Для электропитания различных устройств наряду с первичными элементами питания, обычно называемыми батарейками широко используются и вторичные элементы питания (аккумуляторы и аккумуляторные батареи). Их отличие заключается в способности заряжаться (накапливать энергию) под воздействием внешнего источника тока. Химические реакции, протекающие в них, являются обратимыми, а сами вторичные элементы не производят, а лишь сохраняют получаемую электрическую энергию в химической форме и отдают её в виде электричества на нагрузку (энергопотребляющее устройство).
Их применение особенно актуально в устройствах с высоким током потребления и в часто используемой технике. Кроме того, значительная часть современной электроники рассчитана только на работу со специализированными аккумуляторными батареями.
Именно аккумуляторной батареей правильнее называть два или более аккумуляторных элемента, соединенных последовательно или (и) параллельно для обеспечения нужного напряжения и тока.
По электрохимической системе аккумуляторы (аккумуляторные батареи) делятся на следующие основные типы: свинцово-кислотные (SLA), никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH), литий-ионные (Li-Ion), литий-полимерные (Li-Pol). Аккумуляторы различных типов отличаются номинальным напряжением аккумуляторного элемента, энергетической плотностью (отношением ёмкости аккумуляторного элемента к его массе, выраженным в Ватт-часах на единицу массы) и особенностями хранения и эксплуатации.
Все аккумуляторы, независимо от электрохимической системы, характеризуются электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы.
Ёмкость аккумулятора - это количество электрической энергии, которой должен обладать полностью заряженный аккумулятор. Емкость - самый важный параметр аккумулятора, ведь чем больше емкость - тем дольше будет работать устройство, без подзарядки аккумулятора. Измеряется емкость в миллиампер-часах (mAh), ампер-часах(Ah) или в ватт-часах(Wh). Номинальная емкость всегда указывается на аккумуляторе наряду с номинальным напряжением и типом электрохимической системы. В процессе эксплуатации емкость аккумулятора уменьшается в зависимости от различных факторов: технологии ввода в эксплуатацию и обслуживания в процессе эксплуатации, условий и срока эксплуатации, используемых зарядных устройств и т.д.
Внутреннее сопротивление является еще одним очень важным параметром аккумулятора. Зависит оно от емкости элемента, числа элементов, электрохимической системы, а также возраста и условий эксплуатации аккумулятора. Измерить его можно на специальных приборах-анализаторах аккумуляторов. В процессе эксплуатации аккумулятора его внутреннее сопротивление увеличивается. Например, сопротивление, равное 500 мОм, говорит либо о почтенном возрасте аккумулятора, либо о его неправильной эксплуатации. Повышение внутреннего сопротивления приводит к значительному сокращению времени работы устройства.
Саморазряд аккумулятора - самопроизвольная потеря аккумулятором энергии по прошествии некоторого времени после полного заряда. Величина саморазряда различна для разных типов аккумуляторов. Для количественной оценки саморазряда используется величина потерянной аккумулятором за определенное время энергии, выраженная в процентах от значения, полученного сразу после заряда. Величина саморазряда зависит от температуры, с увеличением окружающей температуры саморазряд увеличивается.
Срок службы аккумулятора характеризуется количеством циклов заряда/разряда, которые он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Срок службы аккумулятора зависит от различных факторов: от его электрохимической системы, от методов заряда и глубины разряда, от условий эксплуатации и процедуры обслуживания. Для различных типов он составляет от 300 до 1000 и более. Также срок службы определяется временем, прошедшим со дня изготовления, особенно для литий-ионных аккумуляторов. При этом на аккумуляторах обычно указывается не срок годности, а срок хранения до начала эксплуатации.
О характеристиках и особенностях эксплуатации аккумуляторов различных электрохимических систем мы расскажем в следующих статьях.
