Как это работает: Всё об аккумуляторах Термин «аккумулятор» произошел от латинского accumulator, что означает «собиратель, накопитель». Аккумулятор – это резервуар, наполненный химическими веществами, которые накапливают и хранят энергию, отдавая ее затем в виде электрического тока. После разрядки, частичной или полной, аккумулятор можно зарядить повторно.
Отличие аккумуляторов от батареек
В отличие от одноразовых батареек аккумуляторы после разрядки можно зарядить снова, и не одну сотню раз. Они более экологичны и их применение во многих случаях экономически целесообразнее. Однако стоят аккумуляторы недешево: широко распространенные пальчиковые АА дороже батареек того же типоразмера приблизительно в десять раз. Кроме того, заряженный аккумулятор имеет свойство разряжаться за несколько месяцев даже тогда, когда он извлечен из устройства. У обычных батареек степень саморазряда не так высока, они способны хранить накопленную энергию годами – но лишь один раз.
Аккумуляторы или батарейки
Аккумуляторы имеет смысл приобрести при использовании устройств с высоким энергопотреблением. К их числу относятся цифровые фотокамеры, фотовспышки, игрушки с электроприводом и MP3-плееры. Однако многие из упомянутых устройств оснащаются специальными аккумуляторами нестандартного типоразмера (см. примеры ниже).
Как понять, стоит покупать аккумуляторы или разумнее обойтись батарейками? Очень просто. Если замена батарей осуществляется раз в месяц или чаще, лучше обзавестись аккумуляторами. Дорогостоящие модели аккумуляторов с низкой степенью саморазряда, к примеру Varta Ready2Use, имеет смысл использовать тогда, когда замену батареек приходится осуществлять, к примеру, каждые три месяца.
Покупка аккумуляторов для устройств с низким энергопотреблением или редко используемых устройств себя не оправдывает – из-за высокой степени саморазряда. Поэтому для будильников, пультов ДУ, весов и карманных фонарей обычные батарейки – оптимальный выбор.
Какие бывают аккумуляторы
В бытовых и портативных устройствах встречаются преимущественно аккумуляторы следующих типов.
Никель-кадмиевые (NiCd) использовались в качестве замены одноразовых батарей до середины 90-х годов прошлого столетия. Однако они содержат ядовитый тяжелый металл кадмий, их продажа на территории стран Евросоюза сегодня запрещена, в России же такого запрета нет.
Номинальное напряжение никель-кадмиевых аккумуляторов – 1,2 В вместо 1,5 В. Однако большинство устройств спокойно обходятся и таким, поскольку даже в одноразовых батареях напряжение уже после непродолжительного использования заметно снижается. Аккумуляторы, напротив, держат напряжение постоянным до полного исчерпания энергии.
Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению никель-кадмиевые аккумуляторы обладают высокой мощностью . Поэтому они идеально подходят для устройств с крайне высоким энергопотреблением, к примеру, для портативного электроинструмента. Кроме того, они являются надежными источниками электроэнергии и при крайне низких температурах. Однако при неправильном обращении с аккумулятором в нем проявляется неприятный эффект памяти (см. одноименную врезку).
Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы доступны в типоразмерах АА (пальчиковые) и ААА (мизинчиковые) и поэтому могут использоваться вместо обычных батарей. В отличие от никель-кадмиевых в никель-металлогидридных аккумуляторах эффект памяти отсутствует.
Однако по причине неполного разряда напряжение ячеек несколько снижается и возникает другая проблема – так называемый эффект ленивой батареи (см. одноименную врезку). Кроме того, традиционные NiMH-аккумуляторы довольно быстро разряжаются: только вследствие саморазряда они ежемесячно теряют около 20% энергии.
Литиево-ионные (Li-Ion). Каждая их ячейка хранит вдвое больше энергии, чем ячейка NiMH-аккумулятора, несмотря на то что у них одинаковые размеры и вес.
По причине высокого напряжения, которое обеспечивает данный тип аккумуляторов, они не подходят в качестве замены стандартных батарей типоразмеров АА и ААА, напряжение которых составляет 1,5 В. Литиево-ионные аккумуляторы нестандартных типоразмеров широко используются в цифровых фотокамерах, видеокамерах и ноутбуках.
