Типы аккумуляторов и их отличия друг от друга

Наиболее распространенные типы аккумуляторов – для бытовой техники, радиотелефонов, фотоаппаратов, фонариков, ИБП, их особенности и лучшие производители.

Электрический аккумулятор – специальное устройство, накапливающее электроэнергию и обеспечивающее автономное питание оборудования.

При его эксплуатации происходит переход одного вида энергии в другой, а также обратимость описанного процесса.

В большинстве случаев используется электрохимический метод. Среди названий электрического аккумулятора – вторичный химический источник тока, так как перед эксплуатацией требуется его зарядка.

Типы аккумуляторов

По типу аккумуляторы разделяют в зависимости от их химсостава, который влияет на их эксплуатационные свойства.

Также аккумуляторы отличаются напряжением в вольтах (В), емкостью в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч) и физическим размером (типоразмером).

Классификация аккумуляторов

Все аккумуляторы можно условно разделить по назначению на несколько основных групп

Теперь рассмотрим их немного подробней, включая типоразмеры и лучших производителей.

Аккумуляторные батарейки

Для обеспечения нормального функционирования техники применяются аккумуляторы разных типоразмеров. Основная сфера их использования – питание мелких устройств бытового назначения.

Аккумуляторные батарейки используются для самых различных устройств – радио мышек, клавиатур, фотоаппаратов, простых фонариков, часов, другой мелкой электроники.

Они имеют различные типоразмеры:

Существуют и другие, более редкие форматы аккумуляторных батареек:

Они мало распространены и используются в некоторых специфических устройствах и старых фотоаппаратах.

К лучшим популярным производителям аккумуляторных батареек можно отнести Panasonic, Varta, Ansmann, Sanyo. Есть также много других именитых брендов, но их чаще подделывают.

Аккумуляторы для радиотелефонов

Это может быть монолитная аккумуляторная батарея либо отдельные элементы. Подобные устройства отличаются небольшим размером и незначительным весом. Аккумуляторы для радиотелефонов часто представляют собой удобные готовые сборки обычных Ni-MH аккумуляторных батареек.

Также в некоторых телефонах используются нестандартные фирменные аккумуляторы. Из производителей можно порекомендовать Panasonic и Robiton.

Аккумуляторы для фонариков

Они имеют свои уникальные типоразмеры, которые нужно подбирать в зависимости от модели фонарика:

• 10440
• 18650
• 26650

Эти аккумуляторы отличаются физическими размерами и емкостью. В основном они являются литий-полимерными, что делает их очень легкими. Из производителей хорошо зарекомендовали себя Panasonic, Robiton, Fenix.

Автомобильные аккумуляторы

Об автомобильных аккумуляторах мы особо рассказывать не будем, коснемся только отличий от всех других, которые нужно знать.

Это большие обслуживаемые кислотно-свинцовые батареи с жидким электролитом. Они способны быстро отдавать огромный ток, но необходимо следить за их зарядом и уровнем электролита (доливать по необходимости). Хранить свинцовый аккумулятор разряженным нельзя, так как где-то через полгода он выйдет из строя.

Аккумуляторы для ИБП

Аккумуляторы для компьютерных ИБП призваны обеспечить недлительное питание техники в случае временного отключения электричества. Они также являются свинцово-кислотными, но в отличие от автомобильных необслуживаемыми, а электролит в них загущенный в виде геля, что предотвращает утечки.

В остальном эти аккумуляторы подобны автомобильным, они могут быстро отдать большой ток и требуют периодической подзарядки. В разных ИБП используются аккумуляторы с разным напряжением (12 или 24 В), разной емкости (7, 9, 12 Ач) и разного физического размера. Также есть модели, в которые устанавливается несколько соединенных вместе батарей.

Выбирайте аккумулятор такого же напряжения и размера как в вашем ИБП, емкость при желании можно чуть больше (например, 9 Ач вместо 7 Ач) – это продлит работу ПК от ИБП.

Из производителей можно порекомендовать SCB, Yuasa и Delta.

Аккумуляторы в ИБП для газового котла и другой ответственной техники, отличаются большей емкостью по сравнению с моделями, применяемыми при работе компьютерного оборудования. Ведь они рассчитаны на поддержание функционирования отопительных приборов на протяжении суток и более.

Такие аккумуляторы часто являются внешними и подключаются к ИБП с помощью специальных клемм, а сами ИБП должны выдавать напряжение в форме чистой синусоиды, что важно для электронасосов, используемых в системах отопления и другой чувствительной к форме напряжения техники.

Промышленные аккумуляторы

Обычно огромные батареи большой емкости. Могут быть разного напряжения, в том числе высоковольтные.

Заключение

Для того, чтобы аккумулятор хорошо держал заряд и прослужил достаточно долго, он должен быть от надежного проверенного производителя и само собой оригинальным, а не дешевой подделкой. Также важно в каких условиях и как долго хранятся аккумуляторы.

Поэтому лучше всего приобретать аккумуляторы в специализированных магазинах, которые уделяют особое внимание их качеству.

В быту в качестве перезаряжаемых автономных источников питания чаще всего используются никель-кадмиевые, никель-металлогидридные или литий-ионные аккумуляторы. Каждый тип отличается своими достоинствами и недостатками, определяющими область оптимального применения.

Отличия в технологиях изготовления

Все классы аккумуляторов отличаются друг от друга по типу электрохимических реакций, происходящих при заряде и разряде накопителя энергии. Эти реакции определяются набором реагентов, входящих в состав элемента. Каждый аккумулятор состоит из:

А сами реакции, в свою очередь, определяют потребительские свойства химических элементов питания.

Общее устройство аккумулятора

Конструкция аккумуляторов часто содержит сепаратор, разделяющий анод и катод, и защищающий их от замыкания. Сепаратор в химических реакциях не участвует, его роль – механическая.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Отрицательный электрод такого химического источника тока (ХИТ) выполняется из кадмия или гидроксида кадмия. В состав положительного входит оксид-гидроксид никеля NiOOH (или гидроксид никеля) в виде активной массы, нанесенной на проводящую основу. В качестве электролита применяется раствор гидроксида калия (KOH).

Устройство и работа никель-кадмиевого аккумулятора

Анод в Ni-MH элементе выполняется тем же самым образом, что и у никель-кадмиевого аккумулятора. Для использования в качестве отрицательного электрода удалось найти замену кадмию. Такой заменой стал сплав никеля с редкоземельными материалами (что несколько повысило стоимость таких источников питания). Электролитом также служит щелочной раствор KOH.

Устройство и работа никель-металлогидридного аккумулятора

Литий-ионные элементы

Эта категория ХИТ под общим названием скрывает очень широкий набор достаточно различных по электрохимической сущности перезаряжаемых источников питания. Они объединены общим принципом работы.

В качестве электролита применяются органические соединения. Электроды в большинстве случаев разделены твердым сепаратором.

Схематическое устройство Li-ion аккумулятора

Отрицательный электрод может быть выполнен на основе различных соединений лития, поэтому потребительские свойства литий-ионных аккумуляторов будут значительно различаться в зависимости от исполнения катода.

 

Плюсы и минусы источников питания

Никель-кадмиевый аккумулятор — самый старый тип ХИТ, применяется еще с 1899 года. К его главному недостатку относят наличие кадмия – этот металл токсичен и создает проблемы с утилизацией отработанных элементов. Другая серьезная проблема возникает при эксплуатации Ni-Cd аккумуляторов. Они обладают «эффектом памяти». Он состоит в том, что зарядку ХИТ нельзя начинать до полной разрядки (до уровня, принятого за ноль). В противном случае элемент «запоминает» начальный уровень, как нулевой, что ведет к снижению емкости батареи. Сфера применения таких аккумуляторов стремительно сокращается за счет появления новых типов батарей, но полностью их вытеснить пока не получается. Никель-кадмиевые источники незаменимы там, где требуется:

большое количество циклов заряда-разряда

возможность заряда большими токами

работа в широком температурном диапазоне

Это определяет область применения подобных батарей в качестве тяговых источников энергии.

