Электроника

 

Коротко о главном

Свинцово-кислотные аккумуляторы (Sealed Lead Acid Battery, SLA) – образуют ток вследствие контакта свинца и кислоты. Первую SLA-батарею изобрел в 1859 г. французский врач Гастон Планте (Gaston Planteuere). Очень трудно представить себе современный мобильный телефон, оснащенный таким источником питания, тем более что его размеры не выдерживают никакой критики. Поэтому на аккумуляторах SLA останавливаться подробно я не буду.

Никель-кадмиевые батареи (Nickel-Cadmium Battery, Ni-Cd) были изобретены в 1899 г. Waldmar Jungner’ом. Я уверен, что еще есть люди, пользующиеся мобильными телефонами с Ni-Cd батареей. Поэтому данный тип аккумуляторов в обзоре останется.

Никель-металлгидридные батареи (Nickel-Metal-Hydride Battery, Ni-MH). Первые образцы, изобретенные в 70-е годы ХХ века, были нестабильны и обладали низкими характеристиками. Но уже с 1980 г. началась эра Ni-MH аккумуляторов. Впрочем, она весьма скоро закончилась. Дело в том, что такие аккумуляторы значительно уступают по многим показателям (и не последний среди них – цена) своим кадмиевым «собратьям».

Литий-ионные батареи (Lithium-Ion Battery, Li-Ion). Литий обладает большим отрицательным электрохимическим потенциалом. Однако, несмотря на то, что первый подобный аккумулятор был создан G.N. Lewis еще в 1912 году, только в 70-х годах удалось получить безопасные и работоспособные образцы.

Литий-полимерные батареи (Lithium-Polimer Battery, Li-Pol) – одни из самых современных источников питания для мобильных телефонов. Обладают всеми свойствами Li-Ion аккумуляторов, но при этом имеют в своем составе гелевый электролит (невозможна его утечка), обладают меньшими размерами и большей ценой.

Что-то с памятью моей стало…

«Эффект памяти» аккумуляторов известен уже много лет. Ему подвержены только батареи на основе никеля. «Эффект памяти» – это обратимая при определенных условиях потеря емкости аккумуляторов в процессе их эксплуатации, вследствие увеличения размеров кристаллов активного вещества и уменьшения рабочей площади этого вещества. Не очень понятно? Сейчас объясним попроще. Поверхность активного вещества внутри батареи состоит из мелких кристаллов. Именно из-за того, что они мелкие, рабочая площадь большая. Можно подумать, что если какая-то часть этих кристаллов увеличится в размере, то рабочая поверхность станет больше. Но вспомните размеры обыкновенного аккумулятора – там просто нет свободного места! И, как следствие, веществу некуда увеличиваться – рабочая поверхность уменьшается. То есть, если раньше она была бугристой, то теперь сглаживается. Здесь можно провести аналогию с мозгом человека и его извилинами (помните фразу «одна извилина – и та прямая»?). 

Есть ли шанс «раздробить» крупные кристаллы? Отвечу уклончиво: шанс есть, но реализуется он не всегда. В «далеко зашедших» случаях поможет лишь замена старого аккумулятора на новый. О том, как именно проводить «дробление» читайте ниже.

На зарядку становись!

Но для начала давайте разберемся, какими бывают зарядные устройства (в простонародии «зарядники» или ЗУ). Итак, зарядники можно поделить на группы в зависимости от их:

• Химического состава: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH), литий-ионные (Li-Ion), литий-полимерные (Li-Pol).

• Конструкции: находящиеся в самом телефоне, в блоке питания телефона, настольные.

• Способа заряда: постоянным током, импульсные.

• Времени заряда: быстрые (1-3 часа), медленные (10-12 часов, т.н. «ночные»).

• Основного напряжения: работающие от сети 220 В, от прикуривателя автомобиля.

• Возможностей: бытовые, профессиональные.

Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов (Li-Ion, Li-Pol) заряжают их до максимума, после чего перестают подавать ток. Обратите внимание – ток по достижении полного заряда не подается! Это сделано из соображений безопасности. Следовательно, не нужно новый Li-Ion или Li-Pol аккумулятор оставлять в телефоне на 8, 10, 16 часов или на ночь – все равно заряжаться он будет только 1-3 часа (при использовании стандартного «быстрого» ЗУ). И отсюда также следует, что литиевые батареи можно спокойно оставлять «в розетке» на ночь. В отличие от них, зарядники для никелевых аккумуляторов (Ni-Cd, Ni-MH) продолжают подавать низкий ток и после того, как батарея полностью зарядилась. В результате происходит ее перезаряд и ухудшение свойств (в частности, емкости).

Температура окружающей среды также влияет на свойства аккумуляторов и их долговечность. Причем одинаково плохи и высокие, и низкие значения.

И немного про автомобильные ЗУ. Используйте их только в крайних случаях. Во-первых, температура в машине зачастую далека от «идеальной», а во-вторых, частые остановки/запуски двигателя отрицательно сказываются на «здоровье» аккумулятора вашего телефона.

Теперь перейдем к проблеме крупных кристаллов в никелевых батареях. Дробление больших конгломератов (кусков) может быть произведено двумя способами.

Первый: «тренировать» аккумулятор, т.е. полностью разрядить его, а затем зарядить до максимума. Достаточно обычно 3-5 подобных процедур подряд. Имейте в виду, что полного разряда батареи в телефоне достичь не удастся – он выключается раньше. Так что придется приобретать специальное ЗУ, оснащенное подобной функцией.

Второй способ: применение импульсных зарядных устройств. Кстати, оба метода отлично подходят и для профилактики «эффекта памяти» никелевых аккумуляторов. Уточним только, что «тренировки» у Ni-Cd надо проводить в среднем 1 раз в месяц, а у Ni-MH – 1 раз в 2 месяца.

Наша служба и опасна, и трудна

Сроки работы аккумуляторов можно рассчитывать по-разному. Самый распространенный показатель долговечности батареи – это количество циклов заряда/разряда в процессе эксплуатации без снижения при этом ее основных свойств.

На деле картина со сроками работы различных типов аккумуляторных батарей выглядит так:

• Ni-Cd – около 1500 циклов. Возможны вариации: если правильно соблюдать условия работы и заряда данных аккумуляторов, то число циклов возрастет до 4000, а если относиться к ним небрежно (в частности, не проводить «тренировки»), то число циклов работы упадет до 500.

• Ni-MH – около 500 циклов.

• Li-Ion – 500–1000 циклов.

• Li-Pol – 500–1000 циклов.

Теория Большого Взрыва

Как показала практика, литиевые аккумуляторы могут быть опасны для здоровья человека и техники. Еще на слуху случаи взрывов батарей в телефонах Nokia и ноутбуках Dell. Отчего это происходит? Дело в том, что при прохождении тока через литий («-» электрод), на его поверхности образуются своеобразные «отростки» (дендриты). Они постепенно прорастают до «+» электрода и вызывают замыкание. Температура при этом возрастает до точки плавления лития. Происходит контакт электролита с расплавленным литием, возникает реакция – и взрыв. Дабы уберечься от подобных казусов, производители встраивают в батареи разнообразные датчики и предохранители, а также помещают литий в графит или иные материалы.

Если б я был султан…

В этом случае я б имел телефон вообще без аккумулятора. Но, к сожалению, жизнь такова, что без источника питания на сегодняшний день «и ни туда, и не сюда». Основные рекомендации по эксплуатации батарей для мобильных телефонов я вам дал. А напоследок одно пожелание: долгой жизни вам и вашим аккумуляторам!