Питание гаджетов – аккумуляторы
Электрический аккумулятор – это химический источник тока (ХИТ) многоразового действия. Аккумуляторы применятся для накопления электрической энергии с последующим автономным питанием различных электронных гаджетов.
Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Теоретически работоспособность аккумулятора или аккумуляторной батареи может быть восстановлена путем его заряда, то есть при пропускании тока в направлении, обратном направлению тока при разряде.
Несколько аккумуляторов, последовательно соединенных в одну электрическую цепь, часто называет аккумуляторной батареей.
Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита.
В большинстве случаев для питания гаджетов используются аккумуляторы следующих основных типов:
Типы аккумуляторов
-
Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы
-
Никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы
-
Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы
-
Литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы
Никель-кадмиевый аккумулятор
Никель-кадмиевый аккумулятор – химический источник тока (ХИТ), электрохимическая система которого устроена так: анодом является металлический кадмий (в виде порошка), электролитом - гидроксид калия с добавкой гидроксида лития, катодом - гидрат окиси никеля с графитовым порошком. Изначально в мобильных электронных устройствах и гаджетах применялись никель-кадмиевые аккумуляторы.
Плюсы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов:
-
Невысокая стоимость
-
Высокая надежность. Данные аккумуляторы невосприимчивы к перезаряду и не теряют работоспособность при полном разряде
-
Более высокие значения пикового и оптимального тока нагрузки (по сравнению с другими типами аккумуляторов) при одинаковой емкости
-
Устойчивая работа при отрицательных температурах.
-
Допускают длительное хранение в разряженном состоянии
Минусы Ni-Cd Никель-кадмиевых аккумуляторов:
-
Основной недостаток Никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторов «эффект памяти»
-
Большой саморазряд
При малых токах нагрузки аккумулятор быстро теряет заряд за счет саморазряда, а не за счёт тока нагрузки. По этой причине в пультах дистанционного управления, в часах и в экспонометрах применяют батареи.
Если в эти устройства поставить аккумуляторы, то аккумуляторы быстро разрядятся. Причём из-за саморазряда.
Эффект памяти описан в материале Аккумуляторы Ni-Cd в фотоаппаратуре
Никель-металлогидридный аккумулятор
Никель-металлогидридный аккумулятор имеет водородный металлогидридный электрод в качестве анода. В качестве электролита - гидроксид калия. Катодом служит оксид никеля. Никель-металлогидридные аккумуляторы Ni-MH аккумуляторов разрабатывались в качестве альтернативы никель-кадмиевых аккумуляторов.
Плюсы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов:
-
Частично устранен «эффект памяти». Это означает, что заряжать не полностью разряженный аккумулятор можно, если он хранился в таком состоянии не более нескольких дней. Если же аккумулятор был частично разряжен, а затем не использовался в течение длительного времени, то перед зарядом его необходимо разрядить
-
Удельная электроемкость по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами выше
Минусы Ni-MH Никель-металлогидридных аккумуляторов:
-
Критичность к перезаряду
-
Аккумуляторы необходимо хранить в полностью заряженном состоянии. При хранении надо регулярно (раз в 1-2 месяца) проверять напряжение. Если напряжение стало меньше 1 Вольта, то аккумулятор необходимо зарядить
-
Практически по всем параметрам (число циклов «заряд-разряд», величина саморазряда, токи нагрузки, диапазон рабочих температур) уступают никель-кадмиевым аккумуляторам
Литий-ионный аккумулятор
Литий-ионный аккумулятор широко распространен в современной электронике. В настоящее время это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как мобильные телефоны, смартфоны, электронные книги, ноутбуки, планшетные компьютеры, цифровые фотоаппараты, MP3-плейеры и проч.
К числу его основных достоинств надо причислить возможность формирования аккумулятора практически любой нужной формы, исходя из потребностей компоновки миниатюрного гаджета или иного устройства.
Плюсы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов:
-
Сравнительно высокая стоимость
-
Низкий саморазряд
-
Высокое напряжение одного элемента
-
Практически отсутствует «эффект памяти»
Минусы Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов:
-
Более высокая стоимость по сравнению с никелевыми аккумуляторами
-
Меньшие максимальные токи нагрузки
-
Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты (это повышает стоимость эксплуатации). Защита ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и контролирует элемент от слишком сильного разряда. Кроме того, защита ограничивает максимальные токи заряда-разряда и контролирует температуру элемента
-
Литий-ионные аккумуляторы имеют ограниченный срок службы. Этот тип аккумуляторов приходит в негодность за несколько лет после выпуска
Литий-полимерный аккумулятор
В результате совершенствования Li-Ion аккумуляторов появились Li-Pol литий-полимерные аккумуляторы. Теоретически считается, что по этой технологии можно получить дешевые аккумуляторы равные по качеству Li-Ion Литий-ионным аккумуляторам.
Возможность изготовления очень компактных и тонких аккумуляторов, что особенно важно при конструировании гаджетов.
Плюсы Li-Ion Литий-полимерных аккумуляторов:
-
Li-Pol аккумуляторы дешевле, чем Li-Ion аккумуляторы
-
Отсутствует эффекта памяти
-
Низкий саморазряд
-
Толщина аккумуляторов может начинаться от 1 мм, при необходимости можно придавать аккумулятору гибкую форму
-
Экологическая безопасность
Минусы Li-Ion Литий-полимерных аккумуляторов:
-
Сравнительно небольшое количество циклов заряд-разряд
-
Работоспособен только при положительных температурах
Наиболее важные технические характеристики основных видов аккумуляторов приведены в таблице 1.
Технические характеристики основных типов аккумуляторов
Таблица 1
Параметр |
Тип аккумулятора |
|||
Ni-Cd |
Ni-MH |
Li-Ion |
Li-Pol |
|
Напряжение одного элемента |
1,25 В |
1,25 В |
3,6 В |
3,6 В |
Количество рабочих циклов заряд-разряд |
1500-4000 |
500 |
500-1000 |
300 |
Саморазряд в месяц |
20% |
30% |
5% |
10% |
Ток нагрузки, пиковый |
20 А |
5 А |
2 А |
2 А |
Ток нагрузки, оптимальный |
1 |
0,5 А |
1 А |
1 А |
Минимальное время заряда |
1.5 ч |
2-4 ч |
3-4 ч |
5-15 ч |
Устойчивость к перезаряду |
Средняя |
Низкая |
Очень низкая |
Низкая |
Диапазон рабочих температур |
-40..60°C |
-20..60°C |
-20..60°C |
0..60°C |
При эксплуатации Li-Ion Литий-ионных аккумуляторов необходимо учитывать, что в Таблице 1 приведён Диапазон рабочих температур разряда.
Диапазон рабочих температур заряда аккумуляторов, как правило, существенно меньше.
© 2013 abcIBC.com. All rights reserved.До встречи в Сети!
См.также
Оглавление раздела Компьютеры и гаджеты
