Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn): особенности, преимущества и недостатки

Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn): особенности, преимущества и недостатки

Никель-цинковые аккумуляторы – заряжаемые химические элементы питания, использующиеся в различной технике: фото и видеокамеры, часы, рации, проигрыватели, пульты дистанционного управления, игрушки и т. д. Для обозначения используется аббревиатура NiZn. Подходят для любых устройств, рассчитанных на использование стандартных солевых и щелочных батареек.

Первая версия такой АКБ была разработана ещё в 1901 году американским изобретателем Томасом Эдисоном. Пользуются популярностью благодаря высокой ёмкости и напряжению. Как и другие виды батарей обладают своими плюсами и минусами, которые важно учитывать при выборе.

Особенности и характеристики

В NiZn АКБ в качестве анода используется цинк (Zn), катода – никелевый оксид (NiOH), электролита – калиевый гидроксид (KOH).

Никель-цинковая батарейка

Конструктивно аккумулятор состоит из таких элементов:

  • Положительный и отрицательный электроды (катод и анод).
  • Чехол из капрона, отделяющий положительный электрод.
  • Оболочка из трёхслойного целлофана, отделяющая отрицательный электрод.
  • Изоляционная трубка для фиксации отрицательной клеммы.
  • Изолирующая пробка для крепления положительной клеммы.
  • Герметичный корпус из полистирола.

Отрицательным электродом является спрессованный брикет из цинковой пыли и оксида цинка в соотношении 3:7. Для соединения этих компонентов используется раствор крахмала концентрацией 2,5%.

Положительный электрод выполнен в виде пористой никелевой пластины, пропитанной активным веществом.

Производители выпускают такие АКБ всех основных форм-факторов:

  1. AA (пальчик).
  2. AAA (мини пальчик).
  3. D (бочка).

Элементы питания NiZn обладают такими основными характеристиками:

  • Номинальное напряжение – 1,6 В.
  • Удельная энергетическая ёмкость – 46-70 Вт*ч/кг.
  • Рабочий ресурс – 250-370 циклов заряд-разряд.
  • Внутреннее сопротивление – 20 мОм.
  • Уровень саморазряда при температуре +18-+25°С – 10% в первый месяц и около 3-5% в последующие.
  • Напряжение отсечки – 1,3 В.
  • Допустимый температурный режим эксплуатации – -30-+40°С.

Для зарядки необходимо использовать специальное зарядное устройство. ЗУ для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов применять нельзя, это чревато выходом элемента питания из строя и рисками безопасности. Напряжение заряда должно составлять 1,8 В. Можно использовать универсальное зарядное устройство для аккумуляторов разных типов, к примеру, IMAX B6. АКБ считается полностью заряженной по достижении напряжения в 1,6 В.

Зарядка для NiZn

Аккумуляторы нужно периодически подзаряжать, даже если они не используются. В случае глубокого разряда может значительно снизиться ёмкость. Хранить желательно в прохладном месте, при высокой температуре разряд происходит гораздо быстрее. Перед зарядкой требуется полная разрядка. Если заряжать не полностью разряженную батарею, через короткое время у неё заметно снизится ёмкость.

Крайне рекомендуется использовать специальное зарядное устройство, осуществляющее автоматическую разрядку перед зарядкой. Также крайне желательно, чтобы ЗУ имело функцию автоматического отключения при достижении полной ёмкости.

Преимущества никель-цинковых аккумуляторов

К положительным особенностям батарей данного типа можно отнести:

  • Сравнительно высокое напряжение одного элемента в полностью заряженном состоянии – 1,6-1,7 В. Для сравнения, никель-металлогидридные и никель-кадмиевые аналоги имеют напряжение 1,25 В.
  • В составе нет токсических химических веществ, что упрощает утилизацию неисправных АКБ.
  • Стабильное напряжение в процессе разряда независимо от нагрузки. Элемент остаётся стабильным при токе разряда 4-300 А.
  • Широкий спектр использования. Можно устанавливать в любую технику, питающуюся от обычных батареек с номинальным напряжением 1,5 В.
  • Допустимость переполюсовки. Если вставить батарею в устройство не той стороной (спутав + и -), не возникнет негативных последствий как для АКБ, так и для прибора.
  • Пожаробезопасность. Даже в случае короткого замыкания питающий элемент обычно не возгорается. Однако нельзя чтобы батарея долго находилась в состоянии КЗ.
  • Устойчивость к механическим нагрузкам. Прочный полистироловый корпус надёжно защищает внутренние компоненты от внешних негативных воздействий.
  • Высокая мощность. АКБ может разряжаться при высоких токах, вплоть до 300 А, что позволяет питать высокомощные приборы.
  • Низкое внутреннее сопротивление. Благодаря этому можно осуществлять зарядку высокими токами. Также это обеспечивает сравнительно низкий саморазряд.
  • Малый вес. Это позволяет питать данными элементами радиоуправляемые летательные аппараты.
  • Высокая ёмкость. В сравнении с другими аналогами на основе никеля, ёмкость элемента той же массы примерно на 30% выше.
  • Низкий саморазряд. Даже при длительном хранении в заряженном состоянии уровень заряда снижается незначительно.

Никель-цинковые батарейки (NiZn)

Недостатки NiZn АКБ

Несмотря на обилие достоинств, такие аккумуляторы обладают и рядом недостатков:

  • Повышенная чувствительность к глубокому разряду. При разряде ниже 1,4 В возможно значительное снижение ёмкости и сокращение срока службы.
  • Низкая устойчивость к перезаряду. Нельзя часто перезаряжать элемент, это приведёт к ухудшению технических характеристик и ускоренному выходу из строя.
  • Для зарядки необходимо использовать специальное ЗУ.
  • Наличие эффекта памяти. Если заряжать не полностью разряженную батарею, у неё достаточно быстро упадёт уровень ёмкости.
  • Малый ассортимент. NiZn элементы выпускают всего несколько производителей, поэтому зачастую их достаточно сложно найти в продаже.
  • Сравнительно низкий рабочий ресурс. Максимальное количество циклов заряд-разряд составляет 370, что соответствует примерно 5 годам эксплуатации. Для сравнения, у NiMh аналогов данный параметр составляет до 800, следовательно, их теоретический срок службы может достигать 10 лет. Однако реальный срок службы всегда зависит от интенсивности и условий использования.

Заключение

NiZn аккумуляторы – довольно эффективные и надёжные элементы питания. В сравнении с аналогами выигрывают повышенной ёмкостью и рабочим напряжениям. Могут использоваться для питания широкого спектра бытовых приборов. За счёт повышенного напряжения техника может работать дольше, а сами аккумуляторы разряжаются более правильно. Но, такие батареи служат меньше в сравнении с никель-металлогидридными аналогами.

Также могут возникнуть сложности с их покупкой из-за низкой распространённости, обычно приходится заказывать такие аккумуляторы на зарубежных торговых площадках. При этом стоимость такая же или даже выше, чем у NiMh аналогов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *