Ni-Mh аккумуляторы, что это и в чем отличие от Li-ion
Со времени создания первого аккумулятора не прекращается поиск новых решений и усовершенствование хорошо известных формул. Изобретатели предлагают разные сочетания материалов, и самые удачные варианты идут в массовое производство. Со временем их вытесняют более эффективные аналоги с еще лучшими характеристиками.
Так произошло с никель-кадмиевыми аккумуляторами, на смену которым пришли никель-металлгидридные модели – с электродами из сплавов никеля с редкоземельными металлами. Но и им пришлось уступить лидерство, когда на рынке появились литий-ионные аккумуляторы. Поиски идеальных элементов питания продолжаются до сих пор, но пока Li-ion технология по-прежнему остается лучшей из всех вариантов.
Какой он, идеальный аккумулятор?
При оценке автономных источников питания учитываются следующие характеристики:
- размеры;
- масса;
- емкость;
- напряжение;
- ресурс – количество циклов заряд-разряд;
- допустимые токи заряда и разряда;
- простота эксплуатации;
- безопасность при использовании и утилизации.
В идеале накопитель энергии должен при минимальных размерах и небольшом весе иметь достаточно большую емкость. Тогда он сможет накапливать больше электроэнергии и дольше обеспечивать питание автономно работающих устройств. Но кроме удельной энергоемкости важны и остальные характеристики.
Ni-Mh, что это?
Такое обозначение имеют никель-металлогидридные аккумуляторы. Они появились на рынке в 1990 году, придя на смену никель-кадмиевой технологии. Номинальное напряжение у Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов одинаково – порядка 1,2 В. Но по сравнению с Ni-Cd элементами, Ni-Mh ячейки не содержат токсичных тяжелых металлов, поэтому более безопасны при производстве и утилизации. Также они имеют увеличенную почти на 30% удельную энергоемкость – около 150 Вт·ч/дм³.
Их дополнительными плюсами выступают:
- допустимая температура от -60 до +50 °С;
- стабильное напряжение питания – оно не снижается вплоть до полного исчерпания заряда;
- невыраженный эффект памяти;
- возможность подзарядки не полностью разряженных элементов питания, если со времени последнего использования прошло не более 3 дней.
Ресурс у Ni-Mh элементов питания скромный – 200–500 циклов заряд-разряд. Из-за склонности к нагреву эти аккумуляторы оснащаются дополнительными деталями – температурными реле и предохранителями. Также они склонны к значительному саморазряду – даже в 1,5 раза больше, чем у предшествующих им NiCd моделей.
Поэтому никель-металлгидридные элементы нужно беречь от полного разряда в процессе работы, хранить заряженными и при длительном хранении периодически перезаряжать. При разряде «в ноль» происходят необратимые изменения в структуре и снижение емкости. Поэтому эффективность и срок службы таких элементов питания во многом зависит от соблюдения рекомендаций по их использованию и хранению.
Преимущества Li-ion технологии
Литий-ионные аккумуляторы не зря используются в большинстве современных устройств. Со времени создания в 1991 году они отлично заявили о себе и заметно потеснили конкурентов. И хотя поиски идеального аккумулятора продолжаются до сих пор, литий-ионные АКБ пока остаются неоспоримыми лидерами.
В отличие от Ni-Mh аккумуляторов, Li-ion модели имеют:
- ресурс более 1000 циклов – до снижения исходного запаса емкости на 20%;
- более высокую энергоемкость – до 230 Вт·ч/дм³
- минимальный саморазряд – менее 5% в месяц, до 20% в год;
- абсолютно невыраженный эффект памяти;
- комфортные условия эксплуатации – с возможностью подзарядки в любое время, независимо от уровня остаточного заряда;
- быстрое восполнение заряда;
- номинальное напряжение 3,6–3,7 В на элемент;
- диапазон рабочих температур от −20 до +60 °C.
Есть у Li-ion аккумуляторов и минусы: снижение емкости на морозе, боязнь перезаряда и глубокого разряда, риск возгорания при разгерметизации или коротком замыкании. Для устранения этих недостатков аккумуляторные батареи и элементы питания оснащаются платами контроля и защиты.
BMS плата четко отслеживает рабочие параметры и не допускает опасных состояний. В частности, она отключает севшие аккумуляторы от нагрузки, контролирует уровень и равномерность заряда на всех элементах питания АКБ и останавливает процесс заряда, когда напряжение достигает своего максимума. При наличии рабочей платы защиты и соблюдении простых правил безопасности Li-ion аккумуляторы абсолютно безопасны в использовании.
Выводы
Основными отличиями Li-ion аккумуляторов от элементов питания типа Ni-Mh являются увеличенные значения циклического ресурса, рабочего напряжения и емкости, меньший саморазряд и отсутствие эффекта памяти. Аккумуляторные батарейки обоих типов имеют схожие типоразмеры, но ячейки на основе ионов лития:
- накапливают больший объем энергии;
- выдают большее напряжение;
- служат минимум в 2 раза дольше;
- проще в эксплуатации;
- не нуждаются в «тренировке» после покупки;
- допускают частичную зарядку;
- постоянно готовы к эффективной работе.
Эти преимущества обеспечили литий-ионным АКБ массовое использование во всех сферах – от мобильных устройств и автономной электротехники до персонального электротранспорта и систем автономного электроснабжения. В интернет-магазине VirtusTec.ru представлены Li-ion аккумуляторы разных видов и типоразмеров, что позволяет купить надежные источники автономного питания практически для любых целей.
Читайте в нашей предыдущей статье о применении аккумуляторных батарей в рекламной сфере.
