Перезаряжаемый элемент питания аккумулятор

Лучшая замена батарейкам — аккумуляторы: характеристики и рейтинг лучших перезаряжаемых элементов питания

Мир давно привык к портативным элементам питания. Работа устройства от батареек сделала его автономным, но породила проблему их периодической замены. Следующим шагом стали аккумуляторные перезаряжаемые устройства. Привычный форм-фактор батареек позволил наделить их высокой универсальностью. Именно из-за всеобщей востребованности и повсеместной распространённости аккумуляторных батареек любой человек рано или поздно столкнётся с необходимостью выбора лучших перезаряжаемых элементов питания.

Какие бывают аккумуляторные батарейки

Все выпускаемые батареи характеризуются несколькими стандартными параметрами, которые определяют сферу применения.

Некоторые из них сделаны по образу одноразовых батареек и призваны заменить их. С другой стороны, не всем батарейкам можно найти эквивалент среди аккумуляторов. Например, большинство «таблеток» вроде LR44 и тому подобных, так и остались лишь батарейками, так как перезаряжать элемент такой формы неудобно, а одноразовый стоит и так довольно дёшево.

Среди характеристик, по которым осуществляется выбор устройств типа Rechargeable, можно выделить три основные:

Большинство известных производителей выпускают разные наименования товаров, среди которых можно выбрать тот набор параметров, который устроит потребителя.

Технология

От того, какие физические процессы лежат в основе генерирования электрического тока, зависит много параметров: чувствительность к условиям окружающей среды, скорость заряда, наличие «эффекта памяти» и другое.

Никель-кадмиевые

Эти аккумуляторные батарейки появились одними из первых и долгое время им не было альтернативы. Несмотря на появления других, более совершенных систем, они сохраняют свои позиции в устройствах, где нужно надёжное бесперебойное питание под высокой нагрузкой.

Причиной тому — ряд преимуществ:

• Возможность работы под высокой нагрузкой.
• Допускается заряд сильным током за короткое время.
• Термостойкость — сами батареи почти не
  разогреваются при заряде благодаря малому сопротивлению.
• Возможность хранения в разряженном состоянии.
• Невосприимчивость к низким температурам.

Среди недостатков отмечается:

• Вредное воздействие на окружающую среду.
• Дорогая безопасная утилизация.
• Эффект памяти.
• Внушительный саморазряд при простое.
• Невозможность использования в буферном режиме.

Вытеснение никель-кадмиевых батарей наблюдается в развитых странах, где ужесточаются экологические стандарты.

Никель-металлогидридные

Возникли как попытка избавиться от двух основных негативных параметров никель-кадмиевых батарей — эффекта памяти и вредного воздействия на окружающую среду. Удалось добиться полной экологической безопасности этих элементов питания. Они практически не подвержены эффекту памяти — их можно дозаряжать в любом состоянии. Большим плюсом является также повышение ёмкости при схожих параметрах — примерно на 20%. Однако не обошлось и без минусов: из-за особенностей технологии срок службы никель-металлгидридных батарей ниже, чем конкурентных вариантов, их саморазряд больше, чем у конкурентов.

В 2005 году были презентованы аккумуляторы серии Eneloop — первые LSD Ni-Mh. Они соединили в себе преимущества кадмиевых и старых гидридных батарей. Оставленные храниться на длительное время, эти инновационные аккумуляторы теряют значительно меньший процент своей ёмкости. Да и к температурным условиям они менее требовательны.

Литий-ионные

Данный тип аккумуляторов чрезвычайно распространён в мобильных телефонах, плеерах, смарт-часах и других гаджетах. Однако производитель нередко выпускает их и в форм-акторе пальчиковых батареек.

Причины популярности литий-ионной технологии:

• Крайне низкий ток саморазряда (неработающее устройство сохраняет заряд месяцами).
• Большая ёмкость при небольших размерах.

• Возможность работы с разными токами.
• Выходное напряжение не падает, а сохраняется вплоть до полного разряда.

Главный минус литий-ионных батарей — это чувствительность к изменению токов, а также к полному разряду. Потому лучше всего данный тип функционирует в связке с электронными контроллерами и блокираторами, которые выравнивают входное напряжение, а также автоматически отключают аккумулятор при достижении определённых показателей.

Форм-фактор

Именно форм-фактор аккумуляторы унаследовали от предшественниц-батареек.

Типизация размеров и форм элементов питания позволяет комфортно производить замену, добиваясь оптимальной длительности работы.

На данный момент самыми распространёнными типоразмерами принято считать:

• АА. Они же пальчиковые. Объём производства этих батареек с маркировкой rechargeable, вероятно, превышает все остальные, вместе взятые. Их номинальное напряжение составляет 1,2 В, хотя свежезаряженные, они могут выдавать до 1,4. Ёмкость колеблется в широких пределах — от 200 mA до 3000 mА и даже больше.
• ААА. Другое название — мизинчиковые. Отличаются от предыдущего варианта только меньшими размерами. Их применение оправдано там, где стандартные АА просто не вместятся или будут слишком тяжёлыми. Правда, и ёмкость их меньше — обычно до 1500 мА.
• C и D. Похожи на обычные пальчиковые, но только крупнее. Соответственно, ёмкость их больше. Большой размер и масса диктует свою специфику применения, где не особо важен компактный размер, например, музыкальное и звуковое оборудование, а также различные автоматические системы.
• PP3. В России её традиционно называют «Крона» В отличие от батарейки, перезаряжаемое устройство выдаёт ток в 8,4 В. На «Кроне» функционируют многие электроприборы, некоторые пульты дистанционного управления и радиоуправляемые устройства.

Существуют и другие типоразмеры аккумуляторных батареек, но они имеют меньшую распространённость.

Ёмкость

Параметр ёмкости эквивалентен времени, в течение которого устройство сможет полноценно питаться излучаемым аккумулятором током. Иными словами, чем больше ёмкость, тем дольше сможет работать прибор на одном заряде.

Измеряется этот параметр в миллиампер-часах. Диапазон имеющихся в продаже значений может колебаться в пределах от 100 до 12000 мА-ч. Казалось бы, выбрать самый ёмкий аккумулятор — и это будет лучшее решение. Но на практике всё не так просто. Чем больше ёмкость батареи, тем дольше она заряжается. И хорошо, если доступна зарядка током с большим напряжением. Но если речь идёт о металлгидридных элементах, которые рекомендуется подпитывать слабым током, удобство устройств с большой ёмкостью уже не кажется таким очевидным. Исходите и энергопотребления прибора и режима его работы.

Лучшие варианты

Понятие лучшего элемента питания абстрактно: то, что хорошо для игрушек, может не подойти для серьёзного оборудования. Поэтому элементы питания, попавшие в обзор, просто выделяются каким-либо выдающимися характеристиками, ценой либо благосклонностью пользователей.

Robiton Ni-MH PR44 40mAh (40BVH)

Данный аккумулятор — это самый миниатюрный и дешёвый перезаряжаемый элемент питания в продаже. Всего 40 мА-ч, зато и размеры — не больше булавочной головки. Область применения весьма специфическая — слуховые аппараты. Люди с нарушениями слуха сталкиваются с необходимостью подзарядки очень редко, ведь энергопотребление этих устройств минимальное.

Плюсы	Минусы
Миниатюрный размер	Сравнительно быстрая деградация
безопасность использования
Низкая цена

Perfeo AA 2700 мА/ч Ni-MH

Эти перезаряжаемые батарейки являются одними из самых дешёвых в пальчиковом типоразмере. Четыре полноценных элемента, да ещё и с пластиковым кейсом менее, чем за 500 рублей. Ёмкость каждого элемента 2700 мА-ч, что позволяет их использовать в различных приборах, характеризующихся высоким энергопотреблением.

Плюсы	Минусы
Большая ёмкость	Нестабильная работа в течение эксплуатации
Низкая цена
Кейс в комплекте

Camelion R20, 1.2 В, 4500 мАч, NiCd BL2

Батареи китайского производства Camelion пользуются популярностью не только в России, но и на рынках Европы, Индонезии, Латинской Америки. Они занимают позицию посередине — между такими брендами, как Duracell или Panasonic, и совсем дешёвым «ноунеймом». Размер D и приличная ёмкость позволяют использовать эти батареи в мощной аппаратуре, а никель-кадмиевая технология адаптирована под высокий зарядный ток

Плюсы	Минусы
Высокая ёмкость	Специфичность использования типоразмера
Никель-кадмиевое наполнение
Невысокая цена

GP Rechargeable 1000 Series AAA Ni-Mh 950 мА·ч

Батарейки и аккумуляторы GP стали в России самым продаваемым брендом, опередив более дорогие. Причина — умеренная цена, продуманная маркетинговая политика, а главное — правильное выстраивание отношений B2B. Обеспечивая выгодные условия торговым сетям, GP активно внедряет свои устройства на полки магазинов. Качество приведённых в обзоре аккумуляторов вполне сносное, а ёмкость в 1000 мА-ч является золотой серединой для большинства устройств.

Плюсы	Минусы
Хорошо представлены во многих торговых точках, иногда даже неспециализированных	Случается, скачет значение предзаряда
Оптимальная ёмкость
Умеренная цена

Energizer Accu Recharge Power Plus 9V Крона Ni-Mh 175 мА·ч

Типоразмер PP3 от известной американской компании Энерджайзер. Производство, естественно, Китай. Качество на высоте, а низкая по сравнению с пальчиковыми ёмкость обусловлена выходом тока в 9 вольт. Хороший вариант для замены обычной батарейки соответствующих устройствах, несмотря на цену.

Плюсы	Минусы
Типоразмер «Крона»	Небольшая ёмкость
Хорошее качество исполнения	Высокая цена
Длительный срок службы

ROBITON 18650-3400 Protected, 3,7 V Li-Ion 3400 мА·ч

Помимо доступных решений в никель-металлгидридном исполнении, компания Robiton выпускает недорогие литий-ионные аккумуляторы в классическом формате АА — в данном случае маркировка 18650. Аккумулятор характеризуется большой ёмкостью, а главное, оснащён электронным блоком, предохраняющим от перезаряда и выхода из строя.

Плюсы	Минусы
Литий-ионная технология	Высокая цена
Отсутствие эффекта памяти
Электронная защита

DURACELL Rechargeable HR03-4BL, 850мAч, AAA

Компания по праву считается лидером среди производителей как батареек, так и аккумуляторов. Акцент делается на самые ходовые форматы АА и ААА. Например, комплект из четырёх мизинчиковых аккумуляторов ёмкостью 850 мА-ч каждый придётся выложить больше тысячи рублей. Что поделаешь, за качество нужно платить.

Плюсы	Минусы
Хорошее качество изготовления	Высокая цена
Долгий срок службы
Большое количество допустимых циклов

Panasonic eneloop AAA Ni-Mh 750 мА·ч

Пример эволюции стандартного никель-металлогидридного аккумулятора. Производитель гордо заявляет о 2100 циклах перезарядки. Вряд ли обычные пользователи могут проверить этот показатель. Но даже исключив маркетинг, можно отметить почти полное отсутствие саморазряда и возможность длительного хранения серии Eneloop.

Плюсы	Минусы
Долгий срок службы	Высокая цена
Большое количество циклов зарядки
Минимальный саморазряд при бездействии

Вывод

Как показывает практика, хорошая аккумуляторная батарейка способна доставить немало косвенного удовольствия пользователю, так как обеспечивает долгий срок работы устройства. Наряду с этим и вполне реальная экономия средств — ведь покупка пары аккумуляторов обходится дешевле постоянной смены батареек.

Видео-совет: как выбрать аккумуляторную батарейку

Источник

Элементы питания: от одноразовых к многократно используемым

Почему места обычных солевых и щелочных батареек все чаще занимают перезаряжаемые электрические аккумуляторы? Всегда ли возможна такая замена, и как сделать правильный выбор? На эти и подобные вопросы отвечает данный материал.

