Пара слов о аккумуляторах

[DTS]

Пара слов о аккумуляторах

-надеюсь тема будет дополняться новыми сообщениями от форумчан и станет и станет хорошим ориентиром при выборе и эксплуатации аккумуляторов.


Давно было желание написать подобную статью, но всё то не хватало времени, то на форуме появлялись новые темы , в которых начиналось обсуждение этого вопроса, но в итоге затихало не найдя ответов.
Цель этой статьи –внести хоть какую то ясность в этом вопросе.
Для начала я немного расскажу о личном опыте по обслуживанию аккумуляторов, буду называть их так не зависимо от того составлены они в батареи или же нет.
На данный момент существует довольно много типов аккумуляторов и зачастую применение их не ограничено в какой либо одной конкретной отрасли.
Но , что немаловажно, для каждого типа аккумуляторов(дальше АКУМ) есть как наиболее оптимальные режимы эксплуатации, так и такие при которых их характеристики заметно снижаются, зачастую вместе с продолжительностью их *жизненного цикла*.
Теперь по порядку.
Никель кадмиевые аккумуляторы:
Их основное достоинство по отношению к другим типам -это низкая себестоимость и возможность заряжать током
до 0.4 от собственной ёмкости.

такие аккумуляторы без проблем могут отдавать в нагрузку токи превышающие собственную ёмкость в десятки раз,при этом не кроме нагрева с ними ничего не случается.Номинальное напряжение на одном элементе 1.2в.
Из недостатков-это:
Сильный саморазряд,эффект памяти,количиство циклов редко превышает 400-500,не смотря на указанный в документации до 1000циклов,довольно вредные для экологии при изготовлении и утилизации и,так как кадмий в их составе очень токсичный.

Такие аккумуляторы чаще используются именно в ручном электроинструменте, будь то шуруповёрты и электро отвёртки, лобзики и прочий довольно удобный инструмент.
У меня уже несколько, около 6 точно уже, лет есть шуруповёрт ,в комплекте с ним шли два аккумулятора с ёмкостью 1.2Ач на 14.4в,но время их не пощадило и в результате того,что использовался этот шуруповёрт практически профессионально ,то аккумуляторы постепенно перестали держать прежний заряд и уже ёмкости двух хватало с трудом, там где по началу хватало и одного.
Как-то выбрав денёк посвободнее я отправился в магазин за новыми аккумуляторами для своего *шурика*,но посмотрев на цены -мне стало совсем не хорошо. Прикинув ,что по кути я переплачиваю за корпус,а начинка практически та же самая- купил аккумулятор на 18в*1.5Ач от какого то китайского шуруповёрта.
Дома разобрал его и перепаковал в корпус своего аккумулятора .
Остались старые *банки* применять пока их для других целей не стал ,а решил пока потестить,в итоге из 12штук 8 были некудышними, ёмкость у них уже больше 250-300мА не держалась.
Разобрав второй корпус аккумулятора я повторил ту же процедуру,а заключалась она в том,чтобы нагрузив лампочкой банку последовательно которой был амперметр и параллельно вольтметр измерить остаточную ёмкость.
Принцип простой:
Зная ток которым разряжаем аккумулятор засекаем время по секундомеру и смотрим пока напряжение на аккумуляторе не опустится до 0.9в,многие пишут, что это напряжение должно быть не менее 1в,но в реальности 0.9в это самое то что надо, акум не испортится, а ёмкость отдаст практически всю.
Таким вот образом отбраковал ещё 5штук,теперь у меня с двух нерабочих мог получиться один рабочий,так я и поступил.С паял в батарею все рабочие элементы и дополнил теми что остались от нового аккумуляторного блока,их ёмкость заявленная 1.5Ач в реальности оказалась немного меньшей, но на то это и *китай-град*.
В результате у меня теперь два абсолютно рабочих аккумуляторных блока для своего шуруповёрта.
Хочу дополнить ,что перед тем как спаивать банки между собой-их нужно зарядить до максимальной ёмкости,а сделать это можно после нескольких циклов зарядки и разрядки,так называемый режим *разгона*,несмотря на то,что производители уверяют о том,что достаточно 2-3 раза провести такие циклы, в реальности мне потребовалось 6(ШЕСТЬ)раз так поступить,прежде чем заявленная ёмкость нового аккумулятора стала близкой к указанной на этикетке.
Так что будте внимательны перепаковывая аккумулятор для своего инструмента,ведь емкость всего аккумуляторного блока может зависеть от *паршивой овцы* которая испортит всё стадо.

