Скачать

ИНФО ЭВОЛЮЦИЯ
История развития аккумуляторов
Мощности NiMH аккумуляторов хватает, чтобы
питать даже строительные инструменты.
Объединенный массив аккумуляторов способен
выдавать большие напряжения.
Чтобы подогнать Li-Ion аккумулятор под форму
корпуса, иногда его заключают в упаковку с
причудливыми очертаниями. С Li-Pol батареями
все будет проще.
НА ЗАМЕТКУ:
В NiCd-аккумуляторах также существует
возможность электролиза. Чтобы в них не
скапливался взрывоопасный водород, батареи
оснащают микроскопическими клапанами.
LI-ION БАТАРЕЯ –
ПРАКТИЧЕСКИ
ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ
АТРИБУТ ЛЮБОЙ
СОВРЕМЕННОЙ
ХАЙ-ТЕК
ЭЛЕКТРОНИКИ.
многих других типов, по мере разряда
батареи напряжение слабо изменяется
по сравнению с изначальным
значением, и лишь при приближении
уровня заряда к нулю – резко падает.
Благодаря такой особенности NiCdаккумуляторов
удается существенно
упростить схему устройств на их
основе, отказавшись от дополнительных
схем, регулирующих напряжение.
Другим немаловажным достоинством
никель-кадмиевых аккумуляторов
является их способность выдерживать
внушительно количество циклов
перезарядки. Обычно их хватает на
500-1000 циклов и более, и даже при
ежедневной перезарядке это сравнимо
со средней продолжительностью
жизни большинства электронных
устройств. Однако полноценная работа
в течение столь длительного срока
обещается лишь при соблюдении
правил эксплуатации, причем в данном
плане никель-кадмиевые элементы
весьма капризны. В частности, при
неаккуратном использовании может
возникать так называемый «эффект
памяти», который приводит к тому,
что батарейки со временем теряют
часть своей изначальной мощности.
Подобные проблемы начинают возникать,
если подзаряжать аккумулятор
до того, как он полностью разрядится.
Причиной этого неприятного эффекта
служит то, что при досрочной перезарядке
на электродах могут образовываться
кристаллы кадмия, которые
препятствуют нормальной работе
батареи. В принципе, «починить»
аккумулятор достаточно просто: надо
лишь разрядить его до минимального
уровня и затем полностью зарядить.
Но, конечно, «злопамятность» аккумулятора
при регулярном использовании
доставляет определенные неудобства,
к тому же излишняя токсичность кадмия
и далеко не идеальные показатели
по емкости привели к тому, что никелькадмиевые
аккумуляторы в последнее
время стали использоваться достаточно
редко. Единственное, что оставляет
NiCd-аккумуляторы на плаву, – это их
«бросовая» себестоимость.
НИКЕЛЬ-
МЕТАЛЛОГИДРИДНЫЕ
На смену никель-кадмиевым элементам
пришли никель-металлогидридные
элементы (NiMH). Конструктивно они
схожи с NiCd-батареями: аноды также
изготавливаются из никеля, однако
для катодов используются принципиально
другие соединения – гидриды.
По своей природе гидриды являются
особыми металлическими сплавами,
способными удерживать атомарный
водород. Учитывая, что водород
идеально подходит для участия в окислительно-восстановительных
реакциях
и что содержание водорода в гидридах
составляет львиную долю их общей
массы, гидриды справляются со своими
задачами на порядок лучше кадмия.
Тем более, NiMH-технология менее токсична,
и ее можно считать экологически
чистой. Никель-металлогидридные
батареи также выигрышнее смотрятся
на фоне NiCd по соотношению емкости
и веса, который у них находится на
уровне 60-80 Вт/кг. То есть, в среднем
при той же массе NiMH-аккумуляторы
обладают на 30-50% большей
емкостью. Поэтому NiMH-батареи,
даже несмотря на повышенную
стоимость, активнее используются
в портативной электронике, нежели
NiCd. К тому же избавление от кадмия
благоприятно сказалось на «эффекте
памяти», который стал проявляться
менее явно. С другой стороны Ni-MH
потеряли часть достоинств никелькадмиевых
элементов. Во-первых, они
выдерживают меньшее количество
циклов перезарядки – всего порядка
500. Уменьшенный жизненный цикл
расстроил большинство покупателей,
ведь многие поверили обещаниям
крупномасштабной рекламной компании,
проводимой в поддержку первых
NiMH-аккумуляторов. Во-вторых, у
NiMH оказались серьезные проблемы
с саморазрядом: они теряли энергию в
полтора-два раза быстрее, чем даже
NiCd-батареи, у которых с этим также
было не все в порядке. В результате
всего за один день аккумулятор умудрялся
пускать на ветер пять и более
процентов своего заряда. Правда,
постепенно с развитием NiMH-технологии
данные показатели удалось
выправить, однако к этому времени
в исследовательских лабораториях
заканчивались работы над более перспективной
альтернативой – Li-Ion.
ЛИТИЙ-ИОННЫЕ
Первые аккумуляторы на основе
лития появились в 70-х годах, а к 80-м
технология доросла и до серийного
производства. При выборе компонентов
для будущих батарей выбор
пал на литий не случайно, так как
он является наиболее химическиактивным
металлом, и поэтому
великолепно справляется с ролью
катода в элементах питания. Однако
чрезмерная активность лития нередко
может привести и к неприятным последствиям,
вплоть до моментального
воспламенения батареи. Использование
подобных аккумуляторов (пусть и
с отменной емкостью) в быту было бы
неоправданным риском, поэтому ученым
пришлось искать искусственные
способы обуздать пыл лития, сохранив
его выдающиеся свойства. Спустя некоторое
время выход из ситуации был
все же найден – оказалось, что литий в
ионном состоянии менее опасен и при
этом не менее продуктивен. Внутреннее
устройство данных литий-ионных
аккумуляторов (Li-Ion) оказалось
весьма интересным: ионы лития
перемещены из катода в электролит
(например, соляной раствор лития), при
этом катод состоит из угля, а анод – из
диоксида лития и кобальта. Впрочем,
несмотря на то, что литий-ионные
батареи стали на порядок безопаснее,
108 ЖЕЛЕЗО #12(34) | ДЕКАБРЬ 2006