В современных устройствах - вспышках, фотоаппаратах и пр. широко применяются аккумуляторы формата АА. Они чаще всего бывают никель-металгидридные (Ni-MH), реже никель-кадмиевые (Ni-Cd, Ni-Cad).
У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы:

Ni-MH - довольно ёмкие и стабильные, лучше всего подходят для фотоаппаратов, для вспышек же подходят, когда не требуется быстрая зарядка
Ni-Cd - менее ёмкие из всех, но зато способные выдавать больший ток, даже при сильном разряде - лучше всего подходящие для вспышек, так как обеспечивают быстрый заряд. Крайне токсичны - кадмий из одного аккумулятора способен отравить огромное количество воды, поэтому сейчас такие аккумуляторы крайне мало производят

Аккумуляторы даже одного типа, например, Ni-MH, даже производимые одной и той же фирмой - очень разные. Например, большая ёмкость практически всегда подразумевает меньшую силу тока.
Зарядить никель-металгидридные и никель-кадмиевые(наиболее распространенные пальчиковые аккумуляторы типоразмера AA) оказывается не так уж и просто:

Например, зарядный ток может быть большим или малым. Малый зарядный ток означает очень долгую зарядку, но аккумулятор заряжен будет лучше.
Большой зарядный ток означает очень быструю зарядку (с сильным нагревом аккумулятора, посему быстрые зарядные устройства обязательно оборудованы вентиляторами), но неполную зарядку и более быстрый износ аккумулятора. Древнее правило гласит "хорошую зарядку обеспечивает зарядка током равным 0.1 от емкости аккумулятора". Быстрые зарядки это правило нарушают.
Есть ещё и такое плохое явление как "эффект памяти аккумулятора": неполный разряд аккумулятора с последующим зарядом означает что в следующий раз аккумулятор будет работать до того состояния когда его в прошлый раз не полностью разрядили - то есть теряет ёмкость.
Никель-кадмиевые подвержены этому эффекту больше, чем никель-металгидридные. Вот почему так важно полностью разряжать аккумулятор до его следующего заряда (но и тут важно не переусердствовать - ибо разряд аккумулятора до 1 вольта способен безвозвратно испортить аккумулятор).

Проблема с потерей ёмкости возникает и при обычной работе аккумулятора - при эксплуатации аккумуляторов долго. Впрочем, "эффект памяти" можно побороть "тренировками" аккумуляторов, то есть многократными полными разрядами и последующим зарядами.

Лично у меня было 2 зарядных устройства - быстрое получасовое зарядной устройство (кстати, есть и ещё более быстрые зарядные устройства, например, пятнадцатиминутные, и стоят недорого и торговая марка, вроде, неплохая - Duracell) и медленное восьмичасовое зарядное устройство. Оба зарядных устройства - неплохих производителей (Duracell и Annsman).

Аккумуляторы, заряженные этими разными зарядными устройствами, вели себя по разному - явное преимущество 8-часовой зарядки ыо хорошо заметно, ибо после зарядки восьмичасовой аккумуляторов хватало заметно на дольше. Посему большую часть времени я пользовался восьмичасовой, оставляя получасовую зарядку на крайний случай.

Хотя реклама и говорит, что современные аккумуляторы хороших моделей этой проблемы с "потерей ёмкости из-за эффекта памяти аккумулятора" не имеют, но мой опыт (порядка 15 комплектов по 4 штуки аккумуляторов в каждом комплекте, все комплекты самых разных марок - специально разные покупал, как дешёвые так и очень дорогие) говорит об обратном. То есть у разных моделей действительно в процессе эксплуатации происходит разная потеря ёмкости - у кого то больше, у кого то меньше, но реклама врет - от проблем с "эффектом памяти" современные аккумуляторы полностью не избавлены.

Самое неприятное, что плохие аккумуляторы подводят именно на фотосъёмке. Проявляется это так - полностью заряженные аккумуляторы издыхают после нескольких десятков кадров (а бывает и после нескольких кадров, даже о десятках речь не идёт). Иногда срабатывает "закон подлости" - чем меньше у тебя времени на съёмке - тем большее количество негодных комплектов аккумуляторов у тебя обнаруживается.

Когда такое со мной приключилось на репортажной съёмке - моменты которой повторить невозможно - после съёмки, я купил несколько новых комплектов аккумуляторов. Но когда спустя месяца три эксплуатации при умеренных нагрузках (разрядах-зарядах примерно раз в 2 недели на каждый комплект) на неспешной предметной съёмке после нескольких вспышек отказали подряд несколько комплектов, в том числе и новых - я потратил некоторое количество времени на поиск информации о нормальных зарядных устройствах.

Выяснил ещё интересную вещь - идеальный зарядный ток, при котором аккумуляторы заряжаются по максимуму и идеальное время зарядки, зависит от ёмкости аккумулятора. А, значит, лучше всего заряжающего полностью автоматического зарядного устройства быть не может. Ведь аккумуляторы типоразмера AA не оснащены механизмом обратной связи, который мог бы передать какую-либо информацию (например, хотя бы информацию о номинальной ёмкости) зарядному устройству. Из наиболее распространенных аккумуляторов подобным приспособлением оснащаются только литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, но не типоразмера AA.

Получается, что правильно заряжать аккумуляторы без механизма обратной связи совсем не просто. Более того, даже новые аккумуляторы следует перед началом экслуатации "тренировать". С аккумуляторами лежавшими более 3 месяцев также следует делать "тренировку". Легкую "тренировку" следует делать и с полежавшими небольшое время (более 2 недель и менее 3 месяцев) аккумуляторами.

Поскольку вручную "тренировать" аккумуляторы очень утомительно выпускаются и умные зарядные устройства. А поскольку зарядный ток и время и дополнительно необходимые операции по "тренировке" аккумулятора зависит от самого аккумулятора - от его ёмкости номинальной, ёмкости фактической, времени бездействия (времени хранения), особенностей внутренней химии аккумулятора, - то есть очень и очень умные зарядные устройства.

Применение очень умных зарядных устройств позволяет не оказаться на ответственной съёмке с полной сумкой полностью заряженных, но очень быстро разряжающихся аккумулятором, как это несколько раз случалось со мной. Ну и в целом работа с аккумуляторами станет удобнее - их будет намного дольше хватать, реже понадобится покупать новые.
В настоящее время мне известны следующие очень умные зарядные устройства:

Maha Energy PowerEx MH-C9000 WizardOne Charger-Analyzer for 4 AA / AAA
La Crosse Technology BC-900 AlphaPower Battery Charger (известная также под названиями Techno Line BC900, Techno Line iCharger)
La Crosse Technology BC-700 (отличается от BC-900 уменьшенным током заряда, но и этого хватает за глаза)

Еще немного информации об аккумуляторах для фотографов (AA Ni-MH, Ni-Cd) и как правильно их заряжать.

Грандиозное тестирование батареек

Каждый раз при покупке батареек у меня возникало много вопросов:

Насколько дорогие батарейки лучше дешёвых?
Какие из батареек, стоящих одинаково, лучше покупать?
Насколько ёмкость литиевых батареек больше обычных?
Насколько ёмкость солевых батареек меньше, чем у щелочных?
Отличаются ли батарейки для цифровых устройств от обычных?

