Энергосайт

Аккумуляторы. Виды. Как заряжать..и.т.п.

Какие лучше и в чём же разница? На чём остановить свой выбор?

Раньше или позже большинство пользователей ставят перед собой эти вопросы...

В данном обзоре затронуты только типы аккумуляторов, которые на данный момент используются в АEG-ах. На вопрос - "что лучше?", однозначного ответа НЕТ! У всех типов есть свои преимущества и недостатки, поэтому взвесив все ЗА и ПРОТИВ, конечный выбор всё равно за Вами.

Виды аккумуляторов

Разные виды аккумуляторов основаны на использовании разных технологий и от типа "химии" применяемой в каждом виде и зависят их разные свойства и характеристики...

Итак по порядку вхождения в обиход, маркировка типа аккумулятора:

1. Pb - свинцовые

2. Ni-Cd - никель кадмиевые

3. NiMH - никель металл гидридные

4. LI-Io - литий ионные

5. Li-Po - литий полимерные

6. Li-Fe - литий фосфатные, а точнее Li-Fe-Po4 - литий-Ферум-Фосфатные

Свинцовые аккумуляторы имеют пластиковые корпуса в форме параллелепипеда и применительно к нашим условиям имеют 2 существенных недостатка - большой вес и большие габариты, вследствии чего для запитки AEG-ов не используются и в дальнейшем рассматриваться не будут...

Ni-Cd, NiMH, LI-Io, Li-Fe имеют форму цилиндра - штампованный металлический "стакан".

Li-Po - прямоугольные пластины в плёночной оболочке.

Также аккумуляторы можно разделить на так называеме "силовые" (от которых требуется большая токоотдача, и которые допускают заряд большими токами) и "бытовые" (для которых более важные параметры ёмкость и срок службы а не отдаваемый ток (использование в часах, фотоаппаратах, плеерах и т.д.)). Далее о "силовых" аккумуляторах..ТТХ плюсы и минусы..

ТТХ аккумуляторов..

* Под понятием ресурс, в дальнейшем подразумевается усреднённый срок эксплуатации, или же количество рабочих циклов аккумулятора без значительной потери его рабочих характеристик. Однако даже при правильной эксплуатации, возможен преждевременный выход из строя отдельных элементов (у "именитых" производителей реже, у "типа такие же, но значительно дешевле" - значительно чаще...)

Ni-Cd - никель кадмиевые

Плюсы:

- номинальное напряжение 1,2V

- не боятся глубокого разряда

- ресурс до 500 циклов для "силовых"(заряжаемых и разряжаемых большими токами)

Минусы:

- относительно небольшая ёмкость

- значительное падение напряжения от начала к концу цикла разряда

- значительное ухудшение характеристик при минусовых температурах

- необходимость доразряда перед зарядом, ввиду проявления "эффекта памяти" - т.е. необратимое ухудшение характеристик при дозаряде не совсем разряженных аккумуляторов

- после длительного хранения необходима "раскачка" (для полноценной отдачи аккума, после длительного хранения, за сутки до необходимого использования необходимо сделать цикл заряд/разряд)

- для получения наилучших результатов по токоотдаче, желательно заряжать непосредственно перед использованием

NiMH - никель металл гидридные

Плюсы:

- номинальное напряжение 1,2V

- ресурс до 300 циклов для "силовых"(заряжаемых и разряжаемых большими токами)

Преимущества по отношению к Ni-Cd:

- выше ёмкость, при тех же габаритах

- выше средний вольтаж

- большие отдаваемые токи

- менее выражено падения напряжения от начала к концу цикла разряда

- гораздо менее подвержены "эффекту памяти" - т.е. доразряд перед зарядкой желателен после каждых 5-6 циклов

Минусы:

- срок службы около 1,5 лет (даже если эксплуатируется очень редко)

- выход из "строя" при глубоком разряде

- сильный саморазряд

- необходимость периодической подзарядки при длительном хранении (см. 2 предыдущих пункта)

- ухудшение характеристик при минусовых температурах

- для получения наилучших результатов по токоотдаче, желательно заряжать непосредственно перед использованием

LI-Io - литий ионные

- номинальное напряжение 3,6V

- ресурс до 50 циклов, потом заметное ухудшение емкостных характеристик

Преимущества по отношению к Ni-Cd/NiMH:

- очень малый саморазряд

- менее выражено падения напряжения от начала к концу цикла разряда

Минусы:

- малый ресурс

- относительно малые отдаваемые токи

- подвержены "эффекту памяти"

- пожароопасность при перезаряде

- пожароопасность при переразряде

- выход из "строя" при глубоком разряде

- значительное ухудшение характеристик при минусовых температурах.

*Данных, по практическому применению в качестве силовых, нет. Ввиду большого к-ва недостатков и появлении вслед за ними Li-Po (литий полимерных) аккумуляторов, превосходящих их по всем параметрам, должного развития как "силовые" не получили. Сейчас практически не применяются и в дальнейшем рассматриваться не будут.

Li-Po - литий полимерные

Плюсы:

- номинальное напряжение 3,7V

- ресурс - 300 циклов ? (на данный момент уже эксплуатируются до 2-х лет, при интенсивном использовании...)

Преимущества по отношению к Ni-Cd/NiMH:

- значительно выше ёмкость

- большие отдаваемые токи

- очень малый саморазряд

- гораздо меньший вес и размеры

- не имеют "эффекта памяти" - т.е. можно дозаряжать в любой стадии заряженности

- незначительный нагрев при зарядах и разрядах большими токами

Минусы:

- выход из "строя" при глубоком разряде

- "боится" механических повреждений

- плохо работают при минусовых температурах (уже при "-5" отдают не более 70% ёмкости) и сильно падает напряжение

- при неправильном использовании могут быть пожароопасны.

* - В первую очередь касается "дешёвых производителей" пытающихся пробиться на рынок за счёт низкой цены. Последние поколения полимеров используемые "дорогими" производителями НЕ ГОРЯТ!

Li-Fe - литий-фосфатные (точнее Li-Fe-Po4)

- номинальное напряжение 3,3V

- ресурс - не менее 500 циклов (или не менее 3-х лет)

Преимущества по отношению к Ni-Cd/NiMH:

- большие отдаваемые токи

- очень малый саморазряд

- меньший вес

- не имеют "эффекта памяти" - т.е. можно дозаряжать в любой стадии заряженности

- незначительный нагрев при зарядах и разрядах большими токами

Преимущества по отношению к Li-Po:

- не боятся умеренных перезарядов и переразрядов

- абсолютно пожаробезопасны

- нормально работают при температурах до минус 20˚С

Недостатки:

- относительно низкая ёмкость

- большой "провал" по напряжению под нагрузкой

Недавно появились Li-Fe-Po в плёночной упаковке прямоугольной формы, внешне похожие на Li-Po

Ni-Cd и NiMH (чтобы не вводить народ в заблуждения) - номинальное напряжение при полном заряде - 1.25 В. Силовые (оба типа) могут разряжаться большими токами, но настоятельно не рекомендуется ЗАРЯЖАТЬ большими токами (иначе падает емкость и уменьшается количество циклов зарядаразряда). Максимальные токи заряда - до 0.3 С (0.3 от ёмкости от аккумулятора, в отличии от всяких Li у которых до 1-5С ). Напряжения разряженных аккумуляторов, на одном элементе, у NiMH - 1 В , у NiCD - 0.9 В. Опускание ниже данного порога грозит преждевременным выходом из строя данного элемента или всей батареи в целом.

Заряд аккумуляторов.

Что бы получить от аккумуляторов полноценную отдачу, необходимо их правильно зарядить. Базовые зарядные устройства (входящие в комплекты, где "всё включено", представляют из себя в сущности просто блок питания, с небольшими зарядными токами) заряжают весьма посредственно, соответственно и аккумы ведут себя так же.

Более дорогие зарядники уже имеют более сложные алгоритмы зарядных токов, соответственно и заряжают более качественно. Ибо у каждой "внутренней химии" свои признаки заряженности, качество контроля которых и зависит от уровня точности зарядника. Но зарядные устройства - это уже отдельная тема.

Итак, в зависимости от типа аккумулятора, и заряжать их надо соответствующим образом.

Режим "авто" применять весьма неправильно, т.к. при таком алгоритме заряда используются некоторые усреднённые параметры батарей, а гораздо правильнее на зарядном устройстве установить конкретный тип аккумулятора и необходимые для него параметры. Только иногда, владелец "умной" зарядки, становится в тупик - какие же выбрать параметры заряда, для заряда конкретного аккумулятора...

В этом посте будут освещены зарядные режимы, рекомендуемые для каждого вида аккумуляторов. Условия и особенности хранения и обслуживания будут рассмотрены в следующем посте...

Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы.

При заряде, напряжение на них растёт до определённой величины, потом некоторое время стабилизируется и при наступлении полной заряженности начинает снижаться. Процесс отслеживания окончания заряда называется Delta Peak (дельта пик, или дельта V). И чем оно (падение напряжения) точнее будет отслежено, тем раньше будет остановлен процесс заряда. Соответственно качественне будет заряжен аккумулятор и недопущен перезаряд.

Рекомендуемые режимы

Ni-Cd:

Зарядный ток - до 2С* (где С - ёмкость аккума в ампер часах),

тип импульса - Normal, Flex, Re-Flex (последний особенно эффективен для старых аккумуляторов)

Delta Peak - 7-10 mV на 1 элемент, (т.е., например для батареи 8,4V - Delta Peak = 49-70mV)

ток подкачки (trickle) - 50-100mAh

Ni-MH

Зарядный ток - до 1С*

тип импульса - Linear (линейный), Stp (ступенчатый)**

Delta Peak - 2-3 mV (на 1 элемент)

trickle - не рекомендуется...

Для обоих выше указанных типов следует помнить:

Не допускайте во время заряда, перегрева аккумуляторов свыше 50˚С.

Если Вы хотите максимально использовать возможности вашего аккумулятора, выставляйте на зарядном верхнее значение Delta Peak. Если же закачка последних 50mAh не так существенна и хотите поберечь свой аккумулятор - выставляйте минимальное значение Delta Peak.

* Если Вы полноценно хотите использовать мощность аккумулятора, то их следует заряжать большим током (ускоренный заряд), если же для Вас важнее полноценно использовать ёмкость - то следует заряжаться малым током (так называемый, нормальный заряд), при котором ток = 1/10С, а время заряда составляет 14 часов для Ni-Cd и 16 часов для Ni-MH.

** Ступенчатый заряд (позволяет ускоренно зарядить аккумуляторы) - заряд линейным током 1С 10% ёмкости, затем 1,5С - до 80% ёмкости и окончательная докачка 0,5С.

LI-Io, Li-Po, Li-Fe

Для контроля заряда данных типов аккумуляторов используется специальный процесс называемый CV-CC, в котором контроль заряда осуществляется по достижении определённого для каждого типа аккумуляторов напряжения. Полным током "забивается" до 80% ёмкости (или при приближении вольтажа на батарее к конечному), а потом зарядное устройство начинает постепенно уменьшать ток, заканчивая процесс заряда током примерно 30-50 mAh. Влиять на процесс, пытаясь увеличить ток (если зарядное уже начало его понижать) невозможно, всё происходит автоматически. Можно только его уменьшать...

Рекомендуемые режимы

Для всех трёх типов аккумуляторов:

рекомендуемый зарядный ток 1С*

*для Li-Po допускается до 2С (3С для нового поколения), для Li-Fe допустимо до 5С (правда ещё нет данных, о реальном сроке службы после таких форсированных зарядов).

Важно!

Цитата:Для предотвращения преждевременного выхода из строя, при заряде батарей данных типов, собранных из последовательно соединённых элементов, настоятельно рекомендуется пользоваться специальным дополнительным устройствам - балансиром (если такового не имеет само зарядное устройство), которое в поцессе заряда выравнивает напряжение на каждом элементе батареи.

Кто хочет следить за своими аккумами и заряжать их (а главное и правильно разряжать их) на "умной" зарядке типа Imax B6. У неё, если не выставить минимальное напряжения разряда аккумулятора, может проскочить момент нижнего порога разряда и аккум резко будет терять в своих свойствах ( до 300 заявленных циклов (ага, на 3 года аккума хватит) Вы никак не дотянете, максимум до 50 ).

Рекомендуемый ток заряда для всех никелей - 0.1С

Самый большой недостаток никелей - большой ток саморазряда. Их, в отличии от литиевых, нельзя зарядить за неделю до игры. Но, при должном уходе, они Вас будут радовать не один сезон игр :) и литиевые аккумуляторы не есть панацеей. :). При глубоком разряде - есть возможность восстановить их до , хотя бы, ёмкости в 0.5 от номинала.

LiIo - количество циклов до 50 при условии заряда током в 1С . При заряде уже в 0.5С - гарантировано 80 циклов. При заряде в 0.1 С - до 500 циклов.

LiFePo4 - "провал" напруги очень мал, изначально разрабатывались именно под большие токи (почему и называются - А123 - токоотдача на стендовом аккумуляторе 123 Ампера (при таком токе и чуть большей напруге и троллейбус можно сдвинуть с места, с пассажирами ). На данный момент являются самыми перспективными и во всех смыслах безопасными. Как и ВСЕ литии очень бояться глубокого разряда и восстановлению после этого, как правило, не подлежат.

Свинцовые аккумуляторные батарей не используются в страйке из-за малой токоотдачи. (не более 10С). Т.е. для мотора "магнум" на 130 пружине нужен аккум не менее 7 Ампер часов, а то и больше, а это очень большие габариты.

Хранение, обслуживание и эксплуатация.

Любые, даже самые хорошие аккумуляторы, можно испортить не только неправильным зарядом, но и просто неправильным хранением или обслуживанием. И как правило, изменения, которые происходят внутри аккумулятора, при неправильной эксплуатации, уже необратимы... Легенды, об "умерших, а потом оживлённых" на умных зарядках аккумуляторах - всего лиш легенды. Иногда можно улучшить показатели аккума, но всё равно он уже никогда не будет таким, как если бы вы его изначально обслуживали правильно.

Ni-Cd

Новые Ni-Cd аккумуляторы, имеют минимальную заряженность, т.е. продаются практически пустыми. Как правило, после первого заряда могут вообще "отдать" 10-20% от номинальной ёмкости. Особенно если лежали долго. Это нормально, для данного типа аккумуляторов... В начале эксплуатации, для выхода на нормальные рабочие режимы, данный тип аккумуляторов требует так называемой "раскачки" и выходит на свои параметры после 4-й - 5-й цикла разряда.

Процедура "раскачки" производится один раз, в начале эксплуатации.

1. Доразрядите аккумулятор, выставив порог разряда, из рассчёта 0,8V на каждый элемент батареи. Ток разряда по возможности минимальный, желательно 50 mAh.

Если в Вашем зарядном устройстве нет функции разряда, то желательно приобрести специальный разрядник.

Самый неправильный метод - разряд автомобильной лампочкой, всё же применимый для Ni-Cd батарей (лампа должна быть не мощной, и разряжаем - пока свечение спирали не перейдёт в накал).

2. Зарядите аккумулятор током 0,1С, 14 часов. Желательно с контролем по Delta Peak. Если зарядное устройство прекратит заряд, не закачав аккумулятор полностью, ни в коем случае не дозаряжайте аккумулятор.

3. Разряжаем или "отстреливаем" аккум и доразряжаем.

4. Даём аккуму час "отдохнуть" и можно опять заряжать. Но уже можно током 1С.

Каждый следующий цикл, лучше проводить на следующий день. Или, хотя бы надо придерживаться следующей схемы, как при раскачке, так и при дальнейшей эксплуатации:

Если хотите аккум использовать 2 раза в день, сделайте перерыв между зарядами 2 часа. Если 3 раза в день - то перерывы 3 часа.

Как правило, после 5-го цикла, аккумулятор должен "отдавать" свою номинальную ёмкость.

Ещё несколько советов и напоминаний:

1. НИКОГДА не заряжайте не доразряженные Ni-Cd аккумуляторы.

2. Храним Ni-Cd аккумуляторы разряженными, т.е. после использования желательно сразу доразрядить!!! Иначе станут "ленивыми" - не будут отдавать большой ток.

3. После длительного хранения (более 2-х недель), за сутки до желаемого использования, надо сделать цикл заряд-разряд.

4. Заряжаем (на "боевой" заряд) непосредственно перед использованием. Чем более давно заряжен аккум - тем "ленивее" он отдаёт большие токи.

5. Не используйте аккумуляторы более 3-х раз в день.

*Если аккумулятор спаян так, что нет возможности контролировать напряжение на каждом элементе отдельно, периодически надо производить уравнивающий разряд.

Т.к. в пакете банки соединены последовательно, то мы можем контролировать только суммарное напряжение на пакете (усреднённое, по сумме напряжений отдельных элементов). Т.е. какие то элементы уже могут быть разряжены ниже номинала, а на каких то ещё вольтаж выше. Поэтому Ni-Cd пакеты, периодически, раз на 6-8 циклов, рекомендуется разряжать "глубже" - до 0,3-0,4V под нагрузкой 50-100mAh (это называется уравнивающий разряд). Совсем в "0" всё же разряжать нежелательно.

Ni-MH

Ni-MH разряжаем до 0,9V на элемент, опять же под небольшой нагрузкой. Аккумы последних выпусков, с ёмкостями 4200, 4500 и 4600 - самые "капризные" в линейке металл-гидридов, и для них порог разряда 1,0V. При этом, т.к. они не могут долго лежать разряженные (из-за большого саморазряда), то разряжать их желательно непосредственно перед зарядом. Потом дать им час "отдохнуть" и заряжаем. Т.к. их нельзя "подравнивать" глубоким разрядом, то для Ni-MH применяют так называемый "уравнивающий" заряд - это когда последние 20% ёмкости заряжаем очень малым током - порядка 100mAh.

Посмотрите внимательнее на параметры зарядки - там в вашем описании есть запятая! Так вот до запятой, 230 V - 50 Hz 70 mA - это параметры потребления. А после запятой - 9V _ _ _ 500 mA - это параметры на выходе зарядки. Т.е. она заряжает током 0,5А (500 mA). Теоретически, если заряжать током 500 mA 18 часов, то уже на третьем часу может рвануть. Очень часто, "медленные" недорогие зарядки, стандартно комплектуемые во многие изделия имеют недостаточный вольтаж для перезаряда аккумов. А именно: заряд идёт, пока напряжение выдаваемое зарядкой выше чем у аккума. По мере заряда, напряжение на аккуме поднимается, разница напряжений исчезает, зарядный ток сильно падает и процесс заряда замедляется или даже прекращается, из-за чего аккумулятор часто остаётся недозаряженным. По этой же причине они и не заряжают аккум, к которому пытаются добавить дополнительную "банку", для поднятия вольтажа.

Все "умные" зарядки, имеющие вход 12V, в стационарных условиях запитываются от блоков питания, имеющих на выходе не менее 12V и могущие выдать ток не менее того, какой максимальный вы будете применять при заряде батарей. Если блок питания по амперажу слабый, то и большой ток на выходе зарядника Вы не получите. Ну и естественно, в походных условиях, запитываетесь от аккума автомобиля.

Типоразмеры применяемых элементов.

 В настоящее время существует множество типоразмеров аккумуляторов каждого типа, и уж из них собираются аккумуляторные батареи с необходимыми для потребителя параметрами.

Каждый типоразмер имеет своё обозначение. Не "мизинчиковые", "пальчиковые", "средние" и "большие", а соответственно ААА, АА, С и D. Эти типоразмеры соответствуют аналогичным размерам обычных батареек, полностью повторяют их форму и предназначены для их замены в бытовой технике. Такие аккумуляторы не рассчитаны на большие токи, для них главное ёмкость и долговечность.

Следующая группа аккумуляторов, так называемые промышленные, внешне отличается отсутствием выступающего "носика" на положительном полюсе и предназначены для сборки батарей методом контактной сварки. Их также можно разделить на 2 подгруппы, причём в одном размере могут быть как обычные (применяются, опять же, в бытовой технике), так и силовые (или "горячие"), для которых большие зарядные и особенно разрядные токи, нормальное явление. Вот этим то и обьясняется, почему внешне одинаковые аккумуляторы, иногда значительно отличаются по цене...

Все типоразмеры аккумуляторов перечислять нет смысла, а будут затронуты лиш наиболее часто употребляемые для "запитки" АEG-ов.