Никель-металлогидридные аккумуляторы проще приобрести – выпуск никель-кадмиевых в последнее время резко сократился по соображениям экологии. Кроме того, у них несколько меньше выражен эффект памяти, выше энергоемкость (меньше габариты и вес при одинаковой емкости). Но у них меньше токоотдача и диапазон рабочих температур.

Литий-ионные аккумуляторы по большинству электрических параметров вне конкуренции. Но и они имеют недостатки, ограничивающие их область применения:

чувствительность к перезаряду

плохая работа при отрицательных температурах

Главная же проблема литий-ионных элементов – их высокая пожаро- и взрывоопасность. Разработчики сделали многое, чтобы снизить вероятность возникновения пожара, но полностью решить вопрос не удалось. Тушить же Li-ion батареи сложно и неэффективно.

Особенности зарядки аккумуляторов

Оптимальный режим зарядки для никель-кадмиевых элементов – подзаряд постоянным током. Хорошо подходят зарядные устройства, поддерживающие ток в пределах 0,2С..0,3С, но допускается зарядка токами от 0,1С до 1С. Надо помнить, что снижение тока подзаряда ведет к увеличению длительности процесса. Критерием окончания зарядки является достижение напряжения напряжения до 1,37 В на каждый элемент батареи.

После длительного хранения Ni-Cd аккумулятора рекомендуется провести 2-3 цикла полного заряда и разряда. Хранить такие источники питания желательно полностью (но не глубоко) разряженными.

Для никель-металлогидридных элементов тоже применяется способ зарядки постоянным током (оптимально 0,1..0,3С). Признаком окончания зарядки служит достижение напряжения 1,4 вольта на элемент. При больших токах (от 0,5С) наблюдается эффект небольшого снижения уровня на выходе батареи. Это также может служить признаком завершения процесса подзаряда.

Зарядные кривые Ni-MH элемента

Более «умные» зарядные устройства для определения завершения подзаряда используют контроль скорости прироста напряжения. В конце процесса напряжение растет медленнее, что также видно на рисунке.

Самый сложный режим требуют литий-ионные аккумуляторы. Он предполагает зарядку в два этапа:

Только такой режим позволяет полностью использовать емкость Li-ion батареи. Критерием окончания процесса служит снижение тока подзаряда на втором этапе ниже заданной величины.

Два этапа подзаряда Li-ion аккумулятора

Какой тип аккумулятора выбрать для шуруповерта

При работе с шуруповертом в быту к аккумулятору предъявляются два главных требования:

В последнее время в качестве источников питания для бытовых шуруповертов применяются литий-ионные аккумуляторы. Обусловлено это тем, что их емкость в тех же габаритах достаточно высока. Недостаточная же токоотдача в большинстве случаев компенсируется повышенным крутящим моментом. Он достигается за счет повышенного напряжения на выходе таких ХИТ.

Для домашнего применения такой подход разумен и оправдан, но для профессиональной работы подходит не всегда. В промышленных условиях часто предпочтительнее использовать Ni-Cd или Ni-Mh батареи (причем, во многих случаях лучше себя показывают морально устаревшие никель-кадмиевые). В подобном применении реализуются их преимущества в:

Наконец, эти батареи имеют меньшую стоимость, что в профессиональных условиях тоже может перевесить многие недостатки.

Никель-кадмиевый аккумулятор для шуруповерта

Поэтому, несмотря на триумфальный захват рынка литий-ионными химическими источниками тока, традиционные конструкции аккумуляторов рано списывать со счетов. Существуют области применения, где они вполне конкурентоспособны. Следовательно, однозначного ответа на вопрос, вынесенный в заголовок, не существует. Каждый аккумулятор хорош, если его использовать по назначению.

Автомобильный аккумулятор является элементом, определяющим качество работы электрооборудования любого автомобиля. Но рано или поздно срок службы источника питания заканчивается, и надо подбирать АКБ на замену.

