Тестирование Ni-MH аккумуляторов АА форм-фактора

Анализ международного рынка показал, что в данном сегменте даже китайский конь не валялся и лишь в самых «продвинутых» устройствах используется измерение внутреннего сопротивления маломощной гармоникой на чатоте 1кГц, аналогично измерению емкости, что, с моей точки зрения, является лишь очень слабым приближением к оценке внутреннего сопротивления аккумулятора или ХИТ в реальных условиях эксплуатации. Исходя из изложенного выше за основу измерения внутреннего сопротивления была разработана иная методика, моделирующая реальную ситуацию. Количество циклов измерения может быть иным и понятно, что чем их больше, тем выше точность измерения. Данная методика с двумя циклами измерения была умельцем Ильей dopler_brain@mail.ru воплощена сначала в виде принципиальной электрической схемы, а позднее и в железе: вид сверху, вид снизус открытым корпусом.

Вернемся к измерениям. Сопротивление у полностью заряженных аккумуляторов измерялось при импульсной нагрузке в 1А (в дальнейшем собираюсь увеличить до 2А, поскольку есть рации и пр. устройства, которые потребляют в импульсе существенный ток).

Заряд производился током 1000мА, разряд — 500мА до напряжения 0.9В. Тренировка осуществлялась с помощью «фирменного» режима REFRESH, в ходе которого La Crosse BC-900 производит циклы заряда-разряда до тех пор, пока не прекратится увеличение емкости аккумулятора. Измерение остаточного заряда также производилось в режиме REFRESH на первом цикле разряда.

Часть 1

Тестирование в нормальных условиях (23-25°С)

Таблица 1.

Характеристики аккумуляторов после 30 дней хранения:

* Внутреннее сопротивление на постоянном токе полностью заряженного Ni-MH аккумулятора (Internal Resistance DC, fully charged) приблизительно в 2.5 раза больше внутреннего импеданса аккумулятора на частоте 1кГц (Internal Impedance at 1000Hz), который так любят указывать в документации производители, хотя последний параметр не так актуален, как первый. (Компании Energizer и Varta параметр Internal Resistance DC в документации обычно указывают, в отличии от других производителей).

В связи с тем, что аккумуляторы Sanyo Superlattice Alloy Technology HR-3U 2500 за 30 дней хранения потеряли весь запасенный заряд, было произведено дополнительное тестирование данных аккумуляторов с меньшим интервалом хранения.

 

Таблица 2.

Характеристики аккумулятора Sanyo Superlattice Alloy Technology HR-3U 2500 после 5 суток хранения (аккумулятор тот же, что и в тестировании после 30 дней хранения):

 

* Налицо сильная деградация емкости аккумулятора, которую не спасает даже повторно проведенная тренировка (емкость после вторичной тренировки упала с 2510мАч до 2340мАч).

 

Таблица 3.

Характеристики аккумулятора Sanyo Superlattice Alloy Technology HR-3U 2500 после 10 суток хранения (аккумулятор тот же, что и в тестировании после 30 дней хранения):

 

* Налицо сильная деградация емкости аккумулятора, которую не спасает даже повторно проведенная тренировка (емкость после вторичной тренировки упала с 2550мАч до 2430мАч).

Таблица 4.

Характеристики аккумуляторов после 60 дней хранения (аккумуляторы из той же упаковки, но не те, что использовались в тестировании после 30 дней хранения):

 

В моем случае наиболее важной характеристикой аккумулятора является низкий саморазряд. И, согласно этому критерию, не только относительная величина остаточного заряда максимальна у Ansmann maxE, не сложно видеть, что через срок, больший 2-х месяцев и абсолютная величина остаточного заряда у него будет выше, чем у лидеров тестирования — La Crosse Tech 2400 и Ansmann Digital Professional 2700. Соответствие же реальной емкости заявленной и практически отсутстующее уменьшение «раскаченой» емкости после длительного хранения ставит Ansmann maxE в один ряд с таким качественным аккумулятором, как La Crosse Tech 2400 (очень жаль, что производитель последнего остался неизвестным).

 

И так мы видим нового чемпиона — это Sanyo Eneloop HR-3UTG! Кроме высочайшей «сохранности» заряда, они обладают минимальным внутренним сопротивлением и минимальной деградацией емкости.

 

Приведенные графики наглядно показывают, что в большинстве своем, аккумуляторы меньшей емкости обладают значительно меньшим саморазрядом (как абсолютным, так и относительным), и после длительного хранения у аккумулятора с меньшей реальной емкостью, величина его остаточного заряда может быть выше. Таким образом подтверждается теоретическое высказывание: «Подбор металлгидридных материалов, улучшающих водородные связи и уменьшающих коррозию сплава, позволяет уменьшить скорость саморазряда, однако при этом снижается энергетическая плотность аккумулятора (емкость при заданном объеме)».

