Достоинства и недостатки NiCd аккумуляторов.

Достоинства.

1. Большой ресурс. Будучи обслуживаемыми должным образом, NiCd аккумуляторы обеспечивают 1000 - 1500 циклов

заряд/разряд.

2. Очень хорошая нагрузочная способность. NiCd аккумуляторы обеспечивают большой ток нагрузки.

3. Долгий срок службы.*

4. Простота хранения и транспортировки. Большинство авиакомпаний разрешают перевозку NiCd аккумуляторов без

специальных мер предосторожности.

5. NiCd аккумуляторы хорошо подходят для работы при низких температурах.

6. Не критичность к режимам работы. NiCd аккумуляторы являются одними из самых нечувствительных к нарушению

режимов заряда и разряда.

7. Низкая стоимость. По отношению цена/ресурс NiCd аккумуляторы являются самыми экономичными.

Недостатки.

1. Достаточно низкая, в сравнение с новыми типами аккумуляторов, плотность энергии.

2. Эффект памяти. Необходимость периодических тренировок для его профилактики.

3. NiCd содержат токсичные материалы.

4. Достаточно большой ток саморазряда. NiCd аккумуляторы требуют дозарядки после хранения.

Никель-металлогидридные аккумуляторы.

Разработанные в качестве замены NiCd аккумуляторам, никель-металлогидридные (NiMH) имеют два существенных плюса:

высокая плотность энергии и экологическая безопасность. Современные NiMH аккумуляторы имеют на 40% большую плотность

энергии, по сравнению с NiCd. Это позволяет делать аккумуляторы более высокой емкости в тех же габаритах.

Однако, за эти достоинства пришлось заплатить повышенным током саморазряда: у NiMH аккумуляторов он в 1.5 раза выше, чем

у NiCd.

Тем не менее NiMH аккумуляторы успешно заменили NiCd в мобильных телефонах и портативных компьютерах.

Достоинства и недостатки NiMH аккумуляторов.

Достоинства.

1. Емкость, на 30-40% большая, чем у NiCd аккумуляторов, причем потенциал создания NiMH аккумуляторов еще большей

емкости не исчерпан.

2. Эффект памяти в NiMH аккумуляторах выражен гораздо слабее, чем в NiCd.

3. Простота хранения и транспортировки - никаких специальных требований.

4. Экологическая безопасность.

Недостатки.

1. Относительно небольшой ресурс. Если в течение каждого рабочего цикла аккумулятор разряжается полностью, то

заметное ухудшение параметров начинается уже после 200-300 циклов заряд/разряд. Для NiMH аккумулятора частичный

разряд более предпочтителен, чем полный.

2. Ограниченный ток разряда. Не смотря на то, что NiMH аккумуляторы способны отдавать в нагрузку большой ток, это

снижает их ресурс. Оптимальным нагрузочным током является величина 0.2С-0.5С.

3. Более сложный алгоритм заряда. Вследствие того, что NiMH аккумулятор в процессе заряда греется гораздо сильнее,

чем NiCd, время заряда увеличивается.

4. Большой саморазряд.

5. Поскольку параметры NiMH аккумуляторов ухудшаются при повышенной температуре, это накладывает дополнительные

ограничения на условия хранения. Аккумуляторы должны храниться в прохладном помещении и должны быть

заряженными примерно на 40% от номинальной емкости.

6. Необходимость регулярного обслуживания. Для профилактики эффекта памяти требуются периодические тренировки.

Литий-ионные аккумуляторы.

Несмотря на то, что работы по созданию аккумулятора на базе лития были начаты в 1912 году, первые коммерческие образцы

были выпущены в 1991 году. Это связано с существенными проблемами обеспечения безопасности эксплуатации аккумуляторов,

с которыми столкнулись разработчики. В частности, в 1991 году, пионер разработки и производства литиевых аккумуляторов -

фирма Sony, была вынуждена отозвать первую партию аккумуляторов для сотовых телефонов, в связи с их опасностью для

пользователя.

Тем не менее, достоинства этого типа химии настолько очевидны, что разработка продолжалась и был достигнут разумный

компромисс между эксплуатационными характеристиками и безопасностью. Вслед за Sony, литиевые аккумуляторы стали

производить и другие фирмы. Сейчас аккумуляторы на основе лития являются наиболее интенсивно развивающейся

технологией.

Плотность энергии Li-ion аккумулятора вдвое больше, чем у NiCd и потенциал технологии позволят в будущем значительно

повысить этот параметр. Помимо высокой емкости, Li-ion аккумуляторы имеют очень хорошие нагрузочные характеристики,

сходные с характеристиками NiCd. При разряде аккумулятора от его напряжение изменяется в очень небольших пределах, что

упрощает проектирование аппаратуры.

Li-ion аккумуляторы относятся к классу не требующих обслуживания, поскольку не имеют эффекта памяти. Кроме того,

саморазряд Li-ion вдвое меньше, чем у NiCd.

Напряжение ячейки у Li-ion аккумуляторов выше, чем у NiCd и NiMH и составляет 3.6В. Поэтому, как правило, Li-ion аккумуляторы

состоят только из одной ячейки. Это упрощает конструкцию аккумуляторов. Малое внутреннее сопротивление литиевых

аккумуляторов позволяет обеспечивать передачу в нагрузку значительной мощности.

Различия в химии Li-ion аккумуляторов.

На самом деле, под названием " литий-

ионные аккумуляторы" объединены

несколько подклассов, которые значительно

разняться между собой по своим

параметрам. По материалу отрицательного

электрода Li-ion аккумуляторы можно

разделить на графитовые и коксовые.

Причем коксовые аккумуляторы уже

практически не производятся, поскольку

значительно проигрывают графитовым по

нагрузочным характеристикам.

На рисунке изображены кривые разряда

графитового и коксового аккумуляторов. Из

графиков видно, что для того, чтобы отдать

в нагрузку одинаковую мощность,

графитовому аккумулятору надо

разрядиться до напряжения 3В, тогда, как

коксовому - до 2.5В. То есть диапазон

напряжения питания устройства,

работающего от графитового аккумулятора

может быть меньше, чем при питании от

коксового. Кроме того, внутреннее

сопротивление графитовых аккумуляторов

меньше, что позволяет отдавать им в

нагрузку больший ток.

По материалу положительного электрода,

литий-ионные аккумуляторы можно

разделить на кобальтовые и марганцевые.

Исторически первыми появились кобальтовые аккумуляторы, поэтому они лучше изучены и технология более отработана.

Однако, марганцевые более безопасны и менее чувствительны к нарушению режимов эксплуатации. В то время, как кобальтовые

аккумуляторы требуют достаточно сложных электронных схем защиты, марганцевые требуют только предохранителя и

температурного датчика. Это упрощает и удешевляет конструкцию.

Ниже приведена сравнительная таблица кобальтовых и марганцевых аккумуляторов.

Кобальтовые Марганцевые

Плотность энергии (Вт*ч/кг) 140 120

Безопасность

В случае перезаряда, существует

возможность выделения свободного

металлического лития на электроде. Это

создает опасность взрыва аккумулятора

при отсутствии специальных схем

защиты.

В случае перезаряда, на марганцевом

электроде лития не формируется, поэтому

чрезмерного нагрева ячейки не

происходит.

Температура

Широкий температурный диапазон.

Предпочтительной является работа в

нагретом состоянии.

Потеря емкости при рабочей температуре

выше 40°С.

Старение

Возможно только краткосрочное

хранение. Внутреннее сопротивление

увеличивается пропорционально времени

хранения. Новые версии кобальтовых

аккумуляторов допускают более долгое

хранение.

Эффекты старения менее выражены, чем у

кобальта. На всем протяжении времени

жизни, внутреннее сопротивление

изменяется незначительно. В связи с

непрерывными усовершенствованиями,

время хранения трудно определить.

Ресурс 300 циклов, по достижении 500 циклов

емкость снижается вдвое. Меньше, чем у кобальта.

Цена

Материалы достаточно дороги,

дополнительную стоимость создают

схемы защиты.

Стоимость материалов на 30% меньше,

чем у кобальта. Дополнительная экономия

на упрощенных цепях защиты.

Марганцевые аккумуляторы более безопасны в эксплуатации и менее критичны к соблюдению режимов заряда и разряда, однако

имеют пониженную плотность энергии по с равнению с кобальтовыми.

Выбор того или иного материала и присадок при производстве аккумулятора определяется компромиссом между высокой

плотностью энергии, длительным временем хранения, временем жизни и безопасностью. Большая плотность энергии может быть

достигнута достаточно просто. Например, добавляя большее количество никеля, вместо кобальта, можно получить очень

большую емкость и удешевить производство, однако потерять в безопасности. Начинающие производители могут поставить себе

целью достижение максимальной емкости для более эффектного появления на рынке. При таком подходе, как правило, страдают

остальные рабочие характеристики аккумулятора, в первую очередь - безопасность.

Производители, сделавшие себе имя, такие, как Sony, Panasonic, Sanyo, Moly Energy, Polystor, основное внимание уделяют

безопасности эксплуатации своей продукции.

Наряду с неоспоримыми достоинствами, литий-ионные аккумуляторы имеют свои недостатки. В связи со

взрывоопасностью, Li-ion аккумуляторы требуют обязательного наличия электронных схем защиты. Такие схемы встроены в

каждый аккумулятор и ограничивают пиковое напряжение на ячейке в процессе заряда, не дают ячейке разряжаться ниже

допустимого уровня, ограничивают ток и контролируют температуру. Использование схем защиты практически устраняет

опасность взрыва аккумулятора.

Эффект старения также является слабым местом литий-ионных аккумуляторов. Производители достаточно глухо говорят об этой

проблеме. Снижение емкости аккумулятора начинается после года хранения, причем не имеет значения, находился ли он в

эксплуатации или лежал на полке. Через два, максимум - три, года хранения, аккумулятор становится непригодным к

эксплуатации. Необходимо упомянуть, что аккумуляторы других типов химии также подвержены старению. Особенно NiMH, при

хранении в условиях повышенной температуры.

Хранение аккумуляторов в прохладном месте замедляет процесс старения Li-ion аккумуляторов (также, это справедливо и для

других типов химии). Производители рекомендуют хранить аккумуляторы при температуре 15°С. Кроме того, Li-ion аккумуляторы

не должны быть полностью разряжены.

Резюмируя сказанное, можно заключить, что для Li-ion аккумуляторов длительное хранение не рекомендуется. Аккумуляторы, в

идеале, должны находится в эксплуатации сразу же после выхода с завода-производителя. Покупатель должен знать дату

производства аккумулятора.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Автоматизированная форма бухгалтерского учета, схемы учетной регистрации, преимущества и недостатки.
2. Баланс достоинства - измеримые издержки
3. Вертикальная схема БСУ. Принцип действия. Преимущества и недостатки. (тетрадь)
4. Вопрос 30: «Линейно-функциональная структура управления, её достоинства и недостатки»
5. Вопрос 39: «Линейно-функциональная структура управления, её достоинство и недостатки»
6. Высшим нравственным смыслом служебной деятельности сотрудника является защита человека, его жизни и здоровья, чести и личного достоинства, неотъемлемых прав и свобод.
7. ГЛАВА 17. ПРЕСТУПЛЕНИЯ ПРОТИВ СВОБОДЫ, ЧЕСТИ И ДОСТОИНСТВА ЛИЧНОСТИ.
8. Глава V. Преступления против свободы, чести и достоинства личности
9. Глава XI. О Божественных именах, их силе и достоинствах
10. Достоинства векторной графики
11. Достоинства и недостатки Li-ion аккумуляторов.