Про аккумуляторы и батарейки. Ликбез для гуманитариев.
Посвящается очередному "клиенту", который надысь мне плакался в жилетку.
http://sub-c-cell-size.rambobattery.com/resources/cells_0001...
Вкратце - аккумулятор это перезаряжаемый источник энергии. В отличии от батареи, которая является одноразовой. Пост главным образом про бытовые аккумуляторы (типоразмера АА как самые популярные) и про целесообразность замены батареек на эти самые аккумуляторы. До кучи пройдусь по всем остальным типам.
Итак, самое популярное у нас это батарейки АА. Продаются в каждом магазине. Хорошие стоят по 50-60 руб/штука, дешманские идут по 10 руб/пучок. Это то, что продают в электричках со сроком годности до 2097 года.
Вариантов тут три - солевые (самые дешевые, емкость АА элемента в лучшем случае 1500 мАч, чаще 300-500). Бренды - GP из приличного, подделки в электричках. GP я сам брал, беру и буду брать. Хотя они и уступают алкалинкам по емкости, но цена/емкость у них лучше. Одна батарейка стоит 12-15 рублей, дает 1500 мАч если не наглеть с током потребления. Запомните эту цифру - 100 мАч/руб.
Алкалиновые, это уже приличные бренды Дюраселл, Энерджайзер. Тут цена 60-80 руб за элемент (выгодно брать десяток). Емкость 4-5 Ач. Эффективность 80-90 мАч/руб.
Третий вариант этого типоразмера - литий. Очень дорого, чуть более эффективно. 100-120 руб/элемент, емкость 7-8 Ач, эффективность 70-80 мАч/руб.
Замечание номер раз. Солевые батареи не любят больших токов разряда. Идеально для них - часы на стенке. Там они проработают 2-3 года и свою емкость отдадут на 110%. Да, именно 110%, ибо стандартные тесты показывают емкость чуть меньше при токе 0,1С (С = емкость). Часы жрут очень мало, отдаваемая емкость будет больше.
Алкалиновые батареи подходят для средних потребителей. Это фонарики, радио, плееры и прочее. Из моего зоопарка на них работают металлоискатели и GPS-навигатор. Хотя туда можно и солевые запихать. Если время работы прибора на батарейках превышает 8-10 часов - солевые пихать можно. Меньше - лучше алкалин.
Литиевые еще лучше в плане тока разряда. Они спокойно выдерживают мгновенные токи в 2-3С и продолжительный разряд током 1С. Это всякие детские игрушки, фотоаппараты. Да, да. При зарядке вспышки ток от батареи очень даже большой, батарейки это не любят. Поэтому для мыльницы лучше не жалеть, а покупать литий. Они смогут отдать всю емкость. Алкалин сдохнет отдав 50-60%. Солевые сдохнут сразу.
Про срок хранения. Он очень большой если это правильный бренд и соблюдены условия хранения. У меня на даче валяется фонарь, лет 10 назад я впихал туда 3 бочки типоразмера D от Дюраселла и забыл о проблеме. Фонарь работает до сих пор. Когда батарейки сядут я скорее выкину его не открывая. Если они вообще сядут. Хранение на морозе батарейки переносят свободно, летом в доме прохладно, так что самого страшного испытания - перегрева - батарейкам не достается. Поэтому и работают. Дешманские подделки из электричек как ни храни - они текут уже через полгода.
Альтернатива батарейкам - аккумуляторы NiCD (никель-кадмий) и NiMH (никель-металгидрид). Типичные значения емкости - 1500 мАч для кадмия и 2500 для МГ (для размера АА). Типовое напряжение 1,0 - 1,2 вольта, заряд только специальным зарядником. Существенная разница опять же в отдаваемом токе. NiCD мощнее. Гораздо мощнее. Правда таких токов в быту получить сложно, модельная сборка, к примеру, может выдать 50-100А не пискнув. По всем остальным показателям NiMH лучше. Выше емкость, нет эффекта памяти (точнее есть, но не так явно), меньше вес элемента.
Сразу главный нюанс - мало купить аккумуляторы, их нужно правильно заряжать. С этим у 99% пользователей проблемы и отсюда катастрофическое снижение жизненного цикла. Перед зарядом батарею обязательно разряжать до нуля! Причем небольшим током, примерно 0,2С. Ноль это примерно 0,8 вольт/элемент. Примерно раз в 10 зарядок (раз в 3-5 для NiCD) батарею нужно прогонять по циклу разряд-заряд-разряд-заряд. Это убирает эффект памяти и вообще позитивно влияет на емкость. Недавно нашел у себя в заначке сборку NiMH. Элементы были по 2500 мАч, первый прогон показал емкость 700 мАч, после десятого прогона емкость уже 1800 мАч. Еще поработают.
Типичный срок службы при сохранении 70% емкости и реальной эксплуатации - около 200 циклов для дешевых NiCD и до 500 циклов для дорогих NiMH. Если заряжать как попало - 10-20 циклов и на помойку. Иногда восстановить получается...
Из необходимости высаживать NiMH в ноль выросли ноги у старой байки - новый сотовый телефон нужно полностью разрядить. Проблема только в том, что эта байка неприменима к Li-ION аккумуляторам. А старые (которые как раз появлялись на замену NiMH) еще и убивались каждым разрядом до отсечки. Минус 10% емкости и все. Не вернуть.
Переходим к телефонам. Там LiION. Емкость банки 3,6 - 4,2 вольта. Заряд попроще, подал 4,2 вольта через лампочку и жди результата. Но если подать 4,3 вольта... Бабах и пожар гарантированны. Так что лучше не рисковать. Литий не любит перезаряда.
А еще он не любит холода. И жары. И механических повреждений. И вообще очень капризные эти батареи. В быту они стоят почти везде - телефоны, планшеты, ноутбуки, плееры. Для длительной работы батарею желательно держать заряженной. В идеале - 70% емкости и выше. Разряд в ноль необратимо сокращает емкость. Разряд на холоде тоже. Правда на хорошем минусе литий замерзает мгновенно и просто не работает. Потом оттаивает, но полной емкости уже не будет. Старайтесь не высаживать телефон, купите повербанк. Будет дешевле, чем потом батарею менять. А если она еще и вздуется - это попадалово на ремонт корпуса как минимум и треснувший экран как максимум. Про пожары я молчу. Номинальный срок службы LiION - около 1000 циклов заряд-разряд. Тоесть в телефоне его должно хватать на 3 года. У меня хватает, я слежу за батареей. А у вас?
Экзотика. Относительная конечно. Батареи типа LiFePO4. Чуть удобнее напряжения - 3,0 - 3,3 рабочее, 3,6 заряд. 4 банки дают пацанские 12 вольт (как в автомобиле). Гораздо лучше рабочие токи, не так быстро замерзают. Это все стоит в электросамокатах, электроскутерах, гироскутерах, электромобилях и прочем крупном. ЛиФерум гораздо более безопасен. Не вздувается, не возгорается, просто медленно теряет емкость. Минус - пока уступают LiION по соотношению Ач на грамм или куб.см.
И последний аргумент - свинец. То, что стоит в машине и в бесперебойнике. Минусы - тяжелый и габаритный. Мелкие батареи имеют плохую емкость из-за необходимости большого и толстого корпуса. Зато на больших емкостях на порядки дешевле всего остального. Очень не любит перегрев. Два совершенно одинаковых бесперебойника, один в серверной при +18, второй в комнате с вечномерзлыми блондинками (+25 им холодно). Первый - батареи плавно деградируют и через 3 года их меняем. Второй - через полгода батареи вздулись и завоняли. Ну и разлив серной кислоты до кучи.
Теперь бытовое. Куда, что, когда и зачем.
Свинец - очень большая емкость. Очень дешево. Но много весит и не любит перегрева. Подойдет для систем резервного или автономного питания (солнечные батареи).
LiFePO4 - системы с большим энергопотреблением - электродвигатели. Обязательно зарядка с балансиром, система защиты от перезаряда и переразряда.
LiION - почти все бытовые приложения. Опять же, балансир банок (в ноутах есть), защита от перезаряда и переразряда, внимательная эксплуатация, повышенные меры предосторожности. Вот это не шутка (видео первое попавшееся) - https://www.youtube.com/watch?v=dt3FwKOJUxs
NiCD - скорее всего вам не потребуются.
NiMH - замена батарей АА. Но! Обязательно купите нормальную зарядку. Типа такой -
https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1J6IzJpXXXXbcXXXXq6xXFXXXu/225...
И посчитайте сколько циклов вы планируете сделать за год. Физически NiMH живут не более 5ти лет, так что если вам нужно в год 2-3 цикла - покупать аккумуляторы смысла просто нет. Нерегулярные 10-15 циклов в год (как у меня с МД) - тоже проще батарейки. 10 циклов в месяц (фотоаппарат, вспышки, детские игрушки) - берем аккумуляторы.
Хранение. Оптимально для всех элементов - от 5 до 10 градусов. Для NICD или NIMH заряд не важен, для LI- нужно зарядить перед хранением и следить чтобы не разрядились ниже 70% (подзаряжать раз в год). Свинец - хранить заряженным.
з.ы. Видео уже было.
