Можно ли использовать аккумуляторные батарейки вместо обычных

Содержание статьи

Аккумуляторы против батареек

Номинальное напряжение щелочных батареек 1.5 вольта, а номинальное напряжение NiMh-аккумуляторов 1.2 вольта, из-за этого многие думают, что аккумуляторы могут не работать в устройствах, предназначенных для работы от батареек. Я изучил, как меняется напряжение на батарейках и аккумуляторах при разрядке в разных режимах.

Для теста были использованы хорошие батарейки Lexman и аккумуляторы, использующие технологию Eneloop — Fujitsu AA 2500 mah и IKEA LADDA AAA 900 mAh.

Для тестирования ёмкости и нагрузочной способности батарейки и аккумуляторы разряжались в трёх режимах:

Разряд постоянным током 200 мА. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;
Разряд импульсами (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза) 2500 мА для батареек AA и 1000 мА для AAA. Такая нагрузка свойственна для мощных устройств;
Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА. Этот режим эмулирует работу фонаря или устройств с электромоторами.

Измерение делались при разряде до напряжения 0.7 В.

Разряд постоянным током 200 мА

Отданная энергия:

AA: аккумулятор — 2.97 Втч, батарейка — 2.52 Втч;

AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 1.00 Втч;

Аккумуляторы AA дают больше энергии на 15%, аккумуляторы AAA — на 7%.

Хоть начальное напряжение на аккумуляторах ниже, уже после разряда на треть оно становится равно напряжению на батарейках. При разряде батареек на 10% напряжение падает до 1.4 В и дальше при разряде до 90% оно плавно падает до 1 В. Аккумуляторы ведут себя по-другому. При первых 30% разряда напряжение плавно падает с 1.4 до 1.2В, а дальше остаётся почти неизменным до тех пор, пока аккумулятор не разрядится на 90%, в последние 10% работы аккумулятора напряжение начинает падать до 1 В и ниже.

Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА

Отданная энергия:

AA: аккумулятор — 3.02 Втч, батарейка — 1.55 Втч;

AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 0.59 Втч;

При большой нагрузке аккумуляторы AA дают больше энергии на 49%, аккумуляторы AAA — на 45%.

При такой нагрузке напряжение на батарейках уже после 1% разряда падает ниже напряжения на аккумуляторах!

Разряд импульсами 2500 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)

Отданная энергия: аккумулятор — 2.61 Втч, батарейка — 0.82 Втч;

При сверхвысокой нагрузке разница между батарейками и аккумуляторами становится ещё больше: аккумулятор даёт более, чем втрое больше энергии.

На графике хорошо видно, что напряжение под нагрузкой у аккумулятора выше с первой секунды разрядки.

Аккумулятор выдерживает гораздо большую нагрузку, поэтому разница напряжения при подаче и снятии нагрузки у него не велика (около 0.1 В), а у батарейки она достигает 0.5 В.

Разряд импульсами 1000 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)

Отданная энергия: аккумулятор — 0.94 Втч, батарейка — 0.50 Втч;

Точно такая же картина при разряде сверхбольшим током батареек и аккумуляторов ААА.

аккумулятор даёт почти вдвое больше энергии и напряжение на нём выше в течение всего разряда.

Из моих экспериментов можно сделать следующие выводы:

Аккумуляторы дают преимущества в любых режимах, но особенно большая разница наблюдается при питании мощной и сверхмощной нагрузки — аккумулятор может давать в три и более раз больше энергии.
Несмотря на то, что номинальное напряжение у аккумуляторов меньше (1.2 В, а у батареек 1.5 В), фактически в процессе разряда оно становится больше, чем у батареек (с самого начала при большой нагрузке и приблизительно после трети разряда при маленькой).
Аккумуляторы не очень целесообразно использовать в устройствах с очень маленьким потреблением (часы, пульты), где батарейки меняются реже, чем раз в год.
В устройствах, батарейки в которых «садятся» чаще, чем раз в год, применение аккумуляторов даёт не только экономию, позволяет заботиться об экологии, но и обеспечивают более долгую работу без подзарядки (смены батареек).

Источник

Литий-полимерные аккумуляторы для замены обычных батареек; и когда есть смысл их применять? Подборка с Алиэкспресс

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com (подробнее »)

20 апреля 2020, 02:04 | Подборка | Подборки, перечисления, топ-10, и так далее

Большинство из выпускаемых сегодня устройств с автономным питанием работают от встроенных литий-ионных аккумуляторов и их разновидностей, отличающихся высокой энергетической ёмкостью и большим числом допустимых циклов заряда/разряда.

