Заряжать aaa аккумуляторы. Как правильно заряжать аккумуляторные батарейки. Виды и характеристики аккумуляторов AA
Не секрет, что автономные портативные источники электричества могут быть обычными и аккумуляторными. В обычных батарейках, как солевых и щелочных, так и литиевых химическая реакция необратима, а в аккумуляторных ее можно продлить за счет циклической перезарядки. Так какие батарейки можно заряжать и как отличить их друг от друга – в этой статье.
Как узнать, можно ли заряжать батарейку?
Первое, что отличает аккумулятор от обычной батарейки – это надпись, обозначающая емкость в миллиамперах в час (mAh). Чаще всего производитель наносит ее крупными буквами, так что не заметить ее просто невозможно. Чем больше эта цифра, тем дольше будет служить аккумулятор.
Батарейки, которые можно заряжать, имеют название, характерное для аккумулятора – rechargeable, что переводится как «перезаряжаемый». Если покупатель видит надпись do not recharge, то это означает, что устройство подзарядке не подлежит.
Третье отличие состоит в цене. Аккумуляторы стоят на порядок выше обычных батареек, причем цена складывается из их мощности и циклов перезарядки. Однако, высокой мощностью отличаются и обычные , но все-таки подзаряжать их нельзя. Отличить такие энергоносители можно по присутствующей на них надписи «Lithium».
Напряжение обычных батареек составляет 1,6 В, а аккумуляторных – 1,2 В. Имея в наличии специальный измерительный прибор – мультиметр или вольтметр можно измерить этот показатель и таким образом понять, что находится в руках.
Обычная батарейка проявит себя и в процессе эксплуатации: перестав функционировать в более мощном приборе, ее можно поместить в другое устройство с меньшими требованиями к мощности и таким образом продлить ее жизнь. Аккумуляторы же служат дольше, разряжаются постепенно, а выработав весь свой ресурс, снова будут готовы к работе после подзарядки.
Тем, кто интересуется, можно ли заряжать обычные батарейки, стоит ответить, что они для этого не предназначены. В лучшем случае это окончится легким пшиком, а в тяжелом –взрывом со всеми вытекающими последствиями. Аккумуляторы с любым типом электролита можно заряжать и это будет ответом на вопрос тех, кто спрашивает, можно ли заражать соответствующие литиевые батарейки. Однако, не оскудеет фантазия народных умельцев и сегодня многие нашли способ заряжать и обычные батарейки. Так, интересующимся, можно ли зарядить обычные алкалиновые батарейки, стоит ответить, что можно. Для этого в зарядное устройство на 4 аккумулятора нужно поставить 3 севших алкалиновых батарейки, а справа 1 аккумуляторную. Через 5–10 минут они будут готовы к работе.
История автономных источников электрического питания уходит в далекие Средние века, когда биофизик Гальвани обнаружил интересный эффект в своих экспериментах с отрезанными ногами лягушки. Позже Алессандро Вольта описал это явление и на его основании создал первый гальванический элемент питания, именуемый сегодня батарейкой.
Принцип действия столба Вольта
Как оказалось, Гальвани проводил свои эксперименты с электродами из разных металлов. Это натолкнуло Вольта на мысль, что при наличии проводника-электролита между разными материалами может проходить химическая реакция, вызывающая разность потенциалов.
Он создал свое устройство исходя из этого принципа. Это была стопка из медных, цинковых и суконных с кислотой пластинок, соединенных между собой. Вследствие химической реакции на анод и катод поступал электрический заряд. В те годы казалось, что Вольта изобрел На деле же вышло немного не так.
Устройство батарейки
Сегодня в батарейках используется тот же принцип: два реагента, соединенные между собой электролитом. Как выяснилось позже, количество энергии, которое можно получить вследствие реакции, конечно, а сам процесс необратим.
В классической солевой батарейке действующие вещества помещаются таким образом, чтобы они не смешивались. Контакт между ними осуществляется только благодаря электролиту, который попадает к ним через небольшое отверстие. Также в батарейках есть сниматели тока, передающие его непосредственно на устройство.
В наши дни чаще всего покупают батарейки солевые или алкалиновые. Принцип действия у них одинаковый, но разный химический состав, емкость и физические условия службы.
Особенность алкалиновых батареек
Переворотом в мире автономных источников питания стали батарейки Duracell. В средине прошлого века разработчики этой компании обнаружили, что вместо кислоты в гальванических элементах можно использовать щелочь. Такие батарейки имеют большую в сравнении с солевыми емкость и устойчивость к экстремальным условиям работы.
Кроме того, казалось бы, севшая батарейка через некоторое время может еще немного поработать в устройстве. В связи с этим у многих людей начал появляться вопрос: можно ли заряжать алкалиновые батарейки? Ответ однозначный: нет.
В Союзе же батарейки заряжали...
Многие народные умельцы в советские времена заряжали севшие батарейки. Так они думали. На самом деле устройство батарейки не позволяет обратить химические процессы вспять, как это происходит с аккумуляторами.
В старых гальванических элементах использовались соли, которые могли сбиваться в комки или создавать корку из осадка на токоснимателях. Пропускание через батарейку тока позволяло устранить эти неловкие моменты и заставить большее количество реагентов вступить в реакцию. К сожалению, в большинстве случаев около 30 % вещества оставалось незадействованным. Таким образом, то, что умельцы называли подзарядкой батарейки, на самом деле было лишь небольшой встряской.
Современные гальванические элементы незадействованным оставляют не более 10 % вещества. Чем дороже реагенты, тем большая их емкость при одних и тех же на серебре работают раз в 7-10 дольше, но и стоят они тоже совсем не дешево. В обычных бытовых условиях вполне достаточно простых солевых батареек. Они не настолько дорого стоят, чтобы рисковать здоровьем, пытаясь придумать способ их зарядить.
Современные батарейки и опасность их подзарядки
В промышленности множество фирм занимаются элементов. Они недорогие и доступны каждому человеку в любом хозяйственном магазине или в магазине электроники. Поэтому совсем неактуален вопрос о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки. Например, они имеют в своем составе едкую щелочь. В замкнутом пространстве во время прохождения обратного тока зарядного устройства батарейка может закипеть и взорваться.
Даже если ваш элемент питания пережил один цикл зарядки, его емкость существенно не увеличится. Батарейки Duracell и другие гальванические элементы, скорее всего, довольно быстро снова потеряют свой заряд. К тому же у них может потечь электролит, что существенно повредит устройство, в котором они находятся. Получается, что вместо мнимой экономии есть риск получить серьезный ущерб. Следовательно, нет смысла размышлять о том, можно ли заряжать алкалиновые батарейки.
Как продлить жизнь батарейке?
Обычные солевые батарейки плохо работают в условиях жары и мороза. Поэтому нет смысла использовать их в такую погоду. Это связано с тем, что электролит имеет свойство замерзать или переходить в газообразное состояние, что существенно снижает его проводимость.
Севшая батарейка будет работать еще некоторое время, если ее немного помять плоскогубцами. Только нужно быть осторожными, чтобы не повредить корпус, иначе электролит потечет и испортит устройство.
Реагентам свойственно сбиваться в комки. Это не позволяет им вступать в реакцию. Чтобы помочь процессу, постучите батарейкой о твердую поверхность. Еще процентов 5-7 ее мощности у вас получится вытрясти.
Не все знают, что популярная батарейка алкалиновая АА, как и другие элементы питания, может саморазряжаться. Поэтому всегда нужно обращать внимание на дату производства. Старые батарейки имеют короткий
Нельзя смешивать разные типы гальванических элементов. От этого они существенно теряют заряд. Также это произойдет, если к севшим батарейкам добавить свежие.
Гальванические элементы плохо работают в холоде и быстро теряют заряд. Перед установкой погрейте их в руках. Это вернет им прежнюю емкость.
Теперь вы знаете, что на вопрос, можно ли заряжать алкалиновые батарейки, ответ отрицательный. Зато можно существенно продлить их жизнь, соблюдая правила эксплуатации. Касательно именно этого есть еще одна хитрость: используйте два комплекта элементов. Когда один начнет терять свой заряд, замените его на другой и дайте отдохнуть.
Часто мы упускаем хорошие кадры в лесу или на море, можем опоздать или споткнуться в темноте, потому что неожиданно разрядилась простая батарейка от фотоаппарата, часов или фонарика. Когда именно израсходуется заряд, сказать сложно, разве что это не модель Duracell с индикатором. Но не отчаивайтесь! Благодаря нескольким советам вы сможете избежать непредсказуемых ситуаций и сделать задуманные фотоснимки с цифровика, узнать точное время, осветить дорогу и т.д. В этой статье мы подскажем вам, как зарядить батарейки в домашних условиях без зарядного устройства, что значительно облегчит жизнь в непредсказуемых ситуациях.
Знайте, что для зарядки алкалиновых батареек можно воспользоваться специальным зарядным устройством, способным сравнительно быстро восстановить разрядившейся объект. Но каждый сеанс заряда будет сокращать срок ее работы приблизительно на 1/3. Вдобавок, возможно протекание.
Обратите внимание! В домашних условиях можно заряжать: щелочные (алкалиновые) пальчиковые батарейки. Нельзя: солевые. Не исключается возможность вытекания или даже взрыва!
Зарядка может осуществляться различными методами. Поэтому не стоит выкидывать элемент, как только он перестал служить. Несколько рекомендаций – и он опять в строю. Первый метод, применив который вы сможете самостоятельно зарядить пальчиковые батарейки без зарядного устройства. Подсоединяем блок питания к сети. Далее, воспользовавшись проводами для соединения, подключаем к блоку израсходованную батарейку. Не забываем про полярность: плюс подсоединяется к плюсу, и минус подсоединяется к минусу. Самому найти, где у разряженного объекта «-\+» довольно просто: они обозначены на корпусе.
Присоединив батарейку к источнику питания, ждём, пока она нагреется до пятидесяти градусов, и отключаем питание. Далее ожидаем несколько минут, чтобы нагретый объект охладился. В противном случае возможен его взрыв. Затем, пока АА еще тёплая, ее нужно зарядить иным способом. Заключается он в следующем: подсоединяем блок питания к электричеству и отсоединяем. Проделать это нужно около 120 секунд. Далее помещаем объект для зарядки в «морозилку» на 10 минут, потом достаем и ожидаем 2-3 минуты, что бы он нагрелся. Всё, заряд восстановлен прямо дома без зарядного устройства! Можете смело использовать её для той же компьютерной мышки.
Главные правила:
- Заряд неосуществим, если вы расположите + и – иным образом. Наоборот, батарейка еще быстрей разрядится.
- Зарядить объект в домашних условиях позволительно 1-2 раза.
- Способом, описанным выше, можно заряжать только простые пальчиковые алкалиновые батарейки.
- Заряд осуществим в любых температурных условиях окружающей среды.
Еще один метод зарядки – это метод обычного нагревания. Но он чреват последствиями (взрывом). Таким образом можно восстанавливать, опять же, маленькие алкалиновые батарейки в домашних условиях. Зарядить их также можно и более простым способом – поместить разряженные объекты в горячую воду, но не более чем на 20 секунд, иначе возможны печальные итоги. Еще один незамысловатый способ заключается в том, что бы сплющить или уменьшить объем элемента своими руками. Так можно зарядить различные пальчиковые батарейки. Имеется пример, когда человек по истечению заряда литейно-ионного аккумулятора просто доставал и топтал его, после чего показатели заряженности показывали сто процентов.
Восстановить заряд без зарядного устройства можно ещё и так: делаем 2 отверстия шилом около каждого угольного стержня глубиной три четвертых от высоты самого элемента. В них заливаем жидкость, и закупориваем их, замазывая с помощью смолы или пластилина. Заливать можно не просто жидкость, а восьми-десятипроцентный раствор соляной кислоты или же двойного уксуса. Заливаем раствор несколько раз для достаточного насыщения. Такой способ позволяет зарядить до семидесяти-восьмидесяти процентов от начальной емкости.
Видео инструкция по восстановлению Duracell с помощью телефонной зарядки
Ещё способ зарядить изделие: вскрываем ножиком крышку элемента. Если цилиндр из цинка, стержень объекта и угольный порошок невредимы, тогда погружаем объект в раствор соли. Соотношение его следующее: 2 ложки поваренной соли на несколько стаканов жидкости. Далее кипятим раствор вместе с элементом около десяти-пятнадцати минут. Потом возвращаем на место прокладки, отвечающие за герметизации, и замазывай воском или пластилином.
В современных устройствах - вспышках, фотоаппаратах и пр. широко применяются аккумуляторы формата АА. Они чаще всего бывают никель-металгидридные (Ni-MH), реже никель-кадмиевые (Ni-Cd, Ni-Cad).
У каждого из этих типов есть свои плюсы и минусы:
- Ni-MH - довольно ёмкие и стабильные, лучше всего подходят для фотоаппаратов, для вспышек же подходят, когда не требуется быстрая зарядка
- Ni-Cd - менее ёмкие из всех, но зато способные выдавать больший ток, даже при сильном разряде - лучше всего подходящие для вспышек, так как обеспечивают быстрый заряд. Крайне токсичны - кадмий из одного аккумулятора способен отравить огромное количество воды, поэтому сейчас такие аккумуляторы крайне мало производят
Аккумуляторы даже одного типа, например, Ni-MH, даже производимые одной и той же фирмой - очень разные. Например, большая ёмкость практически всегда подразумевает меньшую силу тока.
Зарядить никель-металгидридные и никель-кадмиевые(наиболее распространенные пальчиковые аккумуляторы типоразмера AA) оказывается не так уж и просто:
- Например, зарядный ток может быть большим или малым. Малый зарядный ток означает очень долгую зарядку, но аккумулятор заряжен будет лучше.
Большой зарядный ток означает очень быструю зарядку (с сильным нагревом аккумулятора, посему быстрые зарядные устройства обязательно оборудованы вентиляторами), но неполную зарядку и более быстрый износ аккумулятора. Древнее правило гласит "хорошую зарядку обеспечивает зарядка током равным 0.1 от емкости аккумулятора". Быстрые зарядки это правило нарушают.
- Есть ещё и такое плохое явление как "эффект памяти аккумулятора": неполный разряд аккумулятора с последующим зарядом означает что в следующий раз аккумулятор будет работать до того состояния когда его в прошлый раз не полностью разрядили - то есть теряет ёмкость.
Никель-кадмиевые подвержены этому эффекту больше, чем никель-металгидридные. Вот почему так важно полностью разряжать аккумулятор до его следующего заряда (но и тут важно не переусердствовать - ибо разряд аккумулятора до 1 вольта способен безвозвратно испортить аккумулятор).
Проблема с потерей ёмкости возникает и при обычной работе аккумулятора - при эксплуатации аккумуляторов долго. Впрочем, "эффект памяти" можно побороть "тренировками" аккумуляторов, то есть многократными полными разрядами и последующим зарядами.
Лично у меня было 2 зарядных устройства - быстрое получасовое зарядной устройство (кстати, есть и ещё более быстрые зарядные устройства, например, пятнадцатиминутные, и стоят недорого и торговая марка, вроде, неплохая - Duracell) и медленное восьмичасовое зарядное устройство. Оба зарядных устройства - неплохих производителей (Duracell и Annsman).
Аккумуляторы, заряженные этими разными зарядными устройствами, вели себя по разному - явное преимущество 8-часовой зарядки ыо хорошо заметно, ибо после зарядки восьмичасовой аккумуляторов хватало заметно на дольше. Посему большую часть времени я пользовался восьмичасовой, оставляя получасовую зарядку на крайний случай.
Хотя реклама и говорит, что современные аккумуляторы хороших моделей этой проблемы с "потерей ёмкости из-за эффекта памяти аккумулятора" не имеют, но мой опыт (порядка 15 комплектов по 4 штуки аккумуляторов в каждом комплекте, все комплекты самых разных марок - специально разные покупал, как дешёвые так и очень дорогие) говорит об обратном. То есть у разных моделей действительно в процессе эксплуатации происходит разная потеря ёмкости - у кого то больше, у кого то меньше, но реклама врет - от проблем с "эффектом памяти" современные аккумуляторы полностью не избавлены.
Самое неприятное, что плохие аккумуляторы подводят именно на фотосъёмке. Проявляется это так - полностью заряженные аккумуляторы издыхают после нескольких десятков кадров (а бывает и после нескольких кадров, даже о десятках речь не идёт). Иногда срабатывает "закон подлости" - чем меньше у тебя времени на съёмке - тем большее количество негодных комплектов аккумуляторов у тебя обнаруживается.
Когда такое со мной приключилось на репортажной съёмке - моменты которой повторить невозможно - после съёмки, я купил несколько новых комплектов аккумуляторов. Но когда спустя месяца три эксплуатации при умеренных нагрузках (разрядах-зарядах примерно раз в 2 недели на каждый комплект) на неспешной предметной съёмке после нескольких вспышек отказали подряд несколько комплектов, в том числе и новых - я потратил некоторое количество времени на поиск информации о нормальных зарядных устройствах.
Выяснил ещё интересную вещь - идеальный зарядный ток, при котором аккумуляторы заряжаются по максимуму и идеальное время зарядки, зависит от ёмкости аккумулятора. А, значит, лучше всего заряжающего полностью автоматического зарядного устройства быть не может. Ведь аккумуляторы типоразмера AA не оснащены механизмом обратной связи, который мог бы передать какую-либо информацию (например, хотя бы информацию о номинальной ёмкости) зарядному устройству. Из наиболее распространенных аккумуляторов подобным приспособлением оснащаются только литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, но не типоразмера AA.
Получается, что правильно заряжать аккумуляторы без механизма обратной связи совсем не просто. Более того, даже новые аккумуляторы следует перед началом экслуатации "тренировать". С аккумуляторами лежавшими более 3 месяцев также следует делать "тренировку". Легкую "тренировку" следует делать и с полежавшими небольшое время (более 2 недель и менее 3 месяцев) аккумуляторами.
