Ni-Cd или Ni-Mh: какие аккумуляторы лучше?

🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ База знаний

Ni-Cd или Ni-Mh — что лучше для портативной техники?

В этой заметке вы узнаете, какие отличия у этих двух типов аккумуляторов и насколько существенная разница между элементами с маркировкой «NiMh» и «NiCd» на корпусе.

Мы сделали упрощённое и подробное сравнение плюсов и минусов обоих типов аккумуляторов.

Отличия Ni-Cd от Ni-Mh простыми словами

• Ni-Cd (NiCd) — это никель-кадмиевый аккумулятор, в основе которого никелевый катод Ni(OH)2 и анод из гидроксида кадмия Cd(OH)2. Дешёвый и выносливый (долго служит), но прихотливый в зарядке.
• Ni-Mh (NiMh) — это никель-металл-гидридный аккумулятор, в основе которого никелевый катод (оксид никеля NiO) и анод в виде водородного металлогидридного электрода (сплав La-Ni-Co). Более ёмкий и эффективный, но с меньшим ресурсом и дороже.

В конце статьи вы найдёте особенности хранения NiCd и NiMh, основные характеристики элементов и параметры заряда. Также мы указали подробности взаимозаменяемости, например, в шуруповёртах или других автономных инструментах.

В чём разница между Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторами?

Основные отличия Ni-Cd от Ni-Mh элементов заключены по:

• характеристикам ёмкости,
• эффекту памяти
• и экологичности.

Как правило, батареи с маркировкой «NiMh» на корпусе дольше питают устройство (у них больше ёмкость). Они не страдают от «эффекта памяти» (почти отсутствует) и не наносят вреда окружающей среде.

Решение Ni-Cd заменить на Ni-Mh

В прошлом веке (примерно до середины 1990-х годов) в отрасли портативной электроники преобладали никель-кадмиевые (NiCd) батареи. В дальнейшем промышленники стали переходить на никель-металл-гидридные (NiMh) аккумуляторы из-за обостряющихся экологических норм.

Все сравнительные особенности (плюсы и минусы) указаны при условии примерно одинаковых габаритов и формы обоих типов аккумуляторов.

Если отходить от этого условия, то могут быть значительные отклонения. Например, по количеству циклов (вплоть до 2000 циклов у NiMh, Лебедев О.А. Химические источники тока. - СПб.: ЛЭТИ, 2002. - 55с., Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М.: Изумруд, 2003. - 224с.). В остальном интересны нижеследующие у аккумуляторов Ni-Mh и Ni-Cd отличия.

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы. Плюсы и минусы.

Аккумуляторы типа Ni-Cd (NiCd)

Изобретены в 1899-м году Вальдемаром Юнгнером (Waldemar Jungner) и получили широкое распространение в 1980-х годах после успешных экспериментов по наращиванию активного материала с увеличением ёмкости на 60%.

Никель-кадмиевые (NiCd) элементы питания остаются одними из самых прочных и устойчивых, что особенно актуально в таких ответственных отраслях, как авиастроение.

Плюсы:

• Недорогие (самый дешевый тип аккумуляторов при пересчёте на цикл).
• Высокая производительность нагрузки (способны отдавать большой ток).
• Долгий срок службы (до 1000 циклов заряда/разряда).
• Способны получать сверхбыструю зарядку (нужен контроль температуры и избыточного давления внутренних газов).
• Длительный срок хранения (может храниться в разряженном состоянии, перед использованием необходимо активировать).
• Складирование и транспортировка безопасны (принимаются авиакомпаниями в качестве груза).
• Эффективны при экстремальных температурах (от -50°C до +40°C, зарядка при температуре ниже 0°C).
• «Гибкий» форм-фактор (широкие возможности создания в любых размерах и вариантах установки).

Минусы:

• Меньше ёмкость и больше вес (по сравнению с альтернативными типами при тех же размерах).
• «Эффект памяти» (необходимо полностью разряжать перед зарядкой).
• Кадмий токсичен (металл со сложным и трудоёмким процессом утилизации).
• Высокая степень саморазряда (нужно заряжать после хранения, иначе теряется до 10% за первый месяц).
• Периодически требуется «тренировка» аккумулятора (3-4 цикла заряда/разряда для восстановления).
• Низкое напряжение со снижением от 1,5 (при первых 10%) до 1,2 В (требует много элементов для достижения высокого напряжения).

Никель-металл-гидридные (NiMh) аккумуляторы. Плюсы и минусы.

Аккумуляторы типа Ni-Mh (NiMh)

Впервые исследования в области гидрида никеля и металла проводились в 1967-м году в Женевском научно-исследовательском институте Баттеля и упирались в ограничение образования никель-водорода (NiH) из-за нестабильности гидрида металла. В 1980-х был открыт новый гидридный сплав, с которым разработку удалось завершить в 1987-м с улучшением ёмкости на 40% в сравнении со стандартными NiCd-аккумуляторами.

Плюсы:

• Высокая удельная ёмкость (до 40% больше от стандартной ёмкости NiCd и меньший вес).
• В большинстве случаев отсутствует «эффект памяти» (частота обслуживания снижена в 2-3 раза).
• Экологически чистые (выгодная переработка, не содержат кадмий, ртуть, свинец, вредные химические вещества).
• Складирование и транспортировка безопасны (принимаются авиакомпаниями в качестве груза).
• Эффективны при отрицательных температурах (но в меньшей степени, чем NiCd).

