Akumulátory pro digitální fotoaparáty - 1. díl

V dnešním článku se seznámíme s druhy dobíjecích akumulátorů používaných ve fototechnice.

Kdo si chce pořídit nějaký digitální fotoaparát, má zpravidla jasnou představu, na čