Типы аккумуляторных батарей


1. Ni-Cd (никель-кадмиевые) аккумуляторы

Никелево-кадмиевые аккумуляторы выпускаются в разных странах мира примерно с 1950 года. На сегодняшний день более 50% всех аккумуляторов для портативного оборудования являются никелево-кадмиевыми.

Основные преимущества этого типа аккумуляторов:

a) низкая стоимость;
b) высокая устойчивость к перепадам температур;
c) хорошая устойчивость к большим токам заряда и разряда, так как малое внутреннее сопротивление позволяет отдавать большие токи (другие типы аккумуляторов это не устраивает);
d) большое количество циклов <заряда-разряда>.
Среди всех типов аккумуляторов никелево-кадмиевый - единственный, который лучше всего отдает максимальную емкость, обеспечивает большое количество циклов заряда, разряда, если периодически осуществляются глубокие разряды (до 1 В на элемент). [Я бы добавил, что он просто начинает очень плохо работать, если его не "тренировать". Ещё отличается неплохой живучестью - посде десятка циклов заряд-разряд может восстановить приличную часть ёмкости, если был посажен в ноль и стоял так эдак с полгода.]

Недостатки никелево-кадмиевого аккумулятора:

e) наличие так называемого <эффекта памяти>;
f) данный тип аккумулятора экологически загрязнен, так как кадмий является высокотоксичным веществом. Также появляются дополнительные проблемы с его переработкой;
g) сравнительно низкая удельная емкость, хотя и не во всех случаях это является критичным.

2. Ni-MH (никель-металлогидридные) аккумуляторы

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:

a) большая удельная ёмкость (при тех же габаритных размерах значение ёмкости на 30% больше) [уже, я бы сказал, раза в три(!)], меньший вес;
b) менее склонен к <эффекту памяти>;
c) в состав аккумулятора входит меньшее количество токсичных металлов, и в настоящее время он считается экологически чистым.

К сожалению, Ni-MH аккумулятор обладает и недостатками по сравнению с Ni-Cd аккумулятором, а именно:

d) [уже не актуально:] имеет гораздо меньшее количество циклов заряда разряда (см. главу о количестве циклов);
e) цена Ni-MH аккумулятора выше, чем Ni-Cd, хотя и не всегда может быть главной проблемой, если пользователь предпочитает небольшой размер и вес;
f) температурный режим работы меньше, чем у Ni-Cd аккумулятора.
g) [уже не актуально:] по сравнению с Ni-Cd аккумуляторами, у Ni-MH аккумулятора более низкая нагрузочная способность - не может отдавать большие токи;
h) этот тип аккумуляторов <боится> глубоких разрядов, так как долговечность батареи непосредственно связана с глубиной разряда; [но меньше, чем Li-Ion, которые "умирают", если их разрядить меньше, чем до 2,75 вольта на банку]
i) [никогда о таком не слышал:] саморазряд более чем в 1,5 раза выше, чем у Ni-Cd аккумулятора, что является важным параметром при хранении;
j) [уже не актуально:] Ni-MH не любит большого зарядного тока, как Ni-Cd, так как в процессе зарядки выделяется значительно большее количество тепла. Кроме того, в зарядном устройстве требуется более сложный алгоритм для обнаружения полного заряда, чем для Ni-Cd аккумулятора.

3. Li-Ion (литий-ионные) аккумуляторные батареи

Производство литий-ионных аккумуляторных батарей началось в начале 90-х годов. Главное преимущество литий-ионных аккумуляторов заключается в высокой удельной ёмкости Li-Ion, по крайней мере, в два раза большей, чем у Ni-Cd аккумулятора.
Литий - очень лёгкий металл, имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самое большое содержание энергии.

Кроме того, Li-Ion имеет относительно низкий саморазряд и в нем полностью отсутствует <эффект памяти>, благодаря чему время от времени можно дозаряжать и не совсем разряженный аккумулятор. Количество циклов <заряда-разряда> по данным большинства производителей (так как у каждого производителя свои технологии и соответственно количество циклов несколько отличается) немного больше, чем у Ni-MH аккумулятора.

Преимущества:

a) Высокая удельная ёмкость.
b) Неспособен отдавать большие токи разряда. (до 1C)
c) Нет эффекта памяти.
d) Малый ток саморазряда.

Недостатки:

e) высокая стоимость
f) малый диапазон рабочих температур, хотя это и не всегда является критичным фактором
g) [непроверенное:] есть слухи, что почти вне зависимости от частоты использования ёмкость существенно падает года за три.
g) Критичны к качеству зарядного устройства и ограничению при разряде, "умирают", если их разрядить меньше, чем до 2,75 вольта на банку.

В конструкции современных литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов (не элементов) присутствуют так называемые smart-микросхемы. Это позволяет управлять зарядным устройством таким образом, чтобы процесс зарядки был наиболее эффективным в зависимости от проработавшего количества циклов <заряда- разряда>.

4. Li-Ion-Pol (литий-ион-полимерный, обычно называемый литий-полимерным и обозначаемый Li-Pol)

Первоначальная концепция батареи литий-полимера основана на использовании твёрдого электролита на полимерной основе. Эта идея предусматривает технологичность в производстве, и соответственно низкую цену. Плотность энергии этого типа батарей ещё больше, т. е. примерно в три раза выше, чем у никель-кадмиевого аккумулятора, а саморазряд значительно ниже.

Использование твёрдого электролита позволяет довести размеры элементов аккумулятора до 1 мм в толщине. Так как данная конструкция не содержит жидкого электролита и реализуется набором различных плёнок, то можно получать очень гибкие конструктивные формы. Аккумулятор такого типа имеет очень малую толщину, что позволяет ему придавать необходимую форму (например, повторить форму сотового телефона).

Преимущества:

a) Высокая удельная ёмкость.
b) Способен отдавать самый большой ток разряда. (до 20C)
c) Нет эффекта памяти.
d) Малый ток саморазряда.
e) [непроверенное:] БОльший срок службы, чем у Li-Ion. Вроде лет до пяти.

Недостатки (почти идеален )

f) Дорогой.
g) Критичны к качеству зарядного устройства и ограничению при разряде, "умирают", если их разрядить меньше, чем до 2,75 вольта на банку.

5. Pb (свинцово-кислотные, Lead Acid аккумуляторные батареи).

В отличие от других типов аккумуляторных батарей свинцово-кислотная батарея обычно используется, когда нужна большая ёмкость, требования к весу не критические [ну совсем не критические] и стоимость батареи должна сохраниться низкой.

Достоинства герметичных свинцово-кислотных (SLA, Sealed Lead Acid) аккумуляторных батарей:

a) относительно невысокая стоимость;
b) полное отсутствие <эффекта памяти>;
c) низкий саморазряд;
d) в современных герметичных свинцово-кислотных аккумуляторах, в зависимости от средней глубины разрядки, количество циклов может достигать 800-1000! [хм. на Ni-MH заявляют на пачке GP 1000, на сайте фирмы Kokam для Li-Pol 500]

Недостатки SLA-батарей:

e) среди перезаряжающихся батарей SLA имеют самую низкую удельную ёмкость, хотя во многих случаях это может быть и некритичным;
f) в отличие от Ni-Cd для SLA страшны глубокие циклы разряда (это непосредственно ведёт к сокращению количества циклов заряд-разряд).



http://talks.guns.ru

[Нерв]

 Сообщение от Кнопа :

[уже не актуально:] Ni-MH не любит большого зарядного тока, как Ni-Cd, так как в процессе зарядки выделяется значительно большее количество тепла. Кроме того, в зарядном устройстве требуется более сложный алгоритм для обнаружения полного заряда, чем для Ni-Cd аккумулятора.

