Ноутбуки: аккумуляторы

Маленькая течь топит большой корабль.
Бенджамин Франклин (1706-1790)

Когда мы покупаем мобильное устройство, будь то сотовый телефон, PDA или ноутбук, то вряд ли задумываемся над тем, что реальный срок его безотказной работы редко превышает год-полтора. Батареи - проблема из проблем, "Ахиллесова пята" любого из подобных устройств. С каждым годом они становятся все лучше и лучше, однако характеристики даже самых дорогих и продвинутых образцов аккумуляторных батарей все еще далеки от оптимальных. Тем не менее, несмотря на важность вопроса, многие ли из нас обращают внимание на тип аккумуляторных батарей, установленных в наших верных спутниках? Многие ли из нас знают хотя бы элементарные правила их обслуживания? Думаю, что нет. Конечно, время работы устройства от батарей интересует всех и является важнейшей его характеристикой. Однако различные типы аккумуляторов при обеспечении одного и того же времени автономной работы мобильного устройства обладают существенно разными потребительскими свойствами. Иногда, даже приблизительно зная, как будет использоваться мобильное устройство, можно не совершить заведомой ошибки и из различных вариантов покупки выбрать именно тот, что подходит вам наилучшим образом.

Батареи бывают разные как по своему конструктивному исполнению, так и по типу используемых физико-химических процессов. Наибольшее распространение получили герметизированные свинцово-кислотные (Sealed Lead Acid - SLA), никель-кадмиевые (NiCd), никель-металл-гидридные (NiMH), литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Polymer) аккумуляторные батареи. Батареи свинцово-кислотные из-за своих массо-габаритных характеристик в компьютерной технике используются в довольно ограниченных масштабах, к примеру, в источниках бесперебойного питания (UPS). Вес и размеры батарей в этом случае не столь критичны, а вот их дешевизна позволяет заметно снизить общую стоимость устройства. Что касается батарей остальных типов, то большинству пользователей, как правило, известно только, что никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные батареи обладают "эффектом памяти" и первые из них уже вроде как устарели, а литий-ионные и, уж тем более, литий-полимерные батареи являются последним словом техники и самым разумным выбором для мобильных устройств. Сам неоднократно был свидетелем того, как именно тип используемой батарее склонял потенциального покупателя к покупке того или иного мобильного устройства. Если это по карману, потребители предпочитают батареи Li-Ion или Li-Polymer. Однако производители продолжают комплектовать свои изделия и другими типами батарей, зачастую предоставляя покупателю самому сделать выбор. К примеру, многие модели ноутбуков доступны как с литий-ионными (Li-Ion), так и с никель-металл-гидридными (NiMH) батареями. Безусловно, вариант с NiMH несколько дешевле. Но только ли в цене дело?

Разумеется, не только. Любая батарея характеризуется несколькими важными характеристиками. И начнем мы с ее внутреннего сопротивления. Чем ниже внутреннее сопротивление батареи, тем лучше ее нагрузочные характеристики. К примеру, в режиме ожидания сотовый телефон потребляет весьма незначительные токи, однако во время разговора они возрастают многократно, и в этом случае батареи с различной химией ведут себя по-разному. Наименьшим внутренним сопротивлением обладают никель-кадмиевые батареи, несколько большим - на основе лития, а лидируют, если можно так выразиться, никель-металл-гидридные. К чему это приводит на практике? При прочих равных условиях (одинаковой емкости и т. п.) в случае высоких потребляемых токов (к примеру, при большой длительности разговоров по сотовому телефону) у никель-металл-гидридных батарей напряжение упадет ниже порогового уровня в первую очередь, и, соответственно, устройство выдаст сигнал, что батарея разряжена. Вторыми "сдадутся" литиевые батареи. И только затем, много позже, такая же участь постигнет и никель-кадмиевые батареи. А ведь потребитель рассчитывал, что раз емкость всех батарей одинакова, то и время работы устройства от каждой из них будет сопоставимо. Ан нет, при высоких токах нагрузки оно различается в разы, и безусловный лидер здесь - "устаревшие" никель-кадмиевые батареи. Другой важной характеристикой батарей является плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи. Измеряется она в ватт-часах, отнесенных к килограмму массы батареи. Наибольшую плотность энергии имеют литий-полимерные батареи (150-200 Втoчас/кг), заметно уступают им литий-ионные батареи (100 Втoчас/кг), а никель-металл-гидридные батареи едва дотягивают до плотности энергии 60-80 Втoчас/кг. В явных аутсайдерах ходят никель-кадмиевые и свинцово-кислотные аккумуляторы - 40-60 и 30 Втoчас/кг соответственно. Как следствие, наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные батареи, несколько большими - никель-металл-гидридные, а все остальные - заметно им уступают. Литий-полимерные батареи обладают еще одним преимуществом: им можно придать практически любой форм-фактор, что, безусловно, очень важно для мобильных устройств. Не стоит забывать и о минимальном времени заряда батарей. Оно варьируется от вполне приемлемых 1,5 часов у никель-кадмиевых батарей и 2-4 часов у никель-металл-гидридных и литий-ионных до почти критичных в повседневной эксплуатации 8-16 часов для кислотных и литий-полимерных. 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 батарей, о которой пользователь задумывается почему-то в последнюю очередь. Это - срок их службы. Для батарей с различной химией он и определяется по-разному. Для одних батарей критичным является общее число рабочих циклов "заряд-разряд", для других немаловажное значение имеет просто общее время их эксплуатации. К примеру, никель-кадмиевые батареи выдерживают более 1500 циклов "заряд-разряд" и, более того, после восстановления могут проработать еще столько же. Если же взять общее время их эксплуатации, то при правильном периодическом обслуживании никель-кадмиевые батареи служат 3-4 года, а то и дольше. Никель-металл-гидридные батареи держат только 500 циклов "заряд-разряд", и срок их службы редко превышает два года даже при весьма аккуратном обслуживании. Наиболее популярные на сегодняшний день литий-ионные батареи можно заряжать-разряжать только 500-1000 раз. Довольно приличное число циклов, к сожалению, полностью никогда не выбирается. Дело в том, что литий-ионные батареи даже согласно заявлениям производителей имеют 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 от никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных батарей предложений на рынке по восстановлению литий-ионных батарей очень немного. Что касается литий-полимерных батарей, то к их приобретению нужно подходить еще более осторожно. Число циклов "заряд-разряд" у батарей этого типа не превышает 150-200, 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-кадмиевым и никель-металл-гидридным батареям. Суть его заключается в том, что, как правило, при эксплуатации пользователи редко дожидаются полной разрядки батарей перед тем, как поставить их на зарядку. Иногда и производители мобильных устройств напрямую способствуют этому, так спроектировав электронные схемы слежения за уровнем заряда в аккумуляторных батареях, что эти схемы выдают сигнал о полной разрядке задолго до фактического разряда батареи. Зачастую это связано с тем, что производители просто не могут подобрать на рынке для своего устройства аккумуляторную батарею с необходимыми эксплуатационными характеристиками и используют, как говорится, то, "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-кадмиевого или никель-металл-гидридного аккумулятора может сократиться в несколько раз. Поэтому весьма важным для этих типов батарей является периодическое проведение процедуры обслуживания, которая заключается в полной разрядке, а затем в полной зарядке батарей, то есть в так называемой тренировке. Никель-кадмиевые батареи требуют "тренировки" ежемесячно, никель-металл-гидридные - раз в два-три месяца. Проводить "тренировку" батарей можно с помощью продвинутых зарядных устройств или же с помощью анализаторов аккумуляторных батарей. В этом случае деградация емкости батарей происходит, безусловно, однако уже не так быстро. При заметном уменьшении емкости никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные батареи можно подвергнуть процедуре восстановления, заключающейся в очень глубоком разряде батареи, дробящем крупные частицы рабочего вещества на более мелкие. Для этого требуется специальное оборудование, из которого наибольшую известность в России получило оборудование канадской фирмы CADEX. К примеру, многие сервисные службы у нас в стране уже имеют анализаторы аккумуляторных батарей серии С7000, которые позволяют обслуживать никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, кислотные и даже литий-ионные батареи напряжением до 15 вольт и емкостью от 100 мАoч до 20 Аoч. В частности, CADEX С7000 позволяет работать одновременно с четырьмя батареями разных типов, самостоятельно определяет основные параметры батареи и, в случае необходимости, производит ее тренировку или восстановление по специальной программе.

Как уже упоминалось выше, литий-ионные и литий-полимерные батареи не обладают "эффектом памяти" и, соответственно, не требуют обслуживания. Видимо, именно этот факт привел к тому, что у большинства пользователей сформировалось убеждение об их неоспоримом преимуществе по сравнению с другими типами батарей. Безусловно, отдельные и весьма весомые преимущества есть, однако этим батареям присущи и существенные недостатки. Раз уж мы заговорили о пользовательских предпочтениях, то, возможно, следующие цифры могут изменить чьи-то устоявшиеся убеждения по поводу привлекательности того или иного типа батарей. Так, один цикл "заряд-разряд" обходится владельцу никель-кадмиевой батареи мобильного устройства в среднем в 4 цента, владельцу никель-металл-гидридной - уже в 14 центов, владельцу литий-ионной - в 20 центов, а стоимость одного цикла "заряд-разряд" литий-полимерной батареи составляет около 60 центов! Вот и получается, что приобрел пользователь, к примеру, КПК Compaq iPaq стоимостью порядка 600-700 долларов, имеющий как раз суперсовременную литий-полимерную батарею (емкости которой реально хватает на 10-12 часов работы устройства), и теперь он должен учитывать, что каждый раз, подключая свой КПК к электросети для подзарядки, он уменьшает его стоимость на 60 центов (0,1 процента). Немного, конечно, на первый взгляд. Так ведь это же каждая подзарядка! А они при интенсивной эксплуатации могут происходить почти ежедневно.

К сожалению, несмотря на целый ряд преимуществ, никель-кадмиевые батареи все реже и реже используются производителями мобильных устройств. Их массо-габаритные характеристики (на мой взгляд, в первую очередь), а также требовательность к частому периодическому обслуживанию делает никель-кадмиевые батареи неконкурентоспособными на большинстве рынков. Тем не менее, выбор все еще существует. Зная приблизительный режим использования вашего мобильного устройства, а также тот срок, на который вы его покупаете (на год-полтора, до морального устаревания или же настолько, насколько его хватит), можно оградить себя сразу, при покупке устройства, от последующих забот и разочарований. "Пята Ахиллеса" у разных устройств ведь тоже может быть разной!

Некоторые характеристики аккумуляторных батарей с разной химией для мобильных устройств.
Характеристика / тип химии NiCd SLA NiMH Li-Ion Li-Polymer
Внутреннее сопротивление низкое низкое высокое среднее среднее
Число циклов "заряд-разряд"/срок службы, раз/лет более 1500 200-500 500 500-1000/1,5 года 100-150/1,5 года
Время заряда, ч менее 1,5 8-16 2-4 3-4 8-15
Токи нагрузки высокие низкие низкие средние средние
Плотность энергии, Втoчас/кг 40-60 30 60-80 100 150-200
Месячный саморазряд, процентов 20 5 30 10 10
Обслуживание с целью поддержания емкости ежемесячно раз в 3-6 месяцев раз в 2-3 месяца не требуется не требуется
Стоимость одного цикла "заряд-разряд" батарей для мобильных устройств (6-9 В), USD 0,04 0,1 0,14 0,2 0,6
Год выхода на рынок 1950 1970 1990 1991 1995

© Роман Косячков, rk@computerra.ru, 15.03.2001


скачать прайс-лист

Последние добавленные позиции прайс-листа:

- Нетбук ACER Aspire ONE D250

- Нетбук SAMSUNG NC110

- Ноутбук ASUS X551CA

- Ноутбук LENOVO G360

- Ноутбук ASUS Pro58s




Электронная почта : info@visib.ru
Телефон (391) 214-75-43
Сделано в дизайн студии