Параметры
Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг.
Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг.
Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³.
Удельная мощность: 150..500 Вт/кг.
ЭДС = 1,37 В.
Рабочее напряжение = 1,2 В.
Нормальный ток зарядки = 1/4 ёмкости, время зарядки = 6 часов.
Саморазряд: 10 % в месяц.
Рабочая температура: −15…+40 °С
Срок службы составляет от 100 до 3500 циклов заряд-разряд.
Для долгой и эффективной работы NiCd батарей необходимы циклы обслуживания батареи - полная разрядка с последующей полной зарядкой, исходя из большинства рекомендаций - раз в месяц, в крайнем случае раз в 2-3 месяца.
Рекомендуется заряжать импульсным током.
В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно, в приложениях, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами.
Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется всеми зарядными устройствами как сигнал окончания зарядки. Никель-кадмиевые аккумуляторы стойки к перезарядке. Взрыво-пожаро безопасен, выдерживает короткие замыкания.
Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды технологически дешевле и обладают более высокими показателями заявленной емкости, в связи с чем все аккумуляторы "бытового" назначения - прессованные. Однако прессованные системы подвержены так называемому "эффекту памяти". Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электро-химической системе аккумулятора появляется "лишний" двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0.1В. Типичный контроллер аппарата, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как разрядку батареи и сообщает, что батарея "плохая". Реального снижения энергоемкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование емкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае, контроллер побуждает пользователя производить все новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, "убивает" батарею. То есть, можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от "эффекта памяти" прессованных электродов, сколько от "эффекта беспамятства" недорогих контроллеров.
Аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизором), быстро теряет ёмкость и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет емкость, хотя напряжение будет правильным. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.
При систематических недозарядках NiCd аккумуляторы теряют первоначальную ёмкость, но перезарядов они не боятся, а наоборот, повышают свою активность. Поэтому их лучше перезаряжать, чем недозаряжать.
При хранении NiCd аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Рекомендуется хранить их в разряженном виде, тогда после первой же зарядки аккумулятор будет полностью готов к использованию.
Не используйте с ними «быстрых» зарядных устройств! Это приведет к сокращению ресурса во много раз!
При использовании «быстрой» зарядки желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры (явление «терморазгона» аккумулятора) и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах. Температурный датчик позволяет сдвинуть параметры заряда в зависимости от температуры аккумулятора, а также отключить батарею от заряда при превышении скорости роста температуры выше 1 градуса Цельсия в минуту или по достижении температуры батареи в 60 градусов Цельсия что позволяет избежать трагических последствий терморазгона.
С 2009 года запрещены к производству в странах Евросоюза.
Никель-металл-гидридный аккумулятор(Ni-MH)
Параметры
Теоретическая энергоёмкость (Вт·ч/кг): 300 Вт·ч/кг.
Удельная энергоёмкость: около — 60-72 Вт·ч/кг.
Удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): около — 150 Вт·ч/дм³.
ЭДС: 1,3 В.
Рабочая температура: −60…+55 °С.
Срок службы: около 300—500 циклов заряда/разряда.
NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора) примерно раз в 3-6 месяцев.
Этот тип аккумуляторов разработан для замены никель-кадмиевых аккумуляторов. Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют примерно на 30% большую емкость при тех же габаритах, но меньший срок службы — от 300 до 500 циклов заряда/разряда. Саморазряд примерно в 1,5-2 раза выше, чем у никель-кадмиевых аккумуляторов.
NiMH аккумуляторы практически избавлены от «эффекта памяти». Это означает, что заряжать не полностью разряженный аккумулятор можно, если он не хранился больше нескольких дней в таком состоянии. Если же аккумулятор был частично разряжен, а затем не использовался в течение длительного времени (более 3 дней), то перед зарядом его необходимо разрядить.
Экологически безопасны.
Аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными! При хранении надо регулярно (раз в 1-2 месяца) проверять напряжение. Оно не должно падать ниже 1 В. Если же напряжение упало, необходимо зарядить аккумуляторы заново.
При зарядке элемента постоянным током большая часть электрической энергии преобразуется в химическую энергию. Когда аккумулятор полностью заряжен, то подводимая электрическая энергия будет преобразовываться в тепло. При достаточно большом зарядном токе можно определить окончание заряда по резкому увеличению температуры элемента. Прохо переносят перезаряд.
Использование при высокой нагрузке и хранение при повышенной температуре(свыше 25-30 по Цельсию) ведет к уменьшению срока жизни батареи.
Ni-MH аккумуляторы способны очень стабильно работать при больших токах разрядки. Это свойство очень полезно, например, в фотовспышках.
Быстрые зарядки допустимы, несколько сотен циклов аккумуляторы вполне способны прожить.
Морозостойкость лучшая среди аккумуляторов.
Литий-ионный аккумулятор(Li-ion)
Характеристики
Энергетическая плотность: 110 … 200 Вт*ч/кг
Внутреннее сопротивление: 150 … 250 мОм (для батареи 7,2 В)
Число циклов заряд/разряд до потери 20% ёмкости: 500—1000
Время быстрого заряда: 2-4 часа
Допустимый перезаряд: очень низкий
Саморазряд при комнатной температуре: 5-10% в месяц
Напряжение в элементе: 3,6 В
Ток нагрузки относительно ёмкости (С):
— пиковый: больше 2С
— наиболее приемлемый: до 1С
Диапазон рабочих температур: −20 — +60 °C, однако многие производители уже разработали аккумуляторы, работоспособные при -40 °С.
Ресурс 500-600 циклов. Принимая во внимание ограниченный срок службы, больше и не надо.
Низкий саморазряд, до 5% в месяц.
Отсутствует эффект памяти.
Li-ion аккумуляторы могут быть опасны при разрушении корпуса аккумулятора, и при неаккуратном обращении могут иметь более короткий жизненный цикл в сравнении с другими типами аккумуляторов. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Попытки заряда таких аккумуляторов могут повлечь за собой взрыв. Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора.
Кроме того, Li-ion аккумулятор подвержен старению, даже если он не используется: уже через два года аккумулятор теряет большую часть своей ёмкости.
У старых аккумуляторов значительно падает ёмкость, они неспособны отдавать большой ток, имеют громадный саморазряд и просто не работают на морозе.
Если покупаете литий-ионный аккумулятор, внимательно относитесь к дате изготовления - при полугодовой давности вы потеряете 10% от заявленого ресурса.
Старение батарей ускоряется при работе или хранении в жарких условиях, лучше хранить в холодильнике :) при 0 по цельсию почти не умирает(5% в год)
При комнатной температуре по цельсию потеряет 20% за год..
Количество циклов заряда-разряда не так сильно влияют на ресурс литий-ионной батареи, как возраст и температурный фактор – при коротком времени циклирования (непрерывные циклы заряда/разряда током 0,5C ) и хорошем охлаждении литий-ионная батарея может выдержать от 1000 циклов (для литий-кобальтовых) до 2000-3000 циклов (для литий-марганцевых).
Превышение конечного напряжения после заряда с 4,2В до 4,35В повышает емкость аккумулятора на 10-15% при снижении времени жизни в 4-6 раз.
BMS (Battery Manegement System) - система управления батареей - электронный прибор, который обязательно ставится на каждую аккумуляторную банку в батарее для контроля процесса заряда-разряда батареи, продвинутые BMS также имеют логику для определения температуры, количества зарядов/разрядов, оценку вероятности выхода из строя аккумулятора. В основном, задача BMS заключается в контроле напряжения на аккумуляторе и шунтировании токов при достижении граничных пределов, также может контролироваться температура элемента. Для избегания выхода из строя литий-ионного аккумулятора при полной его разрядке необходимо немедленно зарядить его, иначе BMS не позволит начаться заряду когда напряжение на элементе упадет ниже определенного порога из-за саморазряда батареи по соображениям безопасности.
Литий-ионные батареи плохо переносят низкие токи заряда и высокие токи разряда (замечание про высокие токи разряда не относистя к LiFePO4 аккумуляторам, которые могут переносить большие токи разряда, и, в меньшей степени для LiMnO2 и LiMn2O4). Для достижения максимальной длительности жизни необходимо использовать токи 0,5C (половина номинальной емкости) для заряда и разряда аккумулятора. Для LiCoO2 аккумуляторов нежелательно переходить предел в 1C для токов заряда и разряда (разряд при 2C приводит к сокращению жизни в 2 раза, при 3C – в 4 раза).
Не заряжайте аккумулятор, побывавший на морозе до тех пор, пока он не прогреется до положительной (по Цельсию) температуры — это важное требование безопасности эксплуатации литий-ионных аккумуляторов.
Безопасной работе Li-ion аккумуляторных батарей должно уделяться серьезное внимание. В Li-ion батареях коммерческого назначения имеются специальные устройства защиты, предотвращающие превышение напряжения заряда выше определенного порогового значения. Дополнительный элемент защиты обеспечивает завершение заряда, если температура батареи достигнет 90 °С. Наиболее совершенные по конструкции батареи имеют еще один элемент защиты - механический выключатель, который срабатывает при увеличении внутрикорпусного давления батареи. Встроенная система контроля напряжения настроена на два напряжения отсечки - верхнее и нижнее .
Есть и исключения - Li-ion аккумуляторные батареи, в которых устройства защиты вообще отсутствуют. Это аккумуляторные батареи, в состав которых входит марганец. Благодаря его наличию, при перезаряде реакции металлизации анода и выделения кислорода на катоде происходят настолько медленно, что стало возможным отказаться от применения устройств защиты.
Литий-полимерный аккумулятор(Li-pol или Li-polymer)
Способные отдавать ток в 10 и даже 45 раз превышающий численное значение ёмкости (10-45 Кл). Они широко применяются в портативном электроинструменте, в радиоуправляемых моделях.
Преимущества
Низкая цена за единицу ёмкости;
большая плотность энергии на единицу объёма и массы;
низкий саморазряд;
Эффект памяти отсутствует.
толщина элементов от 1 мм;
возможность получать очень гибкие формы;
экологическая безопасность;
Обладают примерно втрое большей емкостью на единицу массы, чем Ni-MH аккумуляторы.
Недостатки
Диапазон рабочих температур литий-полимерных аккумуляторов ограничен: элементы плохо работают на холоде и могут взрываться при перегреве выше 70 градусов Цельсия. Требуют специальных алгоритмов зарядки (зарядных устройств), представляют повышенную пожароопасность при неправильном обращении
незначительный перепад напряжения по мере разряда. В процессе заряда не допускается оставлять процесс без присмотра — чтобы исключить риск возникновения пожара.
Высокая стоимость.
Каких–либо данных по количеству рабочих циклов пока еще очень мало.
В целом очень похожи на литий-ионные по своим проблемам..плюс достоинства полимеров
Имеют ограниченный срок хранения — два года. При этом неважно, эксплуатируются они, или лежат в заводской упаковке.