В продаже предлагаются различные типы батарей, поэтому важно не ошибиться в при выборе маркировки. Иначе проблем не избежать.

Виды и характеристики автомобильных аккумуляторов

В зависимости от назначения и ценовой категории, аккумуляторы относятся к различным типам. Внутри типа они также могут иметь различные электрические и механические характеристики.

Типы необслуживаемых АКБ

Обычные аккумуляторы, выпускаемые много лет, требуют контроля состояния электролита. В первую очередь это его количество (уровень) и плотность. Современные технологии позволяют выпускать батареи, заправленные электролитом на весь срок службы, и отслеживать его параметры (а также их корректировать) не надо.

Надо понимать, что полная необслуживаемость пока недостижима, и этот термин относится только к электролиту.

В остальном батареи требуют к себе обычного внимания – контроль уровня заряда, недопущение перезаряда и глубокого разряда, предохранение от саморазряда и т.д.

Основные технические параметры

Видеоролик о технологиях аккумуляторов: Sb (сурьма), Ca/Ca (кальциевый), Ca/Sb (Гибридный), EFB, AGM, Гелевый.

Как расшифровать тип аккумулятора по маркировке

Тип аккумулятора и его характеристики можно узнать по его маркировке. Есть проблема – в разных странах и регионах приняты различные системы обозначения параметров батарей. Часть характеристик может быть нанесена прямым текстом, но чтобы определить тип полностью, иногда надо знать систему обозначений, наносимых на шильдик АКБ.

Полярность

Полярностью аккумулятора называют расположение плюсовой и минусовой клемм. В легковых автомобилях отечественного производства устанавливаются аккумуляторы так называемой «прямой» полярности – если смотреть со стороны выводов, то слева находится плюс батареи, справа – минус. Других батарей промышленность не выпускала, выбор АКБ по этому параметру был излишним.

Батарея «прямой» полярности.

Но с массовым появлением иномарок, особенно разработки европейских фирм, на рынок батарей вышли аккумуляторы «обратной» полярности – у них плюсовая и минусовая клеммы (и провода к электрооборудованию автомобиля) располагаются зеркально.

У аккумуляторных батарей для грузовых автомобилей прямая и обратная полярность определяется по-другому. Если смотреть с лицевой стороны, при прямой полярности плюсовая клемма будет ближайшей, при обратной – наоборот.

Полярность АКБ для грузовых авто.

На эксплуатационные качества батареи расположение выводов не влияет никак, но подключить АКБ другой конструкции очень проблематично. Длины силовых проводов для перекрестного подключения в большинстве случаев не хватит, а их наращивание – не самое разумное решение. Дополнительный контакт в высокотоковой цепи надежность работы электрооборудования не повысит. А переполюсовка АКБ приведет к серьезным проблемам, начиная с неработоспособности многих устройств, заканчивая высокой вероятностью выхода из строя дорогостоящей бортовой электроники и самого источника питания.

Поэтому перед установкой надо убедиться, что полярность батареи соответствует конструкции автомобиля. Маркировка клемм и батарей приведена в таблицах.

Также некоторые производители делают диаметр клемм различным – плюсовой вывод несколько больше. Но если есть сомнения или обозначение отсутствует, самый надежный способ – проверка мультиметром. Если общий провод тестера в режиме вольтметра подключить к минусу АКБ, а измерительный к плюсу, напряжение на дисплее будет индицироваться со знаком «+», если наоборот — со знаком «-».

Мультиметр выставить на 20 вольт постоянного тока.

Диаметр клемм

Единого стандарта для аккумуляторных клемм нет. При подборе батареи для авто надо уделить внимание и этому элементу конструкции.

Резьбовые крепления

Если конструкция автомобиля предусматривает болтовое крепление выводов (что менее удобно, но более надежно), то здесь также существует несколько разновидностей коннекторов:

Стандарты резьбовых терминалов.

Также существуют менее распространенные стандарты для автомобилей, а также системы подключения для мотоциклов, промышленных систем и т.п.

