Какой тип аккумулятора лучше

Как разобраться в аккумуляторах? Какие они бывают, какие лучше? Ликбез и советы по покупке аккумуляторов

Заряд энергии: подбираем правильный аккумулятор для своей машины

На рынке аккумуляторов царит изобилие; но далеко не все модели этих устройств подходят для любого автомобиля. Мы разделили аккумуляторы по типам автомобилей, чтобы вам было легче определиться с покупкой.

Для современной иномарки премиум-класса
Самыми современными и распространёнными являются две технологии производства аккумуляторов: AGM (Absorbent glass mat) и GEL (которые для простоты называют «гелевыми»). Оба варианта являются необслуживаемыми, имеют защиту от протекания и от взрыва. Последнее немаловажно, так как свинцово-кислотные аккумуляторы, наполненные жидким электролитом, при некорректном перезаряде могут образовывать пузырьки газов. А вот оба типа современных батарей наполнены электролитом в связанном виде, поэтому даже при повреждении корпуса кислота не сможет нанести большой ущерб.
Для новых автомобилей премиального класса с развитой мультимедийной системой и многочисленными электропотребителями идеально подходят гелевые аккумуляторы.
Внутри у них находится силикагель, который полностью заполняет пространство между пластинами. Такие аккумуляторы невосприимчивы к глубокому разряду, причём потом их даже необязательно сразу заряжать. Они неплохо справляются с морозами и начинают отказывать только при экстремальных холодах, когда температура падает ниже 30° по Цельсию. Они имеют большой срок службы и выдерживают до 1000 циклов перезарядки, а также обеспечивают пусковой ток свыше 1000 ампер. Также эти аккумуляторы часто применяются в спортивной технике, потому что выдерживают удары и перегрузки и могут устанавливаться не только строго горизонтально.

Для подержанной иномарки возрастом более 7–10 лет или новой иномарки категории «масс-маркет»
Аккумуляторы AGM имеют схожие параметры, но обладают преимуществом в виде более низкой цены. Внутри у такого устройства находится абсорбированный жидкий электролит. Он не до конца заполняет отсеки из стекловолокна, обеспечивая возможность рекомбинации газов. Такие аккумуляторы имеют больший, чем обычные, срок службы и допускают до 500 циклов перезарядки. При полном разряде они требуют быстрого восстановления, причём с помощью специального зарядного устройства с ограничителем мощности (потому что не любят они и перезаряда). Их срок службы примерно на 30% ниже, чем у гелевых, а максимальный пусковой ток, который они могут обеспечить, доходит до 900 Ампер. Они хорошо подойдут для иномарок в возрасте, которые имеют на борту серьезную электронику и оснащены дополнительными потребителями тока.

Для нового отечественного автомобиля и иномарки эконом-класса
Среди аккумуляторов с жидким электролитом наиболее беспроблемными считаются устройства, где в состав свинцовых пластин обоих полюсов добавлен кальций. Такие устройства имеют на корпусе маркировку Ca/Ca. Они обладают высокой ёмкостью и КПД, а также отличаются минимальным испарением воды из электролита и поэтому считаются необслуживаемыми. Также из плюсов — низкий уровень саморазряда. Из минусов — они чувствительны к состоянию бортовой сети (состояние которой у новых машин среднестатистически лучше, чем у подержанных). Также они плохо переносят полный разряд: хватает всего 3–4 случаев, чтобы их ёмкость необратимо снизилась, и устройство пришлось менять на новое.

Для подержанного отечественного автомобиля
Если принять за данность, что у отечественной машины всегда будут определенные проблемы с бортовой электросетью, а её владелец всегда будет стремиться сэкономить на комплектующих, то можно смело рекомендовать гибридную аккумуляторную батарею. Она устроена так: положительные пластины малосурьмянистые, а отрицательные — кальциевые. Эта батарея обслуживаемая, так что следить за плотностью электролита и добавлять воду придется. Зато она нетребовательна к перепадам в бортовой сети, полным разрядам и перезарядам.

