Сегодня наибольшей популярностью пользуются следующие виды аккумуляторов: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлогидридные (Ni-MH), литий-ионные (Li-ion). Основные отличия между ними в емкости, экологичности, эффекте памяти. Эффект памяти — это обратимая потеря емкости. Когда батарея «запоминает» уровень заряда, то это может вызывать определенные проблемы. Например, вы решили зарядить батарею при набранной емкости 40%. Со временем она «вспомнит», что 40% — уровень полного заряда. До 100% будет заряжаться дольше. Тем самым сокращается общий срок службы батареи.
История создания аккумуляторов
В 1899 году шведский ученый Вальдемар Юнгер изобрел никель-кадмиевый аккумулятор. С того времени было внедрено множество усовершенствований. В его основе используется два электрода: никелевый и кадмиевый.
Никель-металлогидридные аккумуляторы были разработаны в 80-х годах прошлого века и заменили никель-кадмиевые. Их энергоемкость и энергоплотность в среднем на 30% выше. Из основных преимуществ можно выделить более длительный срок эксплуатации, низкое время саморазряда, высокую накопительную способность. Эти аккумуляторы нашли применение в бытовой технике, портативных устройствах, электромобилях, на заводах и фабриках.
В 1991 году японский ученый Акира Есино изобрел литий-ионный аккумулятор. Компания Sony первой начала использовать в своем оборудовании батареи данного типа. При заряде аккумулятора напряжение не должно увеличиваться. Поэтому для безопасности их используют совместно с BMS-платами. Система управления позволяет ограничить ток заряда на отметке 95% и степень разряда на 20%.
На сегодняшний день литий-ионные батареи являются последним поколением перезаряжаемых аккумуляторов. Отличаются высокой плотностью сохранения энергии, длительным сроком службы, отсутствием эффекта памяти и экологичностью.
Какой аккумулятор выбрать?
Нельзя однозначно сказать, какой из аккумуляторов лучше. Каждый имеет определенные преимущества и недостатки, ведет себя по-разному в зависимости от используемого оборудования и интенсивности эксплуатации.
Преимуществом никель-кадмиевых аккумуляторов является небольшая стоимость, отдача максимального тока нагрузки и быстрое время зарядки. Высокая емкость сохраняется при температуре окружающей среды до -20°С. Если придерживаться правил эксплуатации, никель-кадмиевые батареи способны выдерживать до 1000 циклов разряда/заряда.
Минусом никель-кадмиевых аккумуляторов является потеря энергии до 10% в первые сутки после отключения от источника питания. При саморазряде даже устройства большой емкости необходимо регулярно заряжать. Другим минусом является ежемесячное сокращение общей емкости до 9%. Когда аккумулятор длительное время не используется, чтобы восстановить его емкость, необходимо произвести 5 циклов разряда/заряда из-за эффекта памяти. Устройства на никель-кадмиевых аккумуляторах рекомендуется заряжать после полной разрядки. Это не всегда удобно, так как источника питания может не оказаться рядом.
Никель-металлогидридные аккумуляторы отличаются большей экологичностью. Их использование полностью безопасно для здоровья человека.
В литий-ионных аккумуляторах отсутствует эффект памяти. К преимуществам можно отнести более высокую емкость, быстрое время зарядки, небольшой вес, низкий уровень саморазряда. Основной минус этих аккумуляторов в более высокой стоимости. Время работы литий-ионных аккумуляторов сокращается при температуре окружающей среды ниже 0°C. Для уличного оборудования использовать литий-ионные батареи не рекомендуется. Даже при высокой емкости в холод они разряжаются быстрее никель-кадмиевых аналогов.
Правила эксплуатации и хранения
- Никель-кадмиевые аккумуляторы разряжайте и заряжайте полностью каждые 1-2 месяца. Оптимальная температура хранения от -15 до +40°С.
- Никель-металлогидридные аккумуляторы оптимально хранить при температуре от -20 до +30°С.
- Литий-ионные аккумуляторы не заряжайте до более 80% и не разряжайте до менее 20%. Чтобы устройство проработало максимально долго, его необходимо хранить в сухом и прохладном месте. Раз в 3 месяца аккумулятор нужно подзаряжать. Большая часть Li-ion-аккумуляторов, представленных на рынке, имеют 2500-3000 рабочих циклов. Так как аккумуляторные технологии каждый год развиваются, важно следить за последними достижениями. Появляется новые батареи с повышенной емкостью и меньшим негативным воздействием на окружающую среду.