И наоборот.

Аккумуляторы GP 270AAHC 2700, GP 250AAHC 2500 (не говоря уже про Sanyo HR-3U 2500) можно однозначно отнести к браку, поскольку после первого измерения через 30 суток, наклон кривой остаточного заряда не только не уменьшается, а увеличивается еще больше, что совершенно не свойственно Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторам, у которых основной саморазряд происходит в течении первых суток прошедших после заряда.

С целью проверки заявленного свойства аккумуляторов Ansmann maxE, что они продаются полностью заряженными, и, косвено, оценки саморазряда (поскольку с момента производства до моего тестового эксперимента прошло наверняка более 2-х месяцев), я достал из упаковок 8 новых аккумуляторов Ansmann maxE и разряжал их с помощью зарядного устройства — анализатора Maha MH-C9000 током 500мА и 1000мА. Разряд происходил до напряжения 1В, что с практической точки зрения незначительно занижает результаты анализа по сравнению с разрядом до 0.9В, особенно при высоких значениях разрядного тока (0.5С) и с учетом того, что при разряде до напряжения 1В Ni-MH аккумулятор и так уже отдал 99% своей энергии.

 

Таблица 5.

Оценка «заряженности» аккумуляторов Ansmann maxE:

 

Спустя некоторое количество времени у меня появились долгожданные Sanyo Eneloop, которые также как и Ansmann maxE относятся к Ni-MH аккумуляторам с низким саморазрядом. И естественно, с целью оценки их заряженных свойств они также были подвергнуты тестированию.

 

Таблица 6.

Оценка «заряженности» аккумуляторов Sanyo Eneloop:

 

Результат меня не сильно воодушевил, но не будем списывать со счетов факт времени изготовления аккумуляторов — 06.2005, что наверняка больше, чем у Ansmann maxE (к сожалению на корпусе отсутствует дата изготовления аккумуляторов Ansmann maxE, так что о дате производства сужу по косвеным признакам).

 

Часть 2

Тестирование в экстремальных климатических условиях

Теперь перейдем к испытаниям в суровых климатических условиях. Посмотрим, как ведут себя «аккумуляторы-чемпионы» при отрицательных температурах. Для меня, как любителя зимних походов, этот показатель является крайне важным.

Перед тестированием аккумуляторы заряжались током 1000мА с помощью зарядного устройства — анализатора La Crosse BC-900. Измерение остаточного заряда производилось с помощью зарядного устройства — анализатора Maha MH-C9000 при разрядном токе 500мА и 200мА. Разряд происходил до напряжения 1В, что с практической точки зрения незначительно занижает результаты анализа по сравнению с разрядом до 0.9В, с учетом того, что при разряде до напряжения 1В Ni-MH аккумулятор отдал 99% своей энергии. Перед разрядом аккумуляторы охлаждались в течении 6-12 часов в морозильной камере современного No-Frost холодильника. Контроль температуры осуществлялся с помощью бытового термометра. Разряд осуществлялся в тех же условиях морозильной камеры при той же температуре. Maha MH-C9000 немного покрывался инеем, ЖК монитор «тормозил», но сам прибор честно выдержал испытания холодом :).

Таблица 7.

Характеристики аккумуляторов при отрицательных температурах. Разряд током 500мА:

Видя, какой большой разброс емкости наблюдается при -20°С у Ansmann maxE, было принято решение провести дополнительное длительное тестирование при меньшем нагрузочном токе в надежде увидеть более стабильные параметры у аккумуляторов. Тем более что нагрузочный ток в 200мА больше соответствует нагрузочному току большинства походной электроники, включая навигаторы GPS, которые во время работы всегда «мерзнут» снаружи.

Таблица 8.

Характеристики аккумуляторов при отрицательных температурах. Разряд током 200мА:

Некоторая стабильность результатов наблюдается. Выборки с большим количеством аккумуляторов можно продолжать и дальше. Однако мне проведенного исследования вполне достаточно, чтобы знать о том, что в длительный поход, а тем более зимой, брать необходимо только Sanyo Eneloop HR-3UTG и ничего другого. О физике данного явления можно гадать долго (Sanyo использует «хитрый» не замерзающий электролит или еще что-то), но факт есть факт — Sanyo Eneloop HR-3UTG лучшие из тех, что я держал в своих руках. И это не смотря на то, что согласно документации рабочий температурный диапазон у Sanyo Eneloop HR-3UTG от 0 до 50°С а у Ansmann maxE — от -20 до 65°С :).

Приложение.

Рисунок ниже иллюстрирует методику тестирования.

Схема электрическая принципиальная.

Тестер, внешний вид.

Автор: Propretor

Оригинал статьи находится на сайте автора http://propretor.narod.ru/Accumulators/Accumulators.htm