Для янг- и олдтаймеров
Для исторических машин важна не столько эффективность, сколько аутентичность. Ведь такие машины редко выезжают на дороги, а когда делают это, то собирают больше лайков щепетильным вниманием к деталям. Поэтому нужно подобрать аккумулятор, который лучше всего соответствует эпохе происхождения автомобиля — ведь особенно настойчивые поклонники все равно попросят открыть капот. Самые молодые из классических машин были произведены 35–40 лет назад, когда балом ещё правили сурьмянистые аккумуляторы. Поэтому ищите классические «черные ящики» с белыми пластиковыми пробочками. Можно сказать, что именно такими были первые модели аккумуляторов массового производства: сурьма добавлялась в состав свинцовых пластин, чтобы те не теряли свои качества. Но активный процесс электролиза всегда сопровождается выкипанием жидкости. Поэтому не реже раза в месяц нужно производить их обслуживание — проверку плотности электролита и доливку воды.
Так что не забудьте купить защитные очки, перчатки, ареометр, электролит, дистиллированную воду и зарядное устройство. Всё это вместе подарит вам ощущение погружения в прошлое и позволит ощутить, как раньше водители заботились о своих автомобилях.

Наша страница на DRIVE2:

Типы аккумуляторов для автомобилей. Их отличия и особенности

В наше время существует множество различных гаджетов, электроприборов и прочих устройств, без которых наша жизнь была бы сложнее. Ежедневно мы используем множество портативных устройств. Как известно, не все устройства работают от сети, многим для удобства работы и мобильности необходимы элементы питания. И раз уж портативных устройств существует такое множество, логично предположить, что и элементы питания обладают не меньшим разнообразием. Самый распространенный вид батарей — это автомобильные батареи. Все автовладельцы знают, насколько важна корректная работа автомобильного аккумулятора. Из-за высокой потребности в таких АКБ, прогресс не стоит на месте и появляется все больше типов аккумуляторов для автомобилей. Сегодня мы постараемся разобраться какие виды аккумуляторов бывают, в чем их отличия и особенности. Какой АКБ для каких случаях подойдет лучше всего. А также, как узнать тип аккумулятора вашего автомобиля среди такого большого количества разновидностей.

Что такое АКБ в автомобиле?

АКБ — технически сложное устройство, в котором происходят химические процессы. В аккумуляторе находится сразу несколько источников питания, объединяя которые он может выдавать достаточно сильный ток, который может запустить двигатель автомобиля. Самый популярный тип АКБ совмещает в себе шесть элементов, которые принято называть банками. Именно это позволяет выдавать напряжение, которое в сумме примерно составляет чуть больше двенадцати вольт.

Впервые аккумулятор был разработан и использован во Франции около 150 лет назад. В течении этих 150 лет произошло множество модернизаций, появилось много разновидностей АКБ, но общая суть работы осталась той же. Все виды АКБ являются свинцово-кислотными. На сегодняшний день только такая технология может выдавать требуемый ток для запуска двигателя и быть достаточно удобной в использовании. К сожалению, на сегодняшний лучшего варианта не существует, хотя данный вид АКБ является достаточно опасным из-за своего состава.

Какие бывают аккумуляторы для автомобиля?

Сурьмянистые аккумуляторы

Старый вид АКБ. Отличается большим содержанием сурьмы в составе (более пяти процентов). В современных видах этот показатель значительно меньше. Сурьма используется для увеличения прочности пластин, так как свинец в чистом виде — достаточно слабый материал. В ходе химических реакций, данный вид расположен к большим потерям электролита, что приводит к открытию пластин. Поэтому такой вид АКБ требует постоянного контроля и обслуживания (добавления дистиллированной воды. В некоторых сферах такие АКБ еще встречаются, но для запуска двигателей их уже не используют, в виду появления более совершенных технологий.

Малосурьмянистые аккумуляторы

Для снижения потерь электролита и большей надежности входе эксплуатации был разработан данный вид АКБ. Здесь содержание сурьмы в составе пластин менее пяти процентов. Но полностью проблему потери электролита это не решило. Пусть рекламодатели заявляют, что данные батареи не требуют обслуживания, правильнее сказать, что они просто требуют не такого интенсивного и регулярного добавления воды в электролит. Зато они обладают гораздо меньшей предрасположенностью к саморазряду АКБ пока он не используется. Данный вид акб подойдет для автомобилей, которым свойственны перепады напряжения (отечественные и старые авто), так как он является устойчивым к перепадам. Показывает себя в этом плане даже лучше более современных типов АКБ.

Кальциевые аккумуляторы

Маркируются CA/CA, что говорит о том, что в составе и положительных и отрицательных решеток присутствует кальций. Это сделано для того, чтобы еще больше сократить потери жидкости, так как при таком составе значительно снижается уровень электролиза. Некоторые производители для увеличения емкости добавляют в состав серебро в малом количестве. В отличие от предыдущих видов АКБ, этот можно реально называть не обслуживаемым, так как потери жидкости сведены практически к нулю, также такой тип очень низкую расположенность к саморазряду. Но есть и минусы, если допустить несколько сильных разрядов такого АКБ — может произойти неустранимая потеря емкости и АКб придется утилизировать и заменить. Такой вид АКБ является очень чувствительным к перепадам напряжениям, поэтому подойдет только для авто, где таких перепадов произойти практически не может. Естественно с приходом более сложных технологий приходят и затраты на производство, поэтому стоимость кальциевого АКБ выше, чем малосурьмянистого.
Гибридные аккумуляторы.

Из названия понятно, что здесь происходит некое объединение технологий. Решетки такого АКБ будут выполнены из разных материалов, а именно: в состав плюсовых входит сурьма, а в состав отрицательных — кальций. Расход воды получился средним между типами совмещенных технологий, но зато получилось такой аккумулятор более устойчив к перепадам напряжения и сильным разрядам.

Гелевые и AGM аккумуляторы

Жидкостные АКБ являются достаточно опасными для человека, так как при вытекании электролит выдает ядовитые испарения. Именно технологии гелевых и AGM АКБ решают данную проблему. Здесь жидкость заменена вязким вариантом. Эта технология также препятствует активному разрушению пластин. В случае с AGM-технологией это достигается благодаря добавления в состав пористого стекловолокна, которое пропитывается электролитом. В гелевых АКБ вязкость создается путем добавления добавок кремниевых соединений. Как в таком случае определить конкретный тип аккумулятора? Очень просто, они обладают соответствующими маркировками GEL либо AGM. Эти батареи хорошо переносят глубокие разряды и могут даже без полного заряда выдавать достаточное напряжение. Хорошо ведут себя при вибрациях и могут работать в любом положении корпуса. Хорошо справляются на современных авто, с большим количеством электроники. На морозе такие АКБ тоже могут вести себя не совсем корректно. А вот к процессу зарядки тут особое отношение. Для таких АКБ существует специальная технология заряда, соблюдение которой максимально важно, также потребуется специальное зарядное устройство для такого типа АКБ.

Щелочные аккумуляторы

Как говорит нам название, в этих АКБ в качестве электролита используют не кислоту, а щелочь. Существует очень много подвидов таких АКБ, но чаще они используются в других сферах, чем в автомобиле. К основным преимуществам можно отнести: не боятся перезарядов, хорошо показывают себя в холодное время года, лучше держат заряд. Ну и, конечно же, минусы: так как для достижения необходимых показателей такой технологией потребуется объединить гораздо больше элементов питания — значительно превосходят другие виды по габаритам, высокая цена. На легковых авто использование таких акб — просто не имеет смысла, очень редко используют в грузовиках. Чаще такие АКБ можно встретить как тяговые АКБ в каких-либо помещениях.

Литий-ионный аккумуляторы

При ответе на вопрос: какие бывают авто аккумуляторы? Нельзя обойти такой современный и перспективный тип АКБ как Li-Ion. В таких батареях применяются ионы лития. Материалы электродов постоянно совершенствуются, так как технология активно развивается. Основные плюсы данной технологии: хорошая емкость в небольших габаритах, устойчив к саморазрядам. Недостатки: достаточно чувствительны к температурным перепадам, ограниченное (и малое) число полных циклов заряд-разряд (около пятисот), со временем теряют значительную часть емкости, слабая мощность для запуска двигателей. На данный момент они лучше подходят для различной электроники, для автомобиля такая технология не подходит, но с развитием технологии, они вполне могут составить конкуренцию другим вариантам АКБ.

