Многие еще помнят, насколько "богатырскими" были первые носимые радиотелефоны. Это был скорее "чемоданный", нежели "карманный" вариант, и виноваты в этом были в том числе и аккумуляторы, занимавшие добрую половину аппарата и составлявшие до двух третей его веса. Конечно, первые образцы были заметно прожорливее нынешних, и сейчас их аппетиты заметно поубавились. Однако миниатюрными сотовые телефоны стали в немалой степени благодаря новым типам аккумуляторов.
Ni-Cd и Ni-MH-аккумуляторы
Наиболее распространенные и старые - это Ni-Cd (никель-кадмиевые) аккумуляторы. Достаточно большой срок службы (число циклов разряд-заряд), низкая стоимость и технологичность позволили им в свое время выбиться в лидеры среди малогабаритных бытовых аккумуляторов. Да и сегодня они уверенно конкурируют с обычными одноразовыми батарейками и выпускаются тех же габаритов, чтобы можно было спокойно заменять ими те самые батарейки.
Главные их недостатки - низкая удельная энергоемкость и большой саморазряд, не позволяющий долго хранить их в нерабочем состоянии. Также им присущ так называемый эффект памяти. Он состоит в тенденции элемента приспосабливать свою емкость к определенному рабочему циклу. Например, если аккумулятор циклически разряжался до определенной глубины, то при попытке получить от него больше этого количества энергии оказывается, что он ее отдает при меньшем напряжении. Поэтому в мобильных телефонах с такими аккумуляторами нередко используются устройства, осуществляющие его полную разрядку перед тем, как начать зарядку. Попытки улучшить Ni-Cd-батареи привели к созданию никель-металлогидридных (Ni-MH) аккумуляторов. Как и никель-кадмиевые, они имеют номинальное напряжение 1,2 В, но по удельной энергоемкости они превосходят лучшие образцы Ni-Cd в два раза, и это еще не предел. Ni-MH практически свободен от эффекта памяти и допускают более быстрый заряд.
Li-ion-аккумуляторы
Сегодня все большее распространение получили литиевые батареи. Литий давно манил к себе разработчиков, в первую очередь, тем, что такие элементы имеют повышенное напряжение, и, в зависимости от материала второго электрода, оно составляет величину от 1,5 до 3,6 В.
В первых литиевых элементах отдаваемые токи были невелики, и элементы в основном предназначались для устройств с малым потреблением. Сегодня Li-ion-аккумуляторы стали полноправными источниками энергии и по пиковой мощности не уступают своим конкурентам.
Основные достоинства литиевых элементов следующие:
возможность получения более высокого напряжения (для 3,6 В вместо одного литиевого надо взять три никель-металлогидридных элемента по 1,2 В и соединить их последовательно);
малый саморазряд не более 5% в месяц (около 20% для Ni-MH) ;
значительная удельная энергоемкость на единицу веса, более 100 ватт-часов/кг (60 для Ni-MH) ;
По последнему пункту вне всякой конкуренции оказывается новая разработка - Li-полимерные батареи.
В батареях заключено большое количество энергии. Случайно замкнув контакты, вы можете закоротить батарею, что опасно. Поэтому для хранения запасных батарей выпускаются специальные чехлы.
Любые герметичные аккумуляторы очень не любят перезарядки, при этом у них значительно повышается внутреннее давление и температура. При сильном превышении давления в современных батареях срабатывает специальный клапан, но это скорее уже аварийный вариант, чем рабочий. Данные о температуре часто используются для контроля процесса зарядки и коррекции остаточной емкости батареи.
Телефон и зарядные устройства, естественно, корректно заряжают аккумуляторы и, поняв, что зарядка закончена, прекращают запихивать в него лишние ампер-часы, и перезарядка полностью исключается при использовании соответствующих и исправных зарядных устройств. Нет необходимости разряжать или заряжать современные батареи полностью. Зарядку можно начинать и заканчивать при любом уровне разряженности батареи.
В технике мобильной телефонии сегодня в основном применяются литий-ионные и никель-металлогидридные аккумуляторы. Их изготавливают взаимозаменяемыми, и при желании можно один и тот же телефон эксплуатировать с разными типами аккумуляторов. Разработчики электроники перешли на 3 В-чипы и жестко закладываются на одноэлементный Li-ion или батарею из трех Ni-MH-элементов. По удельной энергоемкости литиевые опережают Ni-MH. На морозе батареи теряют часть своей емкости. Особенно мороз опасен для разряженных батарей. Поэтому зимой телефон лучше переложить из портфеля во внутренний карман пальто.
Цена литиевых аккумуляторов почти в два раза выше, чем металлогидридных (для батарей одинаковой емкости и напряжения). Сравнивая применяемые в мобильных телефонах аккумуляторы, можно констатировать - габариты литиевых на данный момент примерно вдвое меньше. Вероятность протекания электролита у обоих типов сведена к минимуму прежде всего тем, что их корпуса не являются активными элементами (то есть не участвуют в электрохимических реакциях).
Зарядка аккумуляторов
Режимы заряда для разных аккумуляторов сугубо индивидуальны, и это, как правило, заложено в зарядном устройстве. Какой тип элемента установлен в телефоне, его микропроцессор понимает, зачитывая информацию с дополнительных контактов батареи. Порой в источник автономного питания встраивают еще небольшой микропроцессор для контроля процесса зарядки/разрядки, плавкий предохранитель, термодатчик и даже мотор вибровызова - этим и объясняется столь большое количество контактов на простой аккумуляторной батарее для обычного сотового телефона.
Современные телефоны нередко имеют время ожидания более недели, и если при этом говорить не более трех минут в день, то заряжать аккумулятор придется всего раз в неделю. Если исходить из гарантированных 500 циклов "заряд-разряд", то один аккумулятор при таком аккуратном расходе его ресурса сможет продержаться целых десять лет...
Однако если телефон не так сильно энерговооружен, а абонент гораздо более разговорчив, то, заряжаясь по полной программе каждый день, аккумулятор продержится в лучшем случае полтора года, и емкость его к концу первого года навряд ли будет больше 3/4 от первоначальной.