 

[DTS]

На данный момент производители активно переходят на выпуск аккумуляторов без использования кадмия,новое поколение получило маркировку *никель металл гидридные*.
Их достоинство перед предыдущими – это гораздо меньшая токсичность и возможность заряжать током практически равным ¾ от их ёмкости,снижение эффекта памяти, количество циклов может достигать 1800 -конечно это уже не может не радовать.
Тем не менее на практике всё не так радужно,вместе с тем,что появилась возможность заряжать гораздо бОльшим током возрасли и требования к безопасности при этом,а именно для нормального процесса зарядки потребуется ещё и отводить тепло от заряжаемого акума,либо использовать с *умным* зарядным устройством которое бы контролировало ток заряда,в нужный момент его уменьшала или увеличивала,тем самым регулируя температуру элемента,для этого должна быть обратная связь с элементом для *считывания* температуры.Либо заряжать по классическому принципу током не более 0.4 от собственной ёмкости,конечно этот режим менее щадящий,чем к примеру 0.1 от ёмкости,но тем не менее на работоспособности элементов он не сказывается.
Так же хочу отметить ,что максимальный ток отдаваемый в нагрузку гораздо меньший,чем у их предшественников,и врятли может превысить 3-4 от собственной ёмкости,при этом ещё более интенсивнее выделяется тепло и аккумулятор может выйти из строя.Максимальная рабочая температура таких элементов (как указано в документации) не должна превышать +55градусов.
По этому в *умных* интеллектуальных зарядных устройствах используется датчик температуры,который при превышении +50-53градуса по цельсию *даёт команду* по снижению зарядного тока до 0.1 от ёмкости(в разных устройствах этот показатель отличается и может составлять даже 5% от ёмкости либо установленного зарядного тока).
Так что же мы имеем в итоге?
А имеем более быстро заряжаемый аккумулятор но с меньшими тока разряда,новые модели с низким уровнем саморазряда способны *оставаться в строю* без использования от 1 до 3лет при этом уровень заряда будет достигать до 0.8 от собственной ёмкости,что очень важно при использовании таких аккумуляторов например в фонариках и фотоаппаратах.Также удобно использовать их с электроинструментом который используется не часто и от него не требуется большая мощность.
Как то однажды мне пришла в голову мысль поставить в свой шуруповёрт никель метал гидридные аккумуляторы с формфактором АА(пальчиковые),купил 12штук с заявленной ёмкостью 2.7Ач ,всё соединил как положено ,разогнал,и в надежде,что теперь у меня аккумулятора хватит на весь день без перезарядки принялся за работу.В итоге я сильно пожалел о содеянном,уже после первых закрученных саморезов у меня шуруповёрт отказался нормально работать,на холостом ходу всё было замечательно,а вот под нагрузкой резко падали обороты и шуруповёрт *не тянул*.
Делать нечего,нужно както выкручиваться,и тогда я попросту поставил клемники на корпус шурика и подключил его к обычному аккумулятору от бесперебойного блока питания 12в*7Ач на *толстеньких* проводах(ШВВП 2*4мм2).
Так и пользовался весь день,а потом ещё один и ещё,пока не закончил ремонт в доме,в итоге этого аккумулятора мне хватило на 12 дней неприрывной(без подзарядки) работы,стены,потолок-обшивка гипсокартоном,пол-наращивание полов,а местами замена лаг и чернового пола.Гвоздям я не доверяю,саморез держит лучше,и сак не крути он не вылезем из пола своей шляпкой и не наделает пакостей голой пятке или ковролину.

 

[DTS]

отличные аккумуляторы с низким саморазрядом,сам такими пользуюсь.

 

[DTS]

Теперь плавно перешли к кислотным аккумуляторам,а именно аккумуляторам которые наиболее дешёвые и широко распространённые .Их номинальное наряжение на одном элементе составляет 2в и их часто собирают в батареи по 4в, 6в и 12в
Их достоинство-это в первую очередь их цена,большие разрядные токи(до 50 от номинальной ёмкости,а у некоторых и гораздо больше),простота в зарядке и обслуживании,некоторе модели выпускаются не обслуживаемыми .
Из недостатков-это очень большой вес относительно предыдущих,возможность использования только в одном полжении, взрывоопасность,так как при зарядке и разрядке выделяется водород,а это горючий газ,так что рядом с заряжаемым аккумулятором не должно быть никаких источников открытого огня,даже сигарета может послужить причиной взрыва.
Ток зарядки таких аккумуляторов составляет не более 0.2 от их ёмкости,при этом может наблюдатся *кипение* электролита что негативно сказывается на долговечности аккумулятора в целом,но при кратковременном режиме особого вреда не причинит и съэкономит время .По этому из собственного опыта могу посоветовать заряжать такие аккумуляторы током не более 0.1 от собственной ёмкости и даже меньшим,к стати производитель часто указывает в паспорте на аккумулятор рекомендуемые режимы зарядки,зачастую они соответствуют именно 0.1 от ёмкости аккумулятора).
Теперь снова пример из практики автолюбителей.
Человек утром собравшись на работу пошел в гараж,дело было зимой ,аккумулятор был уже довольно старый(служат такие аккумуляторы в среднем 4-5 лет,но сегодня реально больше 2 лет можно считать удачей)после тщетных попыток завести двигатель он снял аккумулятор и понёс в теплое помещение,так как акум попросту розрядился и замёрз,верхний слой взялся коркой льда.
Человек подключает зарядное устройство,а оно отказывается заряжать аккумулятор,тогда он берёт аккумулятор и ставит на табуретку,табуретку в плотную ставит к батарее и спустя пол часа зарядку аккумулятор начинает брать.Казалось бы всё в порядке,но не тут то было,в результате химической реакции выделяется водород,жидкость (электролит)начинает подогреваться,но выйти избыточному давлению некуда,так как сверху корка льда не даёт выходит газам,вот и получается взрыв,казалось бы ничего не далал,а акум разорвало.
По этому настоятельно рекомендую пред зарядкой в холодное время года обращать внимание на состояние электролита,его плотность и уровень.
Бывает такое,что после нескольких лет эксплуатации аккумулятор не держит заряд,вот не отдаёт ёмкость что положено и разряжается сам по себе,в таком случае,если он обслужеваемый или по крайней мере есть возможность добраться до его пробок,то можно такой аккумулятор *промыть*.
Весь процесс сводится к тому,что нужно слить старый электролит и заливая внутрь ДИСТИЛИРОВАННУЮ воду выполоскать осадок от осыпавшегося активного слоя с сот,процесс повторить до того пока не будет выливаться чистая вода,по этому советую купить дистилированую воду в 10литровой канистре,стоит не дорого ,а в хозяйстве пригодится.
После таких вот *водных процедур* заливаем электролит в банки,можно купить готовый,а можно приготовить самому-тут кому как нравится.После того как залили электролит на клеммах аккумулятора должно сразу показать (при помощи вольтметра)около 10-11в.
Вот теперь заряжаем его и разряжаем несколько раз,таким образом мы узнаем его остаточную ёмкость. Вообще очень желательно не оставлять такие аккумуляторы без работы,а если уж так сложилось,то хотя бы раз в 1-2 месяца подзаряжать их ,эффекта памяти у таких аккумуляторов нету,так что всё будет нормально.
Существуют таблицы по которым исходя из напряжения на клеммах аккумулятора можно делать выводы относительно его заряженности,но мне больше нравится способ проверки ареометром.
Процесс довольно не приятный,но тем не менее удаётся восстановить ,хотя и частично,емкость аккумулятора и как минимум ещё годик не покупать новый

 

[DTS]

Теперь поговорим от AGM аккумуляторах.по сути они подобны с предыдущими,но в отличии от них в нутрии *не булькает* электролит,а им пропитаны стеклотканевые маты,таким образом получаем гораздо бОльшие возможности по их пременению,так как сам аккумулятор уже можно *крутить-вертеть* в любом простанственном положении и ему ничего не будет,а что наиболее важно,так то что их срок служны в два три раза больше чем предыдущих и составляет около 10-12лет.Номинальное напряжение на одном элементе 2в.
Из недостатков следует добавить к массогабаритным ещё и то ,что они довольно капризны к токам заряда,к примеру если ток будет более 0.3 от ёмкости,то аккумулятор может разко сократить свой жизненный цикл.Так же крайне не желательно разряжать такие аккумуляторы ниже 10.5в(в случае если номинальное напряжение 12в)
Применение их довольно широкое и чаще их можно встретить в бесперебойных блоках питания и мощных поисковых фонарях.Но так же их используют и в автомобилях,они дороже относительно *обычных*кислотных с жидким электролитом,но тем не менее их покупка наиболее оправдана если нужно часто менять положение устройства в котором они используются.
На практику у меня и сейчас эксплуатируется аккумулятор в бесперебонике которому уже более 12лет.Врать не буду но этот аккумулятор тоже был подвержен таким недостаткам,а именно-испаряется вода,при этом ёмкость аккума снижается и если вовремя не долить воду(а она впитается в маты и электролит вновь будут эффективно выполнять свою задачу) то такой аккумулятор после полного высыхания может так же осыпаться,или даже замкнуть но это нужно ещё постараться и на практике такое может случится если акум снят с прибора и просто лежит без дела,ведь устройство с которым этот аккумулятр работает в конце концов даст сигнал владельцу,пусть и не долгий,тем.что отключит прибор раньше времени.
Способ восстановления *свежее подсушенных* аккумуляторов смотрите по ссылке.
http://www.tehnari.ru/f119/t73329/

 

[DTS]

Следующими рассмотрим *гелевые* аккумуляторы
(GEL - гель), называются так потому, что электролит в них находится в гелеобразном состоянии. Это происходит благодаря включению в его состав соединений кремния, в результате чего получается особый вид силикона. Серная кислота и двуокись кремния, сочетающиеся в электролите в виде геля, обеспечивают полную герметичность аккумулятора. Газы, неизбежно выделяющиеся при эксплуатации батареи, остаются в порах внутри геля. Так как электролит находится в связанном состоянии и не испаряется при разряде аккумулятора, то и окисления пластин не происходит. Таким батареям нет равных по стойкости к глубоким разрядам, они намного долговечнее традиционных. Поэтому гелевые батареи могут работать в режиме глубокий разряд – заряд, долгое время. Такой режим, являющийся губительным для обычных аккумуляторов, для гелевых – штатный рабочий режим. К тому же, активному материалу пластин осыпаться просто некуда – со всех сторон его удерживает гель. Поэтому при глубоких разрядах, когда напряжение понижается до 10,5 Вольт(при номинальных 12в), срок службы GEL-батареи гарантированно составит не менее 300 циклов заряда. А если не практиковать глубокие разряды постоянно и использовать ёмкость аккумулятора частично, то количество циклов аккумулятора хорошего качества, может увеличиться в десять раз.
Эти аккумуляторы поставляются для работы с мотор-колёсами, при самостоятельном переоборудовании велосипедов на электротягу,инвалидными креслами и многими устройствами где нужно *выложиться по полной*

Заряжать такие аккумуляторы можно обычным зарядным устройством как и свинцовокислотные с *жидким* электролитом,режим зарядки выбирается исходя из требований по эксплуатации и зачастую зарядный ток не превышает 0.3 от собственной ёмкости,при этом бОльший ток не нанесёт никакого вреда,при условии кратковременного имульсного режима,а отличии от AGM где такие *шутки* не поймут.

 

[DTS]

Тепрь подходим к самым интересным на сегодняшний день аккумуляторам-это литиевые аккумуляторы.
Из преимуществ сразу бросается в глаза их высокая энергетическая плотность,попросту говоря в маленьком корпусе содержится больше накопленной энергии.,Низкий саморазряд,что немаловажно,к примеру никель кадмиевые в этом отношении *курят тихо в сторонке укрывшись газеткой *.Отсутствие эффекта памяти,и не требуют обслуживания. Ток который они способны отдать в нагрузку может превышать их собственную ёмкость в 3-4 раза без каких либо последствий,а зарядный ток может быть до 150% от ёмкости,но чаще всего так не поступают,а используют 0.3-0.5 от ёмкости,лично я заряжаю током не боле 1а элементы 18650. Номинальное напряжение на одном элементе 3.7в
Не смотря на *всю радужность* и у них есть свои недостатки.И это их количество циклов не превышающее 250-300,а так же
Дешёвые модели,чаще китайского производства,не имеющие защиты (а это небольшая платка с контроллером и несколькими полевыми транзисторами отвечающая за то,чтобы аккумулятор отключился при остаточном напряжении в результате разряда до 2.5в тем самым не перейдя в *глубокий разряд*,что губительно для такого типа аккумуляторов,и не превысил напряжение на самом элементе выше 4.2в при зарядке,так же есть режимы которые ограничивают максимальный ток который способен отдать в нагрузку такой аккумулятор и чаще всего это около 6-10ампер,защита от перегрева чаще попросту не работает,хотя в документации на *нормальный* аккумулятор она упоминается,на практике я не сталкивался с тем что она работала.).Так вот не защищённые могут попросту взрываться,и это реально хороший хлопок с большим выделение газа(паров) и даже горением открытым пламенем,о том что температура повышается лавинообразно думаю упоминать нет смысла.
Но в случае с применением не защищённых аккумуляторов есть один плюс,а именно если случись чему и нужно срочно подсветить фонариком,то они отдадут всю ёмкость ,тем самым возможно оказав неоценимую помощь в сложной ситуации,а вот защищённые при снижении наряжения на элементе ниже 2.7(в реальности 2.5)в попросту не дадут включить фонарик.
Далее приведу несколько примеров аккумуляторов формата 18650(18-диаметр,65мм длина,0-круглые).
Сейчас очень много в продаже разных таких элементов которые по сути имеют только отличие в наклейке,и получается,что надпись 4200мили ампер или даже 4800милиампер звучит как *замануха* для непосвященного в тонкости потребителя.
В результате купив такой аккумулятор мы тешимся надеждой,что его хватит на значительно дольше,а значит и заряжать его прийдётся реже,что в итоге даст возможность использовать акум на пару дет долше,тем самым экономя наши деньги.Но реальность штука суровая и в результате мы покупаем аккумулятор на всё те же 2000-2400милиампер только в другой обёртке.
Вот некоторые рекомендации по покупке аккумуляторов формата 18650(а именно они широко используются в фонариках).не сочтите за рекламу,а просто *возьмите на вооружение*

Стоимость: $5.58
Заявленная емкость: 2600 мАч
Измеренная емкость: 2150 мАч
Соответствует паспорту: да
Комментарий:
Аккуратный аскетичный внешний вид. Плоский плюс.

Маркировка US18650GR. Sony заявляет емкость лишь 2200 мАч (минимум 2100 мАч). Это BIC почему-то выставляет их как 2600. Соответствует паспорту, т.к. набрал 2150 и при заряде/разряде 1А/1А.

 

[DTS]

UltraFire
заявленая ёмкость 3000мАч -реально 2800мА
цена 12$

 

[DTS]

TRUSTFIRE 18650, 2500 МА/Ч
реально 2000мАч ,как бы не разряжал хоть 100мА хоть 700мА,возможно комуто попадётся лучший вариант.
цена около 7$

 

[DTS]

Keeppower 18650, 3400mAh Panasonic
полностью 3400мА Соответствует заявленным характеристикам,цена почти 22$

 

[DTS]

вот то чем я заряжаю аккумуляторы и чем пользуюсь.
(ещё один фонарик лежит на работе,акумы энелуп 1 и 2 стоят в фотике которым сейчас снимал)

 

[Taper]

Очень здорово, прочитал с удовольствием.
К сожалению не могу повысить репутацию. Форум не позволяет.
Тогда на словах - Тимур, спасибо!

