Исследования привели к появлению разнообразных химикатов батарей, каждая из которых имеет явные преимущества, но ни одна из них не дает полностью удовлетворительного решения. С сегодняшним разнообразием типов батарей можно сделать лучший выбор для конкретных пользовательских приложений. В этой статье рассказывается о рекомендуемом химическом составе батарей для сотовых телефонов и радиостанций с точки зрения плотности энергии, долговечности и цены.

Какая лучшая батарея для сотовых телефонов?

Ранние сотовые телефоны питались от батарей на основе никеля, но теперь большинство новых телефонов оснащены литий-ионными. Этот химический состав легок, обладает высокой плотностью энергии и действует достаточно долго, чтобы продлить срок службы продукта. Литий-ионный не содержит токсичных металлов.
Чтобы получить тонкую геометрию, некоторые производители сотовых телефонов перешли на литий-ионный полимер. 

Это удовлетворило запросы потребителей на тонкий дизайн. В то же время технологические достижения сделали возможными низкопрофильные литий-ионные аккумуляторы. литий-ионные блоки теперь доступны в 3 мм профиле, который подходит для большинства дизайнов. литий-ионный имеет преимущество в более низкой стоимости производства, лучшей производительности и более длительном сроке службы, чем полимерная версия.

Литий-ионный аккумулятор не требует особого обслуживания. Периодическая разрядка не требуется, зарядка может выполняться произвольно. Случайная зарядка означает, что аккумулятор не нужно полностью разряжать перед подзарядкой. На самом деле, лучше перезарядить до того, как батарея разрядится. Полная разрядка создает ненужную нагрузку на аккумулятор. Перезарядка частично заряженной батареи не вызывает памяти, потому что ее нет.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов проще и чище, чем аккумуляторы на никелевой основе, но зарядные устройства требуют более жестких допусков. Литий-ионный аккумулятор не может поглощать перезаряд, и при полной зарядке постоянный заряд не применяется. Это позволяет хранить литий-ионные аккумуляторы в зарядных устройствах до их использования. Некоторые зарядные устройства подзаряжают заряд каждую неделю или около того, чтобы восполнить емкость, потерянную из-за саморазряда, когда аккумулятор простаивает в зарядном устройстве. Повторное подключение к зарядному устройству или док-станции не приведет к повреждению аккумулятора даже при перезарядке. Если аккумулятор полностью заряжен, зарядка не производится. Напряжение аккумулятора определяет необходимость зарядки.

С другой стороны, литий-ионный аккумулятор постепенно теряет способность воспринимать заряд в процессе старения, даже если он не используется. литий-ионные батареи не следует хранить в течение длительного времени, их следует вращать, как скоропортящиеся продукты. Покупатель должен знать дату изготовления при покупке сменного аккумулятора. Старение в разной степени влияет на химический состав батарей.

Поддельные аккумуляторы для сотовых телефонов (аккумуляторы-клоны)

В поисках недорогой замены батарей потребители могут непреднамеренно приобрести клонированные батареи для сотовых телефонов, не содержащие утвержденной схемы защиты. Литий-ионные блоки требуют схемы защиты для отключения источника питания в случае неисправности зарядного устройства и продолжения зарядки, или если блок подвергается чрезмерной нагрузке (короткое замыкание). Результатом такой перегрузки может быть перегрев и «сброс пламени». (См. Фотографии взорванного сотового телефона с заряженной батареей-клоном.) 

Фотографии сотового телефона с клонированной батареей,
которая взорвалась, когда оставалась заряженной в машине

Производители сотовых телефонов настоятельно рекомендуют покупателям заменять аккумулятор на батарею одобренной марки. Невыполнение этого требования может привести к аннулированию гарантии. Поддельные аккумуляторы для сотовых телефонов стали заметны с начала 2003 года, когда мир наводнили дешевые аккумуляторные батареи из Азии. 

Производители сотовых телефонов действуют из искренней заботы о безопасности, а не используют тактику запугивания, чтобы убедить клиентов покупать собственные аксессуары. Они не возражают против того, чтобы сторонние поставщики предлагали аккумуляторы и зарядные устройства, при условии, что продукты хорошо построены, безопасны и функционируют. Покупатель часто не может отличить оригинальную батарею от поддельной, потому что этикетка может выглядеть добросовестно. 

