Сотовые батареи

Знаменитый германский оптик Йозеф Фраунгофер (Joseph Fraunhofer) сильно удивился бы, узнав, до чего додумались сотрудники научного учреждения, получившего его имя. Практичные немецкие изобретатели во всеуслышание объявили о том, что заряжать батареи сотовых телефонов, микрокомпьютеров и прочих мобильных устройств больше не придется. По крайней мере - в привычном смысле слова. На Ганноверской промышленной ярмарке институт Fraunhofer ISE представил уникальные батарейки для трубок и карманников.

В их основе водородные топливные элементы - миниатюрная копия тех, что используются для питания двигателей электромобилей. Источником подзарядки этих элементов служит дневной свет. Они могут успешно действовать не только в выжженной солнцем Сахаре (как большинство предшественниц), но и во вполне умеренных широтах: менее 3% освещенности от уровня "яркого солнечного дня" будет достаточно (поговаривают даже об 1 %). Если не обнаружится никаких подводных камней, солнечные аккумуляторы "для Европы" в обозримом будущем поступят в продажу. Иногда борьба за глобальную экономию электричества и поиск новых технологических решений приводят к любопытным курьезам. Пример тому - изобретение ученых из Института физической электроники при Штутгартском университете. Они создали синтетические волокна, которые под действием света генерируют ток, "достаточный для питания разных электроустройств". Чем больше площадь "электрической" ткани - тем больше бытовой техники она способна обеспечить энергией. Рубашка, сшитая из этого материала, превращается в своеобразную батарейку с рукавами для PDA или плейера, а парус яхты - в бортовую электростанцию.

Воодушевленные открывающимися перспективами разработчики не преминули обрадовать общественность, что их ткань не испортится от стирки... {mosimage}Роковым испытанием для большинства источников питания становится перепад температур. Многим знакома ситуация: выйдешь с трубкой на мороз или, напротив, оставишь ее по рассеянности под палящими лучами - и ток на "нуле". Вероятно, сотрудников INEEL (американской национальной лаборатории в штате Айдахо) этот вопрос заел сильнее других. И они уже предложили литиевую батарею новой конструкции. Главное достоинство новинки в том, что ее можно использовать в широком температурном диапазоне: электролит не расплавится на жаре и не замерзнет на холоде. Нипочем мороз до -73° С. Гелиевая батарея имеет плотность заряда в четыре раза выше, чем у Ni-Cd аккумуляторов, до сих пор считавшихся наиболее морозоустойчивыми. Созданием всевозможных систем питания с большим или меньшим успехом занимаются многочисленные фирмы, стремящиеся сказать веское слово в этой области. Не так давно японская Toshiba по технологии ALB сделала литиевые батареи толщиной всего 1 мм (для сравнения: толщина стандартных Li-Ion батарей - 5 мм); немецкая Solarc GmbH (www.solarc.de) выпустила устройство для солнечной подзарядки батарей карманных компьютеров Palm Vx, Illc, WorkPad c3 и Visor; израильская Electric Fuel предложила Instant Power Charger, добывающее энергию из... воздуха! Одноразовая воздушно-цинковая батарея PowerCartridge находится в герметичной алюминиевой упаковке. На воздухе картридж начинает окисляться и вырабатывать ток. Остается подключить к нему заряжаемое устройство и подождать пару часов - именно столько времени требуется на возвращение к жизни аккумулятора средней емкости. По заявлению производителя, одного катриджа хватает на три зарядных цикла. Емкость PowerCartridge - 3300 мА*ч, размеры- 52х68х13 мм, вес- 76 г, стоимость - около $15. Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что аккумуляторная индустрия не стоит на месте. Отважные экспериментаторы не устают удивлять нас экзотическими новинками.

