Проекты

Из никеля, металла, и гидрида

Недавно компания Procter&Gamble предоставила мне на тестирование аккумуляторы Duracell с зарядником. Два формата АА (пальчиковые) и два AAA – “мизинчиковые”.

DSC_5261

Собственно, почему Procter&Gamble – я не сразу понял, поскольку они вроде бы производят шампуни, от которых пошел мем “в одном флаконе”, но потом изучил вопрос и узнал, что бренд  Duracell тоже принадлежит этой компании. (Так же как Braun, Gillette и так далее. Вот вы знали? Я так нет…). 

Для начала пришлось докупить еще пару точно таких же аккумуляторов АА – потому что вставить два мне решительно некуда (гусары, молчать!). Так что я теперь точно знаю, сколько они стоят:

2013-12-20-15.41.28

390 рублей за пару, почти двести рублей штучка. Зато теперь у меня образовался комплект для фотовспышки:

DSC_5286

И еще мне пришлось купить мощный фонарик – для ресурсных испытаний, потому что вспышка для этого очевидным образом не годится. Фонарик мне обошелся еще в двести. Так что не думайте, что у тестеров сплошная халява Улыбка

Кстати, найти фонарик под батареи АА оказалось той еще задачей – все под ААА сделаны, как назло. Но я отыскал – светодиодный налобник под три “пальчика”. Вот такой:

DSC_5364

Зарядил аккумуляторы (кстати, они продаются “предзаряженными” – то есть их, по идее можно использовать прям из упаковки, но это неспортивно), вставил в фонарь, подключил в разрыв амперметр и включил одновременно с секундомером. Посмотрим, сколько электричества мы сможем из них выжать. А пока фонарик горит, немного теории.

Аккумуляторы Duracell — никель-металлгидридные. Такие батареи выгодно отличаются от предыдущей итерации, никель-кадмиевых, – тем, что не содержат тяжёлых металлов, а значит, безвредны для окружающей среды и их можно просто выкидывать в ведро, а не утилизовать. Кроме того, они могут быть относительно большой емкости (до 3000 mAч). А главное их достоинство – они гораздо менее повержены “эффекту памяти”. Не то чтобы его совсем нет, но в бытовой эксплуатации можно пренебречь и подзаряжать не до конца разряженные. Однако есть у них и недостатки.

DSC_5259

Первый – относительно большой ток саморазряда. Однако именно его, как утверждает скупой пресс-релиз, Duracell и победил при помощи “технологии сохранения заряда Duralock”. Поэтому они и продаются "Ready To Use" или “предзаряженные” – считается, что за полгода аккумулятор потеряет не более 10 % ёмкости, а за год – не более 15 %. Справедливости ради, надо признать, что не только Duracell предлагает такие аккумуляторы, но очень немногим при этом удалось обеспечить емкость более 2000 mAч (предложенные на тест АА – 2400 mAч). Обычно или большая емкость, или малый ток саморазряда, одно из двух.

Вторая проблема – ограниченное число циклов перезарядки. Теоретически, оно может достигать 1000, но после 200-300 циклов начинается резкое падение емкости. Duracell утверждает, что отчасти решили эту проблему, изобретя “синтетический сепаратор” (а до этого какие были?). Однако число перезарядок нигде не указано, лишь написано “Сотни!”.

DSC_5394

Сотни – это и 200 и 800… Думаю, в реальности можно взять 300 циклов – это важно для оценки экономической эффективности использования аккумуляторов в сравнении с неперезаряжаемыми батареями. К этому мы, впрочем, еще вернемся, а пока что глянем на гаснущий уже фонарик.

DSC_5381

Изначальный ток в полампера упал до 20 милиампер через пять часов (график нелинейный, сначала идет падение до 400 миллиампер, потом длительное плато, а потом опять быстрое падение). Светодиоды будут тускло светиться еще долго, но, в принципе, аккумуляторы можно считать разряженными. Тут стоит упомянуть третий недостаток никель-металлгидридных аккумуляторов – они не любят разряда большими токами – это уменьшает их ресурс. Но полампера для них ток небольшой, они спокойно работают на токе до ампера и даже больше.

Если считать средний ток разряда на уровне 400 мА (это несколько завышено, но снять точный график мне нечем и все натяжки делаем в пользу производителя), то за пять часов мы высосали из аккумуляторов 2000 mAч, а не 2400. Однако это не значит, что емкость занижена – просто остальное электричество аккумулятор не сможет отдать с той же эффективностью при таком режиме разряда. Так-то фонарик будет тлеть на десятке миллиамер еще много часов, прежде чем погаснет.

Теперь разряженное надо восполнить – зарядить аккумуляторы обратно. Зарядничек удобный, складной, в него можно засунуть либо четыре АА либо четыре же ААА аккумулятора.

DSC_5284

Однако число их должно быть непременно четным – 4 или 2, иначе работать не будет. У нас разряжено три. Для чистоты эксперимента ставим два – с третьим потом решим отдельно.

Вставляем два аккума в зарядник и ставим секундомер – одновременно, для сокращения времени теста, в тот же фонарик вставляем три щелочных неперезаряжаемых батарейки среднего ценового класса (бренд не буду упоминать, это не важно, он очень массовый) – около 25 рублей за штуку. 

 

DSC_5389

Для меня это особенно интересная часть – хочу оценить, насколько оправдано использование дорогих аккумуляторов против дешевых батарей. Лично я в последнее время перешел на батареи – просто в силу того, что про них точно знаешь: “Есть – значит работают”. С аккумуляторами не так просто – сам факт их наличия в кофре ни о чем еще не говорит…

Итак, зарядка. Упаковка утверждает, что хватит 45 минут:

DSC_5391

На самом деле, до загорания зеленого индикатора на зарядном устройстве прошло час пятьдесят. Это более чем в два раза дольше, но вопрос, конечно, в “рабочем состоянии”. Какой процент заряда считать таковым? Сомневаюсь, что за 45 минут зарядится именно до обещанных 85%, но какой-то заряд там, безусловно, будет. Скажем, доснять мероприятие со вспышкой скорее всего удастся.

DSC_5285

Тем временем, пора вернуться к батарейкам. На той же нагрузке они демонстрируют несколько иную картину – сначала в течении часа ток падает с 500 мА до 200, потом еще за час до 100 мА, а потом стабилизируется и фонарик горит… горит… горит… Да когда он уже начнет гаснуть-то?

DSC_5397

Да, десять часов! Вдвое больше, чем от аккумуляторов. Однако надо учитывать, что щелочные (маркетологи любят называть их красивым словом “алкалайновые” – от английского "alkaline", то есть "щёлочь") как раз больше подходят для устройств с относительно небольшими, в десятки-сотни миллиампер токами – как этот фонарик. Их емкость не намного больше (2000-3000 мАч) но у них выше напряжение (1,5 против 1,2 вольта) и потому могут отдать ту же энергию с меньшего тока. Но вот с большими токами картина другая. Практическая емкость батареек сильно зависит от тока нагрузки — из-за высокого внутреннего сопротивления. Если нагрузить батарейку действительно большим током, её напряжение сильно просядет, а значительная часть энергии будет расходоваться на саморазогрев. Если при разряде током 0,1 А нам удастся получить от батарейки 3000 мАч, при токе 0,25 А – примерно 2500 мАч, то при токе 1 А – будет уже ниже 1000 Ач. Так что, говоря упрощенно, при использовании в устройствах с током до 500 мА батарейка выиграет по времени работы у аккумулятора. При работе в устройствах с током менее 100 мА – выиграет сильно. А вот при работе с бОльшими токами – сравняется и отстанет. Скажем, цифровые фотоаппараты обычно потребляют от 1000 мА, а моя вспышка в режиме накопления заряда потребляет около 700 мА.

Однако давайте будем оперировать не теориями, а результатами эксперимента с фонариком – примем, что батарейка работает вдвое дольше аккумулятора и стоит при этом в восемь раз меньше – то есть, она в 16 раз эффективнее (это сильное преувеличение, ну ладно). Однако аккумулятор имеет 300 гарантированных циклов перезаряда, а не 16, так что он в 18 с лишним раз выгоднее. Это, знаете ли, мотивирует.

В общем, на сегодняшний день Ni-MH аккумуляторы остаются лучшими по соотношению цена/заряд для множества бытовых применений, а аккумуляторы Duracell вполне работоспособны и пригодны для моих задач. Насколько они лучше аналогичных от других производителей я не знаю, ибо не сравнивал – но, если кто захочет прислать других каких – обращайтесь, я тогда испытательный стенд спаяю со стабилизацией разрядного тока, будет нагляднее…

А вот аккумуляторы ААА я мучить не стал, и сразу засунул в диктофон:

DSC_5293

Пускай себе работают.

А еще именно  Procter&Gamble, оказывается, финансировала первые появившиеся сериалы (поэтому их и называли “мыльными операми”), так что именно этой компании мы обязаны нынешнему изобилию. Но про сериалы я вам как нибудь потом расскажу, у меня накопилось. А за аккумуляторы им спасибо, конечно. Пригодятся.

10 комментария к записи Из никеля, металла, и гидрида

  1. Алексей 27.12.2013 в 9:40 #

    Спасибо, очень интересная статья!
    Поделюсь своим опытом — после убийства десятков аккамуляторов нашел таки для себя идеальную зарядку, которая даже смогла воскресить несколко мертвых:
    http://www.lacrossetechnology.ru/zaryadnoe-ustroystvo-la-crosse-technoline-bc-700-art-1102.html

  2. Евгений 27.12.2013 в 10:18 #

    Не по это схеме вопрос изучали? 🙂

    http://img-fotki.yandex.ru/get/9300/137106206.41b/0_e1688_5b4bd942_orig

    • Semiurg 27.12.2013 в 10:20 #

      нет, но картинка полезная. спасибо 🙂

  3. Konst 27.12.2013 в 10:40 #

    Использую несколько лет аналогичные аккумуляторы GP ReCyko. Да, саморазряд у них меньше, чем у обычных NiMh, но есть один неприятный момент. Если их не использовать примерно месяц, то для перехода в рабочее состояние им требуется несколько минут. Выглядит это так: включаем фотоаппарат — он показывает низкий заряд, отключается. Через минуту включаем повторно — то же самое, через 2-3 минуты — индикация нормального заряда, все работает.

  4. Ivan M 27.12.2013 в 13:01 #

    Ценный материал, спасибо. Давно интересовал вопрос батарейка-аккумулятор. Но до практических тестов руки не доходили…

  5. Немецкий Немец 27.12.2013 в 18:13 #

    Док, вы вот так просто убиваете акум в ноль без контроля напряжения? Вы ведь знаете что у аккумуляторов есть минимальное напряжение разряда после которого идут необратимые процессы порчи батарей?

    • Semiurg 27.12.2013 в 20:12 #

      Напряждение/ток имеют очевидную связь. Контролируешь ток — косвенно контролируешь напряжение. А второго прибора у меня под рукой не было.

      • Юлай 29.12.2013 в 15:58 #

        Контроль тока более объективен. Вольтаж батареек проверять бессмысленно. Только максимальный ток.

  6. Андрей 27.12.2013 в 20:53 #

    Про батарейки для вспышки. Пользовал GP, Ansmann, Duracell, TDK, Panasonic, Энерджайзер. Сейчас Sanyo Eneloop белые долгоживущие — вот на них вспышка перезаряжается быстрее всего. А еще есть у них серия Eneloop XX (черные) — под большие токи в ущерб количеству циклов, но дороже. Зарядка Lacross. Очень Энелупы понравились, буду их пользовать.

    • Andi 31.12.2013 в 18:05 #

      Тоже несколько лет Eneloop. Очень доволен.