Поскольку вручную "тренировать" аккумуляторы очень утомительно выпускаются и умные зарядные устройства. А поскольку зарядный ток и время и дополнительно необходимые операции по "тренировке" аккумулятора зависит от самого аккумулятора - от его ёмкости номинальной, ёмкости фактической, времени бездействия (времени хранения), особенностей внутренней химии аккумулятора, - то есть очень и очень умные зарядные устройства.
Применение очень умных зарядных устройств позволяет не оказаться на ответственной съёмке с полной сумкой полностью заряженных, но очень быстро разряжающихся аккумулятором, как это несколько раз случалось со мной. Ну и в целом работа с аккумуляторами станет удобнее - их будет намного дольше хватать, реже понадобится покупать новые.
В настоящее время мне известны следующие очень умные зарядные устройства:
- Maha Energy PowerEx MH-C9000 WizardOne Charger-Analyzer for 4 AA / AAA
- La Crosse Technology BC-900 AlphaPower Battery Charger (известная также под названиями Techno Line BC900, Techno Line iCharger)
- La Crosse Technology BC-700 (отличается от BC-900 уменьшенным током заряда, но и этого хватает за глаза)
Еще немного информации об аккумуляторах для фотографов (AA Ni-MH, Ni-Cd) и как правильно их заряжать.
Грандиозное тестирование батареек
Каждый раз при покупке батареек у меня возникало много вопросов:
Насколько дорогие батарейки лучше дешёвых?
Какие из батареек, стоящих одинаково, лучше покупать?
Насколько ёмкость литиевых батареек больше обычных?
Насколько ёмкость солевых батареек меньше, чем у щелочных?
Отличаются ли батарейки для цифровых устройств от обычных?
Чтобы получить ответы на эти вопросы я решил протестировать все "пальчиковые" (АА) и "мизинчиковые" (AAA) батарейки, которые удастся найти в Москве. Я собрал 58 видов батареек АА и 35 видов ААА. Всего было протестировано 255 батареек - 170 АА и 85 ААА.
Для повышения точности измерений анализатор батареек не использует ШИМ - он создаёт постоянную резистивную нагрузку на батарейку. Прибор может работать в разных режимах. Для тестирования батареек АА использовались три основных режима:
Разряд постоянным током 200 mA. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;
. Разряд импульсами 1000 mA (10 секунд нагрузка, 10 секунд пауза). Такая нагрузка свойственна для цифровых устройств;
. Разряд импульсами 2500 mA (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза). Такая нагрузка свойственна для мощных цифровых устройств - фотоаппаратов, вспышек.
Кроме того по четыре батарейки были разряжены маленькими токами 50 и 100 mA.
Измерение делались при разряде батареек до напряжения 0.7 V.
Все данные тестирования сведены в таблицу.
По графику разряда отлично видно, как ведут себя батарейки разных типов.
Разряд батареек АА током 200 mA
Первые пять линий - солевые батарейки. Хорошо видно, насколько меньше их ёмкость.
Последние три линии - литиевые батарейки. Они не только имеют большую ёмкость, но и разряжаются по-другому: напряжение на них не снижается почти до самого конца, а затем резко падает. Особенно ярко это выражено у батарейки GP Lithium. Кроме того литиевые батарейки могут работать на морозе.
Среди множества похожих щелочных батареек хорошо видны два аутсайдера - Sony Platinum и Panasonic Alkaline и два лидера - Duracell Turbo Max и Ansmann X-Power. Остальные батарейки отличаются между собой по ёмкости всего на 15%.
На первой диаграмме батарейки АА отсортированы по ёмкости при токе разряда 200 mA.
Батарейки Duracell Turbo Max действительно имеют ёмкость, немного большую, чем у всех остальных щелочных батареек, однако мне попалась одна упаковка Duracell Turbo Max, которые были значительно хуже других. По ёмкости они соответствовали обычным дешёвым батарейкам. В таблице и на графиках они помечены "Duracell Turbo Max BAD".
Из диаграммы хорошо видно, что разные батарейки по-разному проявляют себя при разряде большими и малыми токами. Например Camelion Plus Alkaline даёт больше энергии, чем Camelion Digi Alkaline на маленьком токе. А на большом всё наоборот. Как правило на батарейках, рассчитанных на большие токи указывают, что они предназначены для цифровых устройств. При этом есть множество универсальных батареек, отлично работающих с любыми токами.
Я усреднил количество энергии, которое батарейки выдают на больших и малых токах и на основе результатов и цены батареек (которая в некоторых случаях только приблизительна) составил диаграмму стоимости одного ватт-часа для всех батареек АА.
Все типы батареек ААА были разряжены постоянным током 200 mA. Некоторые типы батареек ААА были подвергнуты второму тесту - разряду током 1000 mA в режиме "постоянное cопротивление" (ток при этом снижался по мере разряда). Этот режим эмулирует работу батареек в фонаре.
В формате AAA Duracell Turbo Max оказался далеко не лучшей щелочной батарейкой. У многих дешёвых батареек (например Ikea, Navigator, aro, FlexPower) ёмкость была больше.
Технические выводы:
Большинство щелочных батареек отличается между собой по ёмкости всего на 15%;
. Литиевые батарейки имеют в 1.5-3 раза (в зависимости от тока нагрузки) большую ёмкость, чем щелочные;
. В отличие от щелочных, напряжение на литиевых батарейках почти не снижается в процессе разряда;
. Солевые батарейки в 3.5 раза хуже щелочных на малых токах и совсем не могут работать на больших;
. Существуют три вида щелочных батареек: универсальные, рассчитанные на малые токи нагрузки и рассчитанные на большие токи нагрузки. При этом универсальные лучше двух других на всех токах.
Потребительские выводы:
Солевые батарейки покупать нецелесообразно. Даже в устройствах с самым малым потреблением щелочные (Alkaline) прослужат гораздо дольше за счёт своего большого срока годности;
. Выгоднее всего покупать батарейки, продающиеся под брендами магазинов Ашан и Ikea;
. В других магазинах можно смело покупать самые дешёвые щелочные батарейки;
. Из того, что продаётся в продуктовых магазинах, лучший выбор - GP Super;
. Литиевые батарейки дорогие, зато они лёгкие, ёмкие и могут работать на морозе.
Грандиозное тестирование аккумуляторов AA/AAA
Многие просили провести такие же основательные тесты NiMh-аккумуляторов. За четыре месяца я протестировал 198 аккумуляторов (44 модели AA и 35 моделей AAA).
Обычно в блоге Lamptest.ru я рассказываю о тестировании светодиодных ламп, которые потребляют в 6-10 раз меньше традиционных и позволяют существенно сэкономить на оплате электроэнергии. Сегодня я хочу затронуть другой аспект экономии — использование аккумуляторов вместо батареек.
Аккумуляторы заряжались с помощью La Crosse BC-700 b Japcell BC-4001 зарядных устройств. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh заряжались током 700-800 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости током 500-600 mA.
Для определения ёмкости аккумуляторы разряжались анализатором Олега Артамонова. Аккумуляторы с ёмкостью выше 1500 mAh разряжались токами 500 mA и 2500 mA, аккумуляторы меньшей ёмкости — токами 200 mA и 1000 mA.
В основном тестировалось по два экземпляра аккумуляторов каждой модели. Для сравнения я использовал результаты худшего аккумулятора из пары, если же тестировалось четыре аккумулятора, для сравнения я брал предпоследний по ёмкости.
Начнём с самого простого — ёмкости аккумуляторов на средних токах 500/200 mA. Конечно, правельней учитывать ёмкость в ватт-часах, но на всех аккумуляторах указана ёмкость в миллиампер-часах, поэтому я буду использовать их.
Как видно из результатов тестирования, максимальная ёмкость аккумуляторов АА составляет 2550 mAh. Все аккумуляторы с красивыми числами 2600, 2700, 2800 и 2850 mAh лишь плод деятельности маркетологов. Их реальная ёмкость иногда даже меньше, чем у аккумуляторов тех же производителей с более скромными числами. На некоторых аккумуляторах с указанными большими значениями ёмкости мелким шрифтом указана минимальная ёмкость (например у Ansmann 2700, Panasonic 2700, Maha Powerex 2700 указаны значения минимальной ёмкости 2500 mAh и их реальная ёмкость близка к этому значению).
А вот у AAA всё по-честному. Максимальная указанная ёмкость 1100 mAh и фактическая ёмкость близка к этому значению.
Аккумуляторы Duracell 1300 после первого цикла заряд-разряд показали очень низкие результаты, но после нескольких циклов заряд-разряд показали те результаты, которые я учитываю.
Один из четырёх аккумуляторов Turnigy 2400 LSD имел ёмкость, на 30% меньшую, чем остальные. Предполагаю, что это брак. Его результат не учитывается.
Два аккумулятора Camelion 2800 имели ёмкость 2270 mAh и 2610 mAh (разница 13%). Хоть лучший из пары и оказался самым ёмким из всех аккумуляторов АА, я вынужден использовать данные худшего экземпляра, ведь никто не знает, какие экземпляры могут ещё попасться при покупке.
Китайские аккумуляторы BTY AA 3000 и BTY AAA 1350 имеют настолько низкую ёмкость, что место им только в помойке и в дальнейших тестах я их упоминать не буду.
В отличие от батареек, аккумуляторы нельзя относить к категории хороший/плохой просто по ёмкости, ведь в продаже есть аккумуляторы разных номинальных ёмкостей. Давайте посмотрим, насколько ёмкость протестированных аккумуляторов соответствует заявленной. Если на аккумуляторе указана не только номинальная, но и минимальная ёмкость, я буду исходить из неё. Для сравнения используются данные, полученные при разряде средним током 500/200 mA.
О качестве аккумуляторов можно судить по тому, как отличаются между собой экземпляры.
У большинства аккумуляторов экземпляры отличаются не более, чем на 5%.
В отличие от батареек, аккумуляторы почти не теряют ёмкость при больших токах разряда. Я сравнил ёмкость при токах разряда 2500 mA и 500 ma для аккумуляторов AA, имеющих ёмкость от 1500 mAh и 1000/200 mA для аккумуляторов AAA и аккумуляторов АА, имеющих ёмкость менее 1500 mAh.
Некоторые аккумуляторы на больших токах способны отдавать даже большее количество энергии, чем на малых (у таких аккумуляторов разница между ёмкостью на большом и малом токе больше 100%).
Половина из всех протестированных аккумуляторов изготовлена по технологии LSD (Low Self-Discharge — низкий саморазряд). Эти аккумуляторы продаются уже заряженными. Я измерил их ёмкость сразу после распаковки без предварительной зарядки.
В среднем LSD-аккумуляторы оказались заряжены на 70%. Конечно уровень их заряда зависел не только от качества аккумуляторов, но и от времени и условий их хранения, а дата изготовления есть лишь на некоторых аккумуляторах.
Я протестировал все аккумуляторы через неделю и месяц после зарядки. Результаты через неделю можно посмотреть в общей таблице, а вот результаты через месяц.
Удивительно, но одними из лучших по сохранению заряда в течение месяца оказались не-LSD аккумуляторы Navigator 2100 AA и GP 1000 AAA. Большинство аккумуляторов (как LSD, так и не-LSD) через месяц сохраняют 90% заряда.
Приведу цены на аккумуляторы на 1.11.2015. Опт — оптовая цена в «Источник Бэттэрис», РРЦ — рекомендованная розничная цена, Маг — минимальные цены в магазинах и интернет-магазинах (в основном это остатки, закупленные при более низком курсе валют), $ и € — цены в долларах и евро в зарубежных интернет-магазинах, руб — цены в пересчёте по текущему курсу ($1=64 руб, 1€=70.5 руб). В магазинах hobbyking.com и ru.nkon.nl доставка платная, стоимость самой дешёвой доставки при покупке 12 аккумуляторов включена в цену в таблице.
Первое сравнение — по стоимости 1000 mAh на основе РРЦ и цен в интернет-магазинах, если аккумуляторы не продаются в обычных магазинах.
Лидируют аккумуляторы IKEA, вслед за ними идут аккумуляторы из зарубежных интернет-магазинов PKCELL и Turnigy. Самыми дорогими на основе рекомендованных цен оказались Panasonic Eneloop.
Многие покупают аккумуляторы в зарубежных интернет-магазинах, поэтому второе сравнение я сделал по ценам зарубежных интернет магазинов и минимальным ценам, которые удалось найти в российских магазинах.
IKEA и тут опережает всех, Panasonic Eneloop оказываются совсем не такими дорогими, если их покупать через интернет, а Fujitsu, производящиеся на том же заводе по той же технологии, ещё дешевле.
Для большинства аккумуляторов производители указывают 1000 циклов заряд-разряд, некоторые производители вообще не указывают число циклов (Camelion, Turnigy, GP, Varta). Некоторые аккумуляторы имеют только 500 гарантированных циклов (IKEA LADDA 2000 LSD, Energizer PreCharged 2400, Panasonic Eneloop Pro 2450 LSD, Fujitsu 2550 LSD, IKEA LADDA 750 LSD, Energizer PreCharged 800, Panasonic 750 LSD, Fujitsu 900 LSD, Panasonic Eneloop Pro 900 LSD).
Для AA Panasonic Eneloop 1900 LSD, AAA Panasonic Eneloop 750 LSD, AA Fujitsu 1900 LSD, AAA Fujitsu 800 LSD производители гарантирует 2100 циклов.
Максимальное количество циклов — 3000 гарантируется для аккумуляторов низкой ёмкости AA Panasonic Eneloop Lite 950 LSD и AAA Panasonic Eneloop Lite 550 LSD.
1. Максимальная достижимая ёмкость для NiMh аккумуляторов AA — 2550 mAh, для AAA — 1060 mAh. Все аккумуляторы, на которых написано 2600, 2700, 2800 mAh и более в реальности имеют меньшую ёмкость.
2. Все аккумуляторы AA известных производителей от 950 mAh до 2450 mAh имеют реальную ёмкость не менее 97% от указанной, все аккумуляторы AAА известных производителей от 550 mAh до 1100 mAh имеют реальную ёмкость не менее 94% от указанной.
3. NiMh аккумуляторы в отличие от батареек почти не снижают количество отдаваемой энергии при больших токах разряда.
4. За месяц хранения как обычные, так и LSD аккумуляторы теряют 4-20% заряда.
5. Новые LSD аккумуляторы обычно оказываются заряжены на 70%.
Я потратил четыре месяца на тестирование и три дня на написание этой статьи. Надеюсь, вам это пригодится.
2015, Алексей Надёжин
Особенности зарядки Ni─MH аккумуляторов, требования к зарядному устройству и основные параметры
Никель─металлогидридные аккумуляторы постепенно распространяются на рынке, и совершенствуется технология их производства. Многие производители постепенно улучшают их характеристики. В частности, увеличивается количество циклов заряд-разряд и снижается саморазряд Ni─MH батареек. Этот тип батарей выпускался на замену Ni─Cd аккумуляторов и понемногу они вытесняют их с рынка. Но остаются некоторые направления использования, где никель─металлогидридные батареи не могут заменить кадмиевые. Особенно там, где требуются высокие разрядные токи. И тот и другой тип батареек для продления срока службы требуют грамотной зарядки. Мы уже рассказывали о зарядке никель─кадмиевых батарей, а теперь пришла очередь заряжать Ni─MH аккумуляторы.
В процессе заряда в аккумуляторе проходит ряд химических реакций, на которые идёт часть подаваемой энергии. Другая часть энергии преобразуется в тепло. КПД процесса зарядки ─ это та часть подаваемой энергии, которая остаётся в «запасе» у батареи. Значение КПД может отличаться в зависимости от условий заряда, но никогда не бывает равным 100 процентов. Стоит отметить, что КПД при зарядке Ni─Cd аккумуляторов выше, чем в случае с никель─металлогидридными. Процесс зарядки Ni─MH аккумуляторов происходит с большим выделением тепла, что накладывает свои ограничения и особенности. Подробнее о том, читайте в статье по указанной ссылке.
Скорость зарядки больше всего зависит от величины подаваемого тока. Какими токами заряжать Ni─MH батареи, определяется выбранным типом заряда. В этом случае ток измеряется в долях от ёмкости (С) Ni─MH аккумуляторов. Например, при ёмкости 1500 мА-ч ток 0,5С будет составлять 750 мА. В зависимости от скорости заряда никель─металлогидридных аккумуляторов различают три вида зарядки:
- Капельная (ток заряда 0,1С);
- Быстрая (0,3С);
- Ускоренная (0,5─1С).
По большому счёту типов зарядки всего два: капельная и ускоренная. Быстрая и ускоренная – это практически одно и то же. Отличаются они лишь методом остановки процесса заряда.
Вообще, любая зарядка Ni─MH аккумуляторов током больше 0,1С является быстрой и требует отслеживания каких-то критериев окончания процесса. Капельная зарядка этого не требует и может продолжаться неопределённое время.
Виды зарядки никель─металлогидридных аккумуляторов
Теперь, давайте, рассмотрим особенности разных видов зарядки подробнее.
Капельная зарядка Ni─MH аккумуляторов
Здесь стоит сказать, что этот тип зарядки не способствует увеличению срока службы Ni─MH аккумуляторов. Поскольку капельная зарядка не отключается даже после полного заряда, ток выбирается очень маленьким. Это сделано для того, чтобы при длительной зарядке не происходило перегрева батареек. В случае Ni─MH батарей значение тока может быть даже снижено до 0,05С. Для никель─кадмиевых подойдёт 0,1С.
При капельной зарядке отсутствует характерный максимум напряжения и ограничением этого типа зарядки может выступать только время. Чтобы оценить необходимое время, потребуется знать ёмкость и начальный заряд батареи. Чтобы рассчитать время зарядки более точно, нужно разрядить батарею. Это исключит влияние начального заряда.
КПД при капельной зарядке Ni─MH аккумуляторов находится на уровне 70 процентов, что ниже остальных видов. Многие производители никель─металлогидридных батарей не рекомендуют использовать капельную зарядку. Хотя в последнее время появляется всё больше информации о том, что современные модели Ni─MH аккумуляторов не деградируют в процессе капельного заряда.
Быстрая зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов
Производители Ni─MH аккумуляторов в своих рекомендациях приводят характеристики для заряда с величиной тока в интервале 0,75─1С. Ориентируйтесь на эти значения, когда будете выбирать, каким током заряжать Ni─MH аккумуляторы. Значения тока заряда выше этих значений не рекомендуются, поскольку это может привести к открытию аварийного клапана для сброса давления. Быструю зарядку никель─металлогидридных батарей рекомендуется проводить при температуре 0─40 градусов Цельсия и напряжении 0,8─,8 вольта.
КПД процесса быстрой зарядки значительно больше, чем капельной. Он составляет около 90 процентов. Однако к моменту окончания процесса КПД резко снижается, и энергия переходит в выделение тепла. Внутри батарейки резко растёт температура и давление. имеют аварийный клапан, который может открыться при увеличении давления. В этом случае свойств аккумулятора будут безвозвратно потеряны. Да и сама высокая температура оказывает пагубное влияние на структуру электродов батарейки. Поэтому нужны чёткие критерии, по которым процесс заряда будет останавливаться.
Требования к зарядному устройству (ЗУ) для Ni─MH батарей мы представим ниже. Пока отметим, что такие ЗУ ведут заряд по определённому алгоритму. Стадии этого алгоритма в общем виде следующие:
- определение наличия аккумуляторной батареи;
- квалификация батареи;
- пред-зарядка;
- переход на быструю зарядку;
- быстрая зарядка;
- дозарядка;
- поддерживающая зарядка.
На этом этапе подаётся ток 0,1С и выполняется проверка напряжения на полюсах. Для старта процесса заряда напряжение должно составлять не более 1,8 вольта. Иначе процесс не стартует.
Стоит отметить, что проверка наличия аккумулятора проводится и на других стадиях. Это необходимо на тот случай, если аккумулятор вынимается из зарядного устройства.
Если логика ЗУ определяет, что величина напряжения больше 1,8 вольта, то это воспринимается, как отсутствие аккумуляторной батареи или её повреждение.
Квалификация батареи
Здесь определяется примерная оценка заряженности аккумулятора. Если напряжение будет менее 0,8 вольта, то быстрый заряд аккумулятора запускать нельзя. В этом случае зарядное устройство включит режим пред-зарядки. При нормальной эксплуатации Ni─MH батарейки редко разряжают до напряжения ниже 1 вольт. Поэтому пред-зарядка включается только в случае глубоких разрядов и после длительного хранения батареек.
Пред-зарядка
Как уже говорилось выше, пред-зарядка включается при глубоком разряде Ni─MH аккумуляторов. Ток на этой стадии устанавливается на уровне 0,1─0,3С. По времени этот этап ограничен и составляет где-то около 30 минут. Если за это время аккумулятор не восстанавливает напряжения 0,8 вольта, то заряд прерывается. В этом случае батарейка, скорее всего, повреждена.
Переход к быстрой зарядке
На этом этапе происходит плавное увеличение зарядного тока. Наращивание тока происходит плавно в течение 2─5 минут. При этом, как и на других стадиях, ведётся контроль температуры и отключение заряда при критических значениях.
Ток заряда на этой стадии находится в интервале 0,5─1С. Самое главное на стадии быстрой зарядки является своевременного отключение тока. Для этого при зарядке Ni─MH аккумуляторов используется контроль по нескольким разным критериям.
Для тех, кто не в курсе, при зарядке используется метод контроля по дельте напряжения. В процессе зарядки оно постоянно растёт, а по окончании процесса начинает падать. Обычно окончание заряда определяется по падению напряжения на 30 мВ. Но этот способ контроля с никель─металлогидридными аккумуляторами работает не очень хорошо. В этом случае падение напряжение не так сильно выражено, как в случае Ni─Cd. Поэтому для срабатывания отключения нужно увеличивать чувствительность. А при повышенной чувствительности повышается вероятность ложного срабатывания из-за шумов аккумулятора. Кроме того, при зарядке нескольких батареек срабатывание происходит в разное время и весь процесс размазывается.
Но всё равно остановка зарядки по падению напряжения является основной. При заряде током 1С падение напряжения для отключения составляет 2,5─12 мВ. Иногда производители устанавливают детектирование не по падению, а по отсутствию изменения напряжения в конце заряда.
При этом в период первых 5─10 минут зарядки контроль по дельте напряжения отключается. Это объясняется тем, что при старте быстрой зарядки напряжение аккумулятора может сильно меняться в результате процесса флуктуации. Поэтому на начальном этапе контроль отключается, чтобы исключить ложные срабатывания.
Из-за не слишком высокой надёжности отключения зарядки по дельте напряжения используется контроль и по другим критериям.
В конце процесса заряда Ni─MH аккумуляторной батареи её температура начинает расти. По этому параметру и делается отключение заряда. Чтобы исключить значение температуры ОС, мониторинг ведётся не по абсолютному значению, а по дельте. Обычно в качестве критерия прекращения заряда берётся рост температуры более чем на 1 градус за минуту. Но этот способ может не срабатывать при токах заряда менее 0,5С, когда температура растёт достаточно медленно. И в этом случае возможен перезаряд Ni-MH батареи.
Ещё существует метод контроля процесса заряда по анализу производной напряжения. В этом случае ведётся мониторинг не дельты напряжения, а скорость его максимального роста. Метод позволяет прекращать быструю зарядку несколько раньше завершения заряда. Но такой контроль сопряжён с рядом сложностей, в частности, более точного измерения напряжения.
