Напряжение разряженной батарейки 1.5 в. Ёмкость и напряжение батарейки. Батарейки «таблетки»: размеры и названия

Практически каждый из нас сталкивается в своей жизни и гальваническими элементами, но далеко не каждому эта встрача оставляет приятные воспоминания. Чаще всего у обычного человека возникают следующие проблемы: батарейки почему-то работают слишком короткое время, тогда как ожидалось, что они будут работать намного дольше, они плохо держат напряжение, текут и портят аппаратуру. Виноватых обычно ищут где-то на стороне, редко допуская, что в случившимся есть доля собственной вины. Возможно батарейка «сдохла» потому, что ваш выбор был неверен. Возможно, вы просто не вполне четко представили себе ее способности и не знали, чего от таких элементов требовать. Возможно, в подобных условиях эксплуатации данная батарейка и обязанна вести себя именно так, как она себя повела.

Введение

Разные нагрузки требуют разных источников питания. Типичные примеры различных нагрузок для ХИТ (химических источников тока): фотоаппарат, часы и плеер. Современный автоматический фотоаппарат с автофокусировкой и со вспышкой требует большого, но кратковременного тока, а аудиоплеер наоборот предпочитает длительный ток разряда средней величины. Номинальная емкость инапряжение батарей для этих разных по типу потребления устройств могут быть одинаковыми, ноиз-за разного максимального разрядного тока для них должны применяться источники разных типов.

Электромеханические кварцевые или электронные часы могут в течение долгого времени потреблять от источника очень малый ток и работать годами. Оснащать их аккумулятором было бы неправильно, так как у него большой ток саморазряда и часы остановятся раньше чем через месяц, как бы мало они ни потребляли. Устанавливать дорогой щелочной элемент также не стоит - вполне подойдет и дешевый солевой.

Отсутствие знаний осложняет жизнь и приводит к неприятностям. Чтобы не совершать грубых ошибок в выборе источника питания и не попадать в нелепые ситуации, чтобы понимать, чего следует ожидать от работы ХИТ, необходимо познакомиться сих основными свойствами и различиями.

Основные характеристики

Все поставляемые ХИТ можно подразделить на две большие группы по их способности к повторному использованию. Элементы, запасы энергии вкоторых могут быть восстановлены путем заряда после того, как будет исчерпан начальный ресурс, принято называть аккумуляторами. Другая большая группа источников - одноразовые ХИТ, которые обычно в быту называют батарейками. Строго говоря, батареей следовало бы называть несколько соединенных особым образом гальванических элементов (такой прием часто применяется для повышения суммарного напряжения ХИТ или разрядного тока). В технике же принято называть «первичными» элементы, не подлежащие повторному использованию.

Первое, на что обычно обращает внимание покупатель - напряжение элемента. Следует различать рабочее напряжение элемента и напряжение наклеммах при отключенной нагрузке (его принято обозначать аббревиатурой НРЦ - напряжение разомкнутой цепи). На этикетке всегда указывается рабочее напряжение. Как правило, НРЦ выше или ниже рабочего, а разница иногда достигает нескольких десятых вольта. Выход батареи на рабочее напряжение при подключении нагрузки может быть протяженным во времени или быстрым, почти мгновенным. Особым образом ведут себя литиевые ХИТ после длительного хранения. Здесь порой наблюдается начальный провал напряжения, а затем постепенный выход параметра на нормальный уровень. Ряд напряжений, присущий ХИТ, таков: 1,2 В; 1,3 В; 1,5 В; 3 В; 3,6 В. Остальные значения (например, 4,5 В; 6 В; 9 В; 12 В) получают путем объединения элементов в батарею. Для специальных целей могут производиться батареи со специфическими значениями номинального напряжения.

Другой важной характеристикой ХИТ является электрическая емкость. Напомним, что под термином «номинальная электрическая емкость батареи», обычно измеряемой в ампер-часах, принято понимать количество энергии, которое способна выдавать батарея в виде электрического тока при 20°С и заданном напряжении на клеммах. (То есть, если говорят, что батарея имеет емкость, например,2 А·ч, то это означает, что она способна в течение 10 часов выдавать в нагрузку ток, равный 0,2 А (10x0,2 = 2). Или 200 часов по 10 мА. Или 1000 часов по 2мА.) Диапазон емкостей довольно широк и простирается от нескольких десятков миллиампер-часов у ХИТ для бытового и промышленного применения и до нескольких десятков тысяч ампер-часов в батареях для военных и космических нужд. В данной статье речь пойдет лишь о наиболее распространенных и популярных типах элементов.

Кроме уже приведенных двух важнейших характеристик, ХИТ различаются также повеличине максимально допустимого тока, который они способны отдавать в нагрузку. Поскольку нагрузка может иметь различную потребляемую мощность, необходимо внимательно отнестись к подбору батареи поданному параметру. Этот параметр важен, поскольку устройства, потребляющие при подключении большой ток, недолжны оснащаться теми же элементами, что и устройства, предназначенные для эксплуатации впродолжительном слаботочном режиме. На этикетке батареи данный параметр, как правило, отсутствует. Вместо него на солевых (угольно-цинковых) батарейках бывает написано что-нибудь вроде «Super Duty» (можно перевести как высокая мощность или супернагрузка) или «Super Heavy Duty» (сверхтяжелая, то есть очень большая нагрузка), но чаще всего встречаются элементы с надписью «General Purpose», что и естественно, поскольку надпись переводится как «общее применение» или «общее назначение». Элемент «Super Heavy Duty» мощнее остальных в своей группе, так как обладает максимальной емкостью и разрядным током. На щелочных батареях всегда пишут «Alkaline». О том, что следует из этого наименования, будет рассказано дальше, а пока скажем только, что при одинаковом конструктивном исполнении и равных с солевым элементом габаритах, алкалайновый обладает много большей емкостью. Внутри данной группы также существует деление на подгруппы по емкости и токам нагрузки.

Кроме величины разрядного тока имеет значение температурный диапазон, при котором будет эксплуатироваться ХИТ. Как известно, с понижением температуры энергоотдача большинства химических источников падает, а с возрастанием температуры сокращается время жизни батарей и увеличивается вероятность их полного разрушения. Однако разработаны и производятся специальные типы источников с диапазоном, расширенным в ту или иную сторону, и при выборе батареи следует обратить на это внимание.

Самое большое разнообразие характерно для конструкций химических батарей и их габаритных размеров. Выпускаются как крошечные, таблеточного вида элементы, так и источники сравнительно больших габаритов. При этом возможны, например, исполнения с тонкими сварными клеммами, приспособленные под пайку на плате. Применяются также пружинные зажимы или элементы с гибкими проводниками, приваренными к полюсам ХИТ.

По внешнему виду источника невозможно сделать однозначно правильный вывод о его характеристиках, поэтому на него наносится кодовое обозначение, несущее информацию о наиболее важных характеристиках. В некоторых западных странах еще жива старая система обозначений, в основе которой лежит геометрический размер элемента. Самым крупным из наиболее распространенных типов цилиндрических батарей является элемент, маркированный литерой D, затем в порядке убывания C, A, АА, ААА, АААА. Кроме целых значений возможны также промежуточные (дробные) величины: 1/3 AA, 2/3 AA, 1/2 AAA и т. д. (Такая система маркировки габаритных размеров характерна для «пальчиковых» элементов традиционных технологий. Для современных литиевых батарей чаще встречается не литерная, а цифровая система кодировки. Например, в обозначении xR34615 записаны размеры: диаметр 34мм, высота 61,5 мм, а код CR2032 означает, что батарейка имеет диаметр 20 мм и высоту 3,2 мм.) Таблица 1 содержит некоторые сведения по старой маркировке ХИТ.

Современный международный стандартизированный способ маркировки, применяемый при обозначении батарей, позволяет судить о них более квалифицированно и точно. В начале стоит символ, характеризующий состав элемента, за ним стоит символ, характеризующий геометрическую форму элемента, а далее - его размер. Буква R обозначает цилиндрическую форму элемента, а цифры, которые стоят в конце, означают порядковый номер в международной классификации батареек. Например, элемент 6F22 (у нас в стране он известен как батарейка «Крона») расшифровывается следующим образом: 6 - количество последовательно соединенных элементов напряжением по1,5В (в сумме дают 9 В), F (от Flat) - плоская батарея, 22 означает международный номер элементов, из которых собрана эта батарея. Сейчас эта система изменяется, и последние цифры, вероятно, будут содержать информацию о габаритных размерах батарейки.

Батарейки - бытовое название группы ХИТ, имеющих однократное применение ине подлежащих перезарядке, восстановлению заряда. В процессе разрядки, то есть извлечения электричества из элемента, анод, катод и электролит необратимо изменяются. Элементы не подлежат повторному использованию. Технологии производства батареек развиваются уже более сотни лет. За это время удалось найти оптимальные конструктивные решения. По этой причине они являются сравнительно дешевыми источниками электрической энергии. Основными типами батарей являются солевые, щелочные, литиевые и воздушно-цинковые ХИТ (перечислены не все, а лишь те группы элементов, которые пользуются самым высоким спросом).

«Сухие», или солевые элементы - это группа ХИТ, в которых электролит находится не в свободном жидком виде, а распределяется в гелеобразном или пастообразном состоянии по объему сепаратора, отделяющего анод от катода. Относительная «сухость» электродов дала наименование этим источникам электричества. Сухие угольно-цинковые элементы (марганцево-цинковые) являются самыми распространенными элементами. Они применяются при малых токах или прерывистых режимах работы. Номинальноенапряжение элемента составляет 1,5В. Эффективность использования элемента повышается по мере уменьшения тока разряда и введения перерывов, так как они могут «восстанавливаться» во время перерыва в работе. Врезультате периодического «отдыха» срок службы элемента продлевается. Это явление обусловлено постепенным выравниванием, разрушением локальных неоднородностей, возникающих в электролите впроцессе разряда. Важно помнить об этой особенности впроцессе использования, например, аудиоплеера. Два поочередно сменяемых комплекта батареек могут работать в2–3 раза дольше, чем работал бы каждый вотдельности врежиме «до полного износа». Конструктивно «сухие» батареи могут выполняться в цилиндрическом и прямоугольном виде, а также в форме плоского диска («таблетки»). Достоинством угольно-цинковых элементов является их относительно низкая стоимость, а к существенным недостаткам следует отнести значительное снижение напряжения при разряде, невысокую удельную мощность (5–10Вт/кг) и малый срок хранения. Низкие температуры снижают эффективность использования гальванических элементов. Разогрев батареи может повысить ее эффективность, но может привести к быстрому высыханию электролита и,как следствие, кполному отказу. Таблица2 содержит сведения о некоторых типах солевых батареек компании Energizer.

Щелочные батареи - химические источники, в которых в качестве электролита используются щелочи. Другое их название - алкалайновые батареи (от английского alkaline - щелочь). Это наиболее современный иперспективный тип батарей. Они отличаются существенно большей электрической емкостью, превышающей емкость солевых элементов в 3–5 раз (самые современные элементы, в составе электролита которых присутствуют соли титана, имеют еще большую емкость и низкое внутреннее сопротивление). Напряжение щелочных элементов всего лишь на 0,1В меньше, чем у солевых угольно-цинковых и поэтому эти элементы взаимозаменяемы. Напряжение элементов со щелочным электролитом в процессе разряда понижается меньше, чем у солевых элементов, асрок их хранения значительно больше. Улучших образцов он может достигать 5 лет, поскольку токи саморазряда у них очень малы. Данная группа ХИТ характеризуется повышенным нагрузочным током иможет применяться для питания устройств со средним и высоким потреблением. Важное отличие этих элементов - герметичность исполнения, достигаемая благодаря отсутствию газовыделения при разряде. Этосвойство позволяет использовать их без риска испортить аппаратуру вытекающим солевым раствором. В таблице3 приведены характеристики батареек фирмы Energizer одной из самых распространенных серий Eveready.

Еще один перспективный тип батарей - воздушно-цинковые ХИТ. Они отличаются большой емкостью и экологической чистотой применяемых компонентов. Их электрическая емкость в несколько раз больше емкости щелочных источников. Номинальное напряжение на клеммах - 1,3В, в батареях 2,6В и выше. Один из расходуемых реагентов - атмосферный кислород, участвующий в реакции окисления цинка. Источники производятся либо в виде готовых к эксплуатации элементов, в которых перед началом работы следует лишь удалить со специального отверстия герметизирующую пленку, препятствующую проникновению кислорода внутрь батареи, либо в виде резервных элементов питания, которые активируются путем заливки внутрь небольшого количества воды. Первая разновидность давно завоевала прочные позиции как элемент питания слухового аппарата для слабослышащих, и достойной замены ей пока не видно. Последний тип часто применяется в качестве источника питания для аварийно-спасательных огней, а также в бакенах и т. п. устройствах. Хорошее применение этим источникам нашла корпорация Electric Fuel. Представьте себе ситуацию, когда вы отправляетесь в места, где у вас не будет возможности произвести подзарядку аккумулятора автономного прибора, например, спутникового мобильного телефона - в горы, в лес, в тундру. Здесь пригодится воздушно-цинковая батарея большой емкости. Она легко сопрягается саппаратом, так как специально изготовлена для этих целей. Ее емкости должно хватить на срок эксплуатации аппарата, вдвое превышающий период работы от аккумулятора, после чего ее можно выбросить и заменить новой.

В неактивированном виде данные элементы могут храниться в течение многих лет, нозапущенные в эксплуатацию воздушноцинковые источники теряют энергию даже при отсутствии нагрузки, посколку химическая реакция между компонентами безостановочно продолжается, сокращая количество полезных веществ. Это свойство - основной недостаток воздушно-цинковых элементов.

Литиевые батареи - химические источники, в которых в качестве анода используется металлический литий - один из самых химически активных металлов. Литий - самый легкий из всех металлов, имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Активность лития очень осложняет технологические процессы изготовления и предъявляет жесточайшие требования к герметичности источника тока, что в конечном итоге сказывается на стоимости данных ХИТ.

Под названием «литиевые батареи» скрывается целая серия источников с различной химической начинкой:

• литий - тионилхлорид (Li/SOCl 2);
• литий - диоксид серы (Li/SO 2);
• литий - диоксид марганца (Li/MnO 2).

Каждый из видов имеет свои особенности, но если говорить о качествах всей группы в целом, то данные элементы, обладая большой энергетической мощностью, в силу технологических особенностей предпочитают работу с нагрузками, потребляющими относительно небольшой (или средний) разрядный ток. Возможно,по этой причине, а также из-за стоимостных параметров, они не смогли вытеснить с рынка щелочные батареи. Наиболее изученый и технологически отработаный тип литиевых батарей - элементы на основе системы литий - диоксид марганца (Li/MnO 2), поэтому они из всей группы самые доступные по цене. Батареи Li/SOCl 2 характеризуются самым высоким выходным напряжением (3,6В), самым широким диапазоном температур (–55…+85°С), очень малыми токами саморазряда (сроки хранения элементов - свыше 10 лет) и небольшим типовым током разряда. Батареи с таким типом электролита «не любят» высоких температур. Поскольку при значительных токах разряда на внутреннем сопротивлении батареи может выделяться тепло в пределах, превышающих допустимый уровень, товконструкцию элемента вводят предохранитель-ограничитель тока (терморезистор), недопускающий токовых перегрузок. Однако существуют специальные серии таких элементов, способные выдавать повышенные токи разряда и нормально работать при высоких температурах. Достичь этого удалось благодаря специальной конструкции цилиндрического корпуса, препятствующей проникновению влажных паров снаружи, ноне мешающей выходу газов.

Примерно такие же ограничения имеет следующая серия - батареи на основе Li/SO 2 , которые также критичны к высоким температурам и тоже не допускают сильноточного разряда, но имеют меньшее рабочее напряжение (3,0В). Исторически это более ранний тип продукции. Они также выпускаются в герметичном исполнении.

Рисунок 2 показывает относительное положение некоторых типов батареек в многообразном мире ХИТ. Таблица 4 обобщает основные свойства первичных элементов.

В таблице 5 приведены характеристики литий-ионных батарей, изготавливаемых одним из крупнейших мировых производителей - французской компанией SAFT.

Осенью 2003 года на выставке в Санкт-Петербурге на одном из стендов можно было ознакомиться с образцами продукции китайской компании ЕЕМВ и получить их фирменный каталог. В таблице 6 приведены данные, взятые из этого каталога. Они относятся к энергоемким батарейкам, аналогичным французским (Li-SoCl 2). Как видно по приводимым параметрам, производители из Юго-Восточной Азии лишь немного уступают в качестве продукции своим именитым европейским конкурентам.

Примечание:

1. * - Повторнократковременный или продолжительный, очень малого потребления;
2. * - Малого и среднего потребления, продолжительный;
3. * - Высокое потребление

Аккумуляторы или «вторичные» элементы - это ХИТ, которые могут использоваться неоднократно, то есть могут быть разряжены, а затем вновь заряжены для повторного использования. Нужно сказать, что некоторые типы щелочных батареек также могут перезаряжаться, но, несмотря на это свойство, к категории аккумуляторов их не относят. (В радиолюбительской литературе можно найти схемы зарядных устройств и рекомендации по выбору режима заряда. Однако поскольку восстановление заряда у первичных элементов - действие, не предусмотренное технологией, не гарантирующее полного возврата к первоначальным параметрам, то обсуждаться здесь оно не будет, ноупомянуть отакой возможности все же следовало.) Принято считать, что настоящими вторичными ХИТ являются только те, которые способны выдерживать не менее 300 циклов заряда-разряда. Сегодня практически на все типы аккумуляторов гарантируется не менее 500 циклов (перезаряжаемые же батарейки выдерживают в лучшем случае 30 циклов).

Общие характеристики. Так же, как и батарейки, аккумуляторы различаются по величине электрической емкости, которая, в общем случае, немного меньше емкости первичных элементов. У вторичных источников ток саморазряда имеет заметно бoльшую величину, чем у батареек. По этой причине аккумулятор теряет свою полезную энергию быстрее даже при отключенной нагрузке. Так, например, для исправных Ni-Cd аккумуляторов считается допустимым саморазряд в10% в течение первых 24 часов после окончания заряда, для Ni-MH - немного больше, а для Li-ion суточный разряд пренебрежимо мал и оценивается только за месяц (около 12%). Другая важная характеристика - срок службы (срок эксплуатации) аккумулятора. Его принято оценивать по тому количеству циклов заряда-разряда, которое он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров. Срок службы зависит от многих факторов: методов заряда, глубины разряда, процедуры обслуживания или его отсутствия, температуры и химической природы аккумулятора. Кроме того, он определяется временем, прошедшим со дня изготовления, что особенно важно для Li-ion аккумуляторов. Аккумулятор, как правило, считается вышедшим из строя после уменьшения его емкости до 60–80% от номинального значения. Еще одна уже знакомая характеристика - рабочий температурный диапазон. У аккумуляторов он, как правило, уже, чем упервичных элементов. Следующая особая черта - режим заряда ХИТ и допустимость перезарядки (избыточного заряда). Некоторые типы аккумуляторов не допускают проведения заряда ускоренным методом (путем подачи большого зарядного тока), другие - допускают, позволяя, таким образом, сократить время пребывания в состоянии «временной нетрудоспособности». В последнем варианте в предельном случае ток заряда может равняться полной токовой емкости батареи. Например, аккумуляторная батарея емкостью 650 мА·ч может быть заряжена током в 650 мА всего за 1 час (стандартный ток заряда никелевых ХИТ равен 10% емкости батареи, и процесс заряда длится чуть больше 10 часов). Режим ускоренного заряда требует внимательного контроля состояния ХИТ, так как может произойти необратимое нарушение баланса реагентов и целостности конструкции, вызванное высокими внутренними температурами и избыточным зарядом.

Наиболее популярными аккумуляторами, применяемыми для питания электронных приборов, являются ХИТ следующих типов: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH) и литий-ионные.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы имеют напряжение питания 1,2 В и способны выдерживать свыше 1000 циклов заряда-разряда. ХИТ данной группы допускают эксплуатацию в режиме разряда большими токами. Их стоимость значительно ниже, чем улитиевых ХИТ. Благодаря этим качествам аккумуляторы получили самое широкое распространение. Однако, наряду с положительными свойствами, данные элементы имеют серьезный недостаток. До недавнего времени у Ni-Cd аккумуляторов наблюдался неприятный эффект, получивший название «эффект памяти». Объясняется он следующим образом: в процессе циклической эксплуатации источника меняется структура поверхности электродов, а в сепараторе аккумулятора образуются химические соединения, мешающие его дальнейшей разрядке малыми токами. Источник как бы запоминает свое состояние неполного разряда. В результате на разрядной кривой постепенно формируется новая линия, потенциал которой на 0,2 В положительнее первоначальной (то есть напряжение на клеммах снижается по абсолютной величине). Реальная емкость аккумулятора заметно уменьшается. Аккумулятор очень быстро заряжается, но быстро же и разряжается, имея притом пониженное напряжение на выходе. Кроме того, возможно небольшое увеличение внутреннего сопротивления.

Современные никель-кадмиевые аккумуляторы, производимые наиболее известными фирмами, не имеют эффекта памяти. Нокем бы ни был произведен элемент, с эффектом памяти, если он все-таки проявился, можно бороться. Восстановить напряжение и емкость можно путем проведения нескольких полных циклов заряда-разряда. Конечно, лучше нового ваш аккумулятор уже не станет, часть емкости все-таки пропадет безвозвратно, но работать с ним можно будет еще долго. Несколько слов о периодичности данного процесса: рекомендуется выполнять эту процедуру примерно один раз в месяц. Если делать это чаще, то полезный эффект увеличивается незначительно, а износ аккумулятора возрастает.

Отрицательным свойством никель-кадмиевых аккумуляторов является их высокая экологическая опасность, так как они содержат кадмий, соли которого очень ядовиты. Отработавшие свой срок Ni-Cd аккумуляторы нельзя просто выбросить. Следует утилизировать их в специальных местах (найти которые у нас в стране довольно трудно).

Применяются никель-кадмиевые источники в различных устройствах со средним и высоким потреблением тока, таких, как пейджеры и сотовые телефоны, переносные компьютеры, видеокамеры, фотоаппаратура и аварийные источники для энергоемких приборов.

Близкие по свойствам никель-металлгидридные (Ni-MH) аккумуляторы имеют тот же уровень выходного напряжения (1,2В), хорошие емкостные характеристики, высокую надежность и разнообразие конструктивных исполнений. Отсутствие ядовитого кадмия - важное качество ХИТ данного вида. Они отличаются менее широким диапазоном рабочих температур (–10…+40°С), атакже существенно большей емкостью, но имеют при этом меньшие максимально допустимые токи разряда и меньшее число циклов заряда-разряда (но все-таки не менее 500). Недопустимость высоких температур налагает ограничения на максимальные разрядные токи и требует усложнения конструкции аккумулятора. Внутри многих из них устанавливаются термисторы или тепловые реле, препятствующие быстрому разряду источника. В то время как температура –20°C является пределом, при котором Ni-MH иLi-ion аккумуляторы прекращают функционировать, Ni-Cd могут продолжать работать при ее снижении до –40°C.

По общему мнению, литий-ионные аккумуляторы - самые перспективные. Они имеют большую по сравнению с другими аккумуляторами емкость, около 500 циклов перезарядки, экологически безопасны и не обладают эффектом памяти. Самым большим преимуществом ХИТ этого типа является рекордная удельная емкость - количество запасенной энергии, соотнесенное к единице веса или объема. Li-ion аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре. Работа при повышенной температуре сокращает срок их службы, поскольку она способствует ускоренному старению, сопровождаемому увеличением внутреннего сопротивления. Из недостатков можно отметить следующие: Li-ion аккумулятор «не любит» глубокого разряда. (помните об этом, когда ваш телефон отключается при разрядеаккумулятора!). Он очень требователен к температурному диапазону, боится перезаряда, взрывоопасен при нарушении герметичности, понемногу теряет емкость («старится» даже при отключенной нагрузке) и имеет самую высокую стоимость.

Очевидно, что до идеального источника ему далеко, но все недостатки компенсируются высокой удельной энергоемкостью. Все-таки, среди малогабаритных ХИТ, литий-ионным аккумуляторам сегодня нет равных. А к отрицательным качествам можно как-то приспособиться, можно с ними бороться. Так, например, зарядные устройства аккумуляторов в мобильных телефонах обладают достаточным интеллектом, чтобы недопустить перезаряда, контролируя сразу несколько параметров: ток, напряжение, температуру и время заряда.

Основное отличие литий-полимерных (Li-pol, или Li-polymer) аккумуляторов отлитий-ионных (Li-ion) заложено в самом названии и заключается в типе используемого электролита. Сухой твердый полимерный электролит похож на пластиковую пленку и не проводит электрический ток, но допускает обмен ионами. Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом. Такая конструкция упрощает процесс изготовления, более безопасна и позволяет производить тонкие аккумуляторы произвольной формы. Но пока, к сожалению, сухие Li-polymer аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью при комнатной температуре. Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, требуемую для современных портативных устройств.

В таблице7 приведены сравнительные характеристики разных типов аккумуляторов.

Для разных типов аккумуляторов характерны свои особые режимы заряда. Для ХИТ Li-ion они не такие, как для никелевых источников. Кроме того, внутри каждой группы также возможны различные режимы. Например, для Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов известны 4 основных способа заряда:

• стандартный заряд - заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов. Этот метод иногда называют тонкоструйным из-за малой величины зарядного тока.
• быстрый заряд - заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов.
• ускоренный, или «дельта V», заряд - заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора. Время заряда равно примерно 1 часу. Приэтом постоянно измеряется напряжение на аккумуляторе и по характеру его изменения принимается решение о моменте окончания заряда.
• реверсивный заряд - импульсный метод заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами.

Стандартный способ - самый щадящий, но и самый медленный. Наиболее опасен для никелевых ХИТ метод быстрого заряда, но он позволяет восстановить работоспособность источника в кратчайшие сроки. Ускоренный метод с постоянным контролем напряжения наиболее точен и удобен, но одновременно и наиболее сложен. Для его реализации требуются зарядные устройства, способные отслеживать минимум два параметра - время и напряжение (в идеале следовало бы контролировать еще и температуру, недопуская ее повышения и своевременно уменьшая зарядный ток). Если в процессе заряда аккумулятора контролировать напряжение, то можно обнаружить, что, начиная с некоторого момента времени, оно начинает снижаться. Величина изменения очень мала- порядка 10 мВ для Ni-Cd и около 2 мВ для Ni-МН. Это как раз тот самый момент, когда подачу тока следует прекратить. Графическое представление процесса заряда имеет вид, показанный на рис. 3.

Контроль уровня напряжения и управление током заряда - удел специальных устройств. Для автоматизации управления процессом производятся микросхемы контроллеров заряда. Так, компания MAXIM поставляет около 20 типов контроллеров заряда разного уровня сложности. В их числе чипы МАХ712 и МАХ713, контролирующие время, температуру, напряжение и изменение напряжения на элементе, автоматически переключающие ток на минимальный подпитывающий уровень, компенсирующий саморазряд аккумулятора. Не остались безучастными к потребностям рынка и такие гиганты, как Analog Device, (5 микроконтроллеров серии ADP38xx и др. серии) и Texas Instrument (около полусотни контроллеров серий BQ20xx, BQ24xx, BQ29xx и др.).

У литиевых аккумуляторов другие режимы заряда. Зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов имеет повышенное напряжение, более жесткие ограничения на отклонения этого напряжения и у них не применяется тонкоструйный заряд потому, что этот метод может вызвать металлизацию лития, что приводит к нестабильности элемента. Вместо этого для компенсации маленького саморазряда аккумулятора может применяться кратковременный заряд. Основные параметры: напряжение заряда равно 4,1–4,2В (выбор зависит от типа электродов аккумулятора); ток- 0,3С; время заряда - около 3–4 часов).

Как правило, Li-ion аккумуляторы включают в свою конструкцию устройства защиты. Иногда это плавкий предохранитель, но чаще- термистор или многоразовый ограничитель тока типа Polyswitch, которые срабатывают, если напряжение заряда достигает 4,30 В или температура элемента достигает 100°C.

Несколько слов о том, куда движется прогресс в данной области.

Большинство современных химических источников тока в той или иной мере опасны для человека. Некоторые содержат в себе ядовитые компоненты, другие при неправильной эксплуатации угрожают небольшим взрывом с разбрызгиванием кипящей щелочи. В любом случае, все они изготовлены с применением дефицитных и потому дорогих химических веществ. Это неприятно и хлопотно. Поэтому конструкторская мысль упорно ищет пути получения электрической энергии от источников, свободных от перечисленных проблем. И кое-какие успехи здесь намечаются.

Ученым из американского университета штата Огайо удалось разработать источники энергии, работающие на веществах, которые на нашей планете присутствуют в изобилии и могут быть использованы совершенно бесплатно. Речь идет о топливных элементах, извлекающих энергию из реакции окисления водорода. Главный элемент новой батареи - миниатюрный конвертер, который преобразует топливо и воду в газовую смесь, насыщенную водородом. Этот газ поступает в топливные ячейки, где вступает в реакцию с атмосферным кислородом, в результате чего образуются электричество и вода. Все это упаковано в миниатюрный контейнер размером с монетку. Экологически чисто, безопасно и удобно.

Есть и другой путь - использование биоферментов для генерации тока. В таких топливных элементах используется не вода, а другой популярный источник энергии - спирт. Принцип тот же - разложение спирта на водород и воду и затем окисление водорода с образованием воды и генерацией электрического тока. С одной стороны - перспективный способ - дешевого спирта можно производить сколько угодно, так как технологии его получения давно известны и хорошо отработаны. Успехи уже есть, но… Похоже, что незагорами то время, когда без стакана спиртного ваш прибор работать откажется. Если вы ему нальете проклятого зелья, то он как-нибудь поработает, а если нет - извините! (Такое бывало раньше только у людей!) К сожалению, такой постоянно «нетрезвый образ жизни» плохо отражается на продолжительности жизни энзимов. Батарейки служат короткое время. Но надежда есть! Без энергии человечество не останется.

Литература

1. В. Васильев. Аккумуляторы: Академия для неинженеров. http://www.ixbt.com/mobile.shtml#accum.
2. http://www.batteryteam.ru/catalog/battery/index.html
3. В. Кийякин. Главное - правильно питаться. Сайт журнала «Потребитель». http://www.potrebitel.ru/04/01/batarey.htm.
4. А. А. Таганова, Ю. И. Бубнов. Герметичные химические источники тока. Щелочные аккумуляторы. Литиевые источники тока. Справочник. СПб: Химиздат. 2000.
5. Методы заряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. http//:www.newlist.ru/battery/.
6. Заряд литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов. http//:www.newlist.ru/battery/.
7. В. Васильев. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. http://www.ixbt.com/mobile.shtml.
8. Б. Ефремов. Что нужно знать пользователю химических источников тока (марганцево-цинковых гальванических элементов) // Электронные компоненты. 2001. № 1.
9. С. Орлов. Элементы питания - ХИТы //Электронные компоненты. 2000. № 4.
10. Лаврус В.С. Батарейки и аккумуляторы.Киев: «НиТ». 1995.
11. Ю. Дзюбан. Водка для компьютера. http://vodka.org.ua/articles/other/247.htm.

Несмотря на широчайшее распространение аккумуляторов всевозможных типов, обычные одноразовые батарейки до сих пор не исчезли из продажи. Более того, многие люди используют их и для питания устройств, потребляющих достаточно большие токи – иногда вынужденно (например, пребывая вдали от розетки, где можно было бы зарядить комплект аккумуляторов), иногда лишь потому, что производители недорогих фотоаппаратов и беспроводных "мышей" до сих пор поставляют в комплекте с ними батарейки...

В нашей сегодняшней статье мы попытаемся не только сравнить различные батарейки между собой, но и выяснить, насколько они пригодны для различных применений.

Методика тестирования

С методикой, согласно которой мы проводим тестирования, можно ознакомиться по ссылке: "". Так как она включает в себя не только описание тестовой установки, но и пояснения относительно различных типов элементов питания и особенностей их эксплуатации, то рекомендуется к прочтению перед ознакомлением с настоящей статьёй.

Ниже для каждой из батареек мы будем приводить фотографию и графики разрядных кривых (зависимость напряжения батарейки от времени при заданной нагрузке). Так как графиков этих много, а интерес они представляют лишь ограниченный и для узкого круга читателей, то мы будем просто ставить на них ссылки, не перегружая статью картинками. В более наглядном же виде результаты тестирования приведены в конце статьи.

Если вас интересует именно сравнение разрядных характеристик, будет удобнее скачать PDF-файл (1 Мбайт) , где они собраны в одну большую таблицу.

Солевые батарейки

Camelion

Несмотря на надпись "Super Heavy Duty", перед нами обычные солевые батарейки малой ёмкости. Маркетинговое обозначение "Heavy Duty" в своё время появилось для разделения двух типов солевых батареек – но "слабый" тип давно уже не выпускают, а название так и осталось.


