На сегодняшний день существует немало видов аккумуляторов и каждый имеет свои особенности. Сегодня я хочу познакомить вас с никель-цинковым источником тока. Давайте посмотрим, что он собой представляет и какие особенности имеет.
Общая информация
Никель-цинковый аккумулятор — это химический источник тока, в котором анодом является цинк, электролитом — гидроксид калия с добавкой гидроксида лития, а катодом — оксид никеля. Часто сокращается аббревиатурой NiZn.
Никель-цинковый аккумулятор является щелочным, поскольку электролитом в нем является щелочь – гидроксид калия (КОН). Для использования в быту производятся преимущественно цилиндрические аккумуляторы стандартных типоразмеров, совпадающих с типоразмерами гальванических элементов (батареек). Это позволяет легко заменять батарейки на эти аккумуляторы, поскольку номинальное напряжение последних составляет 1.6 В.
Основные характеристики NiZn аккумуляторов:
- Удельная энергоплотность — 255 Вт*ч/дм³.
- Удельная энергоемкость — 60 Вт*ч/кг.
- Напряжение, В:максимальное – 1.8;
номинальное – 1.6;
минимальное – 1.3.
Важно! Производитель рекомендует заряжать элементы этого типа до 80-90% емкости. Это несколько снизит количество отдаваемой без подзарядки энергии, но существенно продлит срок службы аккумулятора и увеличит число циклов заряд/разряд.
Сравнение с NiMH и NiCd аккумуляторами
С никель-металлогидридными и никель-кадмиевыми аккумуляторами знаком практически каждый — они очень популярны. Чем же отличается NiZn элемент от своих щелочных собратьев? В первую очередь номинальное напряжение. У NiZn аккумулятора оно составляет 1.6 В, тогда как у NiMH и NiCd всего 1.2 В. Это, как было отмечено выше, позволяет заменять им гальванические элементы с номинальным напряжением 1.5 В. Заменить батарейки на NiMH и NiCd удается не всегда. При напряжении 1.2 В некоторые электронные устройства просто отказываются работать. А при небольшой разрядке напряжение становится еще ниже. Остальные отличия для удобства сведем в табличку:
Как видно из таблицы, наш тип имеет как достоинства, так и недостатки. К примеру, он в отличие от NiMH обладает эффектом памяти. Количество циклов заряд/разряд тоже самое низкое. А вот с удельной энергоемкостью все в порядке, что очень важно. Зарядный ток может достигать 1С, а значит, этот тип аккумуляторов зарядится много быстрее.
На заметку. Еще одна особенность NiZn — низкое внутреннее сопротивление, позволяющее элементу отдавать большие токи.
Как эксплуатировать
При эксплуатации никель-цинковых аккумуляторов первую очередь следует учитывать эффект памяти. Из-за этого эффекта их нельзя дозаряжать. То есть зарядку, причем полную — до 80-90% — нужно производить только тогда, когда элемент будет разряжен полностью – до напряжения 1.4 В. Далее — не следует разряжать аккумулятор ниже 1.3 В и заряжать выше 1.9 В.
Что касается хранения, тут тоже есть свои особенности. Аккумуляторам практически всех типов свойственен саморазряд и их нужно периодически подзаряжать. Но, как было отмечено выше, подзаряжать NiZn нельзя из-за эффекта памяти. Таким образом, нужно постоянно контролировать напряжение и заряжать элемент только тогда, когда он полностью разрядится, но напряжение не упадет ниже 1.4 В.
Вариант – периодически разряжать элемент в ноль и полностью заряжать, но это сокращает срок его жизни. Так что аккумуляторы этого типа хранить длительное время просто нецелесообразно. Они должны работать. Что касается температуры хранения, то оптимально это -20 … +30 градусов, причем, чем ниже температура, тем меньше саморазряд и длительнее срок хранения, а впоследствии и эксплуатации.
Зарядка
Как я отмечал выше, заряжать никель-цинковые аккумуляторы можно лишь тогда, когда они полностью (до 1.4 В) разряжены. В противном случае из-за эффекта памяти они катастрофически потеряют емкость. Зарядку нужно производить до напряжения 1.8 В, максимально до 1.9 (не желательно, но допустимо). Ток заряда – 0.5С … 1С, где С – емкость элемента.
На заметку. Они не потеряют емкость, а просто «привыкнут» к такому режиму и будут считать, что разрядились полностью при напряжении, с которого их подзаряжали. Но в принципе, можно сказать, что они потеряли емкость. Стоит заметить, что эффект этот обратим.
Поскольку номинальное напряжение NiZn аккумуляторов выше, чем NiMH и NiCd, использовать зарядные устройства для последних нельзя. Элемент будет постоянно недозаряжаться и не только не сможет набрать номинальную емкость, но и быстро выйдет из строя. Так что придется приобрести зарядное устройство именно для никель-цинковых элементов. К примеру, вот такое:
В остальном же никаких хитростей, касающихся зарядки никель-цинковых аккумуляторов нет.
На этом, пожалуй, все. В следующей части цикла мы познакомимся с литий-железо-фосфатным аккумулятором. Обозначается он аббревиатурой LFP.