Многие из современных гаджетов нуждаются в энергетической подпитке прямо «на ходу». Живительную силу напряжения и тока они черпают из загодя накопленных запасов в баках аккумуляторных батарей. Между собой аккумуляторы отличаются строением и характером протекающих внутри химических процессов, что формирует свой перечень достоинств и недочетов для каждой из распространенных технологий, на которых базируются элементы питания.

На протяжении долгих лет вопросами снабжения портативной электроники энергией были практически единолично заняты никель-кадмиевые аккумуляторы, изобретенные на рубеже XIX и XX века. Встречаются они и поныне, поэтому опус о типах аккумуляторных батарей логично начать именно с них.

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd)

Конструктивно аккумуляторы данного типа состоят из положительного и отрицательного электродов, разделенных сепаратором. Они, в свою очередь, погружены в щелочной электролит и все это «упаковано» в герметичный металлический корпус. Положительный электрод имеет в своем составе оксид-гидроксид никеля, а в составе отрицательного присутствует кадмий — тяжелый металл повышенной токсичности. Собственно, «ядовитый» характер кадмия и послужил толчком к вытеснению этих аккумуляторов батареями иных типов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы дешевы в производстве и весьма надежны при надлежащем обслуживании. Однако они «помнят» остаточный уровень заряда. Так проявляется «эффект памяти». Его суть сводится к тому, что новый разряд не полностью опустошенного аккумулятора возможен только до той черты, с которой батарею начали заряжать. Дабы избежать этого явления, достаточно придерживаться простого правила: заряжайте только полностью разряженные никель-кадмиевые аккумуляторы.

Полезно знать! Аккумуляторы Ni-Cd начинают работать на заявленных в параметрах в полную силу после «раскачки», т.е. предварительно их нужно «потренировать», произведя 3-5 циклов разряда-заряда.

В современных реалиях никель-кадмиевые батареи встречаются нечасто, аккумуляторы данного типа наилучшим образом приспособлены под эксплуатацию с разрядными и зарядными токами большой величины.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы (Ni-Mh)

На смену батареям Ni-Cd были выпущены более экологичные и безопасные никель-металл-гидридные аккумуляторы, получившие маркировку Ni-Mh. Они впитали лучшее от технологии-предшественника и «прокачались» по иным параметрам. В качестве катода у них выступает оксид никеля, анода — водородный металлгидридный электрод. Электролитом же является щелочь.

Не вдаваясь в хитросплетение протекающих внутри химических процессов, стоит отметить, что никель-металл-гидридные батареи менее подвержены «эффекту памяти», также для них характерна высокая стабильность рабочего напряжения — оно не падает вплоть до полной разрядки элемента питания. При аналогичных размерах с аккумуляторами типа Ni-Cd удельная энергоемкость их последователей в разы выше, а вот величина саморазряда у Ni-Mh батарей напротив — возросла.

Чаще всего технологию используют перезаряжаемые элементы питания «пальчикового» и «мизинчикового» форматов, которые затем могут применяться в любых совместимых устройствах. В частности, на никель-металл-гидридной базе построены небезызвестные батарейки Panasonic Eneloop.

На основе никеля также созданы менее распространенные аккумуляторы типов Ni-Fe (железо-никелевые), Ni-Zn (никель-цинковые) и Ni-H (никель-водородные).

Следующей ступенью развития аккумуляторных батарей стала интеграция в массы литий-ионной технологии постройки элементов питания.

Литий-ионные аккумуляторы (Li-Ion)

Литий, как самый легкий из металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Однако в «чистом» виде ему свойственна нестабильность поведения, из-за чего высок риск воспламенения аккумуляторов, созданных на его базе. Ввиду этого ставка была сделана на более безопасные в эксплуатации неметаллические литиевые батареи на основе ионов лития.

Батареи этого типа уделывают никелевых собратьев по большинству пунктов программы. Их энергетическая плотность в 2-3 раза выше, нежели у аккумуляторов типа Ni-Cd, а «эффект памяти» незаметен от слова вовсе. Поставить на зарядку литиево-ионную батарейку можно вне зависимости от остаточных запасов энергии в баках.

Аккумуляторы на базе литий-ионной технологии окружают нас повсеместно — их можно встретить в мобильных телефонах, планшетах, носимых гаджетах на манер «умных» часов, ноутбуках, фотоаппаратах и т.п.

Шагом к решению проблем безопасности при заряде-разряде Li-Ion батарей стала разработка нового поколения аккумуляторов, промаркированных обозначением Li-Pol, о них мы расскажем в следующих статьях.