Типы аккумуляторных батарей

Аккумуляторы как многоразовые заряжаемые источники питания могут с успехом заменить одноразовые батарейки при условии правильного выбора и грамотной эксплуатации. Многочисленные перезаряжаемые элементы выпускаются по разным технологиям, имеют отличия по форм-фактору, электрохимическому типу и соотношению характеристик. В этой статье мы даем общее представление о возможностях применения и особенностях выбора аккумуляторов наиболее распространенных и общедоступных видов.

Основные характеристики аккумулятора

Сразу оговорим важную деталь: аккумулятор и АКБ — это разные вещи. Для простоты мы можем называть его АКБ или заряжаемой батарейкой, но важно понимать отличие:

• аккумулятор как источник питания структурно и функционально — один элемент с определенным напряжением и емкостью не выше установленного для него максимума;
• АКБ или аккумуляторная батарея — это сборка из нескольких элементов, способная в зависимости от конфигурации выдавать суммарное напряжение и иметь суммарную емкость.

Это важное отличие, так как оно влияет на порядок использования и подзарядки, требует грамотного выбора зарядных устройств с автоматикой контроля тока, напряжения, калибровкой составных частей батареи. Иногда мы говорим и пишем "аккумуляторная батарейка", но это значит, что внутри сборка из нескольких элементов.

Для оценки возможностей применения аккумулятора важно знать его характеристики. Основные ориентиры для изучения вариантов и выбора:

• форм-фактор — размеры (габариты) и собственно форма аккумулятора, которая бывает прямоугольной, цилиндрической, плоско-прямоугольной;
• емкость — основной показатель, отражающей количество энергии, которую способен накопить и отдать элемент или сборка;
• выходное напряжение — диапазон между минимальным и максимальным значением напряжения, при котором аккумулятор считается работающим;
• количество циклов перезарядки, скорость деградации батареи (износ и потеря емкости), эффект памяти, при котором емкость может снижаться.

С профессиональной и конструкторской точки зрения имеет значение удельная емкость — количество накопленной энергии на единицу массы, от которого зависит вес и продолжительность работы элемента. На функциональность и эффективность влияет электрохимический тип аккумулятора, то есть состав и взаимодействие его внутренних электродов и электролита.

Форм-фактор и стандарты размерности аккумуляторов

Существует более или менее адаптированная к множеству вариантов система классификации размерности и формы аккумуляторов, сходная с такой же системой для батареек.

РазмерностьАА или пальчиковые аккумуляторы, самые распространенные. Выдают 1,2 - 1,4 В по напряжению, емкость может достигать 2850 мАч.

Размерность ААА или мизинчиковые, меньшего размера, емкость в пределах 1100 мАч.

Размерность C и D — аккумуляторы больше пальчиковых, с увеличенной емкостью, в основном используются в специальной технике, автоматике, промышленных устройствах, музыкальных устройствах.

Размерность РР3, знакомая многим КРОНА с напряжением 8,4 В.

Это наиболее распространенные варианты в массовом потребительском секторе.

Аккумуляторы для мобильных телефонов имеют другие типоразмеры. Это же касается заряжаемых источников питания для электроинструмента, фото- и видеокамер, регистраторов. Разнообразие вариантов значительно шире, чем у одноразовых батареек.

Электрохимический тип аккумулятора

Первые по времени появления, постепенно вытесняемые с рынка компактных аккумуляторов — никель-кадмиевые. Способные работать под высокими нагрузками, быстро заряжаются при высоких токах, обладают низким собственным сопротивлением, поэтому не склонны к перегреву. Явные недостатки — широко известный эффект памяти при ранней зарядке (емкость снижается), проблема утилизации, интенсивный саморазряд.

Никель-металлогидридные

При разработке этого типа источников питания стремились уйти от эффекта памяти и снизить экологические негативные факторы. В итоге получили прирост емкости почти на 20 %, довольно быстрый саморазряд, почти полное отсутствие эффекта памяти. С появлением аккумуляторов LSD Ni-Mh наметился прогресс со снижением саморазряда, сохранилась или увеличилась емкость.

Литий-ионные Li-ion

Li-ion  аккумуляторы оказались прорывными с точки зрения низкого саморазряда, компактности, отсутствия эффекта памяти и способности работать под нагрузкой. Немалую роль сыграла удельная емкость — небольшой по весу и размерам элемент способен накапливать много энергии. У этого типа аккумуляторов удалось стабилизировать кривые тока и напряжения при разряде — элемент способен долго "тянуть" на номинальном напряжении 3,6 В. Однако, среди недостатков осталась чувствительность к высокому току. Для нормальной работы лучше использовать технику с контроллерами и автоматикой наблюдения за АКБ. Чувствительный к низким температурам, склонны к перегреву, что создает опасность возгорания.

Литий-полимерные или Lipol

Относительно новая технология позволила существенно уменьшить размеры элементов за счет сгущения электролита до состояния геля. По электрохимическому типу это те же литий-полимерные источники, но более компактные, в мягком корпусе, не склонные к протечке электролита. Считаются наиболее перспективными на рынке аккумуляторов для мобильных устройств, профессиональных приборов и аппаратуры, дронов. Что выбрать литий-полимерные или Lipol подробнее читайте здесь

Li-Fe (литий фосфатные)

Обладают ценным с точки зрения потребителя соотношением большой емкости и высокой скорости зарядки. За счет усовершенствованного электрохимического типа способны к полной зарядке за 15 - 20 минут, выдерживают значительное число циклов, иногда по этому показателю превосходят аналоги в десятки раз.

Тип подключения компактного аккумулятора

Для большинства пользователей это актуальный вопрос. В потребительских устройствах, профессиональной технике и приборах используются варианты:

• классические клеммы — круглые контакты под установленные в гнезде пластины, самый простой с точки зрения монтажа вариант;
• профильные контакты типа КРОНА — присоединяются к пластине с ответными контактами;
• аксиальные — из аккумулятора выведены проволочные усы под пайку;
• аккумуляторы с лепестковыми контактами под пайку — удобный вариант для монтажа без гнезд и специальных коробов, есть модели с лепестками под зажимной контакт.

Аккумуляторы типа LiPol (литий-полимерные) могут выпускаться с платой защиты и разъемом типа "папа-мама" плоской формы, широко распространенным в мобильных устройствах и приборах.

Особенности эксплуатации и зарядки

Работоспособность аккумулятора критически зависит от процесса зарядки, во время которого нужно постоянно поддерживать определенное соотношение тока и напряжения. Для каждого типа есть свои правила, более современные сборки и элементы должны взаимодействовать только с определенными типами зарядных устройств для аккумуляторов.

При выборе в первую очередь учитывается совместимость с определенным типом потребителей. Для этого важно определить реальную работоспособность источника питания — разделить его емкость на силу тока в приборе, чтобы узнать, сколько времени проработает аккумулятор. На втором месте — оценка по форм-фактору и типу присоединения. Далее важно уточнить, потребуется ли сборка из нескольких элементов, например, можно отдельно подобрать и купить аккумуляторы для сборок к электроинструменту и промышленные аккумуляторы для приборов, счетчиков, устройств автоматики и управления.

Учитывается чувствительность к холоду и нагреванию, скорость саморазряда, время на полный заряд, необходимость избегать эффекта памяти и условий для быстрой деградации источника. Рекомендуем при принятии решения запросить консультацию, особенно если речь идет о промышленных и профессиональных заряжаемых источниках питания.