 

[DTS]

прочитал с удовольствием.
Тимур, спасибо!

-----------koresch

 

[кочевник]

Очень здорово,

И очень нужно!

 

[DimkaSP]

DTS, эх немножко бы пораньше...
Но всёравно большое спасибо!

 

[DTS]

материал по изготовлению *почти универсальных* ) переходников для зарядных устройств АА и ААА элементов для использования таких устройств с другими типо-размерами аккумуляторов.
http://www.tehnari.ru/f39/t70813/index10.html
:tehnari_ru_942:

 

[vlad1252]

Тимур, спасибо за очень своевременную информацию. Едут новые NiMH банки для перепайки аккумулятора к шурику Dewalt. Сделаю переходники, заряжу их Ла-кроссом. Уже думаю надо было на отбраковку немного лишних заказать.
У меня вопрос по штатному зарядному: Ещё не разбирал его, судя по весу импульсный, выход 1,3А, 7,2-14,4В. Аккумулятор 1,3А, 12В. Насколько такой большой ток зарядки сокращает жизнь аккумуляторов? Вернее, имеет ли смысл сделать нормальное ЗУ с током поменьше? Пусть дольше заряжаются, не страшно. Причиной убийства своего аккумулятора считаю отсутствие в ЗУ отключения после зарядки. Оставил как то на ночь случайно, утром аккумулятор был горячий...

 

[DTS]

2-vlad1252
я не был бы так уверен в том,что там импульсник,скорее маленький трансформатор с минимальной обвязкой(пара светодиодов,резистор и диодный мостик)
скорее всего зарядник работает по принципу выравнивания напряжения,то есть у него прямая зависимость с напряжением в сети.
другими словами если в сети 220в то он перестанет заряжать аккумулятор после того как на нём установиться напряжение 14.5-15в,но если в сети будет 240-250в,то заряд будет продолжаться дальше и прекратится после достижения напряжения уже порядка 16-17в,что по сути уже *перебор*,но благодаря тому,что никелькадмиевые аккумуляторы довольно живучие,то всё же повредить их сильно станет немного труднее,получаемая энергия будет до определённого времени превращаться в тепло.
учитывая что аккумуляторы будут использоваться новые-метал гидридные,а их жалко портить,Здесь главное не *прозевать* иначе последствия могум быть печальными к примеру после 7-8 часов таких *пыток*.
лучше конечно же сделать стабилизатор тока и напряжения.При этом получим стабильно пороговое напряжение при котором ток заряда прекратится.
простейший способ это поставить кренку на 15в(7815) После кренки ставим просто обычную лампочку на 12в,ток зарядки подбираем по мощности лампочки.В данном случае получаем ещё и индикатор зарядки,по мере того как аккумулятор будет заряжаться-разность напряжения между зарядником и аккумулятором будет уменьшаться и лампочка будет всё меньше светить(лампочку можно заменить мощным резистором с шунтированием светодиодом).
Второй вариант это стабилизатор тока ,а за ним стабилизатор напряжения,при этом получим стабильный ток заряда и уже сможем попросту по времени знать зарядился аккумулятор или ещё пусть постоит.Но всё это не даёт точной оценки,а только приблизительную.
Для точного снятия параметров с аккумулятора прийдётся использовать *интелектуальное* зарядное устройство,что будет оправданым только при профессиональном использовании шуруповёрта.
в простейшем же случае вполне хватает и штатного зарядника с вышеописаной доработкой на кренке.

 

[vlad1252]

Спасибо, попробую разобрать зарядник, посмотрю что и как. А я тут уже собираюсь сваять ЗУ на микросхеме L200C. Уже делал рыбакам, вроде не жалуются.

 

[DTS]

А я тут уже собираюсь сваять ЗУ на микросхеме L200C. Уже делал рыбакам, вроде не жалуются.

если речь об этой схеме,то почему бы и нет
попросту немного больше работы,а так вполне нормальная зарядка для этого случая.Правда как и для кренки радиатор в любом случае нужен.