«Химия и жизнь» батареек. Технические особенности и правила обслуживания аккумуляторных батарей

Роман Косячков, 

Покупая ноутбук, даже от самого престижного производителя, вряд ли кто задумывается, что реальный срок его безотказной работы редко превышает год-полтора. Все дело в батареях, капризных и недолговечных...

Покупая ноутбук, даже от самого престижного производителя, вряд ли кто задумывается, что реальный срок его безотказной работы редко превышает год-полтора.

Все дело в батареях, капризных и недолговечных. Они становятся все совершеннее и совершеннее, однако характеристики даже самых дорогих и продвинутых образцов все еще очень далеки от идеальных. В современных ноутбуках устанавливаются преимущественно литий-ионные (Li-Ion) батареи и вот-вот ожидается широкое распространение самых современных литий-полимерных (Li-Polymer), уже вовсю используемых в сотовых телефонах и КПК. И это понятно, так как удельная емкость литиевых аккумуляторов значительно больше, нежели никель-металлогидридных (NiMH), очень популярных еще год назад. Но никель-металлогидридные батареи до сих пор заметно дешевле литиевых, что немаловажно и, самое главное, у большинства ноутбуков на вторичном рынке с возрастом от года-полутора батареи именно этого типа. Раз так — обратим внимание на тип аккумуляторных батарей, установленных в наших ноутбуках, ознакомимся с их техническими особенностями, а также с элементарными правилами обслуживания.

bat1.jpg

Большинству пользователей, как правило, известно только то, что никель-металлогидридные батареи обладают «эффектом памяти», а литий-ионные и литий-полимерные батареи от него не страдают. Следовательно, батареи на основе лития — последнее слово техники и самый разумный выбор. Правильный вывод, но чтобы он был обоснованным, одного лишь отсутствия «эффекта памяти» недостаточно. Особенно если учесть, что некоторые производители добились за последние годы существенного уменьшения этого эффекта в новейших моделях никель-металлогидридных батарей.

У любой батареи есть несколькими важных характеристик. Начнем с внутреннего сопротивления. Измеряется оно в миллиомах (мОм). Чем ниже внутреннее сопротивление— тем лучше ее нагрузочные характеристики. К примеру, при обычной работе с офисными приложениями ноутбук потребляет относительно небольшие токи, однако во время интенсивной игры в какой-нибудь 3D-шутер они возрастают многократно. В этом случае батареи с различной химией ведут себя неодинаково. Наименьшим внутренним сопротивлением обладают батареи на основе лития, а никель-металлогидридные — заметно большим. К чему это приводит на практике? При одинаковой емкости в случае высоких потребляемых токов (к примеру, при большой вычислительной нагрузке на процессор и видеоподсистему ноутбука) у никель-металлогидридных батарей напряжение упадет до критического уровня быстрее, чем у литиевых батарей. А ведь можно было бы предположить, что раз емкость батарей с разной химией одинакова, то и время работы ноутбука от каждой из них будет сопоставимо. Но это не так.

Другая важная характеристика — плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи. Измеряется она в Вт*час/килограмм массы батареи. Наибольшая плотность энергии у литий-полимерные батарей (150–200 Вт*час/кг), несколько уступают им литий-ионные батареи (100–150 Вт*час/кг), а никель-металл-гидридные батареи едва дотягивают до плотности энергии 60–80 Вт*час/кг. Как следствие, наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные батареи, несколько большими — никель-металлогидридные. У литий-полимерных батарей есть еще одно преимущество — им можно придать практически любой форм-фактор, что, безусловно, важно для перспективных ноутбуков.

Не стоит забывать и о минимальном времени заряда батарей. Оно составляет от 2 до 4 часов у всех рассматриваемых типов батарей. Это довольно важная величина, так как при интенсивной эксплуатации аккумуляторы мобильных устройств приходится заряжать раз в два-три дня, а то и ежедневно.

И, наконец, одна из важнейших характеристик, о которой мы почему-то вспоминаем в последнюю очередь — срок их службы. Для батарей с различной химией он и определяется по-разному. Для одних батарей критичным является число рабочих циклов «заряд-разряд», для других немаловажное значение имеет общее время их эксплуатации. Никель-металлогидридные батареи «держат» только 700–800 циклов «заряд-разряд» и поэтому (и только поэтому!) срок их службы редко превышает два-три года даже при весьма аккуратном обслуживании.

bat2.jpg

Усиленная батарея субноута MiTAC MiNote M722 (14,8 V - 3600 mAh).

bat3.jpg

Штатная батарея субноута MiTAC MiNote M722 (14,8 V - 1400 mAh).

