Аккумуляторы: основные типы и особенности

Ближайшие мероприятия

No Calendar Events Found or Calendar not set to Public.
Открыть

Аккумуляторы: основные типы и особенности

Самым популярным типом страйкбольного оружия сегодня являются электропневматические модели (привода, AEG). В них поршень взводится с помощью электродвигателя и системы шестерен. Электродвигатель, в свою очередь, питается от аккумуляторной батареи.
Аккумулятор – это «сердце» Вашего привода, которое не должно Вас подводить. Поэтому к выбору аккумулятора нужно подходить серьезно. Перед тем, как рассмотреть подробнее каждый тип - краткие пояснения общих самых важных моментов об аккумуляторах:
Емкость аккумулятора – важная техническая характеристика аккумулятора. Она показывает, сколько времени аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. То есть чем выше емкость – тем лучше. Измеряется в ампер-часах (Ah) или в миллиампер-часах (mAh). Часто обозначается как "С".
Токоотдача - характеризует способность аккумулятора отдавать ток определенной величины. Обозначается в амперах (А) или в численных значениях емкости. Например, 10С для аккумулятора емкостью 1200 mAh означает, что данный аккумулятор способен отдавать ток, равный 10*1.2 = 12 Ампер. Чем выше токоотдача аккумулятора, тем большей нагрузке можно подвергать аккумулятор (мощнее мотор, мощнее пружина)
Напряжение батареи - зависит от числа элементов в аккумуляторной батарее и напряжения каждого элемента в отдельности. Чем выше напряжение батареи, тем выше максимальный ток, который эта батарея может отдать в нагрузку с фиксированным сопротивлением.
Эффект памяти – отрицательное свойство некоторых типов аккумуляторов. Это частичная потеря ёмкости из-за неполного разряда батареи перед новой зарядкой. Аккумулятор как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его ёмкость не была использована полностью, и начинает отдавать ток только до "запомненной границы". Отсюда и название. Для уменьшения этого эффекта необходимо полностью разряжать аккумулятор перед зарядкой (вручную или с помощью специальных зарядных устройств).
Саморазряд – самопроизвольный разряд аккумулятора, когда он не используется. Эффект присущ абсолютно всем аккумуляторам, но в разной степени.На сегодняшний день существует 3 основных типа аккумуляторов:
1. Никель-металлогидридные (Ni-Mh)
2. Литий-полимерные (Li-Po)
3. Литий-фосфатные (Li-Fe)
Еще недавно достаточно сильно были распространены никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. Однако на сегодняшний день они практически полностью вытеснены Ni-Mh и литиевыми аккумуляторами и сейчас почти не встречаются, поэтому их рассматривать мы не будем.
21. Никель-металлогидридные (Ni-Mh) аккумуляторы:

Были изобретены в семидесятых годах прошлого века как замена для кадмиевых аккумуляторов. Долгое время были малопригодны для использования из-за недостатков в конструкции, современный вид приняли в 80-х. Эти аккумуляторы обладают в полтора-два раза большей емкостью элементов, чем Ni-Cd аккумуляторы при той же массе, а так же имеют меньший эффект памяти. Поэтому Ni-Mh аккумуляторы и вытеснили с рынка Ni-Cd.
Химическая структура:

Катод - оксигидроксид никеля
Анод - водородный металлогидридный электрод
Электролит - гидроксид калия
Для таких аккумуляторов характерна дешевизна как самих элементов, так и зарядных устройств, однако на этом плюсы и заканчиваются.

Никель-металлогидридные аккумуляторы являются самым дешевыми из трех типов, и почти всегда именно они идут в комплекте с приводом. Однако, похоже, цена - это их единственное преимущество. Ni-Mh аккумуляторы обладают эффектом памяти, плохо переносят минусовую температуру - при работе в холодных условиях (~0°C) такие батареи моментально теряют примерно 40% своей емкости и примерно на 40-60% уменьшают ток отдачи.

Срок службы металгидридов равен 300-500 циклам заряд-разряд, причем за первые 24 часа они теряют до 20% накопленной емкости. То есть если вы купили аккумулятор на 2300 mAh, то через 24 часа после заряда его емкость будет равняться 1840 mAh, и далее будет снижаться на 10-20% каждые 30 дней, и примерно каждые 90 дней хранения такие сборки рекомендуется заряжать. Максимальный срок службы таких батарей составляет 2 года.

Также металгидриды характеризуются низкими токами отдачи, которые у самых мощных экземпляров достигают максимум 20-30А, при среднем потреблении обычного привода в 30-40А темп стрельбы 150-го пулемета вряд ли будет удовлетворительным.

Еще одним минусом батарей этого типа является необходимость их инициализации перед первым использованием. После покупки такие аккумуляторы необходимо пропустить через 4-5 циклов заряд-разряд. И самым большим, на мой взгляд, минусом является время зарядки такого аккумулятора. Минимальное время, необходимое для зарядки сборки без необратимой деградации составляет примерно 5-10 часов в зависимости от емкости.

Аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными. Для эффективной работы Ni-Mh батареи рекомендуют периодически «тренировать»: прогонять подряд 4-6 циклов заряда-разряда. Это позволяет частично восстановить потерянную емкость и вернуть батарею в рабочий режим. Лучше всего это делать с помощью «умных» зарядных устройств. Если же делать вручную, то нельзя разряжать аккумулятор менее чем до 0,9 В для каждого элемента – это может испортить его!
Время зарядки аккумуляторной батареи можно рассчитать по такой формуле:
Время зарядки = (Емкость батареи, mAh + 10%) / Сила тока ЗУ, mA
sol4add Плюсы:
- невысокая цена - небольшие размеры
- не требуют замены проводки и контактной группы
sol5delete Минусы:
- эффект памяти
- высокий саморазряд
- требуют полного разряда перед зарядом
- долго заряжаются
- плохая работа при низких температурах
- невысокое время жизни
32. Литий-полимерные (Li-Po) аккумуляторы:

Первые аккумуляторные элементы этого типа появились в широкой продаже в 1996 и  в основном использовались в различных электронных устройствах (сотовые телефоны и т.п.). Существует два основных типа: литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (LiPo, Li-Po, Li-Pol) аккумуляторы. Их характеристики практически одинаковые. Разница между ними лишь в типе используемого электролита. Однако Li-Po аккумуляторы дают более высокие разрядные токи, поэтому в страйкболе используются в основном только они.

Химическая структура:
Катод - литий-кобальт-оксид (LiCoO2)
Анод - литий либо его соединения с углеродом
Электролит - полиэтиленгликоль с добавлением литий-гексафторполифосфата либо полиакрилонитрил.

Эти аккумуляторы представляют собой пластины прямоугольной формы. При сравнимом весе одного элемента они имеют большую, по сравнению с Ni-Mh емкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше - 3.6В/элемент вместо 1.2В. Так что для большинства моделей достаточно батареи из двух или трех элементов. Литий-полимерные аккумуляторы имеют принципиально другие свойства, нежели стандартные никелевые. В основном это достигается благодаря использованию лития, который, будучи самым легким из всех металлов, имеет превосходные электрохимические показатели. Батареи этого типа имеют втрое-вчетверо большую энергетическую плотность по сравнению с никелевыми. Огромным плюсом этих аккумуляторов является отсутствие необходимости в разрядке перед зарядкой - дозарядить LiPol можно в любой момент. Скорость зарядки также велика - на полный заряд уходит не более 3-4 часов. Однако из-за общей дороговизны материалов, из которых изготавливаются пластины, цена полимерных аккумуляторов выше, нежели у кадмиев и металгидридов. Ток отдачи выше и составляет примерно 50 А, что приемлемо для приводов с большим тюном.  Количество рабочих циклов 500 – 600.

Из важных положительных моментов – отсутствие эффекта памяти (его можно дозаряжать в любое время, без предварительной разрядки), низкая скорость саморазряда (около 5% в месяц), устойчивость к низким температурам, большая токоотдача.

Однако, конечно же, есть и минусы: из-за высоких токов рекомендуется менять коннекторы и проводку в приводе, а так же ставить специальный электронный ключ типа BTS555 вместо контактной группы (базовые могут не выдержать высоких токов и обгореть). Кроме того Li-Po аккумуляторы требуют аккуратного и осторожного обращения при эксплуатации. Неправильная зарядка, перегрев или механическое повреждение может привести к короткому замыканию - температура пластин быстро достигает критической, что ведет к реакции кипения лития, сопровождающейся обильным выделением тепла, возгораниям и взрывам. Зарядка таких батарей должна производиться специальными ЗУ, имеющими балансир для контроля напряжения на каждой банке. Из-за дороговизны материалов цена полимерных аккумуляторов выше, чем метало-гидридов.

LiPol при низких температурах по эффективности заметно опережают любые никелевые сборки, практически не теряя емкости. Скорость саморазряда у них - примерно 5% в месяц, а срок службы - 500-800 циклов заряд-разряд. Однако зарядка таких батарей должна производится специализированными ЗУ, имеющими балансир, иначе неизбежно возгорание. Однако необходимо отметить что в последнее время начали появляться аккумуляторные сборки в которых проблемы с физическим воздействием сведены к минимуму.

sol4add Плюсы:
- Отсутствие эффекта памяти 
- Большой ток отдачи
- Высокая скорость заряда
- Большое время жизни
- Устойчивость к низким температурам
- Небольшой вес
- Отсутствие необходимости в разряде 

sol5delete Минусы:

- Цена выше чем на Ni-Mh
- Необходимость использования "умного" зарядного устройства с балансиром
- Рекомендуется замена контактов и проводки в приводе
- Нестандартный форм-фактор - батареи выпускаются только в виде пластин и встанут не везде
- Чувствительность к механическим повреждениям и коротким замыканиям – может произойти возгорание и взрыв
43. Литий-фосфатные (Li-Fe) аккумуляторы:

Они же литиево-железно-фосфатные, LiFePo4, литий-нанофосфатные. Самое последнее поколение аккумуляторов. Материал, благодаря которому батареи приобрели свое название, был исследован в Университете Техаса, США в 1996 году и уже тогда показывал весьма неплохие результаты, будучи абсолютно не токсичным, стабильным, не меняющим своих свойств в высоком диапазоне температур и обладающим впечатляющими электрохимическим потенциалом. Однако те свойства, которые присущи этим батареям сейчас появились лишь в 2004 году, когда коммерческое ответвление Массачусетского Технологического Института (MIT) - компания A123 Systems запатентовала LiFePO4 Nanophosphate battery. Изначально аккумуляторы этого типа выпускались только американской компанией A123 Systems, поэтому Li-Fe аккумуляторы часто называют A123. Однако сейчас выпуском занялись и многие другие известные (например Hyperion) и не очень известные (здравствуй, Китай!) компании.

Вся идея заключается в способе активации ионного обмена между катодом и анодом - электролит батареи представляет собой частицы размерами в миллионную долю миллиметра, что позволило поднять параметры батареи на качественно новый уровень.

Из плюсов этого типа аккумуляторов самыми значимыми можно назвать крайне низкую скорость саморазряда - 1% в год, великолепное поведение в морозных условиях - диапазон температур для нанофосфатов составляет от -30 до +60 градусов цельсия, а время, необходимое для полного заряда - 15-20 минут.

LiFe не боятся коротких замыканий и имеют самый большой ток отдачи из всех существующих в мире аккумуляторов - до 50С, то есть сборка на 9,9В 2300 mAh сможет давать ток в 115 ампер, нисколько не повреждаясь. Автору этой статьи одна нанофосфатная банка 3,3 В 1100 mAh, коротнув в руках, менее чем за секунду расплавила на пальце алюминиевую клемму толщиной 2 мм. Однако у такого тока есть и минусы - ставить в привод нанофосфаты, не меняя проводку или контактную группу категорически не рекомендуется - у знакомого автора в приводе 9,9В 1100 mAh аккумы расплавили контактную группу.
То есть вместе с такими батареями лучше всего устанавливать электронный ключ, поскольку такая схема продлевает срок службы батареи от одной зарядки и, благодаря плавному открытию силового контура, позволяет избежать поломок мотора. Также, из-за высоких токов, для LiFe применимы исключительно коннекторы Dean (T-type) - мини и лардж разъемы быстро сгорят. Акумуляторы этого типа можно заряжать только специализированными зарядными устройствами. Принцип заряда Li-Fe аккумуляторов похож на Li-Po, однако имеет одну важную особенность: напряжение отсечки (напряжение, при котором прекращается зарядка) для Li-Po аккумуляторов – 4,2В на банку, а для Li-Fe аккумуляторов – 3,6В на банку. Поэтому крайне не рекомендуется использовать Li-Po ЗУ для зарядки Li-Fe (будет происходить перезаряд, что может испортить аккумулятор). Необходимо искать специальное ЗУ с функцией заряда Li-Fe (из представленных сегодня на рынке - например iMax B6).

sol4add Плюсы:

- Работают до -30 градусов Цельсия без потери рабочих характеристик
- Отсутствие эффекта памяти
- Очень высокие токи отдачи (до 120А)
- Быстро заряжаются (15-20 минут)
- Срок жизни более 1000 циклов заряд-разряд.
- Прочные и безопасные, в отличии от Li-Po
sol5 delete Минусы:
- Высокая стоимость
- Требуют специального ЗУ
- Рекомендуется замена контактов и проводки в приводе
Итак, как же выбрать нужный аккумулятор, не тратя лишних денег?
Если у Вас привод с базовой пружиной (90-110 м/с), и Вы не любитель зимних игр, то Вас вполне устроит и стандартный Ni-Mh аккумулятор, который обычно идет в комплекте с приводом. Однако имейте в виду, что идущее с ним же в комплекте зарядное устройство имеет очень примитивную конструкцию - оно не позволяет разряжать аккумулятор, следить за его состоянием заряда, вовремя отключаться и т.д. Использование только такого ЗУ рано или поздно испортит Ваш аккумулятор.
Если же Вы не перестаете играть и зимой или решили установить тюнинг с более мощной пружиной, стандартный аккумулятор быстрее разрядится, уменьшится скорострельность, а в случае установки пружины мощнее чем М100 страндартный аккумулятор вообще не сможет её взвести. В этом случае следует менять аккумулятор на Li-Po либо Li-Fe. На какой именно - решать Вам. Однако наш выбор, да и выбор многих страйкбольных сообществ - Li-Fe аккумулятор! Уверенность в том, что Ваше оружие никогда не подведет Вас, даже в случае длительных многодневных или зимних игр - стоит того!

Главная

Команда

Учебка

Полезное

Библиотека

Фото отчеты

No Calendar Events Found or Calendar not set to Public.