Чтобы получить ответы на эти вопросы я решил протестировать все "пальчиковые" (АА) и "мизинчиковые" (AAA) батарейки, которые удастся найти в Москве. Я собрал 58 видов батареек АА и 35 видов ААА. Всего было протестировано 255 батареек - 170 АА и 85 ААА.

Для повышения точности измерений анализатор батареек не использует ШИМ - он создаёт постоянную резистивную нагрузку на батарейку. Прибор может работать в разных режимах. Для тестирования батареек АА использовались три основных режима:

Разряд постоянным током 200 mA. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;
. Разряд импульсами 1000 mA (10 секунд нагрузка, 10 секунд пауза). Такая нагрузка свойственна для цифровых устройств;
. Разряд импульсами 2500 mA (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза). Такая нагрузка свойственна для мощных цифровых устройств - фотоаппаратов, вспышек.

Кроме того по четыре батарейки были разряжены маленькими токами 50 и 100 mA.

Измерение делались при разряде батареек до напряжения 0.7 V.

Все данные тестирования сведены в таблицу.
По графику разряда отлично видно, как ведут себя батарейки разных типов.

Разряд батареек АА током 200 mA

Первые пять линий - солевые батарейки. Хорошо видно, насколько меньше их ёмкость.
Последние три линии - литиевые батарейки. Они не только имеют большую ёмкость, но и разряжаются по-другому: напряжение на них не снижается почти до самого конца, а затем резко падает. Особенно ярко это выражено у батарейки GP Lithium. Кроме того литиевые батарейки могут работать на морозе.
Среди множества похожих щелочных батареек хорошо видны два аутсайдера - Sony Platinum и Panasonic Alkaline и два лидера - Duracell Turbo Max и Ansmann X-Power. Остальные батарейки отличаются между собой по ёмкости всего на 15%.

На первой диаграмме батарейки АА отсортированы по ёмкости при токе разряда 200 mA.

Батарейки Duracell Turbo Max действительно имеют ёмкость, немного большую, чем у всех остальных щелочных батареек, однако мне попалась одна упаковка Duracell Turbo Max, которые были значительно хуже других. По ёмкости они соответствовали обычным дешёвым батарейкам. В таблице и на графиках они помечены "Duracell Turbo Max BAD".

Из диаграммы хорошо видно, что разные батарейки по-разному проявляют себя при разряде большими и малыми токами. Например Camelion Plus Alkaline даёт больше энергии, чем Camelion Digi Alkaline на маленьком токе. А на большом всё наоборот. Как правило на батарейках, рассчитанных на большие токи указывают, что они предназначены для цифровых устройств. При этом есть множество универсальных батареек, отлично работающих с любыми токами.

Я усреднил количество энергии, которое батарейки выдают на больших и малых токах и на основе результатов и цены батареек (которая в некоторых случаях только приблизительна) составил диаграмму стоимости одного ватт-часа для всех батареек АА.

Все типы батареек ААА были разряжены постоянным током 200 mA. Некоторые типы батареек ААА были подвергнуты второму тесту - разряду током 1000 mA в режиме "постоянное cопротивление" (ток при этом снижался по мере разряда). Этот режим эмулирует работу батареек в фонаре.

В формате AAA Duracell Turbo Max оказался далеко не лучшей щелочной батарейкой. У многих дешёвых батареек (например Ikea, Navigator, aro, FlexPower) ёмкость была больше.

Технические выводы:

Большинство щелочных батареек отличается между собой по ёмкости всего на 15%;
. Литиевые батарейки имеют в 1.5-3 раза (в зависимости от тока нагрузки) большую ёмкость, чем щелочные;
. В отличие от щелочных, напряжение на литиевых батарейках почти не снижается в процессе разряда;
. Солевые батарейки в 3.5 раза хуже щелочных на малых токах и совсем не могут работать на больших;
. Существуют три вида щелочных батареек: универсальные, рассчитанные на малые токи нагрузки и рассчитанные на большие токи нагрузки. При этом универсальные лучше двух других на всех токах.

Потребительские выводы:

Солевые батарейки покупать нецелесообразно. Даже в устройствах с самым малым потреблением щелочные (Alkaline) прослужат гораздо дольше за счёт своего большого срока годности;
. Выгоднее всего покупать батарейки, продающиеся под брендами магазинов Ашан и Ikea;
. В других магазинах можно смело покупать самые дешёвые щелочные батарейки;
. Из того, что продаётся в продуктовых магазинах, лучший выбор - GP Super;
. Литиевые батарейки дорогие, зато они лёгкие, ёмкие и могут работать на морозе.

Грандиозное тестирование аккумуляторов AA/AAA

Многие просили провести такие же основательные тесты NiMh-аккумуляторов. За четыре месяца я протестировал 198 аккумуляторов (44 модели AA и 35 моделей AAA).

Обычно в блоге Lamptest.ru я рассказываю о тестировании светодиодных ламп, которые потребляют в 6-10 раз меньше традиционных и позволяют существенно сэкономить на оплате электроэнергии. Сегодня я хочу затронуть другой аспект экономии — использование аккумуляторов вместо батареек.

Аккумуляторы заряжались с помощью La Crosse BC-700 b Japcell BC-4001 зарядных устройств. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh заряжались током 700-800 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости током 500-600 mA.

Для определения ёмкости аккумуляторы разряжались анализатором Олега Артамонова. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh разряжались токами 500 mA и 2500 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости — токами 200 mA и 1000 mA.

В основном тестировалось по два экземпляра аккумуляторов каждой модели. Для сравнения я использовал результаты худшего аккумулятора из пары, если же тестировалось четыре аккумулятора, для сравнения я брал предпоследний по ёмкости.

Начнём с самого простого — ёмкости аккумуляторов на средних токах 500/200 mA. Конечно, правельней учитывать ёмкость в ватт-часах, но на всех аккумуляторах указана ёмкость в миллиампер-часах, поэтому я буду использовать их.

Как видно из результатов тестирования, максимальная ёмкость аккумуляторов АА составляет 2550 mAh. Все аккумуляторы с красивыми числами 2600, 2700, 2800 и 2850 mAh лишь плод деятельности маркетологов. Их реальная ёмкость иногда даже меньше, чем у аккумуляторов тех же производителей с более скромными числами. На некоторых аккумуляторах с указанными большими значениями ёмкости мелким шрифтом указана минимальная ёмкость (например у Ansmann 2700, Panasonic 2700, Maha Powerex 2700 указаны значения минимальной ёмкости 2500 mAh и их реальная ёмкость близка к этому значению).
А вот у AAA всё по-честному. Максимальная указанная ёмкость 1100 mAh и фактическая ёмкость близка к этому значению.

Аккумуляторы Duracell 1300 после первого цикла заряд-разряд показали очень низкие результаты, но после нескольких циклов заряд-разряд показали те результаты, которые я учитываю.
Один из четырёх аккумуляторов Turnigy 2400 LSD имел ёмкость, на 30% меньшую, чем остальные. Предполагаю, что это брак. Его результат не учитывается.
Два аккумулятора Camelion 2800 имели ёмкость 2270 mAh и 2610 mAh (разница 13%). Хоть лучший из пары и оказался самым ёмким из всех аккумуляторов АА, я вынужден использовать данные худшего экземпляра, ведь никто не знает, какие экземпляры могут ещё попасться при покупке.
Китайские аккумуляторы BTY AA 3000 и BTY AAA 1350 имеют настолько низкую ёмкость, что место им только в помойке и в дальнейших тестах я их упоминать не буду.

В отличие от батареек, аккумуляторы нельзя относить к категории хороший/плохой просто по ёмкости, ведь в продаже есть аккумуляторы разных номинальных ёмкостей. Давайте посмотрим, насколько ёмкость протестированных аккумуляторов соответствует заявленной. Если на аккумуляторе указана не только номинальная, но и минимальная ёмкость, я буду исходить из неё. Для сравнения используются данные, полученные при разряде средним током 500/200 mA.

О качестве аккумуляторов можно судить по тому, как отличаются между собой экземпляры.

У большинства аккумуляторов экземпляры отличаются не более, чем на 5%.

В отличие от батареек, аккумуляторы почти не теряют ёмкость при больших токах разряда. Я сравнил ёмкость при токах разряда 2500 mA и 500 ma для аккумуляторов AA, имеющих ёмкость от 1500 mAh и 1000/200 mA для аккумуляторов AAA и аккумуляторов АА, имеющих ёмкость менее 1500 mAh.

Некоторые аккумуляторы на больших токах способны отдавать даже большее количество энергии, чем на малых (у таких аккумуляторов разница между ёмкостью на большом и малом токе больше 100%).

Половина из всех протестированных аккумуляторов изготовлена по технологии LSD (Low Self-Discharge — низкий саморазряд). Эти аккумуляторы продаются уже заряженными. Я измерил их ёмкость сразу после распаковки без предварительной зарядки.

В среднем LSD-аккумуляторы оказались заряжены на 70%. Конечно уровень их заряда зависел не только от качества аккумуляторов, но и от времени и условий их хранения, а дата изготовления есть лишь на некоторых аккумуляторах.

Я протестировал все аккумуляторы через неделю и месяц после зарядки. Результаты через неделю можно посмотреть в общей таблице, а вот результаты через месяц.

Удивительно, но одними из лучших по сохранению заряда в течение месяца оказались не-LSD аккумуляторы Navigator 2100 AA и GP 1000 AAA. Большинство аккумуляторов (как LSD, так и не-LSD) через месяц сохраняют 90% заряда.

Приведу цены на аккумуляторы на 1.11.2015. Опт — оптовая цена в «Источник Бэттэрис», РРЦ — рекомендованная розничная цена, Маг — минимальные цены в магазинах и интернет-магазинах (в основном это остатки, закупленные при более низком курсе валют), $ и € — цены в долларах и евро в зарубежных интернет-магазинах, руб — цены в пересчёте по текущему курсу ($1=64 руб, 1€=70.5 руб). В магазинах hobbyking.com и ru.nkon.nl доставка платная, стоимость самой дешёвой доставки при покупке 12 аккумуляторов включена в цену в таблице.

Первое сравнение — по стоимости 1000 mAh на основе РРЦ и цен в интернет-магазинах, если аккумуляторы не продаются в обычных магазинах.

Лидируют аккумуляторы IKEA, вслед за ними идут аккумуляторы из зарубежных интернет-магазинов PKCELL и Turnigy. Самыми дорогими на основе рекомендованных цен оказались Panasonic Eneloop.

Многие покупают аккумуляторы в зарубежных интернет-магазинах, поэтому второе сравнение я сделал по ценам зарубежных интернет магазинов и минимальным ценам, которые удалось найти в российских магазинах.

IKEA и тут опережает всех, Panasonic Eneloop оказываются совсем не такими дорогими, если их покупать через интернет, а Fujitsu, производящиеся на том же заводе по той же технологии, ещё дешевле.

Для большинства аккумуляторов производители указывают 1000 циклов заряд-разряд, некоторые производители вообще не указывают число циклов (Camelion, Turnigy, GP, Varta). Некоторые аккумуляторы имеют только 500 гарантированных циклов (IKEA LADDA 2000 LSD, Energizer PreCharged 2400, Panasonic Eneloop Pro 2450 LSD, Fujitsu 2550 LSD, IKEA LADDA 750 LSD, Energizer PreCharged 800, Panasonic 750 LSD, Fujitsu 900 LSD, Panasonic Eneloop Pro 900 LSD).
Для AA Panasonic Eneloop 1900 LSD, AAA Panasonic Eneloop 750 LSD, AA Fujitsu 1900 LSD, AAA Fujitsu 800 LSD производители гарантирует 2100 циклов.
Максимальное количество циклов — 3000 гарантируется для аккумуляторов низкой ёмкости AA Panasonic Eneloop Lite 950 LSD и AAA Panasonic Eneloop Lite 550 LSD.

1. Максимальная достижимая ёмкость для NiMh аккумуляторов AA — 2550 mAh, для AAA — 1060 mAh. Все аккумуляторы, на которых написано 2600, 2700, 2800 mAh и более в реальности имеют меньшую ёмкость.
2. Все аккумуляторы AA известных производителей от 950 mAh до 2450 mAh имеют реальную ёмкость не менее 97% от указанной, все аккумуляторы AAА известных производителей от 550 mAh до 1100 mAh имеют реальную ёмкость не менее 94% от указанной.
3. NiMh аккумуляторы в отличие от батареек почти не снижают количество отдаваемой энергии при больших токах разряда.
4. За месяц хранения как обычные, так и LSD аккумуляторы теряют 4-20% заряда.
5. Новые LSD аккумуляторы обычно оказываются заряжены на 70%.

Я потратил четыре месяца на тестирование и три дня на написание этой статьи. Надеюсь, вам это пригодится.

2015, Алексей Надёжин

Данная статья про Никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы уже давно является классикой на просторах российского интернета. Рекомендую ознакомиться …

Никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы по своей конструкции являются аналогами никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов, а по электрохимическим процессам — никель-водородных аккумуляторов. Удельная энергия Ni-MH аккумулятора существенно выше удельной энергии Ni-Cd и водородных аккумуляторов (Ni-H2)

ВИДЕО: Аккумуляторы никель-металлгидридные (NiMH)

Сравнительные характеристики аккумуляторов

Параметры	Ni-Cd	Ni-H2	Ni-MH
Номинальное напряжение, V	1.2	1.2	1.2
Удельная энергия: Втч/кг \| Втч/л	20-40 60-120	40-55 60-80	50-80 100-270
Срок службы: годы \| циклы	1-5 500-1000	2-7 2000-3000	1-5 500-2000
Саморазряд, %	20-30 (за 28 сут.)	20-30 (за 1 сут.)	20-40 (за 28 сут.)
Рабочая температура, °С	-50 — +60	-20 — +30	-40 — +60

***Большой разброс некоторых параметров в таблице вызван различным назначением (конструкциями) аккумуляторов. Кроме того, в таблице не учитываются данные по современным аккумуляторам с низким саморазрядом