Можно здесь уточнить..? В справочниках вычитал, что зарядка Ni-MH должна проходить при токе 1/10 от номинала(..т.е. допустим имеем 2500мАч, заряжаем при 250мА..).
А сейчас выбираю зарядку под Ni-MH, так все китайцы дают 1200мА.
Пример:
Output : 1*1200mA, 2*600mA, 3*400mA, 4*300mA
Mode 1 is for Ni-MH / NiCad batteries;
Mode 2 is for alkaline (rechargeable ) batteries;
Mode 3 is for LiFePO batteries;
Mode 4 is for li-ion rechargeable batteries.

Правильно ли это?

 Сообщение от Solar :

Никель старого типа
(Ni-Cd, Ni-MH)
Зарядить полностью и хранить в нежарком сухом месте. Раз в полгода разряжать до конца и заряжать до конца.
Никель нового типа
(Ni-MH с низким саморазрядом)
Новые хранить в нежарком сухом месте, не новые перед этом зарядить до конца. Раз в 2 года поддерживать полный заряд.

Как отличить новый тип от старого?

[Rocklight]

Новый тип отличать по маркировке на самой банке. Маркировку искать на сайте производителя. И справочники немного по хранению не правы в практическом смысле. Как правильно говорил Васька (царство ему небесное!), металл гидрид должен работать или он умирает. Даже аккумы с новой химией, желательно разряжать раз в два - три месяца и желательно заряжать сразу после разряда.

И новые режимы зарядки (токи, время) так же нужно смотреть уже у производителя, так как новая химия поддерживает и большие токи заряда чем 1с. И зарядка по таймеру уже в прошлом, теперь есть более совершенные алгоритмы отслеживания полного заряда аккума.

[Нерв]

Спросил у дилера Sanyo за Ni-MH. Вот что пишут:

Здравствуйте!

Спасибо за Ваш запрос и интерес к продукции ТМ Sanyo!
Идеальным током заряда для данной модели является 270мА.
Отклонения от идеального тока вызовут лишь незначительные потери в количестве циклов и/или емкости.

С уважением,
Отдел информации

From: User Doorbell [mailto:doorbell@fe60.hc.ru] On Behalf Of *****
Sent: Wednesday, June 20, 2012 6:18 PM
To: info@sanyobattery.ru
Subject: SANYO - Запрос по товару: SANYO HR-3U (2700)-4BP

SANYO Пишет нам некий ***** по товару:

SANYO HR-3U (2700)-4BP F734S0910
Аккумулятор AA

День добрый.
С какой силой тока следует заряжать данные аккумуляторы?

[avglushkov]

Интересно а кто-нибудь в недавнем времени сравнивал стоимость никель-кадмиевых и литий-ионных аккумуляторов

я вот сравнивал, и просмотрев не менее десятка магазинов пришел к выводу
никель-кадмиевые минимум в 6 (шесть) раз дороже литиевых

тем не менее везде по старинке пишут что литиевые дороже всех

[andyz]

 Сообщение от avglushkov :

в недавнем времени сравнивал стоимость никель-кадмиевых и литий-ионных аккумуляторов

А зачем "в недавнем времени" сравнивать NiCd? Тогда уже гораздо более ходовые NiMH.

[avglushkov]

у NiMH вообще никаких преимуществ нет посравнению с литий-ионом ни в цене ни по характеристикам, NiMH скоро вымрет как мне кажется, ни одно новое устройство с ними не работает
а никель-кадмий хотябы на сильном морозе работает хорошо

[havoc]

NiMH скоро вымрет как мне кажется, ни одно новое устройство с ними не работает

Nitecore EA4 Pioneer, EA8 Caveman ....

[Rime]

avglushkov

 Сообщение от avglushkov :

у NiMH вообще никаких преимуществ нет посравнению с литий-ионом

Ну, это, мягко говоря, неправда. NiMH имеет примерно ту же энергоёмкость, сопоставимое кол-во циклов заряда/разряда, но при этом гораздо безопаснее.

