[responsivevoice_button voice=”Russian Female” buttontext=”Прослушать”]
Батарейки и аккумуляторы при низкой температуре теряют ёмкость. Пояснение здесь простое: в элементах питания электричество вырабатывается за счет химической реакции, активность протекания которой существенно зависит от температуры. Чем она ниже, тем меньше подвижность ионов в электролите. Различные типы батарей имеют разный состав электролита и, соответственно, по-разному реагируют на снижение температуры. Особенно критична для многих элементов питания отрицательная температура. Например, литий-содержащие аккумуляторы категорически не «любят» замораживание, они попросту могут перестать работать. Попробуем исследовать, как мороз влияет на различные типы элементов питания форм-фактора АА: щелочные батареи Duracell и Ni-MH аккумуляторы Panasonic Eneloop.
Популярные порядка 20-25 лет назад Ni-Cd-аккумуляторы в настоящее время не выпускаются из-за своей токсичности, эффекта памяти и высокого тока саморазряда. Наиболее распространенные и доступные сегодня — никель-металл-гидридные (Ni-MH) батареи, среди их достоинств — почти полное отсутствие эффекта памяти, высокая емкость, неприхотливость к температурным условиям и достаточно низкий ток саморазряда.
Ni-MH-аккумуляторы, как и большинство других аккумуляторов, состоят из двух металлических электродов — положительного и отрицательного. Между ними находится изоляционный слой сепаратора. Все это помещается в металлический корпус. Электрические характеристики батареи зависит от состава электродов, сепаратора и от используемого электролита. Впрочем, не все так просто: стандартная формула не обеспечивает успеха, поэтому каждый производитель по-своему совершенствует свой продукт.
Аккумуляторы серии Panasonic Eneloop Pro продаются уже заряженными
На сегодня емкость щелочных элементов питания форм-фактора АА может достигать 3000 мАч, примерно такую же максимальную емкость имеет никель-металл-гидридный аккумулятор. Однако указанные значения ёмкости щелочных (и солевых) элементов верны лишь при разряде малыми токами, не превышающими десятки мА. При нагрузке мощным током в сотни мА их ёмкость снижается в несколько раз.
Аккумуляторы а-ля батарейки
Элементы питания характеризуются следующими основными параметрами: емкость, напряжение, величина тока саморазряда, а также число циклов разряда-заряда. Важное значение также имеет внутреннее сопротивление аккумулятора: чем оно ниже, тем лучше. Ток саморазряда определяет срок хранения — максимальный период времени, в течение которого батарея может храниться при оговоренных условиях, не требуя дополнительной зарядки.
В начале 2000-х в лабораториях передовых производителей батарей разработали новый тип Ni-MH-аккумуляторов — Low Self-Discharge Nickel-Metal Hydride Battery, сокращенно — LSD NiMH, которые были способны работать с высокими токами разряда. Аккумуляторы LSD NiMH хорошо справляются с работой в мощных фонарях, фотовспышках и других устройствах, которые требуют отдачи большого тока. Кроме того, они отличаются замечательной морозоустойчивостью. При −20°C потеря номинальной мощности составляет не более 10-12 %, хотя у обычных батарей она может достигать 20%-30%.
В 2005 году компания Sanyo запустила в продажу линейку аккумуляторов LSD NiMH под торговой маркой Eneloop, что означает «Energy Loop» («энергетический цикл»). В 2009 году Panasonic приобрела контрольный пакет Sanyo, а в 2012 году вышло четвертое поколение Eneloop, уже под брендом Panasonic. Емкость наиболее продвинутой серии аккумуляторов размера АА достигла 2450 мА-ч.
Сопротивление новых аккумуляторов Panasonic Eneloop Pro при комнатной температуре
По информации производителя, в новых продуктах Eneloop применен специально разработанный высоко-прочный сплав и другие know-how для уменьшения внутреннего сопротивления и, соответственно, более высокой эффективности. Важным преимуществом Panasonic Eneloop является высокое сопротивление и устойчивость к саморазряду. Заряженный аккумулятор способен сохранять до 70% заряда в течение пяти лет без дополнительной подзарядки. После одного года хранения они сохраняют до 85% энергии. Таким образом, по удобству использования элементы питания Panasonic Eneloop аналогичны обычным батарейками – их можно использовать сразу же после покупки или длительного хранения.
Дата производства тестируемых аккумуляторов – ноябрь 2014 года. Спустя 12 месяцев продукт сохраняют до 85% первоначального заряда
Кроме того, аккумуляторы серии Eneloop удерживают напряжение на уровне выше 1,1V значительно дольше обычных аккумуляторов и снижают лишь непосредственно перед полной разрядкой. Это важно, поскольку большинство электронных устройств отключаются или показывают низкий уровень заряда при падении уровня напряжения элемента питания ниже 1,1V. Кроме того, как заявляет производитель, Eneloop показывают хорошую производительность при температуре 0°С и могут использоваться даже при температуре ниже -20°С. Отметим, что емкость даже самых дорогих щелочных батарей на морозе снижается в 2-4 раза. Правда, емкость литиевых батарей уменьшается всего на 4-8%, однако их стоимость намного выше.