История Ni-MH аккумулятора

Разработка никель-металл-гидридных (Ni-MH) аккумуляторных батарей началась в 50-70-х гг прошлого века. В результате был создан новый способ сохранения водорода в никель-водородных батареях, которые использовались в космических аппаратах. В новом элементе водород накапливался в сплавах определенных металлов. Сплавы, абсорбирующие водород в объеме в 1000 раз больше их собственного объема, были найдены в 1960-х годах. Эти сплавы состоят из двух или нескольких металлов, один из которых абсорбирует водород, а другой является катализатором, способствующим диффузии атомов водорода в решетку металла. Количество возможных комбинаций применяемых металлов практически не ограничено, что дает возможность оптимизировать свойства сплава. Для создания Ni-MH аккумуляторов потребовалось создание сплавов, работоспособных при малом давлении водорода и комнатной температуре. В настоящее время работа по созданию новых сплавов и технологий их обработки продолжается во всем мире. Сплавы никеля с металлами редкоземельной группы могут обеспечить до 2000 циклов заряда-разряда аккумулятора при понижении емкости отрицательного электрода не более чем на 30 %. Первый Ni-MH аккумулятор, в котором в качестве основного активного материала металлгидридного электрода применялся сплав LaNi5, был запатентован Биллом в 1975 г. В ранних экспериментах с металлгидридными сплавами, никель-металлгидридные аккумуляторы работали нестабильно, и требуемой емкости батарей достичь не получалось. Поэтому промышленное использование Ni-MH аккумуляторов началось только в середине 80-х годов после создания сплава La-Ni-Co, позволяющего электрохимически обратимо абсорбировать водород на протяжении более 100 циклов. С тех пор конструкция Ni-MH аккумуляторных батарей непрерывно совершенствовалась в сторону увеличения их энергетической плотности. Замена отрицательного электрода позволила повысить в 1,3-2 раза закладку активных масс положительного электрода, который и определяет емкость аккумулятора. Поэтому Ni-MH аккумуляторы имеют по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами значительно более высокими удельными энергетическими характеристиками. Успех распространению никель-металлгидридных аккумуляторных батарей обеспечили, высокая энергетическая плотность и нетоксичностъ материалов, используемых при их производстве.

Основные процессы Ni-MH аккумуляторов

В Ni-MH аккумуляторах в качестве положительного электрода используется оксидно-никелевый электрод, как и в никель-кадмиевом аккумуляторе, а электрод из сплава никеля с редкоземельными металлами, поглощающий водород, используется вместо отрицательного кадмиевого электрода. На положительном оксидно-никелевом электроде Ni-MH аккумулятора протекает реакция:

Ni(OH) 2 + OH- → NiOOH + H 2 O + e — (заряд) NiOOH + H 2 O + e — → Ni(OH) 2 + OH — (разряд)

На отрицательном электроде металл с абсорбированным водородом превращается в металлгидрид:

M + H 2 O + e — → MH + OH- (заряд) MH + OH — → M + H 2 O + e — (разряд)

Общая реакция в Ni-MH аккумуляторе записывается в следующем виде:

Ni(OH) 2 + M → NiOOH + MH (заряд) NiOOH + MH → Ni(OH) 2 + M (разряд)

Электролит в основной токообразующей реакции не участвует. После сообщения 70-80 % емкости и при перезаряде на оксидно-никелевом электроде начинает выделяться кислород,

2OH- → 1/2O 2 + H2O + 2e — (перезаряд)

который восстанавливается на отрицательном электроде:

1/2O 2 + H 2 O + 2e — → 2OH — (перезаряд)

Две последние реакции обеспечивают замкнутый кислородный цикл. При восстановлении кислорода обеспечивается еще и дополнительное повышение емкости металлгидридного электрода за счет образования группы ОН — .

Конструкция электродов Ni-MH аккумуляторов

Металлводородный электрод

Главным материалом, определяющим характеристики Ni-MH аккумулятора, является водород-абсорбирующий сплав, который может поглощать объем водорода, в 1000 раз превышающий свой собственный объем. Самое большое распространение получили сплавы типа LaNi5, в которых часть никеля заменена марганцем, кобальтом и алюминием для увеличения стабильности и активности сплава. Для уменьшения стоимости некоторые фирмы-производители вместо лантана применяют миш-металл (Мm, который представляет собой смесь редкоземельных элементов, их соотношение в смеси близко к соотношению в природных рудах), включающий кроме лантана также церий, празеодим и неодим. При зарядно-разрядном циклировании имеет место расширение и сжатие на 15-25% кристаллической решетки водородабсорбирующих сплавов из-за абсорбции и десорбции водорода. Такие изменения ведут к образованию трещин в сплаве из-за увеличения внутреннего напряжения. Образование трещин вызывает увеличение площади поверхности, которая подвергается коррозии при взаимодействии со щелочным электролитом. По этим причинам разрядная емкость отрицательного электрода постепенно понижается. В аккумуляторе с ограниченным количеством электролита, это порождает проблемы, связанные с перераспределением электролита. Коррозия сплава приводит к химической пассивности поверхности из-за образования стойких к коррозии оксидов и гидроксидов, которые повышают перенапряжение основной токообразующей реакции металлогидридного электрода. Образование продуктов коррозии происходит с потреблением кислорода и водорода из раствора электролита, что, в свою очередь, вызывает снижение количества электролита в аккумуляторе и повышение его внутреннего сопротивления. Для замедления нежелательных процессов диспергирования и коррозии сплавов, определяющих срок службы Ni-MH аккумуляторов, применяются (помимо оптимизации состава и режима производства сплава) два основных метода. Первый метод заключается в микрокапсулировании частиц сплава, т.е. в покрытии их поверхности тонким пористым слоем (5-10 %) — по массе никеля или меди. Второй метод, нашедший наиболее широкое применение в настоящее время, заключается в обработке поверхности частиц сплава в щелочных растворах с формированием защитных пленок, проницаемых для водорода.

Оксидноникелевый электрод

Оксидно-никелевые электроды в массовом производстве изготавливаются в следующих конструктивных модификациях: ламельные, безламельные спеченные (металлокерамические) и прессованные, включая таблеточные. В последние годы начинают использоваться безламельные войлочные и пенополимерные электроды.

Ламельные электроды

Ламельные электроды представляют собой набор объединенных между собой перфорированных коробочек (ламелей), произведенных из тонкой (толщиной 0,1 мм) никелированной стальной ленты.

Спеченные (металлокерамические) электроды

электроды данного типа состоят из пористой (с пористостью не менее 70%) металлокерамической основы, в порах которой располагается активная масса. Основу изготовляют из карбонильного никелевого мелкодисперсного порошка, который в смеси с карбонатом аммония или карбамидом (60-65% никеля, остальное — наполнитель) напрессовывают, накатывают или напыляют на стальную или никелевую сетку. Затем сетку с порошком подвергают термообработке в восстановительной атмосфере (обычно в атмосфере водорода) при температуре 800-960 °С, при этом карбонат аммония или карбамид разлагается и улетучивается, а никель спекается. Полученные таким образом основы имеют толщину 1-2,3 мм, пористость 80-85% и радиус пор 5-20 мкм. Основу поочередно пропитывают концентрированным раствором нитрата никеля или сульфата никеля и нагретым до 60-90 °С раствором щелочи, которая побуждает осаждение оксидов и гидроксидов никеля. В настоящее время используется также электрохимический метод пропитки, при котором электрод подвергается катодной обработке в растворе нитрата никеля. Из-за образования водорода раствор в порах пластины подщелачивается, что приводит к осаждению оксидов и гидроксидов никеля в порах пластины. К разновидностям спеченных электродов причисляют фольговые электроды. Электроды производят нанесением на тонкую (0,05 мм) перфорированную никелевую ленту с двух сторон, методом пульверизации, спиртовой эмульсии никелевого карбонильного порошка, содержащей связующие вещества, спеканием и дальнейшей химической или электрохимической пропиткой реагентами. Толщина электрода составляет 0,4-0,6 мм.