Чего стоит ожидать в дальнейшем?

В наше время все технологии развиваются с высочайшей скоростью, развитие строение аккумуляторов здесь не исключение. Глядя на то, какие бывают аккумуляторы на сегодняшний день, сложно сказать, какими они будут через десятки лет. Однако уже понятно, что в первую очередь модернизаций стоит ожидать по следующим направлениям:

Повышения уровня безопасности. Сейчас весь Мир обеспокоен проблемой безопасности и для человека, и для экологии;

Устойчивость к температурным изменениям. Всем бы хотелось, чтобы батарея исправно работала при любых температурах и прочих условиях;

Создание мощных АКБ в компактных корпусах

Надеемся, что мы достаточно подробно рассказали о том, какие АКБ бывают на данный момент и даже попытались заглянуть в будущее. Очевидно, что время свинцово-кислотных АКБ на исходе, но время литий-ионных еще не пришло. Оптимальным решением сейчас придется гелевый аккумулятор в большинстве случаев. Но этот выбор сугубо индивидуальный и зависит от многих факторов: цели, ожидания, бюджет, количество электроники в Вашем автомобиле. Единственное, что можно сказать точно — это то, что к выбору аккумуляторной батареи стоит подходить с особым вниманием, ведь без запуска двигателя не пройдет ни одна поездка. поэтому правильный выбор АКБ — это залог успешной эксплуатации автомобиля на протяжении нескольких ближайших лет.

Спасибо за внимание! Всем удачи на дороге!

На сайте BlackTyres не так давно появился отдельный раздел с аккумуляторами. Заходите и выбирайте себе новые, качественные устройства по лучшим ценам.

Ставь ��, если понравилась статья и подписывайся ✅ на канал, чтобы не пропустить новые публикации. Дальше будет еще интереснее и полезнее. Удачи на дорогах!

Наша страница на DRIVE2:

Как выбрать аккумуляторную батарею

Цены на аккумуляторы постоянно снижаются, и идея заменить на них все батарейки становится все более привлекательной. Но если для этого взять первые попавшиеся аккумуляторы, ресурс их может оказаться удручающе низким — и не потому, что они плохие. А потому, что аккумулятор надо подбирать под каждый тип техники отдельно — с учетом нагрузки, режима эксплуатации и других характеристик.

Форм-фактор

Форм-факторы аккумуляторов во многом повторяют таковые у батареек: АА, ААА, С, D, «крона» — типоразмеры всем знакомые. Но добавляются и новые — чисто аккумуляторные: 18650, 16340, 26650 и так далее. При этом по размеру некоторые очень близки к «батарейным». Так, аккумулятор форм-фактора 14500 имеет такие же размеры, как АА (а 10440 — как ААА), но напряжение в 2 раза выше. Поэтому, меняя батарейку на аккумулятор, найдите обозначение форм-фактора и ставьте только после того, как убедитесь в его соответствии.

Форм-факторы батареек сложились исторически, особого смысла в их названиях нет.

У цилиндрических аккумуляторов форм-факторы более систематизированы: первые две цифры означают диаметр, остальные — длину. Так, аккумулятор 18650 имеет диаметр 18 мм и длину 65 мм.

Литий-полимерные аккумуляторы могут иметь любую форму и размеры. Сложившихся стандартных форм-факторов у них нет.

Литий-полимерные аккумуляторы подбираются по напряжению и размеру батарейного отсека.

Вид

Ni-Cd
Никель-кадмиевые — старейший вид аккумуляторов, сегодня почти не выпускаются.

Они имеют массу недостатков, наиболее весомые из них — небольшая емкость, малое количество циклов заряда-разряда (около 200), сильный саморазряд при простое и эффект памяти. Из-за последнего недостатка аккумулятор надо обязательно полностью разряжать перед зарядкой, если поставить на зарядку аккумулятор с 50 % заряда, то при последующем разряде он выдаст только 50 % емкости.

