых аккумуляторов различают два основных типа - литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (LiPo, Li-Po или Li-Pol). Разница между ними – в типе используемого электролита. В случае LiIon – это гелевый электролит, в случае LiPo – специальный полимер, насыщенный литийсодержащим раствором. Но для использования в силовых установках моделей наибольшее распространение получили литий-полимерные аккумуляторы, так что в дальнейшем разговор пойдет именно о них. Впрочем, жесткое разделение тут весьма условно, так как оба типа отличаются в основном используемым электролитом, и все, что будет сказано про литий-полимерные аккумуляторы, практически в полной мере относится и к литий-ионным (заряд, разряд, особенности эксплуатации, техника безопасности). С практической точки зрения нас волнует только тот момент, что литий-полимерные аккумуляторы в настоящий момент обеспечивают более высокие разрядные токи. Поэтому на модельном рынке в качестве источника энергии для силовых установок в основном предлагают именно их.

Литий-полимерные аккумуляторы при одинаковом весе превосходят по энергоемкости NiCd в 4-5 раз, NiMH в 3-4 раза. Количество рабочих циклов 500-600, при разрядных токах в 2С до потери емкости в 20% (для сравнения - у NiCd – 1000 циклов, у NiMH – 500). Вообще говоря, каких–либо данных по количеству рабочих циклов пока еще очень мало и к приведенным в данном случае их характеристикам необходимо относиться критически. Кроме того, технология их изготовления совершенствуется, и возможно, что в данный момент цифры по этому типу аккумулятора уже другие. Так же, как и все аккумуляторы, литиевые подвержены старению. Через 2 года батарея теряет около 20% ёмкости.

Из всего многообразия силовых литий-полимерных аккумуляторов, имеющихся в продаже, можно выделить две основные группы - быстроразрядные (Hi discharge) и обычные. Отличаются они между собой максимальным разрядным током - его указывают или в амперах, или в единицах емкости аккумулятора, обозначаемой букой «С». Например, если ток разряда 3С, а емкость аккумулятора – 1 Ач, то ток будет равен 3 А.

Максимальный ток разряда обычных аккумуляторов, как правило, не превышает 3С, некоторые производители указывают 5С. Быстроразрядные аккумуляторы допускают ток разряда до 10-30С. Такие аккумуляторы несколько тяжелее своих слаботочных собратьев (примерно на 20%), и в названии у них после цифр емкости присутствуют буквы HD или HC, например KKM1500 – обычный аккумулятор емкостью 1500 мАч, а KKM1500HD – быстроразрядный. Хочется сразу сделать небольшое замечание для любителей экспериментов. В бытовой технике быстроразрядные аккумуляторы не применяются. Поэтому если вас посетит идея добыть по дешевке аккумулятор из сотового телефона или видеокамеры, то на хороший результат тут рассчитывать сложно. Скорее всего, такая батарея очень быстро умрет из-за нарушения предусмотренных режимов эксплуатации.