 Сообщение от avglushkov :

а никель-кадмий хотябы на сильном морозе работает хорошо

Только энергоёмкость у него никакая, по сравнению с NiMH, ага.

 Сообщение от avglushkov :

NiMH скоро вымрет как мне кажется

[Maksym]

 Сообщение от avglushkov :

NiMH скоро вымрет как мне кажется, ни одно новое устройство с ними не работает

Если бы... Новые GPS-навигаторы, фотовспышки по прежнему штампуются под АА питание. С невменяемыми габаритами и весом (металгидрид помимо всего прочего еще и тяжелый).

[ploop]

Насколько понимаю, литий тоже можно подогнать под форму и напряжение "АА и компании"?
Если этого не делается, значит, из каких-то соображений. Как предположение, несовместимость с огромной массой дешевых зарядок под никель, которые есть у населения, и в которые этот новый литий обязательно воткнут. Последствия понятны.

[Maksym]

Ну в навигаторах - любовь туристов к батарейкам АА, которые они собираются купить в хижине посреди гор. Причем непременно брендовые щелочные (ибо китайские солевые долго не живут).

[Rime]

 Сообщение от ploop :

Насколько понимаю, литий тоже можно подогнать под форму и напряжение

Под форму можно, они и есть - 14500 которые.
А вот под напряжение - нет.
3.7В - особенность химии.

 Сообщение от Maksym :

(металгидрид помимо всего прочего еще и тяжелый).

С чего бы?
Вот у меня сейчас в руках 14500 (тратсфаер огоньковый) и энелуп - так они примерно одинаково весят.
Жаль весов нет, точно не скажу какой сколько весит, но разница явно не велика.

[Maksym]

 Сообщение от Rime :

С чего бы?

Увы у меня нет 14500, но есть 18650. Сравним: 1 шт Панасоник 18650 3100 ма-ч (3,7*3,1 = 11,47 Вт-ч) и 4 шт Турниджи АА 2200 (да пускай даже 2400, вес вряд ли будет отличаться, 2,4*4,8 = 11,52 Вт-ч). Т.е. чтобы получить одинаковое к-во энергии один 18650 не самый лучший нужно заменить четырьмя АА очень неплохого качества. Вес? 4 шт АА 114 г, 1 шт 18650 - 45 г. Итого путем несложных математических действий получаем что металлгидрид тяжелее в 2,5 раза.

Даже если мы возьмем Саньйо 2600 и Энелупы 2500, т.е. 3 АА = 1 18650, все-равно соотношение будет 45 г против 86 г или разница в 1,9 раза.

Так что невелика разница составляет всего 2-2,5 раза.

[Rime]

Maksym
Слов нет просто.
КАК можно сравнивать элементы, разного форм-фактора?!?
Например, аккумулятор 26650, весит всего около 80-ти грамм, при ёмкости около 4А/ч. То есть будучи пости вдвое тяжелее, он всего на 15% ёмче!
И что это доказывает? Да ничего.

Вы не можете сравнивать аккумуляторы разного размера, там нелинейная зависимость.
А вот при сравнении 14500 и АА - всё встаёт на свои места.
Энелуп - 2100мАч при 1.2В, т.е. примерно 2,52Вт/час
14500 - 700мАч при 3.7В, т.е. примерно 2,59Вт/час

Тут правда есть нюанс - на 14500 есть платка защиты, из-за которой размер самой банки меньше, но я и АА взял не самой большой ёмкости.

[Maksym]

 Сообщение от Rime :

КАК можно сравнивать элементы, разного форм-фактора?!?

Едино правильно - по энергоемкости на единицу массы.

 Сообщение от Rime :

То есть будучи пости вдвое тяжелее, он всего на 15% ёмче!

Не мудрено. Ибо они производятся непойми кем по древней технологии прошлого века.

 Сообщение от Rime :

И что это доказывает?

