Протягом довгих років питаннями постачання портативної електроніки енергією були практично одноосібно зайняті нікель-кадмієві акумулятори, винайдені на рубежі XIX і XX століття. Зустрічаються вони і понині, тому опус про типи акумуляторних батарей логічно почати саме з них.

Нікель-кадмієві акумулятори (Ni-Cd)

Конструктивно акумулятори даного типу складаються з позитивного і негативного електродів, розділених сепаратором. Вони, зі свого боку, занурені в лужний електроліт і все це «упаковано» в герметичний металевий корпус. Позитивний електрод має у своєму складі оксид-гідроксид нікелю, а у складі від'ємного присутній кадмій — важкий метал підвищеної токсичності. Власне, «отруйний» характер кадмію і послужив поштовхом до витіснення цих акумуляторів батареями інших типів.

Завдяки можливості віддавати найбільший струм навантаження акумулятори типу Ni-Cd є
практично незамінним рішенням для високообертового електроінструменту.

Нікель-кадмієві акумулятори дешеві у виробництві і досить надійні при належному обслуговуванні. Однак вони «пам'ятають» залишковий рівень заряду. Так проявляється «ефект пам'яті». Його суть зводиться до того, що новий розряд не повністю спустошеного акумулятора можливий тільки до тієї межі, з якої батарею почали заряджати. Щоб уникнути цього явища, досить дотримуватися простого правила: заряджайте тільки повністю розряджені нікель-кадмієві акумулятори.

Корисно знати! Акумулятори Ni-Cd починають працювати на заявлених у параметрах в повну силу після «розгойдування», тобто попередньо їх потрібно «потренувати», зробивши 3-5 циклів розряду-заряду.
Плюси технології: Мінуси технології:
велика кількість циклів розряду-заряду при належному обслуговуванні; «ефект пам'яті»;
можливість віддавати великі струми навантаження; високий рівень саморозряду (до 8-10 % у перші добу);
швидка зарядка з мінімальним стресом; відносно низька питома енергоємність;
відмінна продуктивність при мінусових температурах; токсичні матеріали;
тривалий термін зберігання (у т. ч. в розрядженому стані); підвищені вимоги до умов експлуатації.
низька вартість.

В сучасних реаліях нікель-кадмієві батареї зустрічаються нечасто. Переважно їх можна споглядати на борту електроінструменту, бо акумулятори даного типу найкращим чином пристосовані під експлуатацію з розрядними і зарядними струмами великої величини.

Нікель-метал-гидридні акумулятори (Ni-Mh)

На зміну батарей Ni-Cd були випущені більш екологічні і безпечні нікель-метал-гидридні акумулятори, які отримали маркування Ni-Mh. Вони увібрали краще від технології-попередника і «прокачалися» по іншим параметрам. В якості катода у них виступає оксид нікелю, анода — водневий металгідридний електрод. Електролітом є луг.

На базі технології Ni-Mh створені, зокрема, профі з загону перезаряджаються елементів живлення — акумулятори Panasonic Eneloop.

Не вдаючись у хитросплетіння протікають всередині хімічних процесів, варто відзначити, що нікель-метал-гідридні батареї менш схильні до «ефекту пам'яті», також для них характерна висока стабільність робочого напруги — воно не падає аж до повної розрядки елементу живлення. При аналогічних розмірах з акумуляторами типу Ni-Cd питома енергоємність їх послідовників в рази вище, а ось величина саморозряду у Ni-Mh батарей навпаки — зросла.

Плюси технології: Мінуси технології:
на третину більша питома ємність; підвищений саморозряд;
менша схильність до «ефекту пам'яті»; при зарядці виділяється багато тепла;
застосування нетоксичних матеріалів; робоча ємність знижується після 200-300 циклів зарядки;
відмінна продуктивність при мінусових температурах; чутливі до перезаряду;
тривалий ресурс; глибокі розряди призводять до зменшення терміну служби.
прості вимоги до зберігання і транспортування.

Найчастіше технологію використовують акумуляторні елементи живлення «пальчикового» і «мизинчикового» форматів, які потім можуть застосовуватися в будь-яких сумісних пристроях. Зокрема, на нікель-метал-гидридной базі побудовані відомі батарейки Panasonic Eneloop.

На основі нікелю також створені менш поширені акумулятори типів Ni-Fe (залізо-нікелеві), Ni-Zn (нікель-цинкові) і Ni-H (нікель-водневі).

Наступною сходинкою розвитку акумуляторних батарей стала інтеграція в маси літій-іонної технології побудови елементів живлення.

Популярні акумулятори ААА

Літій-іонні акумулятори (Li-Ion)

Літій, як найлегший з металів, має найбільший електрохімічний потенціал і забезпечує найбільшу щільність енергії. Проте в «чистому» вигляді йому властива нестабільність поведінки, через що високий ризик займання акумуляторів, створених на його базі. Зважаючи на це, ставка була зроблена на більш безпечні в експлуатації неметалеві літієві батареї на основі іонів літію.

Маркування Li-Ion можна споглядати на корпусах левової частки акумуляторів для мобільних пристроїв.

Батареї цього типу покажуть нікелевих побратимів по більшості пунктів програми. Їх енергетична щільність в 2-3 рази вище, ніж в акумуляторів типу Ni-Cd, а «ефект пам'яті» непомітний від слова зовсім. Поставити на зарядку літій-іонну батарею можна незалежно від залишкових запасів енергії в баках.

Плюси технології: Мінуси технології:
висока питома ємність; боязнь негативних температур;
висока щільність зарядних струмів; обмежене число циклів розряду-заряду;
вкрай низький рівень саморозряду; для безпечної експлуатації необхідний контролер;
відсутність «ефекту пам'яті»; акумулятор схильний до старіння;
тривалий експлуатаційний ресурс; висока вартість.
можливість створення акумуляторних батарей будь-яких форм і розмірів.

Акумулятори на базі літій-іонної технології оточують нас всюди — їх можна зустріти в мобільних телефонах, планшетах, носяться гаджети на зразок «розумних годин, ноутбуки, фотоапарати тощо

Кроком до вирішення проблем безпеки при заряді-розряді Li-Ion батарей стала розробка нового покоління акумуляторів, промаркованих позначенням Li-Pol.

Популярні телефони з ємним акумулятором

Літій-полімерні акумулятори (Li-Pol)

Ключовою відмінністю літій-полімерних акумуляторних батарей від побратимів з роду Li-Ion є застосування сухого електроліту з твердого полімеру. Завдяки цьому зібрати елемент живлення стало можливо в корпусі будь-якої товщини, причому не обов'язково з металевої оболонки. Активне впровадження технології у життя стримує низька електрична провідність в умовах кімнатної температури.

Технологію Li-Pol у всю використовують «павербанки».
В смартфонах, планшетах і інших портативних гаджетах використовуються не «чистокровні» Li-Pol акумулятор, а своєрідні гібриди. В якості електроліту в них застосовується гелевидний речовина з іонами літію.
Плюси технології: Мінуси технології:
можуть приймати будь-яку форму; боязнь негативних температур;
високі показники питомої ємності та енергетичної щільності; високий внутрішній опір при кімнатній температурі;
низький струм саморозряду; для безпечної експлуатації необхідний контролер;
відсутність «ефекту пам'яті»; схильність до деградації при тривалому зберіганні;
тривалий експлуатаційний ресурс. висока вартість.

Майбутнє бачиться саме за батареями типу Li-Pol. Втім, серйозну конкуренцію їм вже зараз готові скласти акумулятори нових форматів: Li-O2, Li-S та інші, про які коротко поведано нижче.

Що в перспективі?..

В більшості своїй за основу при розробках «ідеальної» батареї взята літієва «підкладка»:

  • Li-O2 — літій-повітряні акумулятори. Замість оксидів металу в електроліті таких батарей застосовується вуглець, який формує електричний струм, вступаючи в реакцію з повітрям. Елементи живлення Li-O2 не люблять контактів з вологою, до того ж після певного числа циклів розряду-заряду відбувається погіршення показників ефективності їх роботи. Технологія також послужила базою для створення літій-кисневих акумуляторів з наночастинками, в яких містяться іони літію і, власне, кисню. Однак поки що вона є ще «сирий».
  • Li-S — літій-сірчані акумулятори підкуповують збільшеною вдвічі крат енергоємкістю і тривалим експлуатаційним ресурсом (понад 1500 циклів розряду-заряду). Постановці батарей цього типу на конвеєр заважає питання утилізації токсичних сполук сірки.
  • Літій-нанофосфатные акумулятори з включеними до складу наночастинками здатні забезпечити високу швидкість заряду і більшу віддачу струму. Їх активне поширення стримують великі габарити елементів живлення і невирішені питання з «зарядниками».

З батарей інших форматів пильний інтерес викликають фторид-іонні акумулятори. Перенесенням зарядів між катодом і анодом у них зайняті аніони фтору. Ємність таких батарейок може бути в десятки разів більше, ніж в акумуляторів Li-Ion, проте серйозною перешкодою на шляху до їх міцному становлення на ноги виступає можливість роботи виключно при високих температурах.

Широке розповсюдження на сьогоднішній день у всіх видах автономної техніки отримали літій-іонні акумуляторні батареї, що ставлять понад усе компактність і ергономіку.

Популярні Powerbank акумулятори
Читайте також:
Не чекаючи голоду: ТОП-5 мультиварок з функцією скороварки
Менше часу на кухні, більше часу для себе.
Центр автомобільних мультимедійних розваг: ТОП-5 автомагнітол 2DIN
Медиаресиверы «калібру» 2DIN зі збалансованим звучанням і масою корисних додаткових опцій.
Посудомийка — головна помічниця: ТОП-5 кутових гранітних мийок для домашньої кухні
Популярні мийки з граніту для кутових і прямих кухонь.
ТОП-5 гранітних реверсивних миття з крилом для сушіння посуду
Ідеальний симбіоз: кухонні мийки з граніту під кам'яну стільницю або постформінг будь-якого кольору.
Набираємо вагу і м'язи: ТОП-5 кращих гейнери
Спортивні добавки, які допоможуть набрати вагу і/або замінять кілька прийомів їжі.