Тем не менее, выпускаются и различные устройства, рассчитанные на питание от добрых старых обычных батареек — стандартных цилиндрических или многоэлементных типа Крона.

В этом случае возникает соблазн заменить их на литий-ионные (литий-полимерные) аккумуляторы.

Но при этом возникает технологическая проблема: номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет 3.7 Вольт (±0.1 В), а напряжение стандартных батареек — совсем не такое. Для одиночных цилиндрических батареек оно составляет 1.5 В, а для многоэлементной «Кроны» — 9 В.

Для решения проблемы применяются разные технические ухищрения. В большинстве случаев это — встроенные прямо в корпусе аккумуляторов понижающие DC-DC преобразователи, но в случае с «Кроной» варианты могут быть разными.

Заменять батарейки на литий-ионные (литий-полимерные) аккумуляторы не всегда есть смысл, подробнее об этом — в заключении подборки.

В подборке аккумуляторы будут именоваться литий-ионными, поскольку литий-полимерные аккумуляторы являются их усовершенствованным вариантом.

Приведённые в подборке цены действительны для доставки в Россию на дату публикации; в дальнейшем могут меняться в зависимости от разных факторов (изменения курсов валют, но не только).

Цена на все аккумуляторы — высокая, во много раз дороже аналогичных батареек. Эта тема тоже будет отражена в вопросе их применения.

Li-ion аккумулятор формата AAA (micro-USB, 400 mAh)

Литий-полимерный аккумулятор в формате «мизинчиковой» батарейки AAA (обзор). Самый миниатюрный из литиевых аккумуляторов для замены батареек.

Заряжается аккумулятор от любой телефонной зарядки через кабель микро-USB (разъём расположен сбоку аккумулятора, виден на фото).

Номинальная ёмкость — 400 мАч, но тесты показывают, что в нагрузку отдаёт около 580 мАч. Такое возможно благодаря «эффекту трансформатора»: встроенный DC-DC преобразователь понижает напряжение, но повышает ток.

Цена — около $7.6, покупка упаковками из нескольких штук — дешевле.

Li-ion аккумулятор формата AA (USB, 1200 mAh)

Этот аккумулятор сделан в формате «пальчиковой» батарейки AA; номинальная ёмкость — 1200 мАч.

Аккумулятор имеет очень интересную конструкцию: разъём USB для его зарядки спрятан за колпачком, на «макушке» которого расположен положительный электрод аккумулятора.

Благодаря этому для его подзарядки не требуется никакого кабеля. Заряжать аккумулятор можно напрямую от зарядного устройства или USB-порта компьютера.

Потерять колпачок невозможно: он прикреплён к корпусу аккумулятора на резиночке.

Цена такого аккумулятора — около 450 рублей ($5.8).

Li-ion аккумулятор формата AA (micro-USB, 1700 mAh)

Это — ещё один вариант литиевого аккумулятора формата АА, но не с полноразмерным разъёмом USB для зарядки, а с разъёмом микро-USB.

Ёмкость такого аккумулятора — выше (1700 мАч), впрочем, как и цена; которая составляет около $6.5 за штуку.

Li-ion аккумулятор формата АА с зарядкой через USB Type-C

Этот аккумулятор, как и предыдущий, выполнен в формате батарейки АА, но отличается ёмкостью и конструкцией.

Вместо доброго старого разъёма микро-USB у него, в соответствии с духом времени, установлен на боку разъём USB Type-C. Впрочем, в данном случае какой-то иной полезности, кроме удобства, от этого не будет (можно вставлять любым боком, не задумываясь об ориентации).

Его емкость номинирована не в мАч, в мВтч и составляет 2600 мВтч, что в пересчете на привычные мАч даст около 1700 мАч.

Цена — довольно низкая для таких изделий и составляет около $4.

Li-ion аккумулятор формата C (R14 / 343, micro-USB, 3000 mAh)

Если батарейки «тонких» форматов пользуются всё ещё заметной популярностью, то применение «толстых» батареек постепенно сходит на нет.

К таким относится, например, батарейка формата «C», она же R14, она же известная с древнесоветских времён как «Элемент 343».

За счет более крупных габаритов в её корпусе удалось установить более ёмкий аккумулятор, и номинальная ёмкость этого аккумулятора в формате батарейки 343 достигает 3000 мАч.

Цена — около $15 за пару.

Li-ion аккумулятор формата D (R20 / 373, micro-USB, 4000 mAh)

Наконец, самая «жирная» из бытовых круглых батареек — элемент D, он же R20, он же древнесоветский «Элемент 373».

За счет больших габаритов ёмкость аккумулятора этого формата может достигать 6000 мАч (есть вариант с 4000 мАч).

Цена — около $19 за пару.

Li-ion аккумулятор формата Крона без DC-DC преобразователей

Теперь переходим к самому интересному варианту Li-ion аккумуляторов — в формате «Кроны» (6F22).

Эти аккумуляторы интересны тем, что могут существовать в 3-х вариантах.

1. С двумя Li-ion элементами без встроенных DC-DC преобразователей.

2. С двумя Li-ion элементами с входным DC-DC преобразователем (для зарядки).

3. С одним Li-ion элементом с двумя DC-DC преобразователями (для зарядки и для питания нагрузки).

Аккумулятор по приведённой выше ссылке относится к первому типу — без преобразователей.

Из-за этого ему для зарядки нужно специфическое зарядное устройство; заряжаться от обычной телефонной зарядки он не может.

Несмотря на относительную простоту устройства, оно содержит все необходимые контроллеры заряда/ разряда и схемы защиты.

Номинальная ёмкость — 500 или 650 мАч; номинальное напряжение — 7.4 В, максимальное — 8.4 В.

Цена — от $9; по той же ссылке можно купить и зарядку.

Li-ion аккумулятор формата Крона с одним DC-DC преобразователем

Этот аккумулятор — типичный представитель самого распространённого типа аккумуляторов в формате «Кроны» — с одним DC-DC преобразователем (обзор).

Такие аккумуляторы так же, как и предыдущие, имеют в своём составе два Li-ion элемента, дополненных повышающим DC-DC преобразователем для их зарядки от стандартных телефонных устройств с напряжением 5 В.

Такая схема даёт аккумулятору значительное преимущество — зарядных устройств для него в каждом доме чуть больше, чем гуталина на гуталиновой фабрике.

Номинальная ёмкость — 650 мАч; номинальное напряжение — 7.4 В, максимальное — 8.4 В.

Цена — около $6.7.

Li-ion аккумулятор формата Крона с двумя DC-DC преобразователями

Вариант с двумя DC-DC преобразователями хорошо тем, что, в отличие от предыдущих вариантов «Кроны», он даёт на выходе истинные 9 Вольт.

Причём эти 9 Вольт — стабильны в течение всего времени разряда до полного расхода аккумулятора.

Это — одновременно и «плюс» и «минус» аккумулятора.

Плюс — в стабильности выходного напряжения; а «минус» — в том, что аккумуляторы такого типа не могут предупредить питаемое устройство о близком истощении заряда и отключаются внезапно. Во избежание такой ситуации рекомендуется их чаще подзаряжать.

Цена — около $7.7.

Приведённые выше аккумуляторы для замены батареек — не дешевые, поэтому есть смысл их применять только в тех устройствах, где батарейки расходуются достаточно быстро.

Применять же их там, где батарейки долго служат без замены (например, в пультах дистанционного управления) нет никакого смысла — ни экономического, ни практического.

Кроме того, следует иметь в виду, что перечисленные аккумуляторы не могут отдать столь высокий ток, как «настоящие» батарейки, из-за наличия DC-DC преобразователей, являющихся дополнительным ограничителем выходного тока.

В большинстве случаев ток выхода не должен превышать 1 А, а для аккумулятора формата «Крона» с двумя DC-DC преобразователями — не выше 0.3…0.4 А.

При приобретении таких или аналогичных аккумуляторов на Алиэкспресс следует обращать внимание на то, действительно ли Вы приобретаете литиевый аккумулятор.

Дело в том, что в точно таких же форматах существуют и другие аккумуляторы; например, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, имеющие более низкое номинальное напряжение и меньший срок службы.

Они стоят дешевле; но это тот случай, когда скупой будет платить дважды.

Источник

Аккумуляторы против батареек

Для тестирования ёмкости и нагрузочной способности батарейки и аккумуляторы разряжались в трёх режимах:

• Разряд постоянным током 200 мА. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;

• Разряд импульсами (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза) 2500 мА для батареек AA и 1000 мА для AAA. Такая нагрузка свойственна для мощных устройств;

• Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА. Этот режим эмулирует работу фонаря или устройств с электромоторами.

Измерение делались при разряде до напряжения 0.7 В.

Разряд постоянным током 200 мА

Отданная энергия:

AA: аккумулятор — 2.97 Втч, батарейка — 2.52 Втч;

AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 1.00 Втч;

Аккумуляторы AA дают больше энергии на 18%, аккумуляторы AAA — на 8%.

Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА

Отданная энергия:

AA: аккумулятор — 3.02 Втч, батарейка — 1.55 Втч;

AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка — 0.59 Втч;

При большой нагрузке аккумуляторы дают почти вдвое больше энергии.