Что меаталлгидрид вдвое тяжелее лития.

 Сообщение от Rime :

А вот при сравнении 14500 и АА - всё встаёт на свои места.

Встанет когда вы сравните параметры 14500 не от дядюшки Ляо (аналог 18650 емкостью 1500 ма-ч) а от Панасоника, Лыж или на худой конец Самсунга.

 Сообщение от Rime :

Энелуп - 2100мАч при 1.2В, т.е. примерно 2,52Вт/час
14500 - 700мАч при 3.7В, т.е. примерно 2,59Вт/час

Даже так вы все-равно вес не указали, поэтому что сравниваете не понятно. Дописали бы вес - разница была бы в пользу лития. И почему-то взяли гидрид от Саньйо а не BYD емкостью от силы 1500 ма-ч, а 14500 литиевый именно от дядюшки Ляо. Сравнивать надо не только одинаковый форм-фактор, но и одинаковое поколение и качество аккумуляторов. Ибо сравнив Ультрафаер 3000 (1000 реальных) с Саньйо ХХ 2550 конечно же результаты будут одинаковы. Но если взять Панасоник 3400 и пачку Саньйо ХХ 2550 аналогичной энергоемкости то литий выиграет.

[Rime]

Maksym,

 Сообщение от Maksym :

Едино правильно - по энергоемкости на единицу массы.

А откуда это правило, можно полюбопытствовать?
Может меня больше энергоёмкость на обьём интересует?

 Сообщение от Maksym :

Что меаталлгидрид вдвое тяжелее лития.

То есть то, что 26650 (будучи при этом литий-ионом!) по ёмкости на массу говно - доказывает что меаталлгидрид вдвое тяжелее лития?

Основной аргумент, значит, что Литий 14500 не пойми от кого, и поэтому дрянь?
А Вы в курсе, что в формате 14500 толком ничего ёмче нет?

 Сообщение от Maksym :

Но если взять Панасоник 3400 и пачку Саньйо ХХ 2550 аналогичной энергоемкости то литий выиграет.

Кстати, а почему надо брать именно самый ёмкий панасоник, который стоит как самолёт, и является по сути уникальным среди всех ячеек 18650?
Этак я могу взять пансоник 3400, сравнить его с саньо 2600, и сделать вывод что говном является саньо?
Нормальные (читай не уникальные, с нормальной ценой) брендовые ячейки 18650 имеют ёмкость 2600-2800мАч. При этом трастфаер от дялюшки Ляо, у меня показал что-то около 2300. Никаких 1000 там и в помине нет.
Я это к тому, что нормальный китай отстаёт от брендов всего то на 10-20% по ёмкости. Так что аргумент, что мол 14500 от Ляо, и поэтому такой результат - мимо кассы.

 Сообщение от Maksym :

Сравнивать надо не только одинаковый форм-фактор

То есть Вы сами пишете что сравнивать надо одинаковый форм-фактор, но при этом:

 Сообщение от Maksym :

если взять Панасоник 3400 и пачку Саньйо ХХ 2550 аналогичной энергоемкости то литий выиграет.

Я так считаю - когда появятся литиевые банки 14500, с ёмкостью около 1000мАч или выше - вот тогда и можно будет однозначно утверждать что литий по энергоёмкости превосходит металгидрид.
А пока, к сожалению, 14500 всего 700мАч.

[Maksym]

 Сообщение от Rime :

Может меня больше энергоёмкость на обьём интересует?

Не сложно посчитать. Литиевая банка 18650 имеет объем 16,5 см3 и содержит энергии 11,5 Вт-ч, или же 0,7 вт-ч/см3. Гидрид (тоже бренд, не китайский хлам) имеет объем 7,7 см3 и содержит энергии 3 Вт-ч, или же 0,4 Вт-ч/см3. Итого разница в 1,75 раза в пользу лития.

