Обзор вторичных элементов питания(аккумуляторов)

Опубликовано 01.05.2013 Ведущий Антон Панкратов

Для питания автономных устройств РЭА, а также электроинструментов, а также на транспорте используются вторичные элементы питания, или аккумуляторы. Для применения они должны быть заряжены от источника постоянного тока, причем ток заряда может составлять в зависимости от конструкции от 10 процентов тока часового разряда для никель-кадмиевых до 100 процентов тока часового разряда для литий-полимерных аккумуляторов. Мы рассмотрим свинцовые, никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные и литий-полимерные аккумуляторы, как наиболее распространенные в настоящее время.
Свинцовые гелиевые необслуживаемые аккумуляторы применяются в портативной аппаратуре и инструментах вместо герметичных щелочных аккумуляторов или батарей, а так же в системах бесперебойного питания, для аварийного оборудования, где они используются в буферном режиме. Выпускаются на напряжение 6 и 12 вольт, емкость от 0.8 до 26 А/Ч, отличаются наименьшей ценой на 1А/Ч и максимальной надежностью работы в условиях стационарной эксплуатации, но имеют большой удельный вес и не очень большой предельный ток относительно емкости аккумулятора. Постепенно вытесняются более современными технологиями.
Никель кадмиевые аккумуляторы-были одними из первых компактных аккумуляторов для радиоэлектроники и электроинструмента, появившимися в конце 60тых годов прошлого века для замены первичных элементов марганец-цинковой и окисно-ртутной системы. Производятся в форм-факторах AA,ААА,С и D а также в дисковых корпусах отечественного стандарта Д0.06,Д0.15,Д0.25 и Д0.55(кроме того встречаются их китайские аналоги, в том числе в сборках по несколько элементов.)Выпускаются емкостью от 0.45 до 1.5А/ч для элемента размера АА. Максимальная емкость элементов 4.5А/ч в размере D. Недостатками этих элементов является эффект памяти(при неполном разряде и последующем заряде емкость элемента уменьшается). В настоящее время заменяются никель-металл-гидридными и литий-полимерными элементами.
Никель-металл-гидридные аккумуляторы являются наиболее распространённым типом аккумуляторов для РЭА,они выпускаются всех стандартных для первичных элементов габаритных размеров, а также в виде батарей для замены Крон и для массовых радиоэлектронных устройств, таких как радиотелефоны и фотоаппараты. Отличаются значительно меньшим эффектом памяти по сравнению с никель-кадмиевыми элементами, но при этом при равной емкости имеют меньший максимальный разрядный ток (3-4С вместо 10С у никель-кадмиевых аккумуляторов). Стандартные элементы имеют емкость от 0.08 до 10А/ч.В связи с недостатками практически вытеснены из фотоаппаратов и сотовых телефонов, но продолжают применятся для устройств требующих большей надежности чем может обеспечить более энергоёмкая технология Литий ионных аккумуляторов.
Литий-ионные аккумуляторы обладая наибольшей энергоемкостью из доступных на современном рынке элементов, имеют важный недостаток-высокую огнеопасность, косвенно связанной к тому же с тем что высокая отдача по току может в случае короткого замыкания между электродами вызывать возгорание элементов. Для недопущения подобного явления большинство литий-ионных аккумуляторов имеют встроенный контроллер батареи, размещенный на ее контактах. Кроме того литий-ионный аккумулятор имеет не очень большой ресурс хранения и эксплуатации что вынуждает заменять батареи каждые 2-3 года. Тем не менее именно по этой технологии выполнены компактные батареи максимальной емкости. Крме того элементы выполненные по этой технологии обеспечивают напряжение 3-3.7в на один элемент, вместо 2 вольт у свинцовых и 1.3 вольт у щелочных аккумуляторов.