Прессованные электроды

Прессованные электроды изготавливают методом напрессовки под давлением 35-60 МПа активной массы на сетку или стальную перфорированную ленту. Активная масса состоит из гидроксида никеля, гидроксида кобальта, графита и связующего вещества.

Металловойлочные электроды

Металловойлочные электроды имеют высокопористую основу, сделанную из никелевых или углеродных волокон. Пористость этих основ — 95 % и более. Войлочный электрод выполнен на базе никелированного полимерного или углеграфитового фетра. Толщина электрода в зависимости от его предназначения находится в диапазоне 0,8-10 мм. Активная масса вносится в войлок разными методами в зависимости от его плотности. Вместо войлока может использоваться пеноникель , получаемый никелированием пенополиуретана с последующим отжигом в восстановительной среде. В высокопористую среду вносятся обычно методом намазки паста, содержащая гидроксид никеля, и связующее. После этого основа с пастой сушится и вальцуется. Войлочные и пенополимерные электроды характеризуются высокой удельной емкостью и большим ресурсом.

Конструкция Ni-MH аккумуляторов

Ni-MH аккумуляторы цилиндрической формы

Положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором, свернуты в виде рулона, который вставлен в корпус и закрыт герметизирующей крышкой с прокладкой (рисунок 1). Крышка имеет предохранительный клапан, срабатывающий при давлении 2-4 МПа в случае сбоя при эксплуатации аккумулятора.

Рис.1. Конструкция никель-металлгидридного (Ni-MH) аккумулятора: 1-корпус, 2-крышка, 3-калпачок клапана, 4-клапан, 5-колектор положительного электрода, 6-изоляционное кольцо, 7-отрецательный электрод, 8-сепаротор, 9-положительный электрод, 10-изолятор.

Ni-MH аккумуляторы призматической формы

В призматических Ni-MH аккумуляторах положительные и отрицательные электроды размещены поочередно, а между ними размещается сепаратор. Блок электродов вставлен в металлический или пластмассовый корпус и закрыт герметизирующей крышкой. На крышке как правило устанавливается клапан или датчик давления (рисунок 2).

Рис.2. Конструкция Ni-MH аккумулятора: 1-корпус, 2-крышка, 3-калпачок клапана, 4-клапан, 5-изоляционная прокладка, 6-изолятор, 7-отрецательный электрод, 8-сепаротор, 9-положительный электрод.

В Ni-MH аккумуляторах используется щелочной электролит, состоящий из КОН с добавкой LiOH. В качестве сепаратора в Ni-MH аккумуляторах применяются нетканые полипропилен и полиамид толщиной 0,12-0,25 мм, обработанные смачивателем.

Положительный электрод

В Ni-MH аккумуляторах применяются положительные оксидно-никелевые электроды, аналогичные используемым в Ni-Cd аккумуляторах. В Ni-MH аккумуляторах в основном применяются металлокерамические, а в последние годы — войлочные и пенополимерные электроды (см. выше).

Отрицательный электрод

Практическое применение в Ni-MH аккумуляторах нашли пять конструкций отрицательного металлогидридного электрода (см. выше): — ламельная, когда порошок водород-абсорбирующего сплава со связующим веществом или без связующего, запрессован в никелевую сетку; — пеноникелевая, когда паста со сплавом и связующим веществом вводится в поры пеноникелевой основы, а потом сушится и прессуется (вальцуется); — фольговая, когда паста со сплавом и связующим веществом наносится на перфорированную никелевую или стальную никелированную фольгу, а потом сушится и прессуется; — вальцованная, когда порошок активной массы, состоящей из сплава и связующего вещества, наносится вальцеванием (прокаткой) на растяжную никелевую решетку или медную сетку; — спеченная, когда порошок сплава напрессовывается на никелевую сетку и после этого спекается в атмосфере водорода. Удельные емкости металлогидридных электродов разных конструкций близки по значению и определяются, в основном, емкостью применяемого сплава.

Характеристики Ni-MH аккумуляторов. Электрические характеристики

Напряжение разомкнутой цепи

Значение напряжения разомкнутой цепи Uр.ц. Ni-MH-системы точно определить тяжело вследствие зависимости равновесного потенциала оксидно-никелевого электрода от степени окисленности никеля, а также зависимости равновесного потенциала металлогидридного электрода от степени насыщения его водородом. Через 24 часа после заряда аккумулятора, напряжение разомкнутой цепи заряженного Ni-MH аккумулятора находится в интервале 1,30-1,35В.

Номинальное разрядное напряжение

Uр при нормированном токе разряда Iр = 0,1-0,2С (С — номинальная емкость аккумулятора) при 25°С составляет 1,2-1,25В, обычное конечное напряжение — 1В. Напряжение уменьшается с ростом нагрузки (см. рисунок 3)

Рис.3. Разрядные характеристики Ni-MH аккумулятора при температуре 20°С и разных нормированных токах нагрузки: 1-0,2С; 2-1С; 3-2С; 4-3С

Ёмкость аккумуляторов

С повышением нагрузки (уменьшение времени разряда) и при понижении температуры емкость Ni-MH аккумулятора уменьшается (рисунок 4). Особенно заметно действие снижения температуры на емкость при больших скоростях разряда и при температурах ниже 0°С.

Рис.4. Зависимость разрядной емкости Ni-MH аккумулятора от температуры при разных токах разряда: 1-0,2С; 2-1С; 3-3С

Сохранность и срок службы Ni-MH аккумуляторов

При хранении происходит саморазряд Ni-MH аккумулятора. По прошествии месяца при комнатной температуре потеря емкости составляет 20-30%, а при дальнейшем хранении потери уменьшаются до 3-7% в месяц. Скорость саморазряда повышается при увеличении температуры (см. рисунок 5).

Рис.5. Зависимость разрядной емкости Ni-MH аккумулятора от времени хранения при разных температурах: 1-0°С; 2-20°С; 3-40°С

Зарядка Ni-MH аккумулятора

Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора в значительной мере определяются условиями эксплуатации. Наработка понижается с увеличением глубины и скорости разряда. Наработка зависит от скорости заряда и способа контроля его окончания. В зависимости от типа Ni-MH аккумуляторов, режима работы и условий эксплуатации аккумуляторы обеспечивают от 500 до 1800 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы (в среднем) от 3 до 5 лет.

Для обеспечения надежной работы Ni-MH аккумулятора в течение гарантированного срока нужно соблюдать рекомендации и инструкцию производителя. Наибольшее внимание следует уделить температурному режиму. Желательно избегать переразрядов (ниже 1В) и коротких замыканий. Рекомендуется использовать Ni-MH аккумуляторы по назначению, избегать сочетания бывших в употреблении и неиспользованных аккумуляторов, не припаивать непосредственно к аккумулятору провода или прочие части. Ni-MH аккумуляторы более чувствительны к перезаряду, чем Ni-Cd. Перезаряд может привести к тепловому разгону. Зарядка как правило производится током Iз=0,1С на протяжении 15 часов. Компенсационный подзаряд производят током Iз=0,01-0,03С на протяжении 30 часов и более. Ускоренный (за 4 — 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ΔТ и напряжения ΔU и другим параметрам. Быстрый заряд применяется, например, для Ni-MH аккумуляторов, питающих ноутбуки, сотовые телефоны, электрические инструменты, хотя в ноутбуках и сотовых телефонах сейчас в основном используются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (1С и выше), заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5-1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05-0,02С в качестве компенсационного подзаряда. Информация о способах заряда Ni-MH аккумуляторов обычно содержится в инструкциях фирмы-производителя, а рекомендуемый ток зарядки указан на корпусе аккумулятора. Зарядное напряжение Uз при Iз=0,3-1С лежит в интервале 1,4-1,5В. По причине выделения кислорода на положительном электроде, количество электричества преданного при заряде (Qз) больше разрядной емкости (Ср). При этом отдача по емкости (100 Ср/Qз) составляет 75-80% и 85-90% соответственно для дисковых и цилиндрических Ni-MH аккумуляторов.

Контроль заряда и разряда

Для исключения перезаряда Ni-MH аккумуляторных батарей могут применятся следующие методы контроля заряда с соответствующими датчиками, устанавливаемыми в аккумуляторные батареи или зарядные устройства:

метод прекращения заряда по абсолютной температуре Тmax. Температура батареи постоянно контролируется во время процесса заряда, а при достижении максимального значения быстрый заряд прерывается;
метод прекращения заряда по скорости изменения температуры ΔT/Δt. При применении этого метода крутизна температурной кривой аккумуляторной батареи постоянно контролируется во время процесса заряда, а когда этот параметр становится выше определенно установленного значения, заряд прерывается;
метод прекращения заряда по отрицательной дельте напряжения -ΔU. В конце заряда аккумулятора при осуществлении кислородного цикла начинает повышаться его температура, приводя к уменьшению напряжения;
метод прекращения заряда по максимальному времени заряда t;
метод прекращения заряда по максимальному давлению Pmax. Используется обычно в призматических аккумуляторах больших размеров и емкости. Уровень допустимого давления в призматическом аккумуляторе зависит от его конструкции и лежит в интервале 0,05-0,8 МПа;
метод прекращения заряда по максимальному напряжению Umax. Применяется для отключения заряда аккумуляторов с высоким внутренним сопротивлением, которое появляется в конце срока службы из-за недостатка электролита или при пониженной температуре.

При применении метода Тmax аккумуляторная батарея может быть слишком перезаряжена, если температура окружающей среды понижается, либо батарея может получить недостаточно заряда, если температура окружающей среды значительно повышается. Метод ΔT/Δt может применяться очень эффективно для прекращения заряда при низких температурах окружающей среды. Но если при более высоких температурах применять только этот метод, то аккумуляторы внутри аккумуляторных батарей будут подвергаться нагреванию до нежелательно высоких температур до того, как может быть достигнуто значение ΔT/Δt для отключения. Для определенного значения ΔT/Δt может быть получена большая входная емкость при более низкой температуре окружающей среды, чем при более высокой температуре. В начале заряда аккумуляторной батареи (как и в конце заряда) происходит быстрое повышение температуры, что может привести к преждевременному отключению заряда при применении метода ΔT/Δt. Для исключения этого разработчики зарядных устройств используют таймеры начальной задержки срабатывания датчика при методе ΔT/Δt. Метод -ΔU является эффективным для прекращения заряда при низких температурах окружающей среды, а не при повышенных температурах. В этом смысле метод похож на метод ΔT/Δt. Для обеспечения прекращения заряда в тех случаях, когда непредвиденные обстоятельства препятствуют нормальному прерыванию заряда, рекомендуется также использовать контроль по таймеру, регулирующему длительность операции заряда (метод t). Таким образом, для быстрого заряда аккумуляторных батарей нормированными токами 0,5-1С при температурах 0-50 °С целесообразно применять одновременно методы Тmax (с температурой отключения 50-60 °С в зависимости от конструкции аккумуляторов и батарей), -ΔU (5-15 мВ на аккумулятор), t (обычно для получения 120 % номинальной емкости) и Umax (1,6-1,8 В на аккумулятор). Вместо метода -ΔU может использоваться метод ΔT/Δt (1-2 °С/мин) с таймером начальной задержки (5-10 мин). Про контроль заряда так же см. соответствуюшую статью После проведения быстрого заряда аккумуляторной батареи, в зарядных устройствах предусматривают переключение их на подзаряд нормированным током 0,1С — 0,2С в течение определенного времени. Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, так как может произойти «тепловой выход из строя» аккумуляторов. Это связано с тем, что в конце заряда происходит повышение тока, который пропорционален разности между напряжением электропитания и напряжением аккумулятора, а напряжение аккумулятора в конце заряда понижается из-за повышения температуры. При низких температурах скорость заряда должна быть уменьшена. В противном случае кислород не успеет рекомбинироваться, что приведет к росту давления в аккумуляторе. Для эксплуатации в таких условиях рекомендуются Ni-MH аккумуляторы с высокопористыми электродами.

Достоинства и недостатки Ni-MH аккумуляторов

Значительное увеличение удельных энергетических параметров не единственное достоинство Ni-MH аккумуляторов перед Ni-Cd аккумуляторами. Отказ от кадмия означает также переход к более экологически чистым производствам. Легче решается и проблема утилизации вышедших из строя аккумуляторов. Эти достоинства Ni-MH аккумуляторов определили более быстрый рост объемов их производства у всех ведущих мировых аккумуляторных компаний по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами.

У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd аккумуляторам из-за образования никелата в отрицательном кадмиевом электроде. Однако эффекты, связанные с перезарядом оксидно-никелевого электрода, сохраняются. Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1В — 0.9В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц. Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым, которые они призваны заменить, по некоторым эксплуатационным характеристикам:

Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов, что связано с ограниченной десорбцией водорода металлгидридного электрода при очень высоких скоростях разряда;
Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 °С и выше +40 °С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов корректировка рецептур обеспечила расширение температурных границ;
в течении заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи (это относится к промышленным аккумуляторным сборкам);
Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд, что определяется неизбежностью реакции водорода, растворенного в электролите, с положительным оксидно-никелевым электродом (но, благодаря использованию специальных сплавов отрицательного электрода, получилось достигнуть снижения скорости саморазряда до величин, близких к показателям для Ni-Cd аккумуляторов);
опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями;
потери емкости отрицательного электрода, которые имеют место в Ni-MH аккумуляторе при разряде ниже 0 В, необратимы, что выдвигает более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов, как правило рекомендуется разряд до 1 В/ак в батареях незначительного напряжения и до 1,1 В/ак в батарее из 7-10 аккумуляторов.

Как уже отмечалось ранее, деградация Ni-MH аккумуляторов определяется прежде всего понижением при циклировании сорбирующей способности отрицательного электрода. В цикле заряда-разряда происходит изменение объема кристаллической решетки сплава, что приводит к образованию трещин и последующей коррозии при реакции с электролитом. Образование продуктов коррозии происходит с поглощением кислорода и водорода, в результате чего уменьшается общее количество электролита и повышается внутреннее сопротивление аккумулятора. Следует заметить, что характеристики Ni-MH аккумуляторов существенно зависят от сплава отрицательного электрода и технологии обработки сплава для повышения стабильности его состава и структуры. Это вынуждает изготовителей аккумуляторов внимательно относиться к выбору поставщиков сплава, а потребителей аккумуляторов — к выбору компании-изготовителя.

По материалам сайтов pоwеrinfо.ru, «Чип и Дип»

Долгое время не мог закинуть результаты своих эксперементов в ЖЖ... дома инета сейчас нет, на работе большая загруженность.