Panasonic утверждает, что первоначальная зарядка аккумуляторов производится от солнечных батарей в соответствии с системой «зеленых» сертификатов (Green Power Certification System). Впрочем, конечный потребитель этого проверить все равно не сможет, да и на результат работы это никак не влияет.
Как мы тестировали
Основная задача, которую мы преследовали при тестировании аккумуляторов Eneloop Pro емкостью 2450 мА-ч — определить остаточный заряд после года хранения, а также поведение этих элементов питания на морозе. Для тестирования номинального напряжение, внутреннего сопротивления, напряжение под нагрузкой и остаточного заряда применялись зарядная станция Ansmann XC3000 и тестер АКБ Ansmann.
Примерное значение остаточного заряда аккумулятора в процентах после года хранения
Прежде всего, нас интересовало, какой остаточный заряд мы получим на аккумуляторах «из коробки». Опытные образцы были датированы ноябрем 2014 года, то есть с момента их выпуска прошло около 12 месяцев. Производитель утверждает, что через год после выпуска аккумулятор должен сохранять до 85% энергии от первоначального уровня. Тестер показал округленное значение 80% (данный тестер округляет показания до значений, кратных 10), то есть, вполне можно допустить, что этот параметр отвечает заявленному вендором. Что касается напряжения, то без нагрузки свежераспечатанные аккумуляторы показали 1,3 В, а под довольно мощной нагрузкой в 1А — 1,23 В. Стоит отметить, что в мобильных устройствах такая нагрузка на один элемент питания встречается крайне редко, да и то, как правило только в течение всего нескольких секунд. Внутреннее сопротивление элемента равнялось 0,06 Ом, что является очень хорошей характеристикой.
Напряжение на клеммах новых аккумуляторов Panasonic Eneloop Pro без нагрузки
Напряжение на клеммах новых аккумуляторов Panasonic Eneloop Pro под нагрузкой 1А
Для сравнения мы протестировали аналогичным образом новые щелочные батарейки Duracell. Без нагрузки они показали напряжение 1,53В, однако под нагрузкой 1А оно упало до 1,3 В.
Напряжение на клеммах щелочных батарей Duracell без нагрузки
Напряжение на клеммах щелочных батарей Duracell при потреблении тока 1А
На втором этапе мы решили проверить, как серия Eneloop Pro ведет себя при отрицательной температуре. Для этого мы положили батареи на несколько часов в морозильную камеру, чтобы они успели остыть до -15С ещё до начала разрядки. Таким образом, мы смоделировали ситуацию, когда потребитель пошел гулять в морозную погоду, и к моменту, когда надо, например, сделать фотоснимок, батарейки уже остыть до минусовой температуры.
Внутреннее сопротивление замороженного аккумулятора Panasonic Eneloop Pro
После охлаждения мы вынимали элементы питания по одному и замеряли оставшуюся емкость, напряжение под нагрузкой и внутреннее сопротивление. Итак, напряжение без нагрузки в замороженном аккумуляторе составило 1,29В, под нагрузкой в 1А — 1,17В, сопротивление возросло до 0,11 Ом.
Напряжение без нагрузки в замороженном аккумуляторе составило 1,29В
Напряжение под нагрузкой в замороженном аккумуляторе снизилось до 1,17 В
Но действительно ли эти данные отвечают реальным? Чтобы проверить это, мы сделали подряд 70 снимков со вспышкой на компактной камере Canon, работающей от 2 элементов АА. Аккумуляторы отработали без проблем, хотя после 5-го десятка время перезарядки вспышки значительно возросло.
Кроме того, мы измерили напряжение под нагрузкой в 1А на второй паре аккумуляторов, которые не использовались в фотокамере, после их нагрева до комнатной температуры. Как и предполагалось, оно вернулось примерно к прежним показаниям: 1,21В.
При измерении напряжения под нагрузкой в охлажденных щелочных батарей Duracell тестер показал 1,2 В, притом при силе тока 1А напряжение снижалось на 0,01 В каждые несколько секунд. Таким образом, на морозе щелочные (а, тем более, солевые) батареи использовать совершенно нецелесообразно.
Резюме
Собственно, тестирование подтвердило характеристики аккумуляторов Eneloop Pro, заявленные производителем. Через год после выпуска аккумуляторы из коробки сохраняют примерно 85% заряда, при охлаждении до -15°С напряжение под мощной нагрузкой снижается всего на 0,04 В. Серия Eneloop Pro выдерживает до 500 циклов заряд-розряд. Это, пожалуй, их единственный недостаток.
Благодаря способности Panasonic Eneloop Pro отдавать большой ток, их можно использовать в качестве батарей D-размера, при наличие специального адаптера