Однако полностью с прилавков Ni-Cd аккумуляторы не пропали, так как у них есть и преимущества:

высокий ток разряда;
высокий ток заряда — скорость зарядки выше, чем у других аккумуляторов;
не теряет эксплуатационных характеристик на морозе;
низкая цена.

Ni-MH
Никель-металлогидридные — пока еще наиболее массовые аккумуляторы.

Их популярности способствуют высокая емкость, низкая цена и высокое количество циклов заряда-разряда (в среднем 1000, доходит до 3500).

Эффект памяти у никель-металлогидридных аккумуляторов проявляется в намного меньшей степени, чем у Ni-Cd, но все равно для увеличения ресурса рекомендуется полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой.

Но Ni-MH чувствительней к перепадам температуры — на морозе ресурс аккумулятора снижается.

Li-Ion
Литий-ионные — лучшие аккумуляторы для нормальных условий эксплуатации.

Они обладают максимальной емкостью, абсолютно не имеют эффекта памяти; есть модели, способные выдавать большие токи от 20 А и выше.

Но Li-Ion аккумуляторы дороже и требовательнее. Их ресурс сильно снижается при работе на морозе и при разряде токами выше допустимых — причем снижается необратимо. Для Li-Ion аккумуляторов недопустим полный разряд, это может привести к быстрой деградации элемента. Поэтому обычные Li-Ion аккумуляторы можно использовать только в устройствах с контролем разряда, отключающим аккумулятор при падении емкости ниже некоторого предела. Если такого контроля нет, следует использовать аккумуляторы со встроенной защитой.

А еще Li-Ion аккумуляторы не терпят перезаряда и требовательны к условиям зарядки, поэтому заряжать их можно только специализированными ЗУ, подготовленными к работе с литий-ионными элементами.

Li-Pol
Литий-полимерные аккумуляторы по характеристикам схожи с литий-ионными, основное отличие — форма.

У Li-Pol она может быть любая, что позволяет максимально эффективно использовать внутреннее пространство гаджета. Поэтому Li-Pol аккумуляторы обычно применяются в миниатюрных устройствах, где объем ограничен — мобильных гаджетах, дронах, радиоуправляемых моделях и так далее.

Li-Cob
Литий-кобальтовые аккумуляторы — подвид литий-ионных и по большинству характеристик им и соответствуют. Отличаются высокой емкостью, но специфика устройства не позволяет Li-Сob аккумулятору работать на больших токах, поэтому в мощных устройствах их не применяют.

Характеристики аккумуляторных батарей

Емкость

Емкость аккумулятора определяет, сколько времени ваш гаджет «протянет» на одной зарядке. Если, к примеру, гаджет потребляет 500 мА, а емкость аккумулятора — 2500 мА·ч, то на 100 % заряженном аккумуляторе гаджет проработает 2500/500 = 5 часов. Это в теории. В реальности все может быть немного по-другому.

Во-первых, номинальная емкость может отличаться от реальной. Номинальную емкость производитель заявляет на всю линейку аккумуляторов, но каждый отдельный экземпляр будет иметь свою емкость, обусловленную различными факторами, сложившимися при производстве. Реальная емкость, кстати, не обязательно будет ниже номинальной — она будет близка к ней с погрешностью ± 10 %. Это у честных производителей. У недобросовестных же реальная емкость может отличаться от номинальной в худшую сторону в разы. Поэтому для аккумуляторов малоизвестных производителей лучше руководствоваться емкостью измеренной — если она есть, конечно.