Батареи электропитания образуются из отдельных элементов, соединенных, например, последовательно или параллельно, с целью получения более высокого напряжения или тока. Но поскольку в повседневной жизни термин «батарейка» часто относится даже к одному такому элементу, не будем здесь нарушать это разговорное допущение. Более важно, что существуют гальванические, или первичные (одноразовые), и вторичные (перезаряжаемые) элементы питания, называемые также электрическими аккумуляторами. Все они являются химическими источниками тока, то есть, химические реакции, протекающие в них, используются для получения электрической энергии.

Весьма упрощенно химический источник тока можно представить как два электрода (катод и анод) из разных металлов, разделенных жидким или твердым электролитом.

Нас окружает множество электронных устройств, для функционирования которых необходимы элементы питания: это пульты дистанционного управления и ручные фонарики, игровые консоли и электронные будильники, беспроводные клавиатуры и компьютерные мышки, электробритвы и радиоуправляемые игрушки и т.п. Наиболее часто в подобных девайсах используются одноразовые солевые или щелочные, более известные, как алкалиновые (alkaline — щелочной), гальванические элементы с напряжением 1,5 В. Среди основных преимуществ этих батареек обычно называют их длительное хранение и возможность использования без предварительной подготовки (зарядки) сразу после покупки.

Однако, чем больше становится электронных гаджетов c одноразовыми элементами питания, тем чаще приходится сталкиваться с ситуацией, когда батарейки внезапно «сели» (истощились) и их нужно срочно менять на новые.

В то же время массовое потребление одноразовых элементов питания наносит серьезный удар по экологии. Трудно представить, но на игровые консоли у заядлого геймера за год уходит более сотни щелочных батареек. А ведь они требуют отдельной утилизации и выкидывать вместе с общим мусором их нельзя. Куда сдавать батарейки на переработку можно узнать, например, на сайте экологического движения «Раздельный Сбор».

Всего один перезаряжаемый аккумулятор, благодаря многократному использованию, сможет заменить несколько сотен одноразовых элементов питания. При этом купить его оказывается дешевле, чем замещаемое им количество даже самых недорогих солевых батареек. Вот, например, каждая из моделей аккумуляторов Panasonic Eneloop и Varta Endless готова стать эквивалентом более двух тысяч последовательно заменяемых щелочных элементов. Действительно, 1,5-вольтовые солевые и алкалиновые батарейки во многих случаях можно без проблем поменять на никель-металлгидридные аккумуляторы (NiMH), выполненные в таком же форм-факторе — АА или ААА.

Напомним, что в ходу оказались обозначения элементов питания вовсе не по европейскому (IEC) или американскому (ANSI) стандартам. Так, щелочной элемент питания LR6 (IEC) или 24A (ANSI) чаще называют просто AA, а свою очередь, LR03 (IEC) или 15A (ANSI) – AAA. Причем в обиходе АА – это «пальчиковая» (диаметр 14,5 мм, высота 50,5 мм), а ААА — «мизинчиковая» (диаметр 10,5 мм, высота 44,5 мм) батарейка.

Но вернемся к вопросу замены одноразовых солевых и щелочных элементов никель-металлгидридными аккумуляторами, которые при всех своих недостатках, в отличие от никель-кадмиевых (NiCd), практически не страдают от «эффекта памяти», уменьшающего емкость, и не наносят такого вреда окружающей среде. Эти довольно неприхотливые источники питания, выпущенные в том числе и под знакомыми «батарейными» брендами Duracell, Energizer, GP, могут использоваться во многих электронных устройствах с разным уровнем энергопотребления. К сожалению, приборы с высоким порогом отключения, например, некоторые фотоаппараты, светодиодные вспышки, электронные весы, детские игрушки и т.п. очень капризны к уровню питающего напряжения и замещение на никель-металлгидридные аккумуляторы могут попросту «не понять». Короче говоря, рабочее напряжение никель-металлгидридного аккумулятора (1,2 В) они воспримут как истощение элемента питания и перестанут работать.