Между тем пользователи в большинстве своем хранят верность старым добрым технологическим решениям. На современном рынке бытовой техники представлены аккумуляторные батареи пяти основных типов. Так называемые кислотные (SLA) батареи встречаются крайне редко (в мобильниках, например, они вообще не применяются), поэтому мы оставим их в покое и сосредоточимся на четырех других. Самые старые никелево-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы попадаются чаще. Способность давать большие токи и умеренная цена позволили им надежно обосноваться в секторах электроинструментов, радиостанций и домашних беспроводных телефонов.{mospagebreak} Абсолютную пальму первенства делят никелево-металл-гидридные (Ni-MH) и литиево-ионные (Li-Ion) батареи. Первые широко используются в недорогих сотовых трубках, а также в аудио- и видеотехнике. Li-Ion захватили сектор средних и дорогих мобильников, практически полностью узурпировали позиции в современных PDA и активно внедряются в цифровые видеокамеры. К слову, этот тип элементов питания аналитики называют приоритетным. Так что постепенно Li-Ion может вытеснить Ni-MH совсем. Недавняя новинка - литий-полимер (Li-Pol), которому многие прочили радужное будущее, пока не обрел обещанной популярности. Важным достоинством Li-Pol считалось применение сравнительно дешевой искусственной составляющей. Тонкое место - слабо отработанная технология производства. То ли технологию так и не удалось довести до ума, то ли проявились дополнительные минусы, но Li-Pol так и не заменил Li-Ion. Теперь несколько слов о достоинствах и недостатках элементов питания разных типов. К преимуществам Ni-Cd, кроме уже указанных, принято относить устойчивость к перегреву и перезаряду (т. е. если вы заряжаете такой аккумулятор слишком долго, он скорее всего не испортится). Главные минусы - низкая удельная емкость и сильно выраженный "эффект памяти". Он возникает, когда перед очередной зарядкой аккумулятор сел еще не полностью. Невостребованный остаток по-прежнему занимает место, но не может быть использован. В результате емкость аккумулятора существенно снижается.

Один из методов борьбы с коварным эффектом - полная разрядка аккумулятора раз в две-три недели. Для удобства и экономии времени предлагаются специальные зарядно-разрядные устройства. "Эффект памяти" характерен и для Ni-MH батарей, правда, в меньшей степени. Среди плюсов таких источников питания - умеренная цена, хорошо отлаженная технология производства и возможность зарядки большими токами. В числе недочетов - низкая термоустойчивость и повышенная чувствительность к перезаряду. Тут можно посоветовать только одно: повнимательнее следить за батарейками. Элементы питания Li-Ion, позволившие в свое время мо-бильникам скинуть лишний вес, практически не обнаруживают "эффекта памяти", но они малопригодны для эксплуатации при температурах ниже -100° С. Более выносливые в этом плане литиево-полимерные (Li-Pol) батареи имеют высокую емкость и выдерживают больше зарядных циклов, чем Li-Ion. В прилагающейся к аккумулятору инструкции обычно указывают тип электрохимической пары батареи (Ni-MH, Li-Ion и т. д.), а также время ее работы и емкость. Последняя измеряется в ампер-часах. Причем скорость, с которой расходуется электричество, зависит в основном от прожорливости конкретного устройства. Аккумулятор на 1000 мА o ч будет давать ток 1000 мА в течение часа, ток 500 мА - в течение двух часов и т. д. Срок годности любого аккумулятора ограничен. Года за два его емкость вполне может снизиться до 20-30% от номинала.

Помимо естественного снижения емкости батареи (из-за чисто физического износа составляющих ее элементов и упомянутого "эффекта памяти") жизнь источника питания сокращают различные повреждения в результате ударов, перегрева, нарушения режима зарядки и т. п. Так что если вы не хотите каждый месяц покупать новый аккумулятор (не самое, кстати, дешевое удовольствие), постарайтесь его, как минимум, не ронять. Кроме того, аккумуляторы не рекомендуется нагревать и долго хранить незаряженными. Держать их в неработающих устройствах специалисты тоже не советуют. Дело в том, что практически все батарейки склонны разряжаться самопроизвольно - за полгода-год бездействия аккумулятор может впасть в состояние "глубокого разряда", и реанимировать его вряд ли удастся. Приобретая батарею, нелишне обратить внимание на реквизиты производителя. От начального качества изделия во многом зависит его дальнейшая работа, а название известной фирмы да в сочетании с гарантийными обязательствами солидного магазина - это уже не кое-что, а большое дело. Не стоит забывать: чрезмерная экономия нередко выходит боком и скупой платит дважды. Резюме: приличные батареи снабжаются сертификатом, имеют гарантированный срок службы (его лучше уточнить) и никогда не продаются на вес.