Ni-Cd/NiMH

По спецификациям производителей, слева направо - типоразмеры А, 2/3А и Sub C. Все прочие названия - жаргон и диалекты...

Типоразмер А - Ø17мм, L-49мм.

В линейке Ni-Cd ёмкость 1100, 1400 и максимально 1700 mAh.

Вес батарей не указываю, т.к. чем выше ёмкость, тем больший вес в каждом типоразмере.

Дальнейшего развития в виде NiMH не получили, хотя и существуют...

Лучшими для потребителя, по совокупности параметров, в этом типоразмере можно назвать Ni-Cd 1700 mAh.

Типоразмер 2/3А - Ø17мм, L-29мм.

Ni-Cd - ёмкость 600, 800 mAh

NiMH - ёмкости от 1100 до 1600 mAh

В этом типоразмере, пожалуй лучшие представители NiMH 1600 mAh. Хоть они и проигрывают Ni-Cd по сроку службы, но гораздо выше ёмкость при незначительной цене...

Типоразмер Sub C - Ø23мм, L-43мм.

Наиболее обширная группа по номинальным ёмкостям:

Ni-Cd - ёмкость от 1200 до 2400 mAh.

NiMH - ёмкость от 2400 и до 4600 mAh.

По данной группе аккумуляторов хочется предостеречь пользователей - не "гонитесь" за самыми большими ёмкостями, уж очень у них небольшой срок службы (опять - предел технологий). На каком-то этапе лучшими были 3700, потом появились 4200-4600. Используются в технических видах спорта, где на уровнях Чемпионатов Мира нужны рекорды скорости (соответственно огромная токоотдача), а о сроках службы вообще не задумываются. Спортсмены аккумы 4600 называют "одноразовыми" (после нескольких циклов ёмкость падает до 3600-3700 и при этом очень большой % вообще выхода из строя отдельных элементов)...

Для основной массы потребителей это важно, поэтому потом появились, менее ёмкие аккумуляторы 4000 mAh, даже в названии которых прописано Longlife - "длинная жизнь". На данный момент они действительно лучшие по совокупности ёмкость/срок службы.

Li-Po

Тут всё проще. Представляют из себя пластины прямоугольной формы, затянутые в плёночную оболочку.

Ёмкость напрямую зависит от обьёма, т.е. чем выше ёмкость, тем больше размер. Ну а качество уже зависит от производителя...

Ёмкость одного элемента (используемых в нашем деле  ) - до 3300 mAh. Все большие ёмкости собираются параллельным соединением элементов. Но об этом поговорим позже...

Ну и для сравнения, ещё аргумент в пользу лития:

Ni-Cd 7,2V 1800 mAh - 270 грамм,

Li-Po 7,4V 1800 mAh - 82 грамма

Li-Fe-Po4

Разработаны относительно недавно и по своим типоразмерам не "попадают" в устоявшиеся стандарты.

Оригинальные - А123 systems:

1100 mAh - Ø19мм, L-65мм, вес 39 гр.

2300 mAh - Ø26мм, L-65мм, вес 70 гр.

Ну и "Братья" китайцы вовсю развивают технологию Li-Fe.

Пока на наш рынок попали 4 типоразмера:

950 и 1000 mAh - в размере Sub-С,

1600 mAh - в размере 1,5 Sub-С - Ø22,5мм, L-65мм,

2300 mAh аналогичные по размерам 2300 А123 systems.

И совсем недавно немецкая модельная фирма LRP заявила Li-Fe-Po прямоугольной формы, в плёночной оболочке, как у Li-Po.

Инструкции на "умные" зарядки на русском языке для зарядки следующих видов аккумуляторов: Lilo/LiPo/LiFe/NiCd/NiMn/Pb

Как правило зарядки как оригиналы так и подделки работают по одному принципу и функции у них схожи.

(TURNIGY ACCUCELL-6, Imax B6 и др.)

Ссылка будет здесь

Для тех кому сложно считать банки-амперы-ток, просто сложно, я заряжаю на умной зарядке по таким параметрам:

На все NiCd и NiMH ток заряда 20% от емкости АКБ.

Разрежать до напряжения с расчета 0,8Вольт на одну банку (к примеру 8 банок, значит разряжать до 6,4Вольта)