Наиболее распространенные на сегодняшний день литий-ионные батареи можно заряжать-разряжать 500–1000 раз. Довольно приличное число циклов, но полностью никогда не выбирается. Дело в том, что у литий-ионных батарей даже согласно оптимистичным заявлениям производителей срок службы не более полутора-двух лет, а практика показывает, что большинство из них реально теряют свои эксплуатационные качества уже через год. Ситуация осложняется тем, что литий-ионные батареи очень трудно поддаются восстановлению. По крайней мере, в отличие никель-металлогидридных батарей предложений на рынке по восстановлению литий-ионных батарей очень немного. Что касается литий-полимерных батарей, к их приобретению нужно подходить тоже осторожно. Число циклов «заряд-разряд» у батарей этого типа не превышает 200–300 и они также, наряду с литий-ионными, редко служат более года.
Скажем несколько слов по поводу «эффекта памяти» (правильнее — «эффекта циклической памяти»). Из рассматриваемых типов батарей он присущ только никель-металлогидридным батареям. Суть его в том, что, как правило, при эксплуатации пользователи редко дожидаются полной разрядки батарей перед тем, как поставить их на зарядку. Иногда и производители ноутбуков напрямую способствуют этому, так спроектировав электронные схемы слежения за уровнем заряда в аккумуляторных батареях, что схемы выдают сигнал о полной разрядке задолго до фактического разряда батареи. Это часто связано с тем, что производители просто не могут подобрать на рынке для своего ноутбука аккумуляторную батарею с необходимыми эксплуатационными характеристиками, и используют, как говорится, у, что есть. В результате страдает потребитель. Так вот, «эффект памяти» заключается в том, что при неполном разряде батарей происходит укрупнение частиц рабочего вещества батареи, соответственно, общая площадь соприкосновения рабочего вещества с электролитом сокращается. Через довольно короткий промежуток времени (несколько месяцев) емкость никель-металлогидридного аккумулятора может сократиться в несколько раз. Поэтому весьма важно для этих типов батарей периодически проводить так называемые «тренировки», заключающиеся в полной разрядке, а затем в полной зарядке батарей. Никель-металлогидридные батареи требуют «тренировки» раз в два-три месяца. Проводить «тренировку» батарей лучше с помощью «продвинутых» зарядных устройств или же с помощью анализаторов аккумуляторных батарей. Можно и на самом ноутбуке, оставив его работающим от батарей с незагруженной операционной системой (например, войдя в BIOS) вплоть до полного отключения. Затем полная зарядка и повтор процедуры. В этом случае деградация емкости батарей все равно происходит, однако не так быстро. При заметном уменьшении емкости, никель-металлогидридные батареи можно подвергнуть процедуре восстановления, заключающейся в очень глубоком разряде батареи, дробящем крупные частицы рабочего вещества на более мелкие. Правда, для этого требуется специальное оборудование.

Как видим, весомые преимущества у литий-ионных и литий-полимерных батарей есть, но и эти аккумуляторы имеют свои недостатки. Прежде всего — срок службы.

Кстати, дам еще один совет. Купив ноутбук, и планируя часто использовать его вдали от дома или офиса, потратьте еще немного денег на второй аккумулятор. На точно такой же, как установлен в вашем ноуте, а еще лучше — на усиленный. Их предлагают для своих моделей ноутбуков практически все производители. Поверьте, он вам наверняка пригодится…

Характеристики аккумуляторных батарей для ноутбуков

Характеристика/тип химии

NiMH

Li-Ion

Li-Polymer

Внутреннее сопротивление

Высокое

Среднее

Среднее

Число циклов «заряд-разряд»/срок службы, раз/лет

700-800/
2-3 года

500-1000/
1.5 года

200-300/
1.5 года

Время заряда, часов

2–4

2–4

2–4

Токи нагрузки

Низкие

Средние

Средние

Плотность энергии, Вт*час/кг

60–80

100–150

150–200

Месячный саморазряд, процентов

30

10

10

Обслуживание с целью поддержания емкости

раз в 2–3 месяца

не требуется

не требуется

Год выхода на рынок

1990

1991

2000

По материалам журнала «Домашний компьютер».


Автор
Роман Косячков