Некоторые зарядные устройства для Ni─MH аккумуляторов применяют для заряда не постоянный ток, а импульсный. Он подаётся продолжительностью 1 секунда с интервалами 20─30 миллисекунд. В качестве преимуществ такого заряда специалисты называют более равномерное распределение активных веществ по объёму аккумулятора и снижение образования крупных кристаллов. Кроме того, сообщается о более точном измерении напряжения в интервалах между подачей тока. Как развитие этого метода, был предложен Reflex Charging. В этом случае при подаче импульсного тока чередуется заряд (1 секунда) и разряд (5 секунд). Ток разряда ниже заряда в 1─2,5 раза. В качестве преимуществ можно выделить меньшую температуру при заряде и устранение крупных кристаллических образований.
При зарядке никель─металлогидридных аккумуляторов очень важным является контролировать окончание процесса зарядки по различным параметрам. Должны быть предусмотрены способы аварийного завершения заряда. Для этого может быть использовано абсолютное значение температуры. Часто таким значением бывает 45─50 градусов Цельсия. В этом случае заряд должен быть прерван и возобновлён после остывания. Способность принимать заряд у Ni─MH аккумуляторов при такой температуре снижается.
Важно устанавливать ограничение по времени заряда. Его можно прикинуть по ёмкости батареи, величине тока зарядки и КПД процесса. Ограничение устанавливается на уровне расчётное время плюс 5─10 процентов. В этом случае, если не сработает ни один из предыдущих методом контроля, заряд отключится по установленному времени.
Этап дозарядки
На этой стадии ток зарядки устанавливается 0,1─0,3С. Длительность около 30 минут. Более длительная дозарядка не рекомендуется, поскольку это сокращает срок службы батареи. Этап дозарядки помогает выровнять заряд элементов в батарее. Лучше всего, если после быстрой зарядки, аккумуляторы остынут до комнатной температуры, а потом запустится дозарядка. Тогда аккумулятор восстановит полную ёмкость.
Зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов часто после завершения процесса заряда переводят батареи в режим капельной зарядки. Для Ni─MH батарей это будет полезно только в случае подачи очень маленького тока (около 0,005С). Этого будет достаточно для компенсации саморазряда аккумулятора.
В идеале зарядка должна иметь функцию включения поддерживающей зарядки при падении напряжения на батарейке. Поддерживающая зарядка имеет смысл только в том случае, когда между зарядом батареек и их использованием проходит достаточно длительное время.
Сверхбыстрая зарядка Ni-MH аккумуляторов
И ещё стоит упомянуть о сверхбыстром заряде аккумуляторных батарей. Известно, что при заряде до 70 процентов своей ёмкости никель─металлогидридный аккумулятор имеет КПД зарядки близкий к 100 процентам. Поэтому на этом этапе имеет смысл увеличить ток для ускоренного его прохождения. Токи в таких случая ограничивают значением 10С. Основная проблема здесь в определении тех самых 70 процентов заряда, при которых следует понижать ток до обычной быстрой зарядки. Это сильно зависит от степени разряда, с которой началась зарядка батареи. Высокий ток легко может привести к перегреву аккумулятора и разрушению структуры его электродов. Поэтому использование сверхбыстрого заряда рекомендуется только при наличии соответствующих навыков и опыта.
Общие требования к зарядным устройствам для никель─металлогидридных аккумуляторов
Разбирать какие-то отдельные модели для заряда Ni─MH аккумуляторов в рамках этой статьи нецелесообразно. Достаточно отметить, что это могут быть узконаправленные ЗУ под зарядку никель─металлогидридных батарей. Они имеют зашитый алгоритм зарядки (или несколько) и по нему постоянно работают. А есть универсальные устройства, которые позволяют тонко настраивать параметры зарядки. К примеру, . Такие устройства могут быть использованы для заряда различных батарей. В том числе, и для , если есть адаптер питания соответствующей мощности.
Нужно сказать пару слов о том, какие характеристики и функционал должно иметь ЗУ для Ni─MH аккумуляторов. Устройство обязательно должно иметь возможность регулировки тока зарядки или его автоматическая установка в зависимости от типа батареек. Почему это важно?
Сейчас существует множество моделей никель─металлогидридных аккумуляторов, и многие батарейки одинакового форм-фактора могут отличаться ёмкостью. Соответственно, ток зарядки должен быть разный. Если заряжать током выше нормы, будет нагрев. Если ниже нормы, то процесс зарядки будет идти дольше положенного. В большинстве случаев токи на зарядных устройствах делаются в виде «пресетов» для типовых батареек. В целом же при заряде производители Ni-MH аккумуляторов не рекомендуют установку тока более 1,3─1,5 ампера для типа АА вне зависимости от ёмкости. Если вам по каким-то причинам требуется увеличение этого значения, то нужно позаботиться о принудительном охлаждении аккумуляторов.
Ещё одна проблема связана с отключением питания зарядного устройства в процессе зарядки. В этом случае при включении питания она начнётся снова со стадии определения аккумулятора. Момент окончания быстрой зарядки определяется не временем, а рядом других критериев. Поэтому если она прошла, то при включении будет пропущена. А вот этап дозарядки пройдёт снова, если он уже был. В результате аккумулятор получает нежелательный перезаряд и лишний нагрев. Среди прочих требований к ЗУ Ni-MH аккумуляторов – низкий разряд при отключении питания зарядного устройства. Ток разряда в обесточенном ЗУ не должен превышать 1 мА.
Стоит отметить и наличие в зарядном устройстве ещё одной важной функции. Оно должно распознавать первичные источники тока. Проще говоря, марганцево-цинковые и щелочные батарейки.
При установке и зарядке таких батареек в ЗУ они вполне могут взорваться, поскольку не имеют аварийного клапана для сброса давления. От зарядного устройства требуется, чтобы оно могло распознавать такие первичные источники тока и не включать зарядку.
Хотя здесь стоит отметить, что определение аккумуляторов и первичных источников тока, имеет ряд сложностей. Поэтому производители ЗУ не всегда оснащают свои модели подобными функциями.