 Сообщение от Rime :

То есть то, что 26650 (будучи при этом литий-ионом!) по ёмкости на массу говно

То что 26650 гавно доказывает что оно гавно. Ибо никто из ведущих производителей его не производит. Увы.

 Сообщение от Rime :

Основной аргумент, значит, что Литий 14500 не пойми от кого, и поэтому дрянь?

Да, дрянь. И если хотите сравнивать - то сравнивайте с такой же дрянью на АА. С BYD а не с Саньйо.

 Сообщение от Rime :

А Вы в курсе, что в формате 14500 толком ничего ёмче нет?

Да, в курсе. Потому что, опять же, никто из производителей, обладающих современными технологиями, их не производит.

 Сообщение от Rime :

Кстати, а почему надо брать именно самый ёмкий панасоник

Ну я в рассчетах брал не самый емкий Панасоник. И такой же емкости есть и Лыжи и Самсунги. Ну и гидрид при этом брал не самый емкий, само собой.

 Сообщение от Rime :

Этак я могу взять пансоник 3400, сравнить его с саньо 2600, и сделать вывод что говном является саньо?

Давайте сравним с Саньйо 2600, я не против. А что будем сравнивать? Так и быть, самые топовые Саньйо ЛСД АА ХХ 2550 ма-ч. Считаем - 2,6*3,7 = 9,62 Вт-ч у лития, 1,2*3,6 = 9,18 Вт-ч у трех АА. По электричеству почти паритет. По весу? 86 vs 45 г, разница в 1,9 раз.

 Сообщение от Rime :

А пока, к сожалению, 14500 всего 700мАч.

Потому что от дядюшки Ляо.

Ладно, уговорили. Сравниваем 18650 литий и гидрид. Tenergy NiMH 18650 весит 62 грамма, имеет емкость 3800 ма-ч и напряжение 1,2 В. Саньйо литий-ион 18650 весит 45 г и имеет емкость 2600 ма-ч при напряжении в 3,7 В. Дальше чистая математика, считаем. 3,8*1,2 = 4,56 Вт-ч с одного гидрида, или 0,07 вт-ч/г, 2,6*3,7 = 9,62 Вт-ч с одного лития, или 0,21 вт-ч/г. Разница ровно в 3 раза в пользу лития. Вопросы? Форм-фактор соблюден, размеры соблюдены, объем соблюден - разная только химия. Ну и результат. Причем Тенерджи это далеко не Китай а самое что ни на есть США.

[Rime]

 Сообщение от Maksym :

Да, дрянь. И если хотите сравнивать - то сравнивайте с такой же дрянью на АА. С BYD а не с Саньйо.

Так сейчас полно аккумов АА с ёмкостью около 2500мАч. И самое смешное - эта ёмкость там примерно и есть. Просто саморазряд дикий, ну так я про саморазряд ничего и не говорил.

 Сообщение от Maksym :

Давайте сравним с Саньйо 2600, я не против.

Всё равно, разный форм фактор. Априори АА сольёт 18650-ой банке.

 Сообщение от Maksym :

Ладно, уговорили. Сравниваем 18650 литий и гидрид. Tenergy NiMH 18650 весит 62 грамма, имеет емкость 3800

Дальше можно не продолжать. Если банка, имеющая более чем вдвое бОльший обьём, по ёмкости превосходит обычную АА всего в полтора раза - это не говорит о её "качественности".

[Maksym]

 Сообщение от Rime :

Если банка, имеющая более чем вдвое бОльший обьём, по ёмкости превосходит обычную АА всего в полтора раза - это не говорит о её "качественности".

Ну конечно. Как за гидрид так не говорит. А литий пальчиковый который емкости имеет кот наплакал - говорит. Ну-ну. И в любом случае вы все же вес не привели лития АА. Там тоже разница будет в пользу лития. Хоть может и не в 2-3 раза как если сравнивать брендовые аккумуляторы с обеих сторон, а не только гидрид брендовый брать.