На протяжении долгих лет вопросами снабжения портативной электроники энергией были практически единолично заняты никель-кадмиевые аккумуляторы, изобретенные на рубеже XIX и XX века. Встречаются они и поныне, поэтому опус о типах аккумуляторных батарей логично начать именно с них.

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd)

Конструктивно аккумуляторы данного типа состоят из положительного и отрицательного электродов, разделенных сепаратором. Они, в свою очередь, погружены в щелочной электролит и все это «упаковано» в герметичный металлический корпус. Положительный электрод имеет в своем составе оксид-гидроксид никеля, а в составе отрицательного присутствует кадмий — тяжелый металл повышенной токсичности. Собственно, «ядовитый» характер кадмия и послужил толчком к вытеснению этих аккумуляторов батареями иных типов.

Благодаря возможности отдавать наибольший ток нагрузки аккумуляторы типа Ni-Cd являются
практически незаменимым решением для высокооборотистого электроинструмента.

Никель-кадмиевые аккумуляторы дешевы в производстве и весьма надежны при надлежащем обслуживании. Однако они «помнят» остаточный уровень заряда. Так проявляется «эффект памяти». Его суть сводится к тому, что новый разряд не полностью опустошенного аккумулятора возможен только до той черты, с которой батарею начали заряжать. Дабы избежать этого явления, достаточно придерживаться простого правила: заряжайте только полностью разряженные никель-кадмиевые аккумуляторы.

Полезно знать! Аккумуляторы Ni-Cd начинают работать на заявленных в параметрах в полную силу после «раскачки», т.е. предварительно их нужно «потренировать», произведя 3-5 циклов разряда-заряда.
Плюсы технологии: Минусы технологии:
большое количество циклов разряда-заряда при должном обслуживании; «эффект памяти»;
возможность отдавать большие токи нагрузки; высокий уровень саморазряда (до 8-10 % в первые сутки);
быстрая зарядка с минимальным стрессом; относительно низкая удельная энергоемкость;
отличная производительность при минусовых температурах; токсичные материалы;
длительный срок хранения (в т.ч. в разряженном состоянии); повышенные требования к условиям эксплуатации.
низкая стоимость.

В современных реалиях никель-кадмиевые батареи встречаются нечасто. Преимущественно их можно лицезреть на борту электроинструмента, потому как аккумуляторы данного типа наилучшим образом приспособлены под эксплуатацию с разрядными и зарядными токами большой величины.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы (Ni-Mh)

На смену батареям Ni-Cd были выпущены более экологичные и безопасные никель-металл-гидридные аккумуляторы, получившие маркировку Ni-Mh. Они впитали лучшее от технологии-предшественника и «прокачались» по иным параметрам. В качестве катода у них выступает оксид никеля, анода — водородный металлгидридный электрод. Электролитом же является щелочь.

На базе технологии Ni-Mh созданы, в частности, профи из отряда перезаряжаемых элементов питания — аккумуляторы Panasonic Eneloop.

Не вдаваясь в хитросплетение протекающих внутри химических процессов, стоит отметить, что никель-металл-гидридные батареи менее подвержены «эффекту памяти», также для них характерна высокая стабильность рабочего напряжения — оно не падает вплоть до полной разрядки элемента питания. При аналогичных размерах с аккумуляторами типа Ni-Cd удельная энергоемкость их последователей в разы выше, а вот величина саморазряда у Ni-Mh батарей напротив — возросла.

Плюсы технологии: Минусы технологии:
на треть большая удельная емкость; повышенный саморазряд;
меньшая склонность к «эффекту памяти»; при зарядке выделяется много тепла;
применение нетоксичных материалов; рабочая емкость снижается после 200-300 циклов зарядки;
отличная производительность при минусовых температурах; чувствительны к перезаряду;
длительный ресурс; глубокие разряды приводят к уменьшению срока службы.
простые требования к хранению и транспортировке.

Чаще всего технологию используют перезаряжаемые элементы питания «пальчикового» и «мизинчикового» форматов, которые затем могут применяться в любых совместимых устройствах. В частности, на никель-металл-гидридной базе построены небезызвестные батарейки Panasonic Eneloop.

На основе никеля также созданы менее распространенные аккумуляторы типов Ni-Fe (железо-никелевые), Ni-Zn (никель-цинковые) и Ni-H (никель-водородные).

Следующей ступенью развития аккумуляторных батарей стала интеграция в массы литий-ионной технологии постройки элементов питания.

Популярные аккумуляторы ААA

Литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion)

Литий, как самый легкий из металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Однако в «чистом» виде ему свойственна нестабильность поведения, из-за чего высок риск воспламенения аккумуляторов, созданных на его базе. Ввиду этого ставка была сделана на более безопасные в эксплуатации неметаллические литиевые батареи на основе ионов лития.

Маркировку Li-Ion можно лицезреть на корпусах львиной доли аккумуляторов для мобильных устройств.

Батареи этого типа уделывают никелевых собратьев по большинству пунктов программы. Их энергетическая плотность в 2-3 раза выше, нежели у аккумуляторов типа Ni-Cd, а «эффект памяти» незаметен от слова вовсе. Поставить на зарядку литиево-ионную батарейку можно вне зависимости от остаточных запасов энергии в баках.

Плюсы технологии: Минусы технологии:
высокая удельная емкость; боязнь отрицательных температур;
высокая плотность зарядных токов; ограниченное число циклов разряда-заряда;
крайне низкий уровень саморазряда; для безопасной эксплуатации необходим контроллер;
отсутствие «эффекта памяти»; аккумулятор подвержен старению;
длительный эксплуатационный ресурс; высокая стоимость.
возможность создания аккумуляторных батарей любых форм и размеров.

Аккумуляторы на базе литий-ионной технологии окружают нас повсеместно — их можно встретить в мобильных телефонах, планшетах, носимых гаджетах на манер «умных» часов, ноутбуках, фотоаппаратах и т.п.

Шагом к решению проблем безопасности при заряде-разряде Li-Ion батарей стала разработка нового поколения аккумуляторов, промаркированных обозначением Li-Pol.

Популярные телефоны с емким аккумулятором

Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Pol)

Ключевым отличием литий-полимерных аккумуляторных батарей от собратьев из рода Li-Ion является применение сухого электролита из твердого полимера. Благодаря этому собрать элемент питания стало возможно в корпусе любой толщины, причем не обязательно из металлической оболочки. Активное внедрение технологии в жизнь сдерживает низкая электрическая проводимость в условиях комнатной температуры.

Технологию Li-Pol во всю используют «павербанки».
В смартфонах, планшетах и прочих портативных гаджетах используются не «чистокровные» Li-Pol аккумуляторы, а своеобразные гибриды. В качестве электролита в них применяется гелеобразное вещество с ионами лития.
Плюсы технологии: Минусы технологии:
могут принимать любую форму; боязнь отрицательных температур;
высокие показатели удельной емкости и энергетической плотности; высокое внутреннее сопротивление при комнатной температуре;
низкий ток саморазряда; для безопасной эксплуатации необходим контроллер;
отсутствие «эффекта памяти»; подверженность деградации при длительном хранении;
длительный эксплуатационный ресурс. высокая стоимость.

Будущее видится именно за батареями типа Li-Pol. Впрочем, серьезную конкуренцию им уже сейчас готовы составить аккумуляторы новых форматов: Li-O2, Li-S и прочие, о которых вкратце поведано ниже.

Что в перспективе?..

В большинстве своем за основу при разработках «идеальной» батареи взята литиевая «подложка»:

  • Li-O2 — литий-воздушные аккумуляторы. Вместо оксидов металла в электролите таких батарей применяется углерод, который формирует электрический ток, вступая в реакцию с воздухом. Элементы питания Li-O2 не любят контактов с влагой, к тому же после определенного числа циклов разряда-заряда происходит ухудшение показателей эффективности их работы. Технология также послужила базой для создания литий-кислородных аккумуляторов с наночастицами, в которых содержатся ионы лития и, собственно, кислорода. Однако пока она является еще более «сырой».
  • Li-S — литий-серные аккумуляторы подкупают увеличенной вдвое крат энергоемкостью и длительным эксплуатационным ресурсом (свыше 1500 циклов разряда-заряда). Постановке батарей этого типа на конвейер мешает вопрос утилизации токсичных соединений серы.
  • Литий-нанофосфатные аккумуляторы с включенными в состав наночастицами способны обеспечить высокую скорость заряда и большую отдачу тока. Их активное распространение сдерживают большие габариты элементов питания и нерешенные вопросы с «зарядниками».

Из батарей прочих форматов пристальный интерес вызывают фторид-ионные аккумуляторы. Переносом зарядов между катодом и анодом в них заняты анионы фтора. Емкость таких батареек может быть в десятки раз больше, чем у аккумуляторов типа Li-Ion, однако серьезной преградой на пути к их крепкому становлению на ноги выступает возможность работы исключительно при высоких температурах.

Широчайшее распространение на сегодняшний день во всех видах автономной техники получили литий-ионные аккумуляторные батареи, ставящие превыше всего компактность и эргономику.

Популярные Powerbank аккумуляторы
Читайте также:
Не дожидаясь голода: ТОП-5 мультиварок с функцией скороварки
Меньше времени на кухне, больше времени для себя.
Центр автомобильных мультимедиа развлечений: ТОП-5 автомагнитол 2DIN
Медиаресиверы «калибра» 2DIN со сбалансированным звучанием и массой полезных дополнительных опций.
Посудомойка — главная помощница: ТОП-5 угловых гранитных моек для домашней кухни
Популярные мойки из гранита для угловых и прямых кухонь.
ТОП-5 гранитных реверсивных моек с крылом для сушки посуды
Идеальный симбиоз: кухонные мойки из гранита под каменную столешницу или постформинг любого цвета.
Набираем вес и мышцы: ТОП-5 лучших гейнеров
Спортивные добавки, которые помогут набрать вес и/или заменят несколько приемов пищи.