1. Мал. 1. Ємність акумулятора в залежності від стану його робочої речовини.
2. Рис 2. Структура анодної пластини нового NiCd акумулятора
3. Рис 3. Структура анодної пластини NiCd акумулятора, що не піддавалося періодичної тренуванні
4. Рис 4. Структура анодної пластини відновленого NiCd акумулятора
5. А тепер підіб'ємо підсумки.
6. Далі буде

Здавалося б, що може бути простіше? Розрядився акумулятор - підключай за-рядне пристрій і заряджай до готовності. Однак в один прекрасний момент починаєш помічати, що час роботи повністю зарядженого акумулятора стає менше, ніж було раніше. В чому справа? Хто винен і як пояснити дане явище?

Розглянемо цю проблему і її рішення на прикладі акумуляторів для стільникового телефону. Втім, все нижчевикладене буде справедливо і для акумуляторів радіостанцій, радіотелефонів і радіоподовжувачів, портативних комп'ютерів, цифрових фотоапаратів і відеокамер, ручних інструментів.

Почнемо з нікель-кадмієвих (NiCd) і нікель-металгідридних (NiMH) акумуляторів.

Всім відомо, що після закінчення заряду акумулятора в звичайному зарядному пристрої, загоряється зелене світло індикатора, який вказує на те, що акумулятор повністю заряджений і готовий до роботи. Якщо акумулятор заряджається в телефоні, то останній повідомить вам про це властивим йому способом ... У результаті ви вважаєте, що ваш акумулятор заряджений, має повну ємністю і йому можна довіряти на всі 100%.

Але не вір очам своїм! «Зелене світло» звичайного зарядного пристрою жодним чином не гарантує достатню (номінальну) ємність [ 1 ] І справність акумулятора. Вся справа в тому, що звичайний зарядний пристрій заряджає (наповнює) акумулятор електричною енергією лише до тих пір, поки є «вільне місце», в той час як кількість закачаною в акумулятор енергії ніяк не оцінює! Напрошується проста аналогія зі склянкою, яку ми детально розглянули під час обговорення електричної ємності акумулятора в статті [ 1 ]. Якщо в порожній стакан можна налити 200 мл води, то в той же стакан, але частково заповнений, наприклад, піском або дрібними камінчиками - набагато менше. Продовжуючи цю аналогію, відзначимо, що кожен цикл заряду-розряду вносить в наш стакан-акумулятор «сторонні домішки», зменшуючи тим самим обсяг для зберігання корисної енергії.

Природно, виникає питання: чому акумулятор в процесі експлуатації поступово стає нездатним прийняти під час заряду то кількість енергії, на зберігання якого він розрахований?

Для прикладу на рис. 1 схематично зображено 5 різних станів одного і того ж NiCd акумулятора.

Мал. 1. Ємність акумулятора в залежності від стану його робочої речовини.

Лівий крайній акумулятор володіє стовідсотковою ємністю. Його робоча речовина має однорідну структуру з найдрібніших частинок і максимальну площу активної поверхні. Крайній правий - найгірший і має тільки 20% від номінальної ємності. Частинки його робочої речовини укрупнилися, і площа активної поверхні значно зменшилася. Причина цього явища полягає в тому, що в процесі експлуатації з кожним новим циклом заряду-розряду робоча речовина всередині NiCd і NiMH акумуляторів поступово змінює свою структуру в бік зменшення площі активної поверхні, що призводить до зменшення реальної ємності. Цей ефект, званий також ефектом пам'яті, розвивається внаслідок заряду в повному обсязі виряджених акумуляторів на основі нікелю і найсильніше проявляється в нікель-кадмієвих акумуляторах. Нікель-металгідридні акумулятори схильні до ефекту пам'яті в меншій мірі. Розглянемо зображену а рис. 2 анодний пластину нового NiCd акумулятора: кристалічні освіти мають малі розміри (близько 1 мкм), і площа їхнього зіткнення з електролітом максимальна.

Рис 2. Структура анодної пластини нового NiCd акумулятора

В процесі експлуатації споживачі, як правило, не чекають повної розрядки акумулятора перед черговим зарядом. Втім, це цілком природно, особливо, коли відсутня запасний акумулятор. Однак в результаті такої практики через 3-6 місяців (в залежності від частоти заряду, глибини розряду, умов експлуатації, якості акумулятора і фірми-виробника) реальна ємність акумулятора помітно зменшується. Скорочується також і час заряду. Крім того, можливе невелике збільшення внутрішнього опору [ 1 ] Акумулятора. Словом, починає проявлятися ефект пам'яті. Стан такого акумулятора з укрупненими кристалічними утвореннями показано на рис.3.

Рис 3. Структура анодної пластини NiCd акумулятора, що не піддавалося періодичної тренуванні

Якщо і далі не брати особливих заходів, то при подальшій експлуатації збільшуються кристалічні освіти можуть привести до руйнування сепаратора (свого роду перегородки, що розділяє анод і катод) і збільшення струму саморозряду [ 1 ]. У цьому випадку акумулятор стає подібний до худому відру: воду носити можна, але недалеко.

Що ж робити? Згадати старе добре правило: легше ефект пам'яті запобігти, ніж потім усунути. А для запобігання необхідно застосовувати тренування акумуляторів, під якою розуміються періодичні (3-4 рази) цикли заряду і подальшого розряду до напруги 1 вольт на елемент. Процес цей найпростіше виконувати на настільних зарядний пристрій, що мають функцію розряду, або на спеціальних анализаторах типу Cadex C7000, C7200 [ 2 , 3 ]. Останні процес тренування автоматизують і збільшують ємність акумулятора до максимально можливого рівня ... Виконання тренувальних циклів безпосередньо в телефоні теж можливо, але не так ефективно, оскільки телефон, як правило, встигає відключитися раніше, ніж акумулятор розрядиться. Та й часу для цього потрібно значно більше.

Тепер кілька слів про періодичність даного процесу. Рекомендації такі: для нікелькадміевих акумуляторів - один раз на місяць, для нікель-металгідридних - раз в два місяці. Якщо робити це частіше, то корисний ефект збільшується незначно, а знос акумулятора значно зростає.

Чи завжди допомагають тренувальні цикли заряду-розряду? Не завжди. З запущеними акумуляторами справа йде складніше, і допомогти тут може тільки метод відновлення, заснований на глибокому (до 0,4 вольта на елемент) розряді акумуляторів за спеціальним алгоритмом. При такому розряді відбувається дроблення великих кристалічних утворень, в результаті чого ємність акумулятора відновлюється. Структура робочої речовини відновленого акумулятора показу-на на рис.4.

Рис 4. Структура анодної пластини відновленого NiCd акумулятора

Однак слід зазначити, що деякі з відновлених акумуляторів можуть мати високий саморозряд [ 1 ] Внаслідок пошкодження кристалічними утвореннями матеріалу сепаратора. Здебільшого це притаманне старим акумуляторам.

А тепер підіб'ємо підсумки.

1. Ефект пам'яті властивий тільки акумуляторів на основі нікелю, причому найсильніше він проявляється в нікель-кадмієвих акумуляторах. Існують думка, що в нікель-металгідридних акумуляторах цей ефект просто не встигає значно проявитися через менший терміну їх служби. У той же час ряд фірм, що випускають NiMH акумулятори, заявляє, що їх акумулятори вільні від цього ефекту. Наприклад, фірма GP Batteries International Limited в супровідній етикетці на деякі типи своїх акумуляторів вказує наступні параметри: кількість циклів розряду-заряду - 1000, відсутність ефекту пам'яті і необхідності розряду акумулятора перед зарядом. Словом, параметри більш ніж привабливі.
2. Часто на ефект пам'яті списують пошкодження акумулятора, спричинені неправильним використанням: використанням несправного або «нерідного» зарядного пристрою, тривалим перебуванням в зарядному пристрої, переохолодженням або перегріванням акумулятора, та й просто шлюбом з вини виробника або постачальника.
3. Для попередження ефекту пам'яті при відсутності спеціальних зарядних пристроїв можна порекомендувати заряд після якомога повнішого розряду акумулятора в телефоні.

І на закінчення декілька слів про літій-іонних (Li-ion) акумуляторах.

З ними справа йде з точністю до навпаки. Вони не схильні до ефекту пам'яті. Більш того, Li-ion акумулятори воліють заряджене стан незарядженому. Їх можна ставити на заряд в будь-який момент і тримати в зарядному пристрої скільки завгодно. Зарядні пристрої для Li-ion акумуляторів після закінчення заряду автоматично відключаються, оскільки Li-ion акумулятори можна перезаряджати. Важливо тільки, щоб цей пристрій було призначене для заряду Li-ion акумуляторів саме цього виробника. В іншому випадку акумулятор може бути або недозаряжен, або зіпсований. Інша важлива особливість Li-ion акумуляторів - це необхідність їх зберігання тільки в зарядженому стані.

При написанні статті використовувалися матеріали, люб'язно надані паном Isidor Buchmann, засновником і главою канадської компанії Cadex Electronics Inc. [ 3 ], А також компанією Landata, м.Москва [ 4 ].

Більш детальна інформація російською мовою про акумулятор для мобільної техніки зв'язку, комп'ютерів та інших портативних приладів, а також поради по експлуатації та обслуговуванню приведені в [ 5 ].

Далі буде

посилання:

1. Акумулятори для мобільних пристроїв - пристрій і основні параметри
2. Акумулятори для мобільних пристроїв - методи заряду.
3. http://www.cadex.com - Cadex Electronics Inc., Vancouver, BC [British Columbia], Canada - розробник і виробник зарядних пристроїв, аналізаторів і систем обслуговування акумуляторів.
4. http://www.landata.ru/kip/catalog.htm (Вхід через розділ «Обслуговування акумуляторів») - компанія LANDATA - авторизований і ексклюзивний дистриб'ютор канадської фірми Cadex Electronics Inc. в Росії.
5. http://www.mari-el.ru/marmobile/battery/ - Акумулятори для мобільних пристроїв і портативних комп'ютерів. Аналізатори акумуляторів.
6. http://www.gpbatteries.com.hk/cgi-bin/cellular/ - фірма GP Batteries International Limited.