Преимущества и недостатки современных аккумуляторных батарей

Рассмотрим преимущества и недостатки современных аккумуляторных батарей. Они характеризуются не только плотностью энергии, но также сроком службы, требованиями по установке, степенью саморазряда и эксплуатационными расходами. Классикой среди аккумуляторных батарей являются никель-кадмиевые батареи. Поэтому примем их за эталон, относительно которого рассмотрим плюсы и минусы батарей других типов.

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи (NiCd) используются достаточно давно, но имеют относительно низкую энергетическую плотность. Они обеспечивают длительный срок службы, высокие значения тока разряда и, что немаловажно, разумные цены. Основная область их применения — радиостанции, биологическое и медицинское оборудование, профессиональные видеокамеры и электроинструмент. Никель-кадмиевые батареи содержат токсичные вещества и представляют собой опасность для окружающей среды.
Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи (NiMH) имеют более высокую по сравнению с никель-кадмиевыми батареями энергетическую плотность, но и меньший срок службы. Они не содержат токсичных веществ. Применяются в мобильных телефонах и ноутбуках.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (SLA, VRLA, SLI) наиболее выгодны при использовании в энергоемких приложениях, где вопрос их веса существенного значения не имеет. Они наилучшим образом подходят для использования в больничном оборудовании, креслах-каталках, в системах аварийного освещения и источниках бесперебойного питания, в автомобильной технике.
Литий-ионные аккумуляторные батареи (Li-Ion) наилучшим образом подходят для тех приложений, в которых необходима высокая емкость батарей и одновременно предъявляются жесткие требования к их весу. Они обладают очень высокой энергетической плотностью и малым весом — наиболее важными достоинствами любых аккумуляторных батарей. Однако при этом требуют строгого соблюдения правил эксплуатации и техники безопасности. Применяются в ноутбуках и мобильных телефонах.
Перезаряжаемые алкалиновые батареи заменяют некоторые типы аккумуляторных батарей для бытовых электронных устройств. Их ограниченный срок службы компенсируется пониженным саморазрядом, что позволяет считать идеальным их применение в портативных устройствах, фотоаппаратах, вспышках.

В табл. images/table.jpg приведены сравнительные характеристики шести основных типов аккумуляторных батарей.
Применительно к табл. 1.1 следует отметить следующее:
o внутреннее сопротивление батареи зависит от внутреннего сопротивления каждого ее элемента, типа схемы защиты и количества элементов в батарее. Схема защиты литий-ионных и литий-полимерных батарей увеличивает их внутреннее сопротивление в среднем на 100 мОм @,1 Ом);
o срок службы аккумуляторной батареи зависит от регулярности ее обслуживания. Полный периодический разряд может привести к его уменьшению почти в три раза за короткий срок;
o срок службы зависит также и от степени разряда - при частичных разрядах он больше, чем при полных;
o наибольший ток разряда никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей допустим сразу же после заряда, затем его значение уменьшается.

Никель-кадмиевые батареи теряют 10 % своей емкости в течение первых 24 ч после заряда, затем снижение емкости составляет около 10 % каждые 30 дней. Саморазряд увеличивается с ростом температуры;
o схема или цепь защиты, устанавливаемая внутри литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей, потребляет около 3 % их энергии в месяц;
o типовое значение напряжения на элементе никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей составляет 1,25 В в режиме холостого хода, а под нагрузкой - 1,2 В.
Это справедливо для любых элементов таких батарей;
o допускается заряд кислотных аккумуляторных батарей импульсами сильного тока.

Интересно, что никель-кадмиевые аккумуляторные батареи имеют наименьшее время заряда, допускают наибольший ток нагрузки и обладают наименьшим соотношением цена/срок службы, но в то же время они наиболее критичны к точному соблюдению требований по правильной эксплуатации.