Минусы:

• Более высокая цена у NiMh, чем у NiCd.
• Сложный алгоритм зарядки (более длительный, чувствителен к перезаряду, плохо поглощает перезаряд, должен быть на меньшем токе).
• Требуют особое зарядное устройство (со стадийным алгоритмом и контролем перезаряда).
• Излишнее тепловыделение (при быстрой зарядке и во время разрядки на высокой нагрузке).
• Меньшая производительность при экстремальных температурах (в сравнении с NiCd).
• Небольшой срок службы (до 500 циклов, значительно сокращается из-за глубокого разряда).
• Скорость саморазряда почти в 2 раза выше (20% в течение первых 24 часов и растёт на 10% в месяц).

Замена гидридного материала уменьшает саморазряд и уменьшает коррозию сплава, но это сокращает и удельную энергию. Аккумуляторы в электрических силовых агрегатах используют это улучшение для достижения требуемого ресурса и длительного срока службы.

Что если сравнить NiCd и NiMh — какой аккумулятор лучше?

Что лучше — NiCd или NiMh?

Обычно нужно установить тот или иной аккумулятор, например, в электроинструмент. Работать предстоит на улице или в неотапливаемом помещении холодными зимними вечерами. В таком случае характеристики Ni-Cd подойдут лучше.

У NiCd лучшая эффективность на холоде и возможность заряжать при минусовых значениях температуры выручат при работе с тем же шуруповёртом в российских реалиях.

Во всех стандартных тепличных ситуациях Ni-Mh объективно выигрывает по своим техническим характеристикам у более древнего типа аккумуляторов Ni-Cd, у которых и «эффект памяти» и меньшая ёмкость. Однако в этом случае важно соблюдать правила зарядки по инструкции производителя, чтобы элемент питания прослужил как можно дольше.

Особенности заряда и разряда NiMh.

Есть ли что-то лучше NiMh?

Если вас беспокоит высокая степень саморазряда Ni-Mh, то обратите внимание на усовершенствованный тип LSD Ni-Mh. Такие элементы питания стоят дороже, но оправдывают инвестиции в условиях, когда между зарядкой и непосредственно эксплуатацией проходит значительное время (например, пульты дистанционного управления).

LSD Ni-Mh — это никель-металл-гидридный аккумулятор с низким саморазрядом (Low Self-Discharge, LSD). В процессе хранения он теряет максимум 10-20% ёмкости в год и работает почти также эффективно при экстремальных температурах, как и NiCd. Срок службы увеличен до 1000-1500 циклов разряда/заряда с более высокими значениями тока под нагрузкой.

Усовершенствованные никель-металлогидридные аккумуляторые с низким саморазрядом впервые появились в 2005-м году благодаря усилиям компании Sanyo. Сегодня их производством занимается множество других брендов. Они замедляют электрический разряд за счёт более качественного разделения анода и катода с помощью полиолефинового сепаратора.

Мы пока не нашли достойного исследования и графика для подытоживания предыдущей части, поэтому поставили такую картинку =)

Если Ni-Cd заменить на Ni-Mh, то какой зарядник подойдёт?

Вы можете продолжить заряжать старым зарядником устройство после замены NiCd на NiMh и наоборот. Однако следует иметь ввиду, что если для Ni-Cd используется специальный адаптер (старого, даже древнего типа), то после замены аккумулятора на Ni-Mh не стоит им пользоваться.

Сейчас зарядных устройств специально для никель-кадмиевых аккумуляторов практически не существует (обязательно напишите в комментарии, если видели их в продаже).

Главное, что вам следует знать — сперва полностью разряжайте Ni-Cd и Ni-Mh, а лишь затем подключайте зарядное устройство. Так вы избежите «эффекта памяти» и всегда будете получать полностью работоспособное оборудование после зарядки. Следуйте этому правилу даже с Ni-Mh, у которого хоть и намного в меньшей степени, но всё равно проявляется эта проблема.

Генерал «Батарейка» салютует победителю NiMh.

Есть ли особые требования для хранения Ni-Cd и Ni-Mh?

Когда нужно максимально сберечь штатные характеристики аккумуляторов обоих типов, следует придерживаться некоторых рекомендаций от производителей. Их мы выделили в этот список.

• В сухом прохладном месте (при высоких температурах усиливается саморазряд).
• С любым промежуточным процентом заряда (кроме полного разряда или полного заряда).
• Оптимально зарядить до уровня 40%-60%.
• В процессе хранения 1 раз в 3 месяца дозарядите (иначе саморазряд сократит процент).
• Храните NiCd и NiMh не дольше 5 лет.
• Перед началом эксплуатации после длительного хранения активируйте (полностью разрядите и зарядите).

По многочисленным просьбам также указываем напряжения:

• Ni-Mh: от 1-1,1В (минимальное) до 1,4В (заряжен, без нагрузки).
• Ni-Cd: от 1В (у бытовых 0,8-0,9В) до 1,35В (максимальное).

→ Все типы аккумуляторов для телефонов

При возникновении вопросов напишите их в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.