Тип крепления

Также батареи различаются по типам крепления при установке на штатное место. Отечественные машины и авто азиатских разработчиков крепятся скобой, которая обхватывает корпус АКБ сверху. Конструкции европейских разработчиков автомобилей предусматривают крепление батареи снизу.

Какой вид аккумулятора достоин внимания при выборе

По электрическим параметрам модель надо выбирать по максимуму – запас по емкости и токоотдаче еще никому не мешал, особенно в период зимней эксплуатации. Ограничениями могут выступать конструктивные особенности, описанные выше, а также бюджет покупки – источники с высокими характеристиками стоят дороже. Также надо понимать, какие лимиты накладывает технология производства различных видов автомобильных аккумуляторов. Например, модные гелевые батареи имеют пониженную токоотдачу, и желание избежать дополнительных усилий при обслуживании могут привести к проблемам с пуском зимой.

Надежность, качество батарей определяется репутацией производителя. Из отечественных брендов можно обратить внимание на АКБ изготовителей:

Также в продаже присутствуют и другие отечественные изделия неплохого качества.

АКБ производства «Тюменские аккумуляторы» (Tyumen Battery).

Из зарубежных производителей хорошую репутацию имеют торговые марки, принадлежащие различным компаниям:

Это не полный список, на рынке автомобильной электрики предлагаются также другие бренды. В среднем импортные батареи дороже отечественных.

Выбор типа АКБ несложен, но к нему надо подходить ответственно. Бездумная покупка не добавит комфорта при эксплуатации машины, а привести к проблемам может легко.

Автомоби́льный аккумуля́тор (точнее — автомобильная кислотная батарея; сокр. автомобильная АКБ) — тип электрической аккумуляторной батареи, применяемый на автомобильном или мототранспорте. Используется в качестве вспомогательного источника электроэнергии в бортовой сети при неработающем двигателе и для запуска двигателя.

Автомобильная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея номинальной ёмкостью 40 А·ч, электрическое напряжение 12 В, «обратной» или «L» полярности, стандартные клеммы

Схематичное изображение свинцово-кислотной 12 вольтовой аккумуляторной батареи

Расположение электродов в «банке» свинцово-кислотного аккумулятора в составе аккумуляторной батареи

На электротранспорте является не вспомогательным источником энергии, а основным. Такие аккумуляторы принято называть тяговыми.

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея трактора

Напряжение полностью заряженного свинцово-кислотного элемента составляет 2,1 В. Номинальное напряжение элемента принимается 2 В. Все применяемые батареи, состоящие из ряда последовательно соединённых элементов (секций, в просторечии иногда «банок»), имеют номинальные напряжения, кратные 2 В.

Напряжение без нагрузки (напряжение при снятых клеммах) аккумулятора можно связать с примерным уровнем заряда. Если аккумулятор находится на транспортном средстве, «напряжение без нагрузки» измеряется, когда двигатель остановлен, а нагрузка полностью отключена (сняты клеммы). Полностью заряженный аккумулятор должен иметь напряжение на свободных клеммах 12.8 вольт. При этом напряжение без нагрузки зависит от температуры и от плотности электролита при полном заряде. Плотность электролита при одном и том же уровне заряда в свою очередь также зависит от температуры (обратная зависимость).

Ёмкость АКБ измеряется в ампер-часах. Применительно к маркировке аккумулятора, значение номинальной ёмкости показывает, каким током будет равномерно разряжаться автомобильная АКБ до конечного напряжения при 20-часовом цикле разряда. Например, обозначение 6СТ-60 означает, что батарея в течение 20 часов будет отдавать ток 3 А, при этом в конце напряжение на клеммах не упадёт до 10,5 В. Однако, это вовсе не означает линейную зависимость времени разряда от разрядного тока, то есть не означает, что батарея сможет отдавать ток 60 А в течение одного часа.

Особенностью всех аккумуляторов является уменьшение времени разряда с увеличением тока разряда. Зависимость времени разряда от тока разряда близка к степенной.