Помимо щелочных гальванических (одноразовых!) элементов встречаются и перезаряжаемые алкалиновые аккумуляторы, также обеспечивающие выходное напряжение 1,5 В. В этом случае надпись Alkaline на корпусе обязательно будет дополнена пояснением — Rechargeable. Особая конструкция корпуса перезаряжаемых марганцево-щелочных элементов RAM (Rechargeable Alkaline Manganese), первое поколение которых появилось еще в 1970-х годах, допускает пару десятков полных перезарядок, причем количество возможных циклов зависит от уровня разряда.

В особо заманчивых предложениях на площадке AliExpress речь сегодня идет о нескольких сотнях, а, например, у алкалиновых аккумуляторов под брендом Okoman вообще до тысячи циклов. Правда, похоже, что посчитано просто количество небольших «доливов» в разряженные менее чем на четверть щелочные элементы питания. Кстати, для их перезаряда необходимо применять специальные или профессиональные устройства. Алкалиновые аккумуляторы отличаются высокой степенью готовности, поскольку продаются уже заряженными, а с учетом низкого саморазряда до первого использования могут храниться довольно долго. Их рекомендуют использовать в устройствах с низким потреблением тока и периодическим характером использования, таких, например, как пульты ДУ для аудио- и видеоаппаратуры, беспроводные телефоны, погодные станции, компьютерные мышки, беспроводные клавиатуры и т.п.

А вот никель-цинковые элементы (NiZn), как часто утверждают их производители, объединяют лучшие свойства никель-металлгидридных и никель-кадмиевых аккумуляторов. Высокое номинальное напряжение (1,6 В), максимальный ресурс до 500 перезарядок и способность отдавать большие разрядные токи делают их хорошим выбором при замене одноразовых щелочных батареек, особенно когда нужны высокая мощность и продолжительность работы, например, в фотоаппаратуре, радиоуправляемых игрушках, электробритвах и т.п. Заметим, что на корпусах этих элементов значение емкости указывается не в миллиампер-часах (mAh), а более честно — в милливатт-часах (mWh), ведь напряжение-то у них выше. Чтобы получить миллиампер-часы, значение в милливатт-часах делится на напряжение (1,6 В). Например, 2 500 мВт*ч – это примерно 1 560 мА*ч.

Для регенерации NiZn-аккумуляторов требуются специальные зарядные устройства. Следует также иметь в виду появление высокого выходного напряжения (1,85-1,9 В) на клеммах сразу после полной зарядки. Отсутствие в составе NiZn-аккумуляторов токсичных веществ (по сравнению, например, c никель-кадмиевыми) предполагает более простой процесс их утилизации. В качестве примеров перезаряжаемых элементов питания с такой «электрохимией» можно привести продукцию под брендами Ansmann, BPI, Melasta, PkCell и российским Robiton.

Заменой одноразовых солевых и щелочных батареек для случая, когда требуется выходное напряжение в 1,5 В, могут также стать литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы, выгодно отличающиеся значительной емкостью и низким саморазрядом. Поскольку номинальное напряжение таких батарей обычно составляет 3,7 В, то, чтобы получить на выходе заветные 1,5 В, конструкцию аккумулятора дополняют встроенным импульсным преобразователем одного уровня постоянного напряжения в другой, более низкий (Step-Down DC/DC Converter). Кроме того, реализуют температурную защиту, а также функции предохранения от пониженного напряжения и короткого замыкания.

Примером базовой микросхемы в данном случае может служить чип LC9200D (выше на фото, справа от него — другие аналогичные решения).

Для зарядки таких аккумуляторов обычно предлагается фирменное устройство, которое подключается буквально к любому USB-порту, поскольку максимальное значение тока не превышает возможности данного интерфейса (500 мА). В качестве примеров здесь можно привести подобные элементы питания под торговыми марками Jugee и Palo.