Во-вторых, емкость аккумулятора зависит от тока разряда. Если он не превышает 0,5С (половину емкости, т.е. 500 мА для аккумулятора емкостью 1000 мА·ч или 1 А для емкости 2000 мА·ч), то опасаться не стоит. А вот при увеличении могут быть тонкости:

У Ni-Cd аккумуляторов емкость на высоких токах почти не падает — снижения емкости начинаются только при токах разряда от 3С, и то незначительные.
У Ni-MH снижение емкости становится заметно при токе разряда от 2С: ~5 % на 2С, 10 % на 3С и т. д.
У Li-Ion все зависит от устройства аккумулятора. Без знакомства с документацией снимать с литий-ионного аккумулятора высокие токи не рекомендуется, так как некоторые модели дают 5 % снижение емкости уже на 1С и 10 % — на 2С. Дальнейшее превышение тока разряда может привести к разрушению высокоемких Li-Ion аккумуляторов (Li-cob, NMC, Li-Al). В то же время, некоторые виды литий-ионных аккумуляторов могут работать на токах до 10С (Li-Mn, Li-Ti), а некоторые — до 25С (LiFePO4).

Зависимость емкости от тока разряда можно оценить по параметрам емкость на токе 250 mA до напряжения 1 V (мА·ч), емкость на токе 1 A до напряжения 1 V (мА·ч) и емкость на токе 2 A до напряжения 2.5 V (мА·ч). Если вы знаете ток потребления своего устройства, по этим параметрам можно подобрать наиболее подходящий аккумулятор.

Номинальное напряжение

Обратите внимание, что номинальное напряжение аккумуляторов меняется в довольно больших пределах. Напряжение большинства батареек составляет 1,5 В, а цилиндрические аккумуляторы могут выдавать номинальное напряжение в диапазоне от 1,2 до 3,7 В.

Имейте это в виду при замене батареек на аккумуляторы. Особо обратите внимание на то, что большинство аккумуляторов «батарейных» форм-факторов имеют напряжение 1,2 В, при том, что батарейки того же типоразмера выдают 1,5 В. Если для вашего устройства важно соблюдение напряжения питания, выбирайте среди аккумуляторов с напряжением 1,5 В.

Количество циклов перезарядки показывает, сколько раз аккумулятор можно будет перезарядить до снижения емкости на 20 %. Это значит, что аккумулятор с 200 циклами зарядки-разрядки вовсе не обязательно выбрасывать после двухсотой зарядки — он будет работать и дальше, просто емкость будет ниже 80 % и продолжит падать. Другое дело, что снижение емкости идет экспоненциально и после падения на 20 % большинство аккумуляторов довольно быстро деградируют до полного истощения ресурса.

Количество циклов перезарядки — величина непостоянная и зависит от условий эксплуатации аккумулятора. Низкая или слишком высокая температура, перезаряд, переразряд, высокий ток заряда или разряда — все это может снизить количество циклов, причем — в разы. Чтобы этого не случилось, не используйте аккумулятор в неподходящих условиях и заряжайте только с помощью подходящих ЗУ.

Подходят для питания

Чтобы определить, какой вид аккумулятора подходит для питания того или иного устройства, следует понять, в каких условиях устройство эксплуатируется, какой ток потребляет и имеет ли защиту от переразряда:

Зарядка от разъема USB

Некоторые аккумуляторы снабжены встроенным зарядным устройством — для их зарядки не нужно специальное ЗУ, их можно заряжать от разъема USB на компьютере, планшете или стандартном ЗУ. У некоторых аккумуляторов есть разъем microUSB или miniUSB под кабель, а некоторым даже кабель не нужен — достаточно снять крышку и воткнуть аккумулятор в разъем, как флешку. Удобно, вот только эта опция снижает емкость аккумулятора и повышает его цену.

Варианты выбора

Для замены батареек можно воспользоваться аккумуляторами соответствующего форм-фактора — «мизинчиковыми» или «пальчиковыми».

Если устройство, на котором вы меняете батарейки на аккумуляторы, требовательно к напряжению питания, выбирайте среди аккумуляторов с напряжением 1,5 В — как у обычных батареек.

Для питания устройств, с которыми приходится долгое время работать на морозе, используйте Ni-Cd аккумуляторы.

Чтобы устройство «протянуло» как можно дольше, выбирайте среди аккумуляторов высокой емкости.

Аккумуляторы с зарядкой от разъема USB не требуют специального ЗУ, их удобно использовать для питания беспроводных мышей и других компьютерных устройств — при разряде аккумулятора его можно быстро подзарядить, «не сходя с места».

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от — 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.