Также следует проявлять осторожность при покупке поддельных зарядных устройств. Некоторые устройства не подключают аккумулятор правильно и полагаются на внутреннюю схему защиты аккумулятора, чтобы отключить питание при полной зарядке. Для безопасного использования литий-ионного аккумулятора требуется точное завершение полного заряда и работающая схема защиты. 

Какая батарея лучше всего подходит для двусторонней радиосвязи?

В большинстве двусторонних радиоприемников используется никель-кадмиевый сплав. Эти батареи долговечны и просты в использовании. Но никель-кадмиевые батареи обладают умеренной плотностью энергии и не вредны для окружающей среды. Экологические агентства не одобряют его использование, особенно в Европе. Рекомендуемой альтернативой является никель-металлогидридный аккумулятор, который имеет более высокую плотность энергии и не содержит токсичных металлов. никель-металлогидридные испытания в течение ряда лет проводились в радиостанциях двусторонней связи, но результаты неоднозначны. Основной недостаток - более короткий, чем предполагалось, срок службы. 

Для двусторонних радиоприемников никель-металл-гидридный срок службы вдвое меньше, чем у стандартных никель-кадмиевых. Металлогидрид никеля предпочитает умеренный ток разряда 0,5 ° C или меньше. С другой стороны, двусторонняя радиосвязь потребляет разрядный ток около 1,5 А при передаче с мощностью 4 Вт. Высокие разрядные нагрузки и резкие импульсные токи сокращают срок службы батареи.

Чтобы сравнить долговечность никель-металлогидрида при различных условиях нагрузки, было проведено испытание, в котором батареи одного типа разряжались с помощью постоянного тока и цифровой нагрузки. В обоих тестах батареи были разряжены до 1,04 В на элемент. Нагрузка постоянного тока была постоянной 500 мА; цифровая нагрузка имитировала глобальную систему мобильной связи (GSM) при пиковом значении 1,65 ампер в течение 12 мс каждые 100 мс при 270 мА в режиме ожидания. (Обратите внимание, что импульс GSM для голоса составляет около 550 мс каждые 4,5 мс).

При разряде постоянного тока никель-металлогидрид постепенно изнашивается, обеспечивая срок службы выше среднего. При 700 циклах батарея все еще обеспечивала 80% емкости. Напротив, батарея того же типа разряжалась быстрее при цифровой разрядке, и порог емкости 80% был достигнут всего после 300 циклов. Это явление указывает на то, что кинетические характеристики никель-металлогидрида ухудшаются быстрее при цифровой нагрузке, чем при аналоговой. Хотя тест имитировал сотовый телефон GSM, Tetra и другие цифровые двусторонние радиостанции имеют аналогичную нагрузку. 

Кратко сравним характеристики никель-кадмиевого и металлогидридного никеля. Никель-кадмиевый сплав имеет преимущество в поддержании стабильно высокой емкости и низкого внутреннего сопротивления на протяжении большей части срока службы. Металлогидрид никеля, с другой стороны, начинается с хорошей емкости и низкого внутреннего сопротивления, но сопротивление увеличивается после нескольких сотен циклов, вызывая падение напряжения на нагрузке. Несмотря на то, что энергия все еще может присутствовать, батарея не может обеспечить высокий ток во время передачи, и сообщение обрывается. Радио становится ненадежным.

Батареи на никелевой основе требуют значительного ухода. Периодические циклы разряда необходимы для предотвращения образования кристаллов на пластинах ячеек, также известного как память. Никель-кадмий более восприимчив к памяти, чем никель-металлогидрид, потому что память влияет и на никелевые, и на кадмиевые пластины. 

Никель-кадмиевые испытания следует проводить один раз в 1-2 месяца, тогда как никель-металлогидридные испытания можно проводить с помощью преднамеренной полной разрядки раз в 3 месяца. Без надлежащего ухода не может быть реализовано преимущество никель-кадмиевого сплава над никель-металлогидридом с точки зрения срока службы.

Литий-ионный аккумулятор был протестирован для использования с двусторонней радиосвязью, и результаты положительные. Для замены литий-ионных на никелевые потребуются зарядные устройства, специально предназначенные для этой химии. В то время как никель-кадмиевые и никель-металлогидридные устройства часто могут использовать одно и то же зарядное устройство, литий-ионный использует другой алгоритм зарядки. Также существует надбавка за литий-ионные аккумуляторы. Будущие радиостанции двусторонней связи, несомненно, будут оснащены литий-ионными.