А вот 1,5-вольтовые литий-ионные аккумуляторы под брендом Kentli существенно отличаются конструктивно – у них для заряда базового элемента питания на 3,7 В используется дополнительный контакт на торце, отделенный от анода (1,5 В) изолирующим кольцом. Разумеется, фирменное зарядное устройство для аккумуляторов АА/ААА получило дугообразные положительные электроды, которые могут соприкасаться только с дополнительными кольцевыми контактными площадками на таких аккумуляторах.

Некоторые производители перезаряжаемых элементов питания пошли еще дальше. В частности, они дополнили конструкцию литий-полимерных аккумуляторов в форм-факторах АА и ААА не только импульсным преобразователем напряжения до 1,5 В, но и схемой управления питанием. Отдельное зарядное устройство в этом случае уже не требуется.

Если на боковой поверхности корпуса типа AAA хватает места только для установки microUSB-розетки, то вот для АА-аккумуляторов используется либо такое же решение, либо вилка USB-разъема (тип А) встраивается прямо в торец корпуса со стороны анода. Так что в последнем случае для соединения с USB-розеткой на источнике тока кабель уже не нужен. Правда, к ней нельзя сразу подключить до четырех аккумуляторов, как в случае использования microUSB-разъема.

У аккумуляторов Blackube в форм-факторе АА размещение разъема microUSB на торце у анода даже запатентовано.

А вот, например, для перезаряжаемых батареек под брендами Fuvaly и Twharf и разъем оказался не нужен. Они вполне обходятся USB-кабелем с магнитными контактами-защелками, ну а на крайний случай дополняются зарядным устройством на 5 В.

Мерам безопасности у выпускаемых элементов питания крупные производители стараются уделять особое внимание. Вот, например, в аккумуляторах ARB-L14-1600U под брендом Fenix, помимо клапанов сброса давления, предусмотрено несколько уровней защиты.

Рассмотренные выше литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы отличаются практически неизменным напряжением (1,5 В) на протяжении всего цикла разряда. Помимо упомянутых брендов, подобную продукцию можно найти под торговыми марками EBL, GTF, Power Etinesan, Sorbo, Znter и т.д.

Вот, например, под российским брендом «Даджет» предлагаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В в форм-факторах AA и AAA, емкостью 1200 мА*ч и 400 мА*ч, соответственно, которые обещают до 500 циклов перезарядки. При этом полное время регенерации, которое можно отслеживать по светодиодному индикатору, составляет час-полтора. OEM-производителем аккумуляторов является компания Wenzhou Sorbo Technology (бренд Sorbo).

Надо иметь в виду, что литий-ионные и полимерные аккумуляторы, по сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, трудно назвать дешевыми, а уж дополненные электроникой и встроенными разъемами, тем более.

Так, под сингапурским брендом Rombica в России продаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В, выполненные к тому же в стильно оформленных корпусах AA (1300 мА*ч) и AAA (400 мА*ч). Конструкции у них одинаковые – оба корпуса с розетками microUSB на боковой поверхности рядом с анодом, поэтому в комплекте с каждым аккумулятором идет свой кабель microUSB-USB. Получившие имена собственные элементы питания Neo X2 и Neo X3 обещают аж до 3 тысяч циклов перезаряда. Вот и цена на эти аккумуляторы в разы выше, чем, например, на элементы питания «Даджет».

Кстати, покупая импортные аккумуляторы, первым делом стоит посетить сайты российских дилеров, поскольку цены у них иной раз оказываются даже ниже, чем в зарубежных интернет-магазинах.

Итак, можно резюмировать, что одноразовые 1,5-вольтовые солевые и щелочные батарейки в форм-факторах АА и ААА чаще всего без особых проблем можно заменить на никель-металлгидридные аккумуляторы таких же типоразмеров. Но вот в отдельных случаях стоит рассмотреть более дорогие решения на базе никель-цинковых (1,6 В), а также литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов (1,5 В), в том числе с прямой зарядкой от USB-портов. И не забывайте, пожалуйста, об экологии!

Источник