Akumulatory NiCd

Akumulatory te charakteryzują się dużą gęstością zgromadzonej energii (ilość energii w stosunku do objętości), możliwością poboru prądu o dużym natężeniu, długim czasem eksploatacji oraz dużą ilością cykli ładowania i rozładowania. Zwykle używane są akumulatory NiCd o pojemnościach od kilku mAh do około 10 Ah. W celu uzyskania jak najlepszych parametrów dla danego zastosowania, produkowane są różne typy akumulatorów zasadowych. Niektóre charakteryzuje duża pojemność, inne możliwość szybkiego ładowania, a jeszcze inne powinny pracować przy wysokich temperaturach otoczenia. Ogniwo zbudowane jest z elektrody ujemnej (kadm) i dodatniej (nikiel). Elektrolitem jest wodny roztwór wodorotlenku potasu. Aby elektrody nie ulegały zwarciu, są przedzielone porowatym separatorem, wykonanym najczęściej z tworzywa sztucznego. Ogniwa cylindryczne – w celu uzyskania możliwie dużej powierzchni elektrod (wysoka pojemność), nawijane są spiralnie z możliwie najcieńszym separatorem (niska wewnętrzna rezystancja, a więc duże natężenie prądu rozładowania). Procesy elektrochemiczne przebiegają w taki sposób, by powstające przy ładowaniu gazy (tlen powstający przy elektrolizie wody) były pochłaniane. Wszystkie ogniwa są wyposażone w zawór bezpieczeństwa, który zapobiega tworzeniu nadciśnienia przy silnym przeładowaniu.

Cechy charakterystyczne

    •  
    • Znamionowe napięcie ogniwa wynosi U=1,2 V.
    • Normalne ładowanie przeprowadzane jest prądem 0,1 C (przez około 14-16 godzin).
    • Napięcie w końcowej fazie ładowania zawarte jest w granicach U=(1,45-1,5)V.
    • Ładowanie natężeniem prądu mniejszym niż 0,2 C nie wymaga kontroli ładowania, z wyjątkiem pomiarem czasu.
    • Minimalny czas szybkiego ładowania wynosi około 15 minut.
    • Akumulatory NiCd posiadają „efekt pamięci” – przy pracy z niepełnym ładowaniem i rozładowaniem tracą nominalną pojemność.
    • Przegrzanie podczas ładowania (t>45°C) skraca czas eksploatacji.
    • Zalecane natężenie prądu rozładowania nie powinno być większe niż 10C.
    • Końcowe napięcie rozładowania wynosi U=1,0V.
    • Małe natężenie prądu samorozładowania 1,0 % dziennie.
    • Przy tej samej objętości akumulatory NiCd posiadają niższą pojemnością od akumulatorów NiMH.

 

Akumulatory NiMH

Akumulatory NiMH znane są od połowy lat 70. Prace nad ich rozwojem zintensyfikowano, ze względu na wymogi ochrony środowiska. W rzeczywistości akumulatory NiMH posiadają pewne zalety w stosunku do akumulatorów NiCd, ale również liczne wady. W wielu dzisiejszych urządzeniach będzie można zastąpić szkodliwe dla środowiska akumulatory NiCd, ale w wielu innych zastosowaniach będzie to niemożliwe (np. napędy elektryczne o dużym chwilowym poborze prądu). NiMH jest akumulatorem charakteryzującym się jedną z najwyższych gęstości energii wśród akumulatorów znajdujących się w powszechnych zastosowaniach. Jest to jedna z największych zalet tego akumulatora. Zasada działania ogniwa oparta jest na magazynowaniu gazowego wodoru w stopie metalu. Płytka niklowa stanowi elektrodę dodatnią, a elektrodą ujemną jest specjalny stop metali ziem rzadkich, niklu, magnezu, manganu, aluminium i kobaltu. Skład procentowy jest pilnie strzeżoną tajemnicą producentów. Separator wykonany jest z poliamidu lub polietylenu. Elektrolit jest zasadowy, co przy ładowaniu i rozładowaniu uwalnia atomy wodoru umożliwiając ich przemieszczanie się pomiędzy elektrodami. Zdolność pochłaniania wodoru przez stop metali wpływa decydująco na pojemność akumulatora.

Cechy charakterystyczne

  • Przy tej samej objętości akumulatory NiMH posiadają wyższą pojemnością od akumulatorów NiCd
  • Znamionowe napięcie ogniwa wynosi 1,2 V.
  • Normalne ładowanie przeprowadzane jest prądem 0,1 C (przez około 14-16 godzin).
  • Napięcie w końcowej fazie ładowania zawarte jest w granicach U=(1,45-1,5)V.
  • Ładowanie natężeniem prądu mniejszym niż 0,2 C nie wymaga kontroli ładowania, z wyjątkiem pomiarem czasu.
  • Minimalny czas szybkiego ładowania wynosi około 1 godziny.
  • Akumulatory NiMH mają „mniejszy” efekt pamięci – przy pracy z niepełnym ładowaniem i rozładowaniem tracą wolniej nominalną pojemność.
  • Przegrzanie podczas ładowania (t>45°C) skraca czas eksploatacji bardziej niż dla NiCd.
  • Zalecane natężenie prądu rozładowania nie powinno być większe niż (3-5)C
  • Końcowe napięcie rozładowania wynosi U=1,0V.
  • Większe natężenie prądu samorozładowania tj. 1,5 % dziennie, w porównaniu z 1,0% dla akumulatorów NiCd.
  • Duża zależność parametrów ogniwa od temp. – warunki ładowania i ograniczenia w prądzie rozładowania.

  •  

 

Akumulatory Li-ion

W ostatnich czasach akumulatory litowo-jonowe zyskały na popularności dzięki kilku pozytywnym cechom. W porównaniu do starszych typów (np. Ni-Cd niklowo-kadmowych) akumulatory Li-ion posiadają większą pojemność energii przy mniejszej masie, dłuższą żywotność oraz co jest wygodne dla użytkownika – można je doładowywać bez obawy zmniejszenia pojemności (brak efektu pamięci). Niestety ceny akumulatorów litowo-jonowych są zauważalnie wyższe od starszych typów akumulatorów, jednakże w nowych modelach komórek, kamer i aparatów cyfrowych zadomowiły się na dobre.

Budowa

Akumulatory Li-ion charakteryzują się dużą pojemnością przy stosunkowo niewielkiej wadze i rozmiarach. Pojedyncze ogniwo składa się z anody wykonanej ze stopu litu, natomiast katodę stanowią związki węgla lub metali. Jako elektrolit stosuje się ciecz organiczną, często roztwór soli. W akumulatorach tego typu prąd wytwarzany jest przez poruszające się jony litu. Napięcie wytwarzane na pojedynczym ogniwie wynosi od 3,6 do 3,8V i jest znacznie wyższe od napięcia ogniw np. niklowo-kadmowych (1.2V). Ogniwa łączy się szeregowo w celu uzyskania wyższych napięć, na przykład akumulator mający napięcie 7,2 V posiada dwa ogniwa. Akumulatory Li-ion wykazują wysoką gęstość energii – 230 Wh/l i dużą liczbą cykli ładowania – rozładowania wynoszącą około 1200, co przyczynia się do ich dużej żywotności. W stosunku do innych typów znacznie ograniczono czas ładowania, a bardzo niski poziom samowyładowywania powoduje, że mogą długo leżeć nieużywane bez obawy wyczerpania.

Jak obchodzić się z akumulatorem

Brak efektu pamięci teoretycznie uwalnia nas przed formowaniem (lub niektórzy mówią formatowaniem) nowo zakupionego akumulatora litowo-jonowego. Formowanie to kilkukrotne, kilkunastogodzinne ładowanie i całkowite rozładowanie akumulatora. Z praktyki jednak wynika, że zastosowanie tego zabiegu do baterii Li-ion także daje pozytywne i zauważalne efekty. Rozładowanie najlepiej przeprowadzić przy pomocy ładowarki z taką funkcją (z angielskiego DISCHARGE) albo przy pomocy urządzenia które akumulator ma zasilać. Najlepsza temperatura pracy akumulatorów to 12-17 stopni C, należy je przechowywać w stanie naładowanym.

Polityka prywatności