Тем не мение работы не встали, а двигаются и вскоре тут появится отчет о проделанной работе.

на данном этапе я наткнулся на то, что все АКБ имеющиеся у меня в наличии, постепенно пришли в негодность... результатом - испытания уже автономного устройства откладываются...

Порыл инет на эту тему и честно копипастю сюда кусок статейки, непосредственно алгоритм восстановления Ni-Mh

Алгоритм восстановления Ni-MH аккумуляторов

Как было сказано выше, потеря емкости аккумулятора связана с отложением продуктов реакции на электродах. Для восстановления аккумулятора необходимо вернуть эти продукты в исходное состояние.

Для этого необходимо иметь в наличии следующее:

источник питания с плавной регулировкой напряжения, индикаторами силы тока и напряжения (можно также воспользоваться отдельными вольтметром и амперметром);
подготовленные для зарядки аккумуляторные элементы;
нагрузку - реостат или лампочку, сопротивление которых необходимо подобрать исходя из формулы:

R = U / I [Ом] , где U - номинальное напряжение батареи [B], I - необходимая сила тока [A], которая берется из расчета I = 0.4 С(бат).

Желательно также иметь в наличии термодатчик или термореле, чтобы можно было вовремя отключить ток при перегреве.

Перед зарядкой разрядим аккумулятор до напряжения порядка 1 В - подключаем вольтметр и нагрузку параллельно элементу. Периодически контролируем напряжение (оно не должно упасть ниже 0.9 В - могут начаться необратимые процессы). Периодически контролируем температуру - она не должна подниматься выше 50 градусов Цельсия. В противном случае необходимо отключать нагрузку до тех пор, пока элемент не остынет до комнатной температуры. После разрядки необходимо выждать время для нормализации процессов внутри элемента (15-20 минут). За это время элемент «регенерируется», напряжение повысится, и его можно доразрядить до напряжения 0.9 В. Далее, выждав 10-15 минут, можно приступать к зарядке.

Зарядка

Для зарядки подсоединяем амперметр последовательно к заряжаемому элементу, источник питания и вольтметр - параллельно, одним контактом к свободному полюсу аккумулятора, другим - к свободному контакту амперметра. Термодатчик или чувствительный элемент, термореле, желательно закрепить на аккумуляторе с использованием термопасты для более точных измерений. Устанавливаем регулятор напряжения источника питания на минимальное напряжение (реостат - на максимальное сопротивление). Далее - плавно поднимаем напряжение так, чтобы сила тока на амперметре достигла значения:

I(зар) = 0.1C(бат)

Например, для аккумулятора емкостью 1500 мАч максимальная сила тока будет 150 мА. Сила тока будет постепенно снижаться, и соответственно, необходимо повышать напряжение. Сначала - раз в 3-5 минут в течение первого часа, далее - каждый час. Как только напряжение достигнет 1.3 номинального (1.4-1.5 вольт), нужно оставить аккумулятор на зарядке как есть - далее повышать напряжение нельзя. Когда сила тока упадет до значения близкого к нулю (через 4-6 часов), нужно отключить зарядку, подождать 15-20 минут для нормализации процессов, и поставить заряжаться на 8 часов. На всем протяжении зарядки необходимо следить за тем, чтобы температура не поднималась выше 50 градусов Цельсия. Если же температура превышает это значение - надо понизить ток зарядки (в 1.5-2 раза) до тех пор, пока аккумулятор не остынет до 30 градусов. Затем можно плавно поднять ток до номинального значения. Для восстановления первоначальной емкости потребуется 3-4 таких цикла.

Основные типы аккумуляторов:

Ni-Cd Никель-кадмиевые аккумуляторы
Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы
Li-Ion Литий-ионные аккумуляторы

Ni-Cd Никель-кадмиевые аккумуляторы

Для аккумуляторного инструмента никель-кадмиевые аккумуляторы являются фактическим стандартом. Инженерам хорошо известны их достоинства и недостатки, в частности Ni-Cd Никель-кадмиевые аккумуляторы содержат кадмий – тяжёлый металл повышенной токсичности.

У никель-кадмиевых аккумуляторов есть так называемый «эффект памяти» суть которого сводится к тому, что при заряде не полностью разряженного аккумулятора его новый разряд возможен только до того уровня, с которого его зарядили. Другими словами аккумулятор «помнит» уровень остаточного заряда, с которого его полностью зарядили.

Итак, при заряде не полностью разряженного Ni-Cd аккумулятора происходит уменьшение его ёмкости.

Существует несколько способов борьбы с этим явлением. Опишем только самый простой и надёжный способ.

При использовании аккумуляторного инструмента с Ni-Cd аккумуляторными батареями следует придерживаться простого правила: заряжать только полностью разряженные аккумуляторы.

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»

Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы

Эти аккумуляторы предлагаются на рынке как менее токсичные (по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми аккумуляторами) и более экологически безопасные, как в производстве, так и при утилизации.

На практике Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы действительно демонстрируют весьма большую ёмкость при габаритах и массе, несколько меньших, чем у стандартных Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов.

Благодаря практически полному отказу от применения токсичных тяжелых металлов в конструкции Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов последние после использования могут быть утилизованы вполне безопасно и без экологических последствий.

У никель-металлогидридных аккумуляторов несколько снижен «эффект памяти». На практике «эффект памяти» практически незаметен из-за высокого саморазряда этих аккумуляторов.

При эксплуатации Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов желательно разряжать их в процессе работы не полностью.

Хранить Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы следует в заряженном состоянии. При длительных (более месяца) перерывах в работе аккумуляторы следует перезаряжать.

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

Li-Ion Литий-ионные аккумуляторы

Несомненным достоинством литий-ионных аккумуляторов является практически незаметный «эффект памяти».

Благодаря этому замечательному свойству Li-Ion аккумулятор можно заряжать или подзаряжать по мере необходимости, исходя из потребностей. Например, можно подзарядить не полностью разряженный литий-ионный аккумулятор перед важной, ответственной или продолжительной работой.

К сожалению эти аккумуляторы являются наиболее дорогими аккумуляторными батареями. Кроме того литий-ионные аккумуляторы имеют ограниченный срок службы, независящий от числа циклов разряд-заряд.

Резюмируя можно предположить, что литий-ионные аккумуляторы лучше всего пригодны для случаев постоянной интенсивной эксплуатации аккумуляторного инструмента.

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

Примечание

Из практики эксплуатации Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов в телефонах, фотокамерах и т.д. можно отметить, что эти аккумуляторы служат в среднем от 4 до 6 лет и выдерживают за это время около 250-300 циклов разряда-заряда. При этом абсолютно точно замечено: больше циклов разряд-заряд – короче срок службы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов!

Все эти типы аккумуляторов имеют такой важный параметр как емкость. Емкость аккумулятора показывает, сколько времени он сможет питать подключенную к нему нагрузку. У радиостанции емкость аккумулятора измеряется в миллиампер-часах. Эта характеристика обычно указывается на самой батарее.

Для примера возьмем радиостанцию Альфа 80 и ее батарею емкостью 2800 мАч. При цикле работы 5/5/90, где 5% времени работы радиостанции на передачу, 5% работы на прием, 90% времени дежурный режим - время работы радиостанции составит не менее 15 часов. Чем ниже будет этот параметр у батареи, тем меньше она сможет проработать.

Следите за новостями в наших группах:

Б ольшинство людей, которые используют в своей портативной технике аккумуляторы, не по наслышке знают, что это очень брезгливый источник питания, в особенности если речь идет о никель-металл-гидридных аккумуляторах (далее NiMH)

Эти аккумуляторы имеют ограниченный срок жизни как по времени, так и по количеству циклов разряд-заряд. Не последнюю роль играет и зарядное устройство со всеми входящими в этот процесс механизмами.

Б ольшинство пользователей NiMH аккумуляторов не знает о тонкостях работы с этими аккумуляторами и зачастую разочаровываются в их использовании, не подозревая того, что короткий срок и низкая емкость – это результат неправильной эксплуатации аккумулятора

Зарядки которые входят в базовый комплект (см.фото внизу) являются так сказать “ночниками”, т.е. они имеют простейшую схему без стабилизации, без функции отключения, разрядки, контроля температуры, отключения по дельте и т.д.

Собственно до недавнего времени и я пользовался лишь такими зарядными, что создавало мне лишь одни хлопоты при использовании аккумуляторов. Срок из службы был минимальным

Поэтому я решил поискать в интернете на аукционах зарядные устройства. В основном были “ночники”, а также современные интеллектуальные зарядные устройства NiMH, микропроцессорные китайские устройства со всеми необходимыми функциями, но цена их 1500-3000 рублей меня не устраивала и случайно я наткнулся на немецкую очень старую зарядку Conrad VC4+1 для NiCd и NiMH + 1 крона 9в

В интернете информации по этому зарядному устройству нет, лишь попадаются редкие ссылки страниц с немецкий аукционов.

Долго не думая, я решил выкупить этот лот и спустя 2 недели у меня в руках была эта зарядка. Цена лота составила 370 рублей и 250 рублей доставка, итого 620 рублей за древнюю немецкую зарядку с неизвестными качествами

Технические характеристики Conrad VC4+1 и возможности

После недолгого наблюдения с мультиметром, а также поисках в интернете, изучения надписей на задней крышке устройства я могу сказать следующее:

– ток зарядки регулируемый от 15 мА до 4000 мА
– два режима заряда “быстрый 85 минут током 1С” и “капельный током 0.1С”
– автоматическая разрядка перед зарядом до 0.9в
– температурный датчик на плюсовом контакте устройства
– автоматическое отключение с последующей поддержкой заряда
– зарядка импульсным током и импульсами
– гнездо для зарядки аккумуляторов типа “крона”
– тип аккумуляторов NiCd и NiMH, размеры от ААА до D size
– предварительная капельная зарядка полностью убитого аккумулятора
– четыре независимых канала

Вот так выглядит оригинальное зарядное устройство, которое я купил на аукционе, очень уж сильно захотелось подержать в руках и попользоваться таким интересным устройством

Насчет отключения по дельте и работы термодатчика я пока не разобрался. Ниже хочу предоставить фотографии плат зарядного устройства

Как видно, сюда уже заглядывала рука с паяльником, судя по всему зарядное устройство было в ремонте. В основном как я понял были просто пропаяны силовые места устройства

Немецкие технологии уже с десяток лет назад были всем доступны и люди пользовались достаточно умными зарядными устройствами. Как видно и схемы это далеко не ночник

Я очень доволен покупкой и считаю, что мне очень повезло. Это очень редкая в России зарядка, очень старая, но имеет функционал, которого вполне достаточно, чтобы поддерживать свои аккумуляторы в идеальном состоянии

Г лавными плюсами я считаю возможность регулирования тока зарядки от 15 мА до 4000 мА, а также автовыключение через 16ч или 85 минут (отключение по вольтажу или по дельте мною не замечено) и поддержка полного заряда импульсами с частотой 1 в 20 секунд.

Если кто вдруг захочет приобрести себе такое зарядное устройство, попробуйте поискать на немецких интернет аукционах. В Германии эта зарядка довольно была распространена и известна

Недавно на рынке появились интеллектуальные зарядные устройства для NiMH аккумуляторов фирмы LaCrosse, модели bc-900, BC 1000 и technoline bc-700, а также китайские подделки и пародии. Отличаются такие зарядные устройства как внешне, так и своим принципом работы и естественно функционалом. Цена на интеллектуальные зарядные устройства пока что остается высокой для обычного пользователя – 1500-3000 рублей в зависимости от модели и производителя

Эти приборы обещают выполнить все необходимые меры для того, чтобы NiMH прослужили долго и верно своему владельцу, вот например список возможностей наиболее дорогих и функциональных моделей

ТЕСТ – полный заряд аккумулятора с последующим полным разрядом для определения реальной емкости (индикация на экране), затем полный заряд аккумуляторов
ЗАРЯД – независимый заряд каждого канала выбранным током (200/500/700/1000 mA)
РАЗРЯД – разряд аккумуляторов (настраиваемый) для снижения эффекта памяти
ТРЕНИРОВКА – до 20 циклов заряд/разряд до полного восстановления емкости аккумулятора

Работает со всеми NiCd и NiMH “AA” и “AAA” аккумуляторами
LCD экран показывает информацию по каждой батарее отдельно
Можно заряжать одновременно аккумуляторы размеров “AA” и “AAA”
Определяет испорченные батареи
Защита аккумулятора от перегрева
Возможность выбора мощности тока подзарядки для каждого канала
Автоматическое переключение на подзарядку малым током, когда зарядка завершена, чтобы обеспечить максимальную емкость батареи
Зарядка автоматически начинается током 200мА (оптимально для продления службы батареи)

К ак видите, функционал действительно значительно отличается от обычных “ночников”, но встает следующий вопрос – оправдывает ли себя такое умное зарядное устройство ценой в 100 долларов?

Лично я раз уже купил Conrad VC4+1 и полюбил эту зарядку за ее шарм старины и оригинальность, то от покупки LaCrosse теперь я откажусь, о чем в принципе не жалею. Т.к. многим зарядка LaCrosse мне не нравится – например грубым регулированием тока заряда.

В процессе эксплуатации аккумуляторных батарей рекомендуется периодически контролировать их электрическую емкость, измеряемую в ампер-часах (А-ч). Для определения этого параметра необходимо разряжать полностью заряженную батарею стабильным током и фиксировать время, по истечении которого ее напряжение уменьшается до заранее установленного значения. Чтобы оценить состояние аккумуляторной батареи более полно необходимо знать ее емкость при различных значениях тока разрядки

Ч тобы измерить емкость своих аккумуляторов, я использую показания вольтметра, который подключен параллельно сопротивлению, которое является нагрузкой на аккумулятор . Сопротивление я выбираю по среднему току потребителя, в котором планируется использовать аккумулятор – это очень важный момент для расчета емкости, так как при разных условиях мощности потребления – способности аккумуляторы сильно разнятся. Таким образом я беру полностью заряжённый аккумулятор, нагружаю его нужным мне током и наблюдаю, когда напряжение на аккумуляторе под нагрузкой снизиться до 1 – 0.9 вольта, далее произвожу расчет умножая ток разряда на время. К примеру аккумулятор разряжался током 500 мА, в течении 2 часов, значит емкость аккумулятора 1000 мА/ч

Буду раз вашим комментариям, хотелось бы услышать отзывы владельцев интеллектуальных зарядных устройств, поделитесь своим опытом их использования, какие у них есть недостатки?