Эффектам памяти и ленивой батареи данный тип аккумуляторов не подвержен. Однако Li-Ion-аккумуляторы чувствительны к перезаряду и глубокому разряду, поэтому они требуют специального метода зарядки. Ввиду этого большинство литиево-ионных аккумуляторов оснащается электронными устройствами – контроллерами, защищающими аккумуляторы от слишком высокого напряжения при заряде и слишком низкого напряжения – при разряде.
Литиево-полимерные (Li-Pol) акумуляторы – это усовершенствованные литиево-ионные. Они содержат не жидкие, а только твердые или гелеобразные химические компоненты. Поэтому Li-Pol-аккумуляторы не подвержены утечкам электролита и не требуют наличия металлического корпуса.
Литиево-полимерная технология позволяет изготовить аккумулятор любой формы. Так, появляется возможность использования даже небольших «пустот» в переносных устройствах, например в мобильных телефонах или MP3-плеерах. Более того, возможно изготовление источников питания, где в качестве корпуса используется пленка толщиной всего 1 мм (это особенно необходимо для ультрапортативных устройств).
Что означают данные на аккумуляторах
Емкость. Параметр, характеризующий то, какое количество энергии способен хранить аккумулятор. Емкость выражается в миллиампер-часах (мА*ч) или ампер-часах (А*ч) (1000 мА*ч = 1 А*ч). Чем выше потребляемый ток, тем меньше время работы аккумулятора.
Приведем чисто математический пример. Аккумулятор емкостью, к примеру, 1 А*ч может в течение одного часа обеспечивать устройство током силой 1 А. Если сила тока упадет до 0,5 А, то энергии хватит на 2 часа. При силе тока в 2 А – на полчаса.
Количество энергии. Этот показатель выражается в ватт-часах (Вт*ч) и рассчитывается по формуле «емкость х напряжение». К примеру, аккумулятор для нетбуков имеет напряжение 10,8 В и емкость 4400 мА*ч (4,4 А*ч). В результате получаем количество энергии, равное приблизительно 47,5 Вт*ч. Разделив количество энергии на потребленную устройством мощность в ваттах, получим продолжительность его работы в часах. К примеру, если нетбуку для работы требуется 13 Вт, он сможет проработать от такого аккумулятора приблизительно 3,5 часа (47,5 Вт*ч/13 Вт = 3,65 ч).
Как продлить жизнь аккумуляторов
Используйте вместе аккумуляторы только одного типа. Степень их заряда также должна быть одинаковой: это позволит избежать неравномерной нагрузки на них.
Глубокий разряд может привести аккумуляторы в негодность. Поэтому при первых признаках полного разряда аккумулятора выключите устройство и зарядите его аккумулятор. В литиево-ионных аккумуляторах электронная схема защиты предотвращает глубокий разряд. Но она окажется абсолютно бесполезной, если после извлечения из устройства вы сразу же не поставите аккумуляторы на подзарядку, поскольку они подвержены саморазряду. Храните аккумуляторы только в заряженном состоянии и выполняйте их подзарядку каждые шесть месяцев.
Храните аккумуляторы в прохладном и сухом месте при температуре от +10 до +25°С и средней влажности воздуха.
Используйте специальное зарядное устройство, в котором система микропроцессорного управления предотвращает перезаряд аккумулятора. Рекомендуется использовать также устройства, которые выполняют раздельный контроль заряда для каждого аккумулятора и с помощью функций диагностики определяют дефектные или неправильно установленные аккумуляторы.
Сильные сотрясения могут губительно отразиться на внутренней структуре элементов питания, поэтому старайтесь не допускать их падения.
Продолжительность работы аккумуляторов для ноутбуков
Касающиеся продолжительности работы аккумуляторов данные многих производителей слишком оптимистичны. Так, в тестах ComputerBild модели ноутбуков, заявленное время работы которых от штатного аккумулятора составляет до шести часов, «выдохлись» менее чем за четыре часа работы. Дело в том, что производители проводят измерение продолжительности работы в идеальных условиях: яркость дисплея уменьшена, процессор работает на низкой тактовой частоте, беспроводной адаптер и модуль Bluetooth отключены, количество доступов к жесткому диску ограничено... Отсюда и обнадеживающие цифры.
