Батарейка - одно из самых слабых мест современной электроники и предмет неописуемых затрат на перспективные исследования со стороны компаний-производителей. Не секрет, что многие покупатели при общих равных технических характеристиках обязательно выберут мобильник, цифровую камеру, MP3-плеер или карманный ПК с большим временем автономной работы. Более того, многие, в первую очередь, смотрят именно на этот параметр - нет ничего более обидного, чем в самый неподходящий момент оказаться с разряженным аккумулятором или сидеть привязанным к электрической сети в век мобильных устройств.
Самое большое недоразумение нашего высокотехнологического времени - несовершенное автономное питание. Мобильники, карманные ПК и прочие карманные электронные устройства удваивают свою производительность и функциональность чуть ли не каждый год, в то время как «допотопная» батарейка эволюционирует со скоростью не более 5% в год, а то и меньше. Более того, почти весь список технологий современного производства батарей питания и аккумуляторов был пополнен еще во времена изобретения лампочки и проволочного телеграфа.
Производители элементов питания пытаются решить вопрос сразу несколькими способами. Прямые пути усовершенствования уже работающих технологий, хоть и не дают особо заметной отдачи при титанических затратах на разработки, тем не менее, позволяют понемногу повышать удельную ёмкость батарей и аккумуляторов. Время от времени какая-нибудь исследовательская лаборатория разражается всемирным заявлением о разработке нового катализатора для электролита или специальной присадки для электродов, позволяющих повысить плотность заряда; через некоторое время на прилавки попадает новинка. Хорошо, если это аккумулятор, и мы можем оценить его потенциальную мощь по маркировке - например, вариант ёмкостью 2600 мА / ч значительно лучше, чем 600 мА / ч.
В случае, когда на рынок выпускаются новые щелочные элементы, по недоразумению иногда называемые «алкалиновыми» (alcaline, что читается скорее как «алкалайн», то есть, «щелочной»), определиться значительно труднее - надеюсь, никто не воспринимает всерьёз рекламную шумиху про 10-кратно работящих зайцев.
Второй путь еще более трудоёмок и дорог. Речь о разработке совершенно новых технологий с использованием непривычных принципов генерации электричества. Как известно, в настоящее время больше всего в печати говорят о начале производства недорогих и практичных топливных элементов питания, где сменная ёмкость служит источником метанола, который, в свою очередь, при расщеплении позволяет генерировать электричество, оставляя после себя лишь безвредную воду.
О разработке таких элементов питания сообщили многие компании индустрии - Casio, Samsung, Toshiba, Hitachi и другие. К сожалению, до всеобщей стандартизации топливных элементов ещё далеко. Тем более, что всё осложняется большим количеством экологических и гигиенических сертификаций, которые необходимо пройти в правительствах различных стран для использования в качестве топлива опасного для здоровья человека метанола. Именно поэтому большинство аналитиков склоняются к мнению, что первое использование топливных элементов начнётся не ранее 2020 года, а массовое - примерно в 2030 году.
Другими возможными альтернативами популярным литий-ионным и полимерным технологиям называют безопасные и очень практичные батареи на основе серебра и цинка, лития и оксида кобальта, однако разработка таких элементов пока находится в зачаточном состоянии. Про ядерные аккумуляторы и другие сумасшедшие проекты мы говорить не будем, оставим этот хлеб фантастам.
Третий путь - наиболее практичный в наше время, применяется каждым производителем электроники. Речь идет о создании и выпуске таких компонентов электронных устройств, которые были бы экономичны сами по себе и одновременно с этим резко снижали потребление тока в режиме простоя или ожидания. Не зря каждый анонс нового чипа в наши дни сопровождается в первую очередь цифрами о повышении экономичности - даже массивные стационарные компьютеры сейчас нуждаются в экономных компонентах, что уж там говорить о портативной электронике.
Тем не менее, пока не наступит светлое безоблачное будущее, пользоваться придется тем, что есть. Давайте подробнее ознакомимся с современными типами перезаряжаемых элементов питания.
Недорогие никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы работают долго, не боятся перезарядки и отдают больший ток нагрузки. Основной недостаток NiCd батарей заключается в потере ёмкости при неполной зарядке, что также называют «эффектом памяти», а для восстановления ёмкости требуется тренировка батареи - периодические циклы разрядки / зарядки. Пик популярности NiCd батарей для питания портативной техники закончился несколько лет назад с появлением литий-ионных батарей.
Никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы мощнее никель-кадмиевых, но также страдают «склерозом памяти» и держат относительно небольшой ток. Выгодно, но не всегда практично.
Самые популярные нынче литий-ионные (Li-Ion) батареи питания гораздо более ёмки, нежели NiMH и NiCd варианты, не требуют специального обслуживания, но самое главное, «эффекта памяти» за ними не наблюдается, вследствие чего пользователь имеет возможность заряжать аккумулятор, невзирая на процент разряда.
Не обошлось и без недостатков: литий-ионные аккумуляторы значительно дороже предшественников, главным образом за счёт надёжной упаковки токсичной «начинки» батареи, требуют наличия встроенной схемы защиты. Кстати, причиной ограниченного срока работы литий-ионных аккумуляторов является постепенное разрушение литиевого электрода, а схема защиты частично замедляет этот процесс. Наряду с этим Li-ion аккумуляторы умудряются «стареть» даже просто лежа на полке, хотя этот процесс характерен для большинства аккумуляторов. Незначительное уменьшение ёмкости становится заметным уже через год вне зависимости от того, находился аккумулятор в эксплуатации или нет.
Через два или три года он часто становится непригодным к использованию.
Технология изготовления Li-ion аккумуляторов тоже не стоит на месте, совершенствуясь год от года. Наряду с этим производители также разработали технологии выпуска литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов, которые частично решили проблемы Li-ion батарей, связанные с безопасностью эксплуатации и высокой стоимостью. Дело в том, что в современных литий-полимерных батареях применяется сухой твёрдый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами. Такая конструкция упрощает процесс производства, обладает большей безопасностью и позволяет выпускать тонкие аккумуляторы произвольной формы, а отсутствие жидкого или гелевого электролита исключает возможность воспламенения. Кроме этих очевидных преимуществ, литий-полимерные элементы являются экологически безопасными и более легкими за счёт отсутствия внешнего металлического корпуса.
Увы, сухие Li-pol аккумуляторы работают недостаточно хорошо при комнатной температуре. Пока на рынке более распространены версии с гелевым электролитом. Появление качественных аккумуляторов с сухим твердым электролитом, работающим при комнатной температуре, ожидается уже в текущем году, а развитие технологии далеко не исчерпано и будет продолжаться.
Пожалуй, литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы можно назвать самыми удачными, популярными и наиболее широко распространёнными перезаряжаемыми батареями для работы в составе портативной электроники - от мобильных телефонов и плееров до фото- и видеокамер, КПК и ноутбуков. Возможно, в обозримом будущем появятся более совершенные технологии, однако им несомненно понадобится значительное время, чтобы вытеснить своих предшественников.
Несколько слов о зарядных устройствах. Каждое современное устройство для подзарядки представляет собой сложный электронный прибор, оснащённый различными системами специфической защиты. В большинстве случаев каждому типу элементов нужно своё собственное зарядное устройство, поскольку неправильный режим заряда может испортить как аккумулятор, так и само зарядное устройство.
Если вы хотите, чтобы ваши батареи служили как можно дольше, стоит заботиться об их работоспособности. Начнем с того, что все аккумуляторы при перегреве портятся, губительной может стать даже зарядка, если её вовремя не остановить. Ничего страшного нет в том, что ваш аккумулятор слегка нагревается, когда он подключен к зарядному устройству. Но при излишней зарядке температура поднимается значительно, батарея становится горячей, а это верный знак того, что больше её зарядить не удастся.
Аккумулятор также может прийти в негодность, если его полностью разрядить, например, в случае короткого замыкания. Большинство перезаряжаемых батарей лучше хранятся в разряженном состоянии, особенно никель-кадмиевые.
Разные аккумуляторы отличаются друг от друга областями применения. Например, литиевые часовые батарейки применяются там, где нагрузки невелики, а литий-ионные и литий-полимерные являются наиболее универсальными. Там, где могут быть использованы и аккумуляторы, и одноразовые батарейки, предпочтительнее обычно оказываются именно аккумуляторы, хотя бывают исключения, например, когда речь идет о пультах дистанционного управления. На другом полюсе находятся устройства, которые используются редко, но должны быть всегда готовы к работе в случае необходимости. В них тоже лучше поставить что-нибудь одноразовое, но «долгоиграющее».
Словом, самой лучшей универсальной батарейки или аккумулятора ещё не придумано, в каждом конкретном случае что-то будет хорошо, что-то плохо.
В заключение сегодняшней статьи приведем традиционную подборку самых интересных портативных устройств. В соответствии с темой материала, это будут устройства с большим временем автономной работы. Среди мобильных телефонов безусловными рекордсменами можно назвать GSM модели Philips 650 и Philips X9@9c с Li-Ion аккумуляторами, обеспечивающие до 8 часов работы в режиме разговора и до 810 часов в режиме ожидания. Иными словами, в идеале эти телефоны не придется заряжать почти месяц.
Среди современных GSM смартфонов отличные автономные характеристики имеет модель i-Mate PDA2k, а также её аналоги Qtek 9090 и T-Mobile MDA III: в среднем до 8 часов активного использования и до 168 часов в режиме ожидания. Весьма неплох также отечественный смартфон Rover PC S2: 9 часов и 130 часов соответственно.
Срок работы аккумулятора в цифровой камере обычно оценивается по количеству снимков, сделанных с включенной и выключенной вспышкой. Большинство современных камер с литий-ионными батареями позволяют сделать более 200 снимков в самом тяжёлом режиме. Неплохими «долгоиграющими» вариантами экономичных компактных камер можно назвать модели Nikon Coolpix 5200, Casio EXILIM PRO EX-P600, Sony DSC-T1 и DSC-T3, хотя лидеров в этой области превеликое множество, к тому же при выборе камеры чаще в первую очередь ориентируются на другие параметры.
