Эффект памяти аккумулятора что это

Аккумуляторы для мобильных устройств. Эффект памяти

Казалось бы, что может быть проще? Разрядился аккумулятор — подключай за-рядное устройство и заряжай до готовности. Однако в один прекрасный момент начинаешь замечать, что время работы полностью заряженного аккумулятора становится меньше, чем было ранее. В чем дело? Кто виноват и как объяснить данное явление?

Рассмотрим эту проблему и ее решение на примере аккумуляторов для сотового телефона. Впрочем, все нижеизложенное будет справедливо и для аккумуляторов радиостанций, радиотелефонов и радиоудлинителей, портативных компьютеров, цифровых фотоаппаратов и видеокамер, ручных инструментов.

Начнём с никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлгидридных (NiMH) аккумуляторов.

Всем известно, что по окончании заряда аккумулятора в обычном зарядном устройстве, загорается зеленый свет индикатора, указывающий на то, что аккумулятор полностью заряжен и готов к работе. Если аккумулятор заряжается в телефоне, то последний сообщит вам об этом присущим ему способом… В результате вы полагаете, что ваш аккумулятор заряжен, обладает полной емкостью и ему можно доверять на все 100%.

Но не верь глазам своим! «Зеленый свет» обычного зарядного устройства никоим образом не гарантирует достаточную (номинальную) емкость [1] и исправность аккумулятора. Все дело в том, что обычное зарядное устройство заряжает (наполняет) аккумулятор электрической энергией лишь до тех пор, пока есть «свободное место», в то время как количество закачанной в аккумулятор энергии никак не оценивается! Напрашивается простая аналогия со стаканом, которую мы подробно рассмотрели при обсуждении электрической емкости аккумулятора в статье [1]. Если в пустой стакан можно налить 200 мл воды, то в тот же стакан, но частично заполненный, например, песком или мелкими камешками — гораздо меньше. Продолжая эту аналогию, отметим, что каждый цикл заряда-разряда вносит в наш стакан-аккумулятор «посторонние примеси», уменьшая тем самым объем для хранения полезной энергии.

Естественно, возникает вопрос: почему аккумулятор в процессе эксплуатации постепенно становится неспособным принять во время заряда то количество энергии, на хранение которого он рассчитан?

Для примера на рис. 1 схематично изображены 5 различных состояний одного и того же NiCd аккумулятора.

Рис. 1. Емкость аккумулятора в зависимости от состояния его рабочего вещества.

Левый крайний аккумулятор обладает стопроцентной емкостью. Его рабочее вещество имеет однородную структуру из мельчайших частиц и максимальную площадь активной поверхности. Крайний правый — наихудший и имеет только 20% от номинальной емкости. Частицы его рабочего вещества укрупнились, и площадь активной поверхности значительно уменьшилась. Причина этого явления заключается в том, что в процессе эксплуатации с каждым новым циклом заряда-разряда рабочее вещество внутри NiCd и NiMH аккумуляторов постепенно изменяет свою структуру в сторону уменьшения площади активной поверхности, что приводит к уменьшению реальной емкости. Этот эффект, называемый также эффектом памяти, развивается вследствие заряда не полностью разряженных аккумуляторов на основе никеля и сильнее всего проявляется в никель-кадмиевых аккумуляторах. Никель-металлгидридные аккумуляторы подвержены эффекту памяти в меньшей степени. Рассмотрим изображенную а рис. 2 анодную пластину нового NiCd аккумулятора: кристаллические образования имеют малые размеры (около 1 мкм), и площадь их соприкосновения с электролитом максимальна.

Рис 2. Структура анодной пластины нового NiCd аккумулятора

В процессе эксплуатации потребители, как правило, не дожидаются полной разрядки аккумулятора перед очередным зарядом. Впрочем, это вполне естественно, особенно, когда отсутствует запасной аккумулятор. Однако в результате такой практики через 3-6 месяцев (в зависимости от частоты заряда, глубины разряда, условий эксплуатации, качества аккумулятора и фирмы-изготовителя) реальная емкость аккумулятора заметно уменьшается. Сокращается также и время заряда. Кроме того, возможно небольшое увеличение внутреннего сопротивления [1] аккумулятора. Словом, начинает проявляться эффект памяти. Состояние такого аккумулятора с укрупненными кристаллическими образованиями показано на рис.3.

Рис 3. Структура анодной пластины NiCd аккумулятора, не подвергавшегося периодической тренировке

Если и далее не принимать особых мер, то при дальнейшей эксплуатации увеличивающиеся кристаллические образования могут привести к разрушению сепаратора (своего рода перегородки, разделяющей анод и катод) и увеличению тока саморазряда [1]. В этом случае аккумулятор становится подобен худому ведру: воду носить можно, но недалеко.

Что же делать? Вспомнить старое доброе правило: легче эффект памяти предотвратить, чем потом устранить. А для предотвращения необходимо применять тренировку аккумуляторов, под которой понимаются периодические (3-4 раза) циклы заряда и последующего разряда до напряжения 1 вольт на элемент. Процесс этот проще всего выполнять на настольных зарядных устройствах, имеющих функцию разряда, или на специальных анализаторах типа Cadex C7000, C7200 [2,3]. Последние процесс тренировки автоматизируют и увеличивают емкость аккумулятора до максимально возможного уровня… Выполнение тренировочных циклов непосредственно в телефоне тоже возможно, но не так эффективно, поскольку телефон, как правило, успевает отключиться раньше, чем аккумулятор полностью разрядится. Да и времени для этого требуется значительно больше.

Теперь несколько слов о периодичности данного процесса. Рекомендации таковы: для никелькадмиевых аккумуляторов — один раз в месяц, для никель-металлгидридных — раз в два месяца. Если делать это чаще, то полезный эффект увеличивается незначительно, а износ аккумулятора значительно возрастает.

Всегда ли помогают тренировочные циклы заряда-разряда? Не всегда. С запущенными аккумуляторами дело обстоит сложнее, и помочь тут может только метод восстановления, основанный на глубоком (до 0,4 вольта на элемент) разряде аккумуляторов по специальному алгоритму. При таком разряде происходит дробление крупных кристаллических образований, в результате чего емкость аккумулятора восстанавливается. Структура рабочего вещества восстановленного аккумулятора показа-на на рис.4.

Рис 4. Структура анодной пластины восстановленного NiCd аккумулятора

Однако следует отметить, что некоторые из восстановленных аккумуляторов могут иметь высокий саморазряд [1] вследствие повреждения кристаллическими образованиями материала сепаратора. По большей части это присуще старым аккумуляторам.

А теперь подведем итоги.

1. Эффект памяти свойственен только аккумуляторам на основе никеля, причем сильнее всего он проявляется в никель-кадмиевых аккумуляторах. Существуют мнение, что в никель-металлгидридных аккумуляторах этот эффект просто не успевает значительно проявиться из-за меньшего срока их службы. В то же время ряд фирм, выпускающих NiMH аккумуляторы, заявляет, что их аккумуляторы свободны от этого эффекта. Например, фирма GP Batteries International Limited в сопроводительной этикетке на некоторые типы своих аккумуляторов указывает следующие параметры: количество циклов разряда-заряда — 1000, отсутствие эффекта памяти и необходимости разряда аккумулятора перед зарядом. Словом, параметры более чем привлекательны.
2. Часто на эффект памяти списывают повреждения аккумулятора, вызванные неправильной эксплуатацией: использованием неисправного или «неродного» зарядного устройства, длительным пребыванием в зарядном устройстве, переохлаждением или перегревом аккумулятора, да и просто браком по вине изготовителя или поставщика.
3. Для предупреждения эффекта памяти при отсутствии специальных зарядных устройств можно порекомендовать заряд после как можно более полного разряда аккумулятора в телефоне.

И в заключение несколько слов о литий-ионных (Li-ion) аккумуляторах.

С ними дело обстоит с точностью до наоборот. Они не подвержены эффекту памяти. Более того, Li-ion аккумуляторы предпочитают заряженное состояние незаряженному. Их можно ставить на заряд в любой момент и держать в зарядном устройстве сколько угодно. Зарядные устройства для Li-ion аккумуляторов после окончания заряда автоматически отключаются, поскольку Li-ion аккумуляторы нельзя перезаряжать. Важно только, чтобы это устройство было предназначено для заряда Li-ion аккумуляторов именно этого производителя. В противном случае аккумулятор может быть либо недозаряжен, либо испорчен. Другая важная особенность Li-ion аккумуляторов — это необходимость их хранения только в заряженном состоянии.

При написании статьи использовались материалы, любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой канадской компании Cadex Electronics Inc. [3], а также компанией Landata, г. Москва [4].

Более подробная информация на русском языке об аккумуляторах для мобильной техники связи, компьютеров и других портативных приборов, а также советы по эксплуатации и обслуживанию приведены в [5].

Продолжение следует

Ссылки:

1. Аккумуляторы для мобильных устройств — устройство и основные параметры
2. Аккумуляторы для мобильных устройств — методы заряда.
3. http://www.cadex.com — Cadex Electronics Inc., Vancouver, BC [British Columbia], Canada — разработчик и производитель зарядных устройств, анализаторов и систем обслуживания аккумуляторов.
4. http://www.landata.ru/kip/catalog.htm (вход через раздел «Обслуживание аккумуляторов») — компания LANDATA — авторизованный и эксклюзивный дистрибьютор канадской фирмы Cadex Electronics Inc. в России.
5. http://www.mari-el.ru/marmobile/battery/ — Аккумуляторы для мобильных устройств и портативных компьютеров. Анализаторы аккумуляторов.
6. http://www.gpbatteries.com.hk/cgi-bin/cellular/ — фирма GP Batteries International Limited.

Эффект памяти аккумулятора

Некоторые аккумуляторы обладают эффектом памяти. Это явление в значительной степени снижает эффективность работы источника питания. О том, что представляет собой этот процесс, как не допустить «запоминания» и что делать, если батарея уже работает в ограниченном режиме, будет подробно рассказано далее.

Что такое эффект памяти аккумулятора

Эффект памяти аккумулятора – это значительная потеря ёмкости батареи, в результате подзарядки не разрядившегося до конца элемента питания. Изделие как бы запоминает предыдущее значение ёмкости, при котором его установили на подзарядку и при последующей работе отдаёт электрический ток только до этого уровня. Объяснить этот процесс можно не появлением когнитивных способностей у неодушевлённого предмета, а в результате увеличения кристаллов активного вещества. Такая «патология» наиболее сильно проявляется в том случае, если некоторые виды перезаряжаемых АКБ устанавливаются на подзарядку до момента полной отдачи имеющегося запаса электрического тока. Если аккумулятор постоянно эксплуатируется в таком режиме, то изделие не только потеряет значительный запас ёмкости, но и может полностью выйти из строя. Чтобы защитить себя от необходимости замены аккумуляторов необходимо вовремя заметить изменения в работе таких изделий. В общем, «симптомы» у различных моделей проявляется практически одинаково, поэтому не составит труда вовремя определить работу источника питания в нестандартном режиме. Несмотря на ограниченное количество циклов работы таких устройств даже сильно поврежденные батареи, во многих случаях, можно восстановить с помощью специальной тренировки АКБ.

Как проявляется эффект памяти в аккумуляторах

Для того чтобы исключить вероятность образование памяти аккумулятора рекомендуется вначале правильно определить тип АКБ. Зная химический состав электролита и электродов несложно определить подверженность таких элементов эффекту разрастания кристаллов. Ni-Mh. Практически все элементы питания, в состав которых входит никель, подвержены эффекту памяти. Батареи Ni-Mh не являются исключением из этого правила. Достаточно один раз не разрядить полностью батарею, чтобы при следующем использовании ёмкость элемента значительно снизилось. Если гаджетом или инструментом пользуются часто, то проявляться такой эффект может в заметном снижении времени работы устройства. Ni-Cd. Никель-кадмиевые изделия являются наиболее подверженными эффекту памяти элементами питания. Снижение ёмкости также проявляется в виде уменьшения времени работы. Такая особенность может проявляться даже при коротком периоде эксплуатации элементов, особенно у дешёвых моделей. Li-Ion. Литий-ионные аккумуляторы являются современными химическими источниками электроэнергии, поэтому практически лишены эффекта памяти. Незначительные отклонения в ёмкости, как правило, связаны только с длительной эксплуатацией таких изделий или с очень интенсивным использованием Li-Pol. Литий-полимерные изделия также лишены эффекта памяти. Такие изделия идеально подходят для устройств, которые используются время от времени и подзаряжаются задолго до полного израсходования энергии. LiFePO4. Литий-железофосфатные элементы подвержены эффекту памяти. Несмотря на то, что снижение ёмкости в результате установки изделия на подзарядку до полного разряда не так значительно как в Ni-Mh и Ni-Cd батареях, достаточно один раз нарушить принцип полного израсходования энергии, чтобы запустит патологический процесс на катоде батарей этого типа.

Как не допустить эффекта памяти

Эффекта памяти в аккумуляторах наиболее подверженных подобной патологии очень просто не допустить. Для этого достаточно всегда разряжать батарею на 100%, прежде чем установить источник электроэнергии на подзарядку. Если по тем или иным причинам осуществлять полный расход электроэнергии каждый раз не представляется возможным, то для профилактики рекомендуется полностью израсходовать запас время от времени, а затем полностью зарядить изделие током, рекомендуемым заводом-изготовителем АКБ. Чтобы снизить вероятность образования эффекта памяти в никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторах рекомендуется перед эксплуатацией новых изделий «раскачать» их до необходимых значений ёмкости. Для этой цели достаточно полностью зарядить изделие током, которые не превышает значений, установленным заводом-изготовителем. Затем разрядить устройство через не слишком мощный потребитель электроэнергии. Такая тренировка позволит полностью раскрыть потенциал устройства с самого начала эксплуатации и убрать начальные образования кристаллов на внутренних контактах батареи.

Какие устройства наиболее подвержены проблеме

Эффект памяти проявляется особенно сильно в портативных устройствах, которые могут использоваться продолжительное время. Например, шуруповёрты, применяемые на неэлектрифицированных объектах заряжают до полного объёма, даже если запас электроэнергии не израсходован. Это связано, прежде всего, с тем, что в процессе выполнения работ не будет возможности установить прибор на подзарядку. Аналогичная проблема наблюдается, если беспроводное устройство применяется периодически. Рабочие, при наличии перерывов в использовании прибора, подключают его к сети через адаптер, что приводит к очень быстрому снижению эффективности работы источников питания.

Можно ли раскачать АКБ при снижении ёмкости

• Разрядить элемент питания через не слишком мощный потребитель электроэнергии, до наличия на контактах изделия напряжения 0,8 – 1,0 Вольт. Измерить этот показатель можно с помощью мультиметра.
• Установить аккумулятор в зарядное устройств и зарядить его на 100 процентов.
• Повторить процесс заряд-разряда несколько раз.

Если эффект памяти – это последствия «недоразряда», который наблюдался в течение длительного времени, то возможно процесс зарядки потребуется осуществлять с применением более мощных ЗУ.

Если в процессе эксплуатации аккумуляторов эффект памяти явно не проявляется либо изделия хранятся длительное время без подзарядки, то тренировку, описанную выше, рекомендуется проводить в профилактических целях. Особенно хорошо проявляет себя такой подход при эксплуатации Ni-Mh и Ni-Cd батарей.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Сравнение аккумуляторов АА: емкость, ресурс, саморазряд, плюсы и минусы

При выборе источников питания в формате АА есть несколько вариантов:

— батарейки (солевые, щелочные, литиевые)

— аккумуляторы «простые» (NiMH, NiCd)

— аккумулятор «за две батарейки сразу» (LiFePO4)

— аккумуляторы «с преобразователем» (Li-ion)

С батарейками все более-менее понятно: по всем параметрам щелочные выигрывают у солевых, а литиевые — дорогие, те для особых случаев.

У батареек не все хорошо с отдаваемым током. Ток больше ампера им дается с трудом, емкость значительно падает.

Для больших токов и постоянного использования лучше годятся аккумуляторы.

Никель-кадмиевые аккумуляторы хорошо переносят перезарядку, дают приличный ток, но имеют небольшой ресурс и высокий саморазряд.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы тоже хороши по отдаваемому току, но не любят перезарядки. А для их грамотной зарядки нужны продвинутые зарядные устройства, умеющие отслеживать «дельту ви». Не все, ой не все это умеют.

У обоих вариантов никеля проявляется «эффект памяти»: если начать заряжать аккумулятор, не исчерпав до конца его заряд, то емкость снижается. Не до уровня старта заряда, но в зависимости от него. Это серьезный недостаток. И ситуацию обостряет разрядная вольт-амперная характеристика аккумулятора, т.е падение напряжения по мере разрядки. Вот у щелочной батарейки оно падает пропорционально остаточному заряду. Питаемому устройству легко предсказать конец батарейки. У никеля все иначе. Он из последних сил зубами держит свои 1,2 вольта и только в самом конце напряжение падает обрывом вниз. Если вы питаете таким аккумулятором фотовспышку, об исчерпании заряда вы узнаете за 1-2 кадра до вынужденного финала фотосессии.

Вот ведь какая ловушка получается: и дозарядить перед фотосессией нельзя (эффект памяти) и достоверно оценить остаток заряда невозможно. Для гарантированного успеха есть единственный способ — разрядить аккумулятор до дна, а потом снова зарядить. Но это снижает ресурс и отнимает время. Да, и требует хорошего зарядного устройства, разумеется.

Таких проблем нет у литиевых аккумуляторов. Да вот незадача — напряжение на выводах не совпадает с нужными нам в формате АА полутора вольтами. У литий-ионного оно 3,2 — 4,2 вольта, у литий-железо фосфатного — 3 — 3,3 В.

Однако, последний не безнадежен: Что можно предпринять с ним – я расскажу позже.

Но и классический Li-Ion можно втиснуть в формат АА по размеру и напряжению. Нас выручит встроенный контроллер заряда. Он формирует из трех с хвостиком вольт нужные нам полтора, и он же отвечает за зарядку аккумулятора от источника в 5 вольт. Т.е. от любой телефонной зарядки или пауэрбанка. Минусы, как полагается, тоже есть: вся эта машинерия греется, отжирает кпд и занимает место, оставляя для собственно аккумулятора совсем небольшой уголок.

Сможет ли Литий в таких условиях составить конкуренцию старику Никелю? Какие факторы перевесят? Об этом обзор, который вы читаете. Простите за долгое вступление.

NiMH

Сперва я протестировал свои старые аккумуляторы. Это икеевские (да продлятся дни ее в свободном мире) NiMH аккумуляторы LADDA.

Заявленная емкость 2000мАч

Рекомендуемый ток заряда – 200мА

Дата производства – 2014 год.

Где они были все эти 8 лет? В фотоаппарате Canon, потом в игрушках, потом в фотовспышке. И вот они перед нами, на тестировании. 8 лет для аккумуляторов – критический возраст. Иные до него вообще не доживают. Посмотрим, на что годятся старички.

Этот комплект аккумуляторов уже стоял во вспышке и сделал много пыхов, так что остаток должен быть небольшим.

1. 681 мАч; 2. 736 мАч; 3. 370 мАч; 4. 665 мАч

Аккумулятор номер три слегка подозрителен, т.к. заряд у него меньше, а работали все «хором». Номер 2 – явный лидер.

Посмотрим, что выяснится в результате цикла заряд-разряд.

Заряжаем током 200 мА, разряжаем током 400 мА. Это многовато, но для низкотоковых применений (типа настенных часов) лучше использовать батарейки, у аккумуляторов саморазряд будет больше, чем полезная работа.

Зарядились все благополучно:

Худший оказался с емкостью 1423 мАч.

Ну что ж, LADDA еще послужит! Будем использовать эти данные как ориентир для следующих испытаний.

LiFePO4

Производитель GTF. Заявленная емкость – 600 мАч. Куплены в январе 2022 года.

За 10 месяцев я периодически их разряжал и снова заряжал, фиксировал результаты и теперь у нас есть возможность посмотреть, как изменились характеристики.

Сразу после покупки 14.01.2022

1. Заряд 518 заряд 433, разряд 516 заряд 435
2. Заряд 492 заряд 418, разряд 499 заряд 417

Через месяц, 15.02.2022

1. Разряд 510 заряд 429
2. Разряд 495 заряд 417

Еще через 3 месяца, 23.05.2022

1. Разряд 451, заряд 412
2. Разряд 467, заряд 415

Еще через 5,5 месяцев, 03.11.2022

У первого образца разряд 528 мАч, заряд 429 мАч.

У второго образца разряд был 499 мАч, заряд — на 411 мАч.

Обращает на себя внимание, что берет аккумулятор меньше, чем отдает. Я не склонен думать, что мы на пороге великого открытия. Скорее всего зарядное устройство не совсем корректно учитывает заряд при разных напряжениях. В любом случае, важно то, что за время хранения в месяц, потом три, а потом и полгода, заряд почти не снизился. Т.е. саморазряда, можно сказать, нет! Правда, емкость аккумулятора не дотягивает до заявленных 600 мАч. Казалось бы, 600 – это совсем немного. Но нужно учитывать, что это при напряжении 3,2 вольта — вдвое большем, чем Никель-металл-гидрид! Так что в пересчете на энергию это приблизительно эквивалентно аккумулятору старого типа с емкостью в 1200 мАч.

При использовании этих аккумуляторов нужно всегда учитывать эту разницу. Если его установить вместо батарейки, устройство скорее всего сгорит.

Зачем же он тогда нужен?

Его можно использовать там, где две или четыре батарейки соединены последовательно. Вместо одной вставляем такой аккумулятор, вместо другой – пустышку — корпус, в котором просто кусок провода от анода к катоду.

Емкость от пустышки у нас конечно больше не станет, но пока литий не сядет — работать будет превосходно. Для особо нежных устройств, которые чувствительны к разнице между двумя с половиной и тремя вольтами, внутри пустышки можно установить диод. На нем будет падать эта лишняя половина вольта. А платить придется емкостью. Мало того, у нас вместо двух батареек одна, так еще и удельная плотность энергии LiFePO4 на треть меньше, чем у классического Li-Ion. Но в плюсах то, что мы наконец избавились от эффекта памяти и увеличли ресурс относительно NiMH. У технологии LiFePO4 ресурс порядка 6000 циклов, против 500 у никеля.

SmarTools 5

А вот это уже настоящий литий-ионный аккумулятор с контроллером заряда и степдаун преобразователем. Заряжается через встроенное гнездо usb type C, разряжается как обычный аккумулятор АА. О зарядке говорит красный светодиодик, сияющий в районе гнезда. При зарядке он мигает, после окончания – горит непрерывно.

К паре аккумуляторов в комплект прилагается провод-разветвитель, для зарядки двух аккумуляторов от одного гнезда.

Заявленная емкость 2600 мВтч. Напряжение – 1,5 В. Измерять емкость в ваттах в час – это способ нормировать как выдаваемый ток с напряжением 1,5 вольт, так и потребляемый, по цепи в 5 вольт.

Делим 2600 на 1,5 – получаем 1733 мАч – столько аккумулятор должен отдать.

Делим 2600 на 5 – получаем 520 мАч. – столько аккумулятор должен принять от гнезда usb. Но это в идеальном мире, в нашем же наверняка все будет иначе.

Пришли мне эти аккумуляторы в декабре 2021 года, я их тоже периодически заряжал и разряжал, так что есть возможность оценить изменение характеристик.

Как и предполагалось, разрядная характеристика плоская.

Контроллер выдерживает 1,35 вольт, а не 1,5. Аккумулятор разряжается полностью, отдав 1261 мАч. Это не такой уж плохой показатель.

Заряжаем аккумулятор обратно.

Контроллер берет ток 0,35А. По цепи 5 вольт потреблено 551 мАч. В милливаттах это будет 2728 мВтЧ

Можем подсчитать КПД. (1261*1,35)/2728 = 0,62.

В этом параметре учитывается все: и преобразование 5 вольт в 4,2 для зарядки лития, и потери на хранении и преобразование 4,2 в 1,35.

При тестировании двух последовательно включенных аккумуляторов током 0,8А они показали емкость 1126 мАч. Надо понимать, что при последовательном включении цепь прерывается как только отключается самый слабый аккумулятор. Остальные могут остаться недоразряженными. Но это не страшно, эффекта памяти же нет.

После я снова зарядил аккумуляторы и оставил их на полгода. В мае измерил оставшийся заряд. Он оказался 300 мАч. Маловато. Получается, саморазряд почти 13% в месяц.

Может быть, аккумулятор потерял не только заряд, но и емкость?

Нет, с емкостью все в порядке. Она даже слегка повысилась – 1253 мАч.

Сейчас, по прошествии почти года, новое тестирование: 1180 мАч.

Вполне приличный показатель, деградации аккумулятора практически не наблюдается.

Znter

Тоже литий-ион с контроллером заряда-разряда. Заявленная емкость по цепи 1,5В – 1700 мАч. В ваттах это будет 2,6 Втч.

Зарядка осуществляется через гнездо micro-usb, расположенное с торца около плюсового контакта. Одновременно заряжать и разряжать такой аккумулятор не получится. В комплекте к пачке из 4 аккумуляторов идет четыреххвостый провод-разветвитель для зарядки.

О стадиях зарядки можно узнать по светодиоду, для которого проделано специальное отверстие подле разъема. Огонек красного цвета говорит о том, что зарядка идет, зеленого – что она закончена. Смена огонька происходит несколько раньше, чем полностью прекращается ток зарядки.

Аккумуляторы пришли в конце января 2022 года.

Током в 0,4 А аккумуляторы разрядились, отдав плюс-минус 1435 мАч.

А как насчет токов побольше? Эксперимент показал, что до 1,75А аккумуляторы справляются. Вот разрядка одного током 1,7А:

1260 мАч. Можно сказать, емкость значитиельно не снизилась.

Тестируем саморазряд. Я снова зарядил аккумуляторы и оставил лежать до конца мая. В мае от заряда осталось от 931 до 1011 мАч.

(на графиках напряжение и ток соответственно)

Это значит, емкость теряется, грубо говоря, на 7% в месяц. Учитывая, что преобразователь напряжения запитан на постоянной основе, это неплохо.

С мая по ноябрь снова хранение для определения саморазряда. За почти полгода остаточный заряд снизился до 763-849

Дозарядка и последующая разрядка показала эффективную емкость в интервале 1380-1470 мАч.

Считаем по среднему: от 1425 за 5,5 месяцев осталось 849 мАч, т.е. саморазяд 40% за 5,5 месяцев. Снова порядка 7% в месяц.

Наконец, последний тест. Влияет ли преобразователь напряжения на пульсации? Проверим:

Осциллограф настроен на 50 мВ на деление. Видимых пульсаций нет. Ток при этом 0,4А.

Итоги

1. Аккумуляторы из Икеи (да не покинет шведов вдохновение при сочинении своих затейливых названий!) оказались вполне пригодны к эксплуатации даже через 8 лет. Но я старался бережно к ним относиться.
2. Если режим использования аккумуляторов такой, что требуется постоянно их подзаряжать, лучше переходить на литий. Возможно емкость будет и ниже, но если под рукой зарядка от телефона или пауэрбанк – это не проблема.
3. Поскольку литиевые аккумуляторы с контроллером не предупреждают о приближающейся разрядке, их не стоит использовать, если прерывание работы нежелательно. Скажем, при съемке видео. (интересно, есть сейчас фото и видеокамеры на батарейках АА?)
4. LiFePO4 хороши стабильностью характеристик во времени и ресурсом. Но, учитывая, что один из элементов питания придется заменить пустышкой, общая емкость пострадает. В случае, если она не критична – это неплохой вариант.
5. У аккумуляторов наблюдается разброс по такому важному параметру, как саморазряд. У литиевых с контроллерами он составляет 7-13% в месяц. К сожалению, оценить его можно только в результате длительного исследования, как то, что вы только что прочитали.

Параметр	IKEA LADDA	GTF	SmarTools	Znter
Технология	NiMH	LiFePO4	Li-Ion	Li-Ion
Заявленная емкость, мАч	2000	600	1733	1700
Средняя измеренная емкость, мАч	1676(после 8 лет эксплуатации)	508(При среднем напряжении 3,2 В)	1261	1436
Саморазряд	Не измерялся	Меньше погрешности измерений	13% в месяц	7% в месяц

Выводы

Я бы не стал сейчас покупать NiMH аккумуляторы. Все-таки их время прошло. Поддерживать их в хорошем состоянии хлопотно, а при неправильной эксплуатации ресурс теряется очень быстро. Из остальных трех образцов мне больше подходят литий-ионные, с контроллером заряда. У них достаточная емкость и характеристики не ухудшились заметно за почти год эксплуатации. Выбор между двумя представленными в тесте брендами, думаю, в пользу Znter, т.к. у него меньше саморазряд. Но у SmarTools более прогрессивный тип разъема зарядки.

Ссылки на аккумуляторы АА

SmarTools — можно выбрать 1, 2 или 4 штуки. Шнур в комплекте

Znter AA — от 1 до 8 штук в наборе, шнур-разветвитель для зарядки в комплекте.

GTF AA — можно купить от 1 до 10 шт, самый недорогой вариант. С минимальным саморазрядом.

AA пустышка — есть и АА и ААА, стоят копейки.

Эффект памяти аккумулятора

В ходе эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов была выявлена особенность, получившая название «эффект памяти». В дальнейшем эта особенность была выявлена и при использовании элементов питания других типов химии. Ее суть заключается в обратимой потери емкости, происходящей при определенных режимах перезарядки, в т. ч. при подзарядке частично разряженных элементов.

Аккумулятор будто запоминает, что в прошлый раз его емкость использовали не полностью, и в последующие разы отдает меньше энергии, т.е. его первоначальная емкость уменьшается. Это явление усиливается при систематической подзарядке аккумуляторов из частично заряженного состояния, особенно на 50% или более. У литий-ионных аккумуляторов эффект памяти есть, но не выражен, что выгодно отличает их от никель-кадмиевых и никель-металлгидридных элементов.

Физическое объяснение явления

С физической точки зрения эффект памяти появляется так: при систематической подзарядке аккумулятора из частично заряженного состояния кристаллы активного вещества в его структуре становятся крупнее. В результате суммарная площадь активной рабочей поверхности аккума сокращается. Снижается и его способность запасать и отдавать энергию. Предельно доступный ток элемента уменьшается, внутреннее сопротивление растет, а емкость – падает.

Если крупные кристаллы сильно засорят пространство между электродами, интенсивный саморазряд сделает аккумулятор неработоспособным. С другой стороны, острые кристаллы могут повредить сепараторную перегородку, и аккумулятор станет непригодным для использования. Избежать таких последствий помогает четкое соблюдение правил эксплуатации аккумуляторов, в т. ч. придерживаться рекомендованных производителем токов заряда и разряда.

Профилактика эффекта памяти

На ранних стадиях это явление обратимо, а у Li-ion аккумуляторов эффект памяти практически не проявляется. Поэтому литиевые элементы питания можно и нужно заряжать, не дожидаясь падения уровня заряда до минимума. При использовании батарей с выраженным эффектом памяти рекомендуется перед каждой подзарядкой разряжать аккумулятор до минимума, рекомендованного производителем. Но при этом нельзя допускать глубокого разряда элементов – ниже допустимого уровня.

Новые аккумуляторы с выраженным эффектом памяти рекомендуется перед началом использования подвергнуть тренировке. Она заключается в разрядке и зарядке элементов питания 2–3 раза подряд. Такая тренировка помогает довести емкость аккумулятора до максимально возможного значения. Чтобы убрать проявления эффекта памяти в процессе эксплуатации аккумулятора, нужно около 10 циклов такой тренировки. В дальнейшем для подзарядки рекомендуется использовать зарядные устройства с функцией доразряда. Они вначале разряжают аккумулятор, а затем заряжают его.

Какие аккумуляторы имеют эффект памяти

Это явление характерно для всех элементов питания, но в разной степени:

1. у никель-кадмиевых – эффект памяти наиболее выражен;
2. у никель-металлгидридных – проявляется в меньшей степени;
3. у серебряно-цинковых – есть, но некритичен;
4. у литий-ионных – ничтожно мал, поэтому Li-ion элементы питания часто называют аккумуляторами без эффекта памяти.

У литий-ионных элементов относительное отклонение в напряжении не превышает нескольких единиц на тысячу. Поэтому снижение первоначальной емкости в ходе их эксплуатации связано не с эффектом памяти, а с процессом естественной деградации. Ее ускоряют такие факторы как глубокий разряд и эксплуатация элементов при высоких температурах.

В производственных масштабах для замедления процесса деградации литиевых батарей используются электролитические добавки, электроды из стабильных кристаллических структур, стабильные электролиты. Ученые работают над созданием более совершенных аккумуляторов, но на сегодняшний день лидерами по всем характеристикам остаются литиевые элементы питания.