Срок службы аккумуляторов ноутбука
При идеальных условиях эксплуатации – невысокой рабочей температуре (+20С°) и небольшой токоотдаче – литиево-ионные аккумуляторы выдерживают приблизительно 500 циклов заряда/разряда. Если же ноутбук работает на полную мощность, то температура аккумулятора сильно возрастает. Это ускоряет процесс его старения и преждевременно приводит к уменьшению мощности. Но и при нечастом использовании срок службы аккумулятора редко превышает три года. Если вы будете разряжать и заряжать аккумулятор, к примеру, один раз в неделю, то за это время выполните приблизительно 150 циклов заряда/разряда.
Покупать ли для ноутбука дополнительный аккумулятор
Покупка дополнительного аккумулятора оправдывает себя, если вы часто пользуетесь ноутбуком в дороге и продолжительности работы стандартного аккумулятора вам не хватает. В таком случае замена аккумулятора позволит удвоить время автономной работы. Второй аккумулятор окажется бесполезным, если ноутбук используется в дороге лишь время от времени. Ведь даже неиспользуемый литиево-ионный аккумулятор со временем теряет часть своей емкости, а срок службы составляет приблизительно три года. Поэтому приобретать накопитель энергии «про запас» нецелесообразно. Лучше купить новый аккумулятор тогда, когда старый «прикажет долго жить».
Что предпринять, когда аккумулятор выйдет из строя
Аккумуляторы подвержены естественному износу. Поэтому их гарантийный срок меньше, чем у самого устройства, и (в зависимости от производителя) составляет от полугода до года. В течение этого срока всплывают все неполадки ячеек аккумулятора или электронного блока, которые не были замечены в ходе окончательного контроля качества на заводе-изготовителе. И хотя данные дефекты крайне редки (менее 1%), но все же встречаются. При наступлении гарантийного случая обратитесь к производителю или продавцу. Разумеется, гарантия не распространяется на повреждения, вызванные чрезмерной механической нагрузкой, к примеру, если аккумулятор придет в негодность при падении.
Почему производители иногда отзывают аккумуляторы ноутбуков
Во многих случаях производители объявляют об отзывных акциях по той причине, что аккумуляторы перегреваются и в худшем случае могут воспламениться. Так, в 2006 году именитые производители ноутбуков по соображениям безопасности отозвали миллионы литиево-ионных аккумуляторов. Причиной явились мельчайшие металлические осколки, содержавшиеся в тончайших изоляционных слоях аккумуляторов (сепараторах), которые вызывали короткие замыкания. Обычно это приводит к повышенному саморазряду. Но если количество коротких замыканий в узком пространстве превышает допустимое количество, то происходит перегрев и перегорание изоляционного слоя, вплоть до воспламенения.
Как утилизировать аккумулятор
В Европе магазины обязаны бесплатно принимать на утилизацию старые аккумуляторы, независимо от производителя. В магазинах доступны специальные контейнеры для сбора использованных элементов питания, подлежащих вторичной переработке. В европейских городах также есть пункты приема, куда можно сдавать аккумуляторы и батареи.
К сожалению, в России, в отличие от стран Европы, сеть утилизации бытовых аккумуляторов не развита. В лучшем случае собранные элементы питания закапываются на специальном полигоне.
Как выглядит аккумулятор будущего
Во всех промышленных странах ведутся активные исследования по усовершенствованию технологий производства аккумуляторов. Электромобили смогут конкурировать с обычными машинами (с двигателем внутреннего сгорания) только при наличии очень мощных аккумуляторов. Наибольшим потенциалом обладает литиево-ионная технология. Целью ученых, в первую очередь, является повышение энергетической плотности накопителей. До 2015 года должны появиться аккумуляторы, которые при стандартных типоразмерах и весе будут способны сохранять в 5–10 раз больше энергии.
С помощью специальных химических добавок ученые стремятся замедлить процессы старения литиевых ячеек. Рассматриваются также вопросы безопасности.