Батарейки довольно необычно вели себя при разряде током 750 мА: в определённый момент напряжение на них начало расти, хотя ток нагрузки поддерживался постоянным. Такое возможно из-за разогрева батареек (при увеличении температуры увеличивается и скорость протекания химических реакций в них), однако в данном случае это маловероятно – во-первых, в нашей тестовой установке батарейки при разряде обдуваются вентилятором, во-вторых, однотипные батарейки других производителей, в том числе тестировавшиеся одновременно с Camelion, такого эффекта не продемонстрировали. Так что, вероятно, причиной тому стали какие-то особенности химии именно батареек Camelion.

Впрочем, по разрядной кривой видно, что для питания сильноточных устройств солевые батарейки всё равно малопригодны: на токе 750 мА они садятся почти моментально.
GP Greencell

Продукция компании Gold Peak Group (GP) весьма распространена в розничной продаже – трудно встретить магазин, торгующий батарейками, в котором не было бы батареек GP. Серия Greencell – это весьма недорогие солевые батарейки.

Разрядные кривые батареек GP Greencell приведены по следующим ссылкам:
GP Supercell

Хотя по приставке "Super" кажется, что эти батарейки должны превзойти GP Greencell, реальность немного удивляет: Supercell показали худший результат среди солевых батареек, заметно отстав от Greencell.
Panasonic Special Power

Батарейки Panasonic – одни из немногих солевых (цинк-угольных) батареек, для которых это указано прямо на этикетке: как правило, производители указывают тип лишь на щелочных батарейках.

Трудно сказать, в чём заключается "специальная мощность" солевых батареек Panasonic – по результатам тестов среди конкурентов они ничем не выделяются.
Sony New Ultra

Ну ладно исторически сложившееся "Heavy Duty", но всё же набранное огромными буквами "New Ultra" – это, на наш взгляд, избыточно претенциозное название для обычных солевых батареек.

Тем более, что по результатам тестирования они ничуть не выделяются среди конкурентов.
Varta Superlife

А вот компания Varta с названиями перехитрила саму себя: батарейки Longlife – солевые, Lognlife Extra – щелочные, а Superlife – снова солевые.

Разрядные кривые представлены по ссылкам:

Щелочные батарейки

"Auchan"

Эти безымянные "Батарейки алкалиновые" (отдельный минус владельцам марки за издевательское отношение к русскому языку) продаются в магазинах торговой сети "Ашан". Настоящий производитель неизвестен, на упаковке указан адрес самого "Ашана". Кроме того, у батареек необычайно маленький срок годности – всего два года (обычно он составляет пять-семь лет).

Camelion Oxy-Alkaline

Название этих батареек Camelion наводит на мысли о батарейках Oxyride, разработанных компанией Panasonic и предназначенных для использования в устройствах с высоким энергопотреблением. От щелочных они отличаются не только названием, но и составом: в них используется оксид-гидроксид никеля NiOOH.

Мы не знаем, случайно ли совпадение названий, однако нельзя не заметить, что разрядные характеристики отличаются от типичных щелочных батареек: начальное напряжение Oxy-Alkaline превышает 1,6 В, абсолютный рекорд среди протестированных нами батареек.
Duracell

"Полубезымянные" (на них не указано какое-либо имя собственное, только название производителя) батарейки Duracell предназначены для устройств с небольшим и средним энергопотреблением.

Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:
Duracell Turbo

А вот батарейки Duracell Turbo рассчитаны уже на более серьёзную нагрузку: упаковка батареек приводит в качестве примеров таковой фотоаппараты, плееры и розового "зайца Duracell". В ассортименте Duracell также есть батарейки и ещё большей мощности, но они пока на наши тесты не попали.

И действительно, Duracell Turbo ведут весьма уверенно, особенно заметна разница на больших нагрузках.
Energizer

По количеству представленных в нашей сегодняшней статье моделей батареек с Energizer может соперничать только GP – по четыре штуки. Их рыночные сегменты пересекаются лишь частично: GP занимает уровень от нижнего до среднего, а Energizer – от среднего до верхнего.

Впрочем, первая батарейка, не имеющая собственного имени, в линейке Energizer – младшая.
Energizer Maximum

А вот батарейки Energizer Maximum относятся уже к более новой и технически более совершенной серии. Предназначены они для питания устройств с большим энергопотреблением.

Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:
Energizer Ultra+

Хотя по названию определить, что же лучше – Ultra+ или Maximum – проблематично, субъективные предпочтения оказываются скорее на стороне Maximum. Новый дизайн, блестящая зеркальная обёртка...

Что интересно, по результатам тестов первое место нельзя отдать ни Ultra+, ни Maximum: в одном тесте они сравнялись, в другом впереди оказался Maximum, а в третьем – Ultra+.
GP Super Alkaline

Если предыдущие две батарейки GP были солевыми, то тип следующих двух ясен уже по их названию – щелочные.

Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:
GP Ultra Alkaline

И в очередной раз мы замираем перед полкой магазина: что лучше, "Super" или "Ultra"?.. Эх, нет бы просто указывать ёмкость или ещё какой-нибудь однозначный численный параметр, как у аккумуляторов. Разве что указание на упаковке (по крайней мере, на одном из её вариантов) Ultra Alkaline их пригодности для питания цифровой техники может дать подсказку.

Впрочем, тестирование расставляет точки над "i": "Ultra" – это лучше, чем "Super"! По крайней мере, у GP.
IKEA Alkaline

Как нетрудно догадаться, эти батарейки продаются в магазинах "IKEA". Говорят, раньше на них можно было встретить эмблему Varta, но на наших образцах истинный производитель указан не был, так что о происхождении батареек остаётся только гадать.

К счастью, продаются батарейки IKEA в уже собранном виде.
Kodak Max

Не знаем, рекомендует ли компания Kodak использовать со своими фотоаппаратами только эти батарейки, однако нам кажется, что многие другие компании упускают свой шанс немного порекламироваться, не следуя примеру Kodak и не выпуская батареек под своим именем.

Тем более, что и по результатам тестов Kodak Max хоть и не стали лидером, но в первую десятку прошли без проблем.
Samsung Pleomax

Под маркой Pleomax компания Samsung продаёт сразу несколько групп товаров – начиная от несложной компьютерной периферии и заканчивая лампочками и батарейками. На наш взгляд, использование одной торговой марки, к тому же пока малоизвестной покупателям, несколько обезличивает конкретные продукты, однако маркетологам компании виднее.

Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:
Sony Stamina Plus

С определением, какое из названий батареек Sony соответствует их большей мощности и ёмкости, проблем не возникает: лицевая сторона упаковки сообщает нам, что Stamina Plus даст нам дополнительные 10 % энергии (относительно чего именно – указано в другом месте и куда более мелким шрифтом), а задняя сторона – что если и этого мало, то есть ещё Stamina Platinum.

Разрядные кривые батареек приведены по следующим ссылкам:
Sony Stamina Platinum

Итак, как уверяет нас производитель, предыдущую модель эти батарейки должны заметно превзойти...

Интересно, что подтверждается это только на больших токах – в то время как на относительно малых Stamina Plus выходит немного вперёд. Напоминает ситуацию с Energizer Ultra+ и Maximum, не правда ли?
TDK Power Alkaline

Если выше мы жаловались, что продукты и одного-то производителя трудно сравнивать по названию, то что уж говорить о производителях разных. Ну вот что лучше – Power Alkaline или Ultra Alkaline? Или это одно и то же? Господа, введите уже какую-нибудь общую методику и пишите на ваших батарейках понятные обычным людям ампер-часы!

По результатам же наших тестов TDK Power Alkaline оказались в группе середнячков.
Varta High Energy

По причинам административно-технического характера маломощные щелочные батарейки Varta (например, Longlife Extra) в нашу сегодняшнюю статью не вошли – в отличие от батареек мощных, рассчитанных на питание техники с высоким энергопотреблением.

И действительно, в двух тестах из трёх Varta High Energy заняли первую строчку рейтинга.
Varta Max Tech

Батарейки Varta Max Tech позиционируются как элементы питания для техники с очень высоким потреблением. Но что именно это означает? Большую ёмкость?

Как показали измерения – не совсем: при разряде малыми и средними токами Max Tech проигрывают серии High Energy, а вот при разряде очень большим током – напротив, выигрывают. Означает это одно: при сравнимой с High Energy ёмкостью у Max Tech меньше внутреннее сопротивление.
Космос

Завершает же нашу статью продукция отечественного производителя – точнее, продающаяся под отечественной маркой. Увы, его отношения с родным языком сложны и неоднозначны, о чём явственно свидетельствует надпись "Алкалиновая батарейка".

Разрядные кривые батареек "Космос" можно посмотреть по ссылкам:
Космос Максимум

Крупная надпись "Алкалин" ещё отчётливее демонстрирует неоднозначность взаимоотношений между компанией "Космос" и русским языком. Не очень понятно, разве что, почему ниже написано "0 % ртути", а не "0 % меркурия" – ну, просто для поддержания общей стилистики смеси английского с нижегородским.

Также интересно, что батарейки "Космос Максимум" не смогли продемонстрировать ощутимого превосходства над батарейками "Космос" – в двух тестах они почти равны, а в третьем "Максимум" сильно отстали.
Старт Super Alkaline

Если продукция, продающаяся под маркой "Космос", выпускается на мощностях компании Eastpower International, то батарейки "Старт" производятся уже знакомой нам Gold Peak Group.

Судя по результатам измерений, слова "Super Alkaline" в названии не случайны – заметная разница между Старт Super Alkaline и GP Super Alkaline есть лишь в одном тесте из трёх.

Литиевые батарейки

Литиевые батарейки с рабочим напряжением 1,5 В (иначе говоря, взаимозаменяемые с щелочными и солевыми) встречаются достаточно редко, и потому в нашей статье представлена лишь одна их модель...

Energizer Ultimate Lithium

Производитель указывает для этих батареек ёмкость 3 А*ч. Паспортная ёмкость большинства щелочных батареек также равна 3 А*ч, однако есть один нюанс: у щелочных батареек она измеряется при разряде током всего лишь 25 мА и, как мы видели выше, при росте разрядного тока ёмкость быстро падает. У литиевых же эффективная ёмкость от разрядного тока почти не зависит.

И действительно, даже при токе нагрузки 750 мА, когда все без исключения щелочные батарейки изрядно "просели", измеренная ёмкость литиевой осталась равна 3 А*ч! С честью выдержала эта батарейка и жесточайший режим импульсной нагрузки, амплитуда тока в котором достигает 2,5 А – более четырёх часов работы, в то время как лишь немногие из щелочных батареек дотянули хотя бы до одного часа.

Тестирование на токе 250 мА мы решили не проводить по вполне понятным причинам – после такого успеха на больших токах это просто не имеет смысла.

Обобщение результатов

Выше мы приводили для каждой из протестированных батареек разрядные графики – зависимость напряжения на батарейке от времени при заданной нагрузке. Однако сравнивать батарейки по ним трудно, поэтому ради большей наглядности мы рассчитали для каждой из батареек её ёмкость и свели результаты в несколько диаграмм.

Впрочем, перед тем, как переходить к числам, стоит поговорить о самой ёмкости. Традиционно её указывают в ампер-часах: ёмкость 1 А*ч означает, что батарейка может отдавать ток 1 А в течение часа. Вообще говоря, такое определение ёмкости неверно – ведь ёмкость есть количество запасённой в батарейке энергии, энергия измеряется в джоулях, которые, в свою очередь, пересчитываются в "электрические" единицы по формуле 1 Дж = 1 Вт*с. Соответственно, и ёмкость батареек надо измерять в ватт-секундах (или, что удобнее, в ватт-часах), а вовсе не в ампер-часах.

Проиллюстрируем сказанное простым примером. Допустим, мы взяли две батарейки напряжением по 1,5 В и паспортной ёмкостью по 1 А*ч и соединили их последовательно. Мы получили батарею с ёмкостью тот же 1 А*ч – если её нагрузить током 1 А, она сядет через 1 час, ведь в течение этого часа каждая из батареек будет отдавать ток 1 А. Но ведь на самом деле ёмкость такой батареи – вдвое больше, чем у каждой отдельной батарейки. Поэтому правильнее учитывать ёмкость именно в ватт-часах. В приведённом выше примере для одной батарейки она будет равна 1,5 Вт*ч, для двух – 3 Вт*ч независимо от способа их соединения (последовательно или параллельно).

Особенно важно это учитывать при сравнении батареек и аккумуляторов с разными рабочими напряжениями: так, в литий-ионном аккумуляторе с паспортной ёмкостью 1 А*ч и рабочим напряжением 7,4 В энергии запасено много больше, чем в Ni-MH аккумуляторе с паспортной ёмкостью 2,7 А*ч и напряжением 1,2 В – 7,4 Вт*ч против 3,24 Вт*ч.

Для элементов питания с одинаковым паспортным напряжением указание ёмкости в ватт-часах приобретает смысл, если учесть, что при разряде напряжение на них падает по-разному. Скажем, если две батарейки на токе 1 А сели за час, но первая почти всё время держалась на напряжении около 1,2 В, а вторая быстро просела до 0,9 В – очевидно, что первая отдала больше энергии.

Впрочем, если привязываться к реальным нагрузкам, то у них может быть разный характер энергопотребления: как правило, простые устройства (фонари, электромеханические детские игрушки и так далее) потребляют тем больший ток, чем больше напряжение батарейки, а вот электронные устройства (фотоаппараты, плееры и так далее) склонны потреблять постоянную мощность – то есть, чем больше напряжение питания, тем меньший ток им требуется, и тем легче режим работы батарейки в них. Поэтому для вторых ёмкость в ватт-часах имеет наибольшее значение.

Кроме того, важно определиться, что мы считаем окончанием разряда. В своих статьях для батареек мы будем брать две точки: падение напряжения батарейки до 0,9 В и до 0,7 В. Первая выбрана из соображений, что многие устройства могут просто отказаться работать при меньшем напряжении, поэтому в них батарейку, "просевшую" ниже 0,9 В, можно смело считать разряженной. Однако есть и устройства, способные работать при напряжениях вплоть до 0,7 В – это различная электроника, использующая для получения нужного ей питания повышающие импульсные преобразователи. Продолжать тестирование при падении напряжения ниже 0,7 В смысла нет – абсолютное большинство батареек при достижении этой границы уже полностью разряжены, и далее напряжение на них спадает до нуля почти мгновенно. Поэтому в качестве второй точки мы выбираем момент, когда батарейка разрядилась до 0,7 В.

Также, чтобы нашим читателям было проще ориентироваться в цифрах, приведём табличку с результатами измерений энергопотребления различных устройств из предыдущей статьи :

Итак, для каждой батарейки в каждом из тестов будут представлены четыре значения: ёмкость в ампер-часах и в ватт-часах при разряде до 0,9 В и до 0,7 В. Сортируются результаты по значениям для разряда до 0,9 В, как по наиболее жёсткому из критериев.

Среди солевых батареек на малом токе победила продукция Camelion, в аутсайдеры попали батарейки GP Supercell, продемонстрировав изрядное отставание от серии Greencell того же производителя. При этом в целом все батарейки показали очень скромный результат, лишь одна смогла дотянуть до 0,5 А*ч, да и то – при глубоком разряде до 0,7 В.

При пересчёте в ватт-часы картина не меняется. В средней группе поменялись местами две пары батареек, но разрыв между ними и в предыдущем тесте был на уровне погрешности измерений.

На токе 750 мА результат крайне печален: до границы 0,9 В все батарейки "просели" почти мгновенно. Использовать солевые батарейки в фонаре, фотоаппарате и тому подобной аппаратуре по этой причине совершенно бессмысленно: в лучшем случае, время их работы исчисляется минутами, в худшем – устройство вообще не включится.

При разряде до 0,7 В вперёд вышла батарейка Camelion – выше мы уже обсуждали её странное поведение при разряде большими токами. Впрочем, погоды это не сделает, результат всё равно крайне скромен.

При переходе к измерению ёмкости в ватт-часах позиции в рейтинге сохраняются.

А вот щелочные батарейки при разряде малым током показывают совсем другие значения! Более того, для них довольно невелика разница между ёмкостями, измеренными по падению напряжения до 0,9 В и до 0,7 В – а значит, батарейка эффективно отдаёт большую часть накопленной в ней энергии до того, как её напряжение серьёзно "просядет".

Лидируют батарейки Varta High Energy, вплотную за ними идут Sony, "Космос" и другие. Хуже всех выглядят батарейки IKEA Alkaline и GP Super Alkaline (в том числе и продающиеся под маркой "Старт"). Интересны в этом графике два момента: во-первых, "высокомощные" батарейки, такие как Energizer Maximum, Sony Stamina Platinum и Varta Max Tech не только не заняли первых позиций, а и проиграли менее мощным моделям тех же производителей. Во-вторых, батарейки Camelion Oxy-Alkaline, по ёмкости в ампер-часах занявшие последнюю позицию в рейтинге, при пересчёте в ватт-часы заметно продвинулись к его середине – связано это с их высоким рабочим напряжением. Впрочем, соперничать с Varta High Energy они всё равно не могут.

При разряде током 750 мА лидер остался тот же – Varta High Energy – но "высокомощные" батарейки заметно подтянулись к верхней части списка, а часть "маломощных", наоборот, резко провалилась вниз. Скажем, Energizer Maximum и Ultra+, Sony Stamina Platinum и Stamina Plus, по сути, поменялись местами.

При переходе к ватт-часам порядок в общем и целом сохраняется, за тем исключением, что батарейки Camelion Oxy-Alkaline благодаря своему высокому рабочему напряжению снова совершают прыжок вверх по рейтингу. В целом же можно с некоторой печалью отметить, что ёмкость всех батареек с ростом тока нагрузки сильно упала: ни один из участников не добрался даже до полутора ватт-часов.

Из сравнения диаграмм для разных нагрузок становится очевидно, что однозначно лучших батареек не бывает: разные их типы действительно приспособлены под разные задачи. Скажем, для светодиодного фонарика, потребляющего 100 мА, нет смысла переплачивать за дорогие батарейки максимальной мощности – это именно мощность, а не ёмкость, поэтому в устройстве, потребляющем небольшой ток, служат они ничуть не дольше более дешёвых собратьев.

Импульсный разряд с амплитудой тока 2,5 А – самый жестокий из наших тестов, зато именно в нём и проявляются преимущества "высокотехнологичных" мощных батареек. На первое место выходит Varta Max Tech, следом за ней идут Camelion Oxy-Alkaline, Sony Stamina Platinum и Energizer Maximum – то есть модели, изначально предназначенные для устройств с очень большим энергопотреблением.

При переходе к ватт-часам лидером становится Camelion Oxy-Alkaline – благодаря своему большому рабочему напряжению. В остальном картина не меняется.

В целом же надо отметить, что импульсная нагрузка с амплитудой 2,5 А – очень тяжёлая задача даже для щелочных батареек.

И, наконец, литиевые батарейки. Так как из представителей этого типа гальванических элементов в нашей статье присутствует только Energizer Ultimate Lithium, то сравнивать мы его будем с лидерами среди щелочных и солевых батареек – это позволит оценить, на что же способны литиевые батарейки и стоят ли они своих денег.

Впрочем, из этих двух диаграмм уже всё очевидно: на токе 750 мА литиевые батарейки в разы превосходят щелочные, результаты же солевых можно и вовсе не учитывать. Более того, при переходе к ватт-часам разрыв только увеличивается – литиевая батарейка лучше держит напряжение по мере разряда.

В тесте на импульсный разряд с амплитудой тока 2,5 А солевые батарейки сдаются сразу: первый же импульс просаживает напряжение на них почти до нуля.

Литиевая батарейка не просто сохраняет позиции, а и ещё более увеличивает отрыв от щелочной: при пересчёте в ватт-часы разница достигает пяти раз! И это, заметьте, по сравнению не с абстрактной "обычной батарейкой", а с лидером наших предыдущих тестов.

И, наконец, последняя таблица: внутреннее сопротивление батареек. Оно рассчитывалось по падению напряжения в тесте с импульсной нагрузкой, для расчёта брался участок графика, на котором напряжение с приходом импульса проседало до 1,0 В. Скажем, если при приходе очередного импульса напряжение просело с 1,32 до 1,0 В, то сопротивление равно (1,32В - 1,0В)/2,5А = 0,128 Ом.

Мощные батарейки, во главе которых Varta Max Tech, расположились в верхней части рейтинга. Camelion Oxy-Alkaline занял среди щелочных последнее место, но выше мы неоднократно отмечали, что выйти на первые места по реальной ёмкости ему помогает относительно высокое рабочее напряжение. Оно же помогло и литиевой Energizer Ultimate Lithium, чьё внутреннее сопротивление также оказалось относительно высоко.

В остальном же наибольшее сопротивление ожидаемо оказалось у батареек GP, IKEA и "Космос" – аутсайдеров нашего тестирования. Ну и, разумеется, все солевые батарейки показали очень большое внутреннее сопротивление – как уже отмечалось выше, тест импульсного разряда для них чрезмерно жесток.

Вместо заключения: батарейки против аккумулятора

Из полученных данных можно сделать много интересных выводов, основные из которых удобно собрать компактным списком:

солевые батарейки принципиально непригодны для устройств с большим потреблением;
разные щелочные батарейки оптимальны с точки зрения соотношения ёмкости и цены для разных применений: мощные и дорогие батарейки не обеспечат большей ёмкости при разряде малым током, нежели более дешёвые собратья, но выиграют на разряде очень большими токами;
ёмкость и солевых, и щелочных батареек сильно зависит от разрядного тока: чем он больше, тем меньше ёмкость;
ёмкость литиевых батареек от разрядного тока почти не зависит, поэтому на больших токах они обеспечивают в разы большую ёмкость, чем лучшие из щелочных.

Тем не менее, возникает ещё один вопрос – а насколько хорошо батарейки конкурируют с аккумуляторами? Особенно он важен в том свете, что стоимость литиевых батареек приближается к стоимости хороших Ni-MH аккумуляторов с ёмкостью 2700 мА*ч.

О работе аккумуляторов с малыми нагрузками мы поговорим в следующей статье, а сейчас я позволю себе привести три диаграммы с одним и тем же масштабом оси времени, на которых показана работа разных элементов питания с нашей импульсной нагрузкой:

Щелочная батарейка

Литиевая батарейка

Ni-MH аккумулятор

Проигрыш щелочной батарейки очевиден, а вот между литиевой и аккумулятором наблюдается паритет – с одной стороны, литиевая батарейка имеет немного большую ёмкость и большее рабочее напряжение, с другой стороны, по ширине линии отлично видно, что внутреннее сопротивление аккумулятора втрое меньше.

Вывод из этого можно сделать простой: щелочные батарейки при работе с большими токами в принципе не способны достичь характеристик современных Ni-MH аккумуляторов. Литиевые батарейки в целом способны конкурировать с аккумуляторами, но ярко выраженного превосходства не демонстрируют – поэтому их использование оправдано в случаях, когда аккумуляторы недоступны. Если своевременная зарядка комплекта Ni-MH аккумуляторов не является для вас проблемой, то они будут лучшим способом питания любых устройств с большим энергопотреблением – фонарей, фотоаппаратов, плееров, игрушек...

О том же, какие именно аккумуляторы выбрать, мы поговорим в нашей следующей статье.

Другие материалы по данной теме

Методика тестирования аккумуляторов и батареек

В данном материале речь пойдет о таких источниках энергии, как батарейки и аккумуляторы, их типах и о том, какой источник лучше всего выбрать для вашего проекта.

Чем различаются батарейки?

Существует несколько пунктов, по которым можно различить батарейки и аккумуляторы.

Размер. Размер имеет значение! Свинцово-кислотные аккумуляторы не такие маленькие, как батарейки типа C, но дают энергии куда больше. Батарейки-таблетки же можно использовать в очень узких пространствах. Вообще, в международной классификации существуют стандартные размеры типа AA, AAA или 9V.

Вес и удельная отдача энергии. Батарейки и аккумуляторы лучшего качества (а, следовательно, большей цены) имеют более высокую удельную отдачу энергии или, как ее еще называют, плотность мощности. Если вес является важным аспектом вашего проекта, то, вероятно, вам нужно будет найти более легкие батарейки или аккумуляторы с как можно более высокой удельной отдачей энергии (это, естественно, скажется на стоимости источника энергии). Такой показатель обычно выражается в ваттах-часах на килограмм.

Цена. Как уже было отмечено, цена в значительной степени пропорциональна удельной отдачи энергии и емкости батареи. Чем больше мощности в меньшем корпусе вы хотите получить, тем больше придется отдать денег.

Напряжение. Напряжение батарейки или аккумулятора, как правило, определяется типом химических элементов, используемых в источнике энергии. Например, все щелочные батарейки выдают 1.5 В, свинцово-кислотные 2 В, а литиевые 3 В. Батареи могут быть изготовлены из нескольких ячеек. Так, например, вы вряд ли увидите свинцово-кислотные батареи напряжением 2 В. Обычно они соединяются друг с другом в одном корпусе, чтобы на выходе источника энергии получить 6 В, 12 В или 24 В. Кроме того, большинство электронных устройств используют несколько щелочных батареек для генерации необходимого рабочего напряжения.

Не забывайте про номинальные и реальные напряжения. Например, батарейка типа AA на 1.5 В начнет свою работу при 1.6 В, затем быстро снизит напряжение до 1.5 В и потом будет медленно разряжаться до 1.0 В (точка, при которой батарейка будет считаться «мертвой»).

Повторное использование. Некоторый батарейки можно перезаряжать до сотни раз.

Энергоемкость и энергоотдача

Энергоемкость определяет количество энергии, которое сохраняется в батарее. Эта величина часто выражается в ватт-часах. Ватт-час представляет собой напряжение в вольтах, которое обеспечивает источник энергии, умноженное на силу тока в амперах, которую этот источник может выдать за час. Поскольку напряжение зависит от типа используемого в батарее химического элемента (щелочные, литиевые, свинцово-кислотные и т.д.) зачастую на батарейке пишется только величина ампер-час (Ач или Ah) или миллиампер-час (мАч или mAh). Для получения ватт-час (Вт*ч или Wh). Нужно умножить Ач на номинальное напряжение. Например, предположим, что у нас есть батарейка с номинальным напряжением 3 В и 1 Ач, значит ее энергоемкость составит 3 Вт*ч.

Тем не менее, величина тока, которую мы действительно можем получить (энергоотдача) зачастую ограничена. Например, батарейка-таблетка, которая рассчитана на 1 Ач не может в действительности обеспечить 1 Ампер тока в течение часа. По факту, она даже не предоставит и 0.1 А. Если сравнить с человеком, то можно сказать, что человек способен преодолеть 50 километров. И, конечно же, пробежать 50 километров это не то, что просто пройти те же 50 километров. Кроме того, батарейка не имеет никаких проблем с тем, чтобы выдать 1 мА за 1000 часов, но если вы попытаетесь получить 100 мА, что она не продержится и 10 часов.

Например, на рисунке ниже батарейка-таблетка питает резистор 3.9 КОм и выдает 230 мАч прежде чем разрядиться до 2 В, но если поставить сопротивление 1 КОм, она предоставит только 125 мАч.

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются рабочими лошадками в промышленной и автомобильной сферах. Они достаточно дешевы, перезаряжаемы и легко доступны. Такие источники питания используются там, где необходимо много энергии, и вес энергоносителя не столь важен. Один элемент свинцово-кислотного источника имеет номинальное напряжение 2 В, это значит, что вы всегда получите аккумулятор с четным значением напряжения (6, 12 или 24 В).

Плюсы: относительно дешевы, мощные, легко перезаряжаемые, высокая токоотдача

Минусы: тяжелые, имеют большие размеры, поскольку удельная отдача энергии довольно низка

Цены: свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В и 7 Ач будет стоит 500-1000 руб.

Удельная отдача энергии: 7 Вт*ч/кг

Щелочные батарейки являются наиболее распространенными среди батарейных источников энергии. Они продаются почти в каждом магазине, поэтому с доступностью проблем возникнуть не должно. Благодаря доступности, цене и размерам они хороши в потребительских электронных устройствах. Они имеют более высокую плотность заряда, чем никель-кадмиевые и немного выше, чем никель-металл-гидридные батарейки. Тем не менее, они одноразового использования. Их номинальное напряжение 1.5 В и доступны они в размерах, начиная от AAAA и заканчивая D.

Также существуют большие 6-вольтовые щелочные батарейки, состоящие из пары крупных энергоэлементов. Они довольно удобны тем, что они доступны во многих магазинах, имеют большую емкость и энергоотдачу, и к их выводам удобно присоединить провода.

Кроме того, имеются батарейки на 9 В (в России известные как Крона) в специальном форм-факторе, которые на самом деле состоят из маленьких отсеков на 1.5 В. В результате они имеют довольно низкую энергоемкость и энергоотдачу, и в то же время они достаточно дорогие. Если вам нужно получать с источника питания более 20 мА, то они не будут лучшим решением.

Цены: батарейки типа AA могут стоить 30-40 рублей и иметь до 3000 мАч

Удельная отдача энергии: 100 Вт*ч/кг

Плюсы: популярные, относительно безопасные, долгий срок эксплуатации

Минусы: неперезаряжаемые, невысокая энергоемкость

Никель-кадмиевые (Ni-Cad) батарейки

Это давно известные перезаряжаемые батарейки, которые когда-то были очень популярны. Они продаются в стандартных форм-фаторах типа AA, AAA, C, а также в прямоугольных корпусах, что позволяет их легче вставлять в некоторые типы устройств. Сегодня они используются достаточно редко, поскольку никель-металл-гидридные (NiMH) батарейки имеют большую плотность энергии. Однако они дешевле и до сих пор используются во многих беспроводных телефонах, фонарях и радиоуправляемых игрушках, то есть там, где энергоэффективность не так важна, как цена. Еще одна приятная вещь заключается в том, что они разряжаются медленнее, чем NiMH. Батарейки Ni-Cad состоят из элементов с номинальным напряжением 1.2 В, что дает возможность сформировать из трех элементов батарейку напряжением 3.6 В.

Плюсы: недорогие, надежные, стандартные размеры, легко перезаряжаются

Минусы: низкая плотность энергии, содержат токсичные металлы

Цены: батарейки типа AA могут стоить 30-40 рублей и иметь до 1000 мАч

Удельная отдача энергии: 60 Вт*ч/кг

Никель-металл-гидридные батарейки (Ni-MH)

Это более популярные перезаряжаемые батарейки, они также продаются в стандартных размерах. Во многих случаях никель-металл-гидридные батарейки будут хорошей заменой обычным щелочным батарейкам. Напряжение одного элемента составляет 1.25 В, что меньше напряжения щелочных батареек 1.5 В, но больше никель-кадмиевых 1.2 В. Самый неприятный момент заключается в том, что эти батарейки имеют высокий показатель саморазряда, хотя за последние годы благодаря новым технологиям этот показатель удалось снизить.

Плюсы: хорошая альтернатива щелочным батарейкам, высокая плотность заряда, стандартные размеры, лучшая емкость по сравнению со щелочными батарейками, довольно легко подзарядить, но они не слишком надежные

Минусы: дороже, чем никель-кадмиевые батарейки, срок службы не очень длинный, быстро саморазряжаются

Цены: батарейки типа AA могут стоить 70-100 рублей и иметь до 2500 мАч

Удельная отдача энергии: 100 Вт*ч/кг

Литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-Poly) аккумуляторы

Эти аккумуляторы появились не так давно и завоевали популярность благодаря возможности перезарядки. Сегодня они используются в устройствах потребительской электроники, таких как видеокамеры, сотовые телефоны, ноутбуки и т.д. Они очень легкие и имеют высокую плотность заряда. Тем не менее, они очень чувствительны и требуют специальной цепи, чтобы не допустить возможности взрыва. Это означает, что литий-ионные элементы на прилавках магазинах в «сыром» виде в основном не встречаются, поскольку они достаточно опасны без защитной цепи. Если вам нужен литий-ионный аккумулятор, то лучше взять его из видеокамеры или телефона и заряжать только соответствующим зарядным устройством. Один литий-ионный энергоэлемент рассчитан на 3.6 В, поэтому часто можно встретить аккумуляторы на 3.6 В или 7.2 В.

Плюсы: очень легкие, высокая плотность заряда и энергоотдача, относительно высокое напряжение

Минусы: дорогие, хрупкие, могут взорваться при неправильном использовании

Цены: аккумуляторы для сотовых могут стоить около 300-400 рублей и иметь 750 мАч

Удельная отдача энергии: 126 Вт*ч/кг для литий-ионных, 185 Вт*ч/кг для литий-полимерных аккумуляторов

Большинство литиевых батареек, которые вы встретите, будут в форме таблетки или кнопки. Литиевые батарейки-таблетки имеют номинальное напряжение 3 В, а щелочные, цинковые и марганцевые батарейки-таблетки характеризуются напряжением 1.5 В. Они очень малы и очень легкие, отлично подходит для небольших, маломощных устройств. Тем не менее, они не являются перезаряжаемыми и имеют высокое внутреннее сопротивление (это делает их довольно безопасными).

Наиболее популярной на сегодняшний день батарейкой такого типа является CR2032, имеющая диаметр 20 мм и толщину 3.2 мм. Она выдает 220 мАч при напряжении 3 В. Наибольшими по размерам являются CR2477 (24 мм x 8 мм) с энергоемкостью 1000 мАч и ценой от 120 рублей.

Еще можно встретить батарейки типа CR123 с напряжением 3 В, которая немного толще и немного короче батарейки типа AA.

Плюсы: легкие, компактные, высокая плотность, дешевые, относительно высокое напряжение, легко соединять для получения больших напряжений, долгий срок эксплуатации

Минусы: неперезаряжаемые, невысокая токоотдача, нужен специальный держатель

Цены: CR2032 (220мАч) стоит примерно 15-30 рублей, CR123 (1300 мАч) 100-150 рублей

Удельная отдача энергии: 270 Вт*ч/кг

Как подобрать подходящий источник энергии для вашего проекта

Итак, вы изобрели какое-то устройство и вам нужно запитать его. Для начала нужно ответить на два вопроса.

Ваше устройство «прожорливое»? Проекторы, большие аудио системы, и проекты с электроприводом должны ориентироваться на количество ампер потребляемого тока. Здесь следует обратить внимание на большие 6-вольтовые щелочные батарейки одноразового использования или перезаряжаемые свинцово-кислотные аккумуляторы.

Ваше устройство очень компактное? Если да, то, возможно, вам потребуются литиевые батарейки-таблетки (одноразовые) или маленькие литий-полимерные батарейки, которые используются радиоуправляемых самолетах.

Также можно ориентироваться в выборе источника питания по дополнительным вопросам.

Вы будете делать много таких устройств? Если да, то берите классические щелочные батарейки, которые легко можно найти на прилавках магазинов.

Батарейки должны быть удобны для пользователя? Тогда берите батарейки типа AA или на 9 В типа Крона.

Нужно входное напряжение примерно 5 В? Три щелочные (4.5 В) или 4 NiMH (4.8 В) пойдут наиболее лучшим образом.

Необходим перезаряжаемый источник энергии? Возьмите кейс для батареек, поместите туда батарейки NiMH и плодзаряжайте их зарядным устройством высокого качества.

Нужно несколько батареек, соединенных последовательно? Следует помнить, что у последовательно соединенных батареек должна совпадать энергоотдача. Если вы соедините 9-вольтовую батарейку с батарейкой типа AA, чтобы получить 10.5 В, 9-вольтовая батарейка разрядиться за 1/10 долю отведенного времени, оставив вас с напряжением только 1.5 В.

.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.

Напряжение аккумулятора транспортного средства, как и его емкость – самые важные показатели этого автомобильного узла, от которых напрямую зависит его функциональность и качество работы. Батареи используются для запуска силового агрегата, поэтому каждый автовладелец должен знать о том, каким является нормальное напряжение аккумулятора автомобиля, постоянно поддерживая его в рабочем состоянии. Конечно, я уже затрагивал эту тему в предыдущих , однако сегодня хочу конкретизировать эту информацию …

Для начала хочется сказать, что в современных машинах уже нет приборов с измерением «Вольт», хотя раньше они были. Поэтому чтобы определить напряжение нужно для начала обзавестись мультиметром, . Хочу отметить, что желательно хотя бы раз в месяц — два проверять напряжение батареи, чтобы вовремя принять меры.

Норма для основных свойств аккумулятора

Каким минимальным это значение должно быть, чтобы можно было запустить двигатель? Точного показателя здесь нет. В стандартном состоянии это свойство у полностью заряженной батареи должно составлять в среднем 12,6-12,7 вольт.

Зависимо от конкретных условий этот показатель может незначительно изменяться, и в этом нет ничего плохого. Так например, некоторые производители, заверяют что у их продукции напряжение около 13 – 13,2 В, это допустимо, однако сразу хочу вас предупредить.

Не стоит мерить напряжение сразу после зарядки АКБ, как пишут многие эксперты, нужно подождать хотя бы час, тогда оно должно опуститься с 13 до 12,7 Вольта.

Но оно может гулять и в другую сторону, когда падает ниже 12 вольт – это свидетельствует о том, АКБ разряжена на 50%.

В таком случае устройству понадобиться срочная зарядка, поскольку ее эксплуатация в таком состоянии гарантировано приводит к сульфатации пластин свинца. Это снижает и работоспособность АКБ, и продолжительность ее эксплуатации.

Но даже в случае такого низкого напряжения запустить мотор легкового транспорта вполне возможно. Если аккумулятор находится в рабочем состоянии, ему не требуется ремонт и генератор при работе двигателя обеспечивает зарядку батареи, устройство даже в таком состоянии можно смело использовать.

В том же случае, когда данный электрический параметр аккумулятора надает ниже 11,6 В, батарея практически полностью разряженная, дальнейшее ее использование в таком состоянии без подзарядки и проверки на работоспособность невозможно.

Таким образом, уровень нормального напряжения находится в интервале 12,6 – 12,7 Вольт (редко, но возможно до 13,2В. максимум.)

Однако на практике это встречается очень редко. Чаще всего для легковых автомашин составляет 12,2-12,49 вольта, что свидетельствует о неполном заряде.

Но в этом нет ничего плохого: снижение работоспособности и качество устройства начинается в том случае, если происходит снижение до 11,9 вольт или ниже.

Под нагрузкой

Напряжение можно разделить на три основных показателя:

• Номинальное;
• Фактическое;
• Под нагрузкой.

Если говорить о номинальном напряжении , его кстати принято указывать в литературе и прочих материалах, оно равняется – 12В, но прямо-таки этот показатель далек от фактического параметра, я молчу о нагрузке.

Как мы уже говорили, нормальное рабочее напряжение аккумулятора легкового автомобиля составляет 12,6 – 12,7вольт. Но на самом деле более достоверным является фактический показатель, который может колебаться в пределах от 12,4 вольт примерно до 12,8 В. Я хочу, подчеркнуть — этот параметр снимается без нагрузки, что говорится в состоянии покоя.

А вот если подать нагрузку на нашу батарею, то параметры будут совершенно другими. Нагрузка обязательна, эта проверка показывает работоспособность батареи, ведь зачастую выдержать нормальное напряжение могут все АКБ, а вот нагрузку «дохлые» не выдерживают.

Суть проверки проста – на полностью работоспособный АКБ, создают нагрузку (при помощи специального аппарата – «нагрузочной вилки») в два раза превышающее его емкость.

ТО есть если у вас батарея емкостью на 60 Ам/ч, то нагрузка должна быть 120 Ампер. Длительность нагрузки примерно 3 — 5 секунд, причем напряжение не должно проседать ниже 9 Вольт, если показатель 5 – 6, значит ваш АКБ либо разряжен, либо почти «сдох». Также хочется отметить, что после нагрузки напряжение должно восстановиться примерно за 5 секунд до нормального показателя, как минимум в 12,4.

При «просадке» первым делом нужно зарядить батарею, и после повторить опыт с «нагрузочной вилкой», если большого проседания не замечено, значит АКБ была нужна подзарядка. Смотрим видео о проверке под нагрузкой.

Пару слов об электролите

Главный параметр, который определяет уровень напряжения в аккумуляторной батарее – это плотность электролита, что есть внутри этого устройства.

При разрядке АКБ расходуется кислота, доля которой в этом составе равна 35 — 36%. В результате этого снижается уровень плотности этой жидкости. В процессе зарядки осуществляет обратный процесс: расход воды приводит к образованию кислоты — результатом чего является возрастание плотности электролитического состава.

В стандартном состоянии при 12,7 В плотность данной жидкости в батарее равна 1,27 г/см3. В случае уменьшения любого из этих параметров снижается и другой.

Снижение напряжение в зимнее время

Часто автовладельцы жалуются, что в зимнее время при сильных морозах в аккумуляторе падают основные его параметры, в результате чего машина не заводиться. Поэтому некоторые водители забирают на ночь батарею в тепло.

Но на самом деле все обстоит не совсем так. При отрицательных температурах изменяется плотность электролита, что, как уже отмечалось, влияет на уровень напряжения. Но при достаточном заряде АКБ плотность электролита в морозы возрастает, вследствие этого возрастает и второе из самых важных свойств. Поэтому достаточно заряженной батарее даже в сильный мороз ничего не грозит. Если же оставить ее в мороз разряженной, плотность электролита будет снижаться, в результате чего и возникнут проблемы с пуском двигателя авто, .

Проблемы с использованием и запуском силового агрегата транспортного средства в зимнее время связаны не со снижением основных параметров его АКБ, а с тем, что основные химические процессы внутри него при отрицательных температурах проходят медленнее, чем в обычное время.

Что представляет собой батарейка? Как она работает? На какие виды подразделяются батарейки? Какую форму и какой размер могут они иметь? Как маркируют батарейки? Что обязательно следует учитывать, выбирая батарейку? Какими принципами нужно руководствоваться, на что следует обращать внимание при выборе батарейки?

Ниже попытаемся разобраться в этих вопросах и ответить на каждый из них.

Что представляют собой батарейки и как они работают

Батарейки аа оптом являются гальваническими элементами, каждый из которых представляет собой автономный компактный источник электрического тока.

Автономные источники постоянного электротока подразделяются на 2 разновидности: первичные - для одноразового применения, они не подлежат перезарядке, и вторичные - которые можно перезаряжать.

Батарейки возникли довольно давно. Официальная дата возникновения первой батарейки - 1867-й год. Её создал инженер из Франции Джорджес Лекланше

Выпускать батарейки в коммерческих целях первой начала фирма Eveready в США. Однако батарейки, производимые под маркой Eveready Dry Cell, были только отдалённо похожими на сегодняшние батарейки аа оптом. Первая партия тогда ещё экспериментальных батареек появилась на рынке в 1898-м году. Эти изделия были задуманы в качестве источников питания для радиоприёмников, однако позже получили распространение в автомобилестроении, горной промышленности, на флоте, а затем также в авиации.

Монополия Eveready завершилась в 1920-х гг., когда в США возникла ещё одна фирма - Duracell, наладившая изготовление батареек крупными партиями. В то время батарейки уже были распространены в различных портативных электротехнических устройствах, спрос на них возрастал, крупный опт батареек покупали всё чаще.

Главным преимуществом таких изделий была их дешевизна.

Минусы: низкая ёмкость, низкая надёжность, недолгое время эксплуатации и хранения (9-12 месяцев).

В течение более 100 лет своего существования обычные марганцево-цинковые батарейки пережили значительные усовершенствования и сейчас уже почти не используются в изначальном виде. Их сменили более совершенные, надёжные и ёмкие изделия.

Кроме марганцево-цинковых, сегодня встречаются и другие разновидности батареек.

Типы батареек

Батарейки мелким оптом в Москве подразделяются по материалам, использующимся для производства активных компонентов батареек (катода, анода и электролита).

Самые распространённые виды батареек:
. солевые;
. щелочные;
. ртутные;
. серебряные;
. литиевые.

Все эти разновидности батареек имеют определённые особенности, свои преимущества и недостатки.

Солевые батарейки

Преимущества батареек солевого типа: дешевизна (из всех батареек именно солевые являются наиболее дешёвыми).

Их минусы: трудность определения вида по словесной либо символической информации; значительное падение напряжения во время разряда; потеря ёмкости к концу гарантированного времени хранения составляет от 30 до 40 процентов; в условиях низких температур ёмкость солевой батарейки приближается к нулевому показателю.

Солевая батарейка от батареек других видов отличается надписью на корпусе: это могут быть слова Special Power, General Purpose, Long Life, Extra Power, Extra Heavy Duty, Heavy Duty, Super Heavy Duty и некоторые другие. Но на их смысл можно особого внимания не обращать, поскольку эти слова преимущественно служат маркетинговым приёмом и никак не отображают ёмкость батарейки и длительность её работы.

Щелочные батарейки

Такое название эти батарейки получили от типа используемого в них электролита. Электроды щелочных батареек изготовлены из диоксида цинка и марганца, а электролитом является гидроксид калия.

Сейчас щелочные батарейки пользуются высоким спросом со стороны разработчиков портативных электротехнических приборов и применяются в большей части электронных устройств, будучи наиболее распространёнными в мире.

Стоимость щелочных батареек несколько выше, чем солевых.

Отличительным признаком щелочной батарейки является надпись ALKALINE, нанесённая на корпус.

Преимущества щелочных батареек: большая ёмкость, обеспечивающая долгое время службы; высокий уровень работоспособности в условиях низких температур; хорошая герметичность (низкий риск протечки); длительный срок хранения (до пяти лет); низкая скорость саморазряда (потеря ёмкости после года хранения в условиях комнатной температуры - не выше 10%).

Минусы: спадающая кривая разряда; высокие стоимость и вес.

Ртутные батарейки

Такая батарейка является гальваническим элементом, где анодом служит цинк, а катодом - окись ртути. Катод и анод разделяют между собой диафрагма и сепаратор, пропитанные электролитом, в роли которого выступает раствор щёлочи 40%.

Отдельно необходимо подчеркнуть, что ртутно-цинковый элемент способен работать по принципу аккумулятора, то есть может быть обратимым. Но в случае циклирования (заряд-разряд) происходит деградация этого элемента и его ёмкость снижается.

Ртутные батарейки отличаются от щелочных более постоянным напряжением, большей ёмкостью, более высокой энергоплотностью и более высокой ценой.

Преимущества ртутных батареек: постоянное напряжение, высокие показатели энергоплотности и энергоёмкости, стойкость к низким и высоким температурам, длительное время хранения.

Минусы ртутных батареек: дороговизна, ядовитость ртути в случае нарушения герметичности, трудности со сбором и безопасностью утилизации.

Серебряные батарейки

В таких батарейках роль анода играет цинк, а катода - окись серебра. Электролитом в таких батарейках является щёлочь - гидроксид натрия либо калия.

Батарейки, которые созданы в соответствии с серебряно-цинковой схемой, в значительной степени по своим характеристикам совпадают с батарейками ртутного типа. Подобно ртутным батарейкам, они отличаются постоянным напряжением, значительной энергоплотностью, могут храниться длительное время, однако отличаются от ртутно-цинковых более высокой ёмкостью на единицу массы, а также нетоксичностью.

Плюсы серебряных батареек: постоянное напряжение, высокие показатели энергетической плотности и ёмкости, термическая стойкость, долгой срок эксплуатации (на 40 процентов дольше, чем у литиевых батареек), длительное время хранения.

Минусом серебряных батареек является их дороговизна. На серебряные батарейки аа оптом цена бывает очень высокой.

Литиевые батарейки

Эти батарейки имеют постоянное напряжение, наиболее высокую из всех видов батареек ёмкость на единицу веса и высокую энергоплотность. Литиевая батарейка содержит катод из лития и анод, который может быть сделан из любого материала.

Помимо постоянного напряжения и высоких показателей энергетической плотности и энергетической ёмкости, несомненный плюс литиевых батареек заключается в независимости их ёмкости от тока нагрузки. потому в случае большого тока нагрузки такая батарейка также сможет прослужить в несколько раз дольше щёлочной батарейки, имеющей такую же ёмкость.

Отличительным признаком батарейки литиевого типа является надпись LITHIUM на корпусе.

Литиевые батарейки характеризуются лёгкостью, длительным временем хранения (доходящим до 12-и лет), термической стойкостью.

Единственным недостатком литиевых батареек является их высокая цена.

Классификация батареек - формы, размеры и другие характеристики

По размерам и форме батарейки классифицируются на несколько видов.

Примечание. Данная таблица не включает миниатюрные батарейки типа «таблетки», подразделяющиеся на множество размеров и форм.

Технические характеристики

Правила маркировки батареек установлены Международной Электрической Комиссией (IEC) и используются в т. ч. в России. Расшифровка маркировки батареек приведена в следующей таблице:

Миниатюрные батарейки также имеют определённую маркировку, позволяющую определить параметры конкретной батарейки, но необходимо учитывать, что одновременно с общепринятой маркировкой изготовители нередко применяют свою, из-за чего замена отработанной батарейки порой становится затруднительной.

Ёмкость и напряжение батарейки

Напряжение батарейки аа оптом в Москве, которое она способна обеспечить, может быть довольно разным. Этот параметр нередко связан с разновидностью самой батарейки. К примеру, обыкновенные солевые «пальчиковые» батарейки способны обеспечивать напряжение 1,2 В и 1,5 В, щелочные - 1,5 В. Литиевые батарейки Дюрасел оптом в Москве выполняются в стандартных размерах, нередко имеют напряжение 3 В, однако иногда бывают и с напряжением 1,5 В.

Батарейки квадратной формы и батарейки типа «крона» вне зависимости от их электрохимической системы создают напряжение соответственно 4,5 В и 9 В.

Батарейки типа «таблетки» могут создавать напряжение 1,2 В, 1,5 В и 3 В.

Ёмкость батарейки определяет длительность работы устройства, в которое помещается батарейка.

Срок эксплуатации батарейки Duracell оптом определяется следующими факторами:
. фактическим уровнем её заряженности;
. режимом использования;
. температурой окружающей среды;
. током отсечки.

Понятие «ток отсечки» обозначает ток, при котором невозможна работу устройства даже в случае сохранения заряда батарейки. К примеру, батарейка, не работающая с определённого момента в фотоаппарате, нередко ещё может работать в пульте дистанционного управления либо в часах.

Саморазряд представляет собой самопроизвольную утрату ёмкости батарейки во время её хранения и применения.

Причиной саморазряда являются химические реакции, которые происходят внутри батарейки и продолжаются независимо от того, используется ли батарейка либо хранится.

Саморазряд начинается в момент выпуска батарейки и продолжается до окончания её эксплуатации. Когда батарейка не применяется, то в течение номинального срока хранения, который указан на корпусе, она может утратить от 10 до 30 процентов первоначальной ёмкости.

Наиболее сильно происходит разряжение батарейки в момент начала её хранения.

Температурные колебания провоцируют саморазряд.

Предназначение батареек различных видов и отрасли их применения

Батарейки могут предназначаться: для значительных нагрузок (сила тока 0,2 А), для средних нагрузок (сила тока 0,1 А) и для низких нагрузок (сила тока 0,01 А). Большая часть компаний-изготовителей указывает на упаковке для батареек разновидности устройств, для которых конкретная батарейка больше подходит. При отсутствии указаний на тип устройства правильно выбрать батарейку может помочь нижеуказанная информация.

Батарейки солевого типа совершенно непригодны для устройств, испытывающих высокие нагрузки (к примеру, цифровых фотоаппаратов со вспышкой), а также плохо пригодны для устройств, испытывающих средние нагрузки (к примеру, CD-плееров, фонариков, некоторых игрушек).

Они обладают низким уровнем ёмкости (от 600 до 800 мАч) и предназначаются для применения в устройствах, характеризующихся низким уровнем потребления энергии, к примеру, в пультах управления, электронных термометрах, тестерах, весах электронных кухонных и наполных, часах настенных и настольных. Солевые батарейки не рассчитаны на высокие нагрузки, потому недопустимо вставлять их в устройства, которые содержат электродвигатели (CD-плееры и электронные игрушки), фотоаппараты и фонарики. В фонарике либо в игрушке такой батарейки хватит на двадцать-тридцать минут, в фотоаппарате - на 3-5 фотографий со вспышкой.

Батарейки щелочного типа можно устанавливать в устройства как с низкими, так и со средними и высокими нагрузками. Такие батарейки везде способны обеспечить высокую эффективность.

Они характеризуются сравнительно большим уровнем ёмкости (от 1500 до 3200 мАч) и являются оптимальными для использования в устройствах, отличающихся умеренным и высоким уровнем потребления энергии: это цифровые фотоаппараты со вспышкой, фонарики, игрушки, CD-плееры, компьютерные мышки, офисные телефоны. Щелочные батарейки, имеющие пометку «фото», характеризуются высокой ёмкостью и созданы для фотоаппаратов. Стоимость их выше, но срок службы дольше. Фото-батарейки отдают энергию быстрее, что повышает скорость работы устройства, в которое такая батарейка установлена.

В устройствах с низким уровнем потребления энергии, в частности, пультах управления, такая батарейка будет работать несколько лет.

Батарейки ртутного типа сейчас имеют ограниченное распространение. В более чем половине стран мира их изготовление и использование запрещены по причине ядовитости ртути и трудности безопасного сбора и утилизации таких изделий.

Серебряные батарейки сейчас не имеют массового распространения по причине высокой стоимости серебра. Широким спросом пользуются только малоразмерные батарейки, для производства которых применяется мало серебра - это батарейки для материнских плат ПК, наручных часов, слуховых аппаратов, микрокалькуляторов, лазерных указок, микрофонариков, музыкальных открыток и брелоков, то есть всех устройств, в которых невозможно применять более крупные батарейки.

В авиации, на флоте, в космонавтике до появления батареек литиевого типа серебряно-цинковые батарейки были незаменимыми.

Батарейки литиевые на больших токах способны служить намного дольше лучших щелочных батареек, потому литиевые источники питания используют в большинстве устройств, характеризующихся высоким уровнем потребления энергии. Они широко применяются в компьютерной технике, фототехнике, игрушках и медицинской аппаратуре. Также их часто используют в авиации, военной промышленности, на флоте и в космонавтике, где они успешно заменяют серебряные и ртутные батарейки.

Завершение

Батарейка - небольшиие изделия, которые могут иногда представлять опасность.

Во избежание риска нанесения вреда здоровью следует соблюдать меры предосторожности: нельзя разбирать батарейку и бросать её в огонь.

Также нельзя пытаться «перезарядить» батарейку. Несмотря на то, что некоторые источники подчас содержат рекомендации от разных «Кулибиных» о «перезарядке» батареек - это делать ни в коем случае нельзя. Во-первых, в сколько-нибудь значительной мере увеличить срок эксплуатации батарейки таким путём всё равно не выйдет. Батарейка является первичным элементом, потому, в отличие от аккумулятора, являющегося вторичным элементом, реакции, которые в ней проходят, необратимы. К тому же во время «перезарядки» она может попросту взорваться. Полезнее и лучше всего отработавшую батарейку сдать в утилизацию.