Аккумуляторы.

Аккумуляторы (accumulators) – это перезаряжаемые химические источники питания, используемые в различных мобильных устройствах: от сотового телефона до ноутбука.

Различают несколько основных типов аккумуляторов: герметизированные cвинцово-кислотные; никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, литий-полимерные; никель-цинковые; серебряно-цинковые; серебряно-кадмиевые и топливные.

Важнейшими характеристиками аккумуляторов, которые учитываются при их выборе, являются:

• рабочее напряжение;
• максимальный ток разряда;
• температурный режим при разряде;
• допустимый режим зарядки (стандартный, ускоренный, быстрый или режим постоянной подзарядки, называемый также буферным);
• срок эксплуатации (измеряется количеством циклов зарядки-разрядки без значительных ухудшений основных свойств);
• массогабаритные параметры;
• конструктивные характеристики – форм-факторы (цилиндрический, дисковый и/или призматический);
• тип химической батареи.

Герметизированные cвинцово-кислотные (SLA, Sealed Lead Acid) – старейшие и наиболее дешевые автономные источники электроэнергии. Применяются там, где требуется большая мощность при низкой стоимости и сниженных требованиях к весо-габаритным параметрам. Один из их существенных недостатков связан с выделением в процессе работы газов кислорода и водорода.

Никель-кадмиевые (NiCD) – отличаются простотой обслуживания, способностью отдавать большой ток в относительно короткие промежутки времени, выдерживать длительные высокие нагрузки и мало зависеть от изменений температуры. Они имеют короткое время заряда, выдерживают большое число циклов зарядки-разрядки (при правильном обслуживании - до 1000), поддерживают разные типы потребительских форм-факторов, обладают относительно низкой стоимостью и высокой доступностью. Недостатками NiCd-аккумуляторов являются: необходимость периодически их полной разрядки для сохранения эксплуатационных свойств (устранение т.н. "эффекта памяти"), высокий саморазряд (до 10% в течение первых суток после зарядки), а также большие габариты при той же емкости по сравнению с аккумуляторами других типов.

Никель-металлгидридные (NiMH) – альтернатива NiCD-аккумуляторов, развиваемая для устранения недостатков последних. В них неэкологический кадмиевый анод заменен на анод из сплава, адсорбирующего водород. Достоинствами NiMH-аккумуляторов являются: высокая удельная энергия по массе и объему (в 1,5-2 раза выше, чем у NiCd-аккукмуляторов), отсутствие необходимости производить периодические циклы восстановления, широкий диапазон рабочих температур (от -10 до +400 C), устойчивость к длительному перезаряду малыми токами, механическая прочность и устойчивость к механическим нагрузкам, длительный срок службы и хранения в разряженном состоянии, меньшая токсичность при утилизации. Недостатками этих аккумуляторов являются: сокращенное число выдерживаемых циклов зарядки-разрядки (до 500), зависят от глубины разряда (предпочтительнее - поверхностный, т.е. не глубокий разряд), при зарядке они выделяют много тепловой энергии и требовательны как к характеристикам зарядного устройства, так и режимам зарядки (время зарядки в 2 раза выше, чем у NiCd-аккумулятора и в 1,5-2 раза более высокий саморазряд).

Литий-ионные (Li-Ion) – это более современные аккумуляторы, обладающие большей емкостью по сравнению с таким же по весу элементом, как NiCd - в 4-5 раз, а с NiMH - в 3-4 раза. При этом они также дают большее напряжение. Другими преимуществами этих аккумуляторов являются: минимальный саморазряд (~3% в год), длительный (до 10 лет) срок службы, большое число поддерживаемых циклов зарядки-разрядки (более 1000), постоянная готовность к работе. Однако технология литий-ионных аккумуляторов еще находится на стадии становления и многие их характеристики еще не достаточно изучены. Отмечаются в частности проблемы, связанные с безопасностью этих источников питания, включая их низкую устойчивость к повышению температуры, а также высокую стоимость. Помимо сказанного литий-ионные аккумуляторы плохо работают при отрицательных температурах. В настоящее время под названием "литиевые батареи" объединены разные источники, использующие: литий-тионилхлорид (Li/SOCI2), литий-оксид серы (Li/SO2), литий-оксид никеля (Li/NO2) и литий-оксид марганца (Li/MnO2). Самыми технологически отработанными и доступными являются элемены на основе литий-оксид марганца.

Литий-полимерные (Li-Pol, Lithium-Polimer battery) – аккумуляторы, основанные на использовании в качестве электролита твердой смеси гелеобразного полимера с керамическим порошком. Отсутствие жидкого электролита исключает возможность его утечки и образования осаждений веществ на поверхностях электродов, сокращающих срок службы аккумуляторов. Кроме того, существенно повышается взрыво- и пожаробезопасность источников питания, обеспечивается возможность их эффективной работы при отрицательных температурах и т.д. Разработка данной технологии принадлежит ученым Американской национальной лаборатории INEEL. Литий-полимерные аккумуляторные батареи могут выполняться в различных пластичных геометрических формах, что весьма удобно для их использования в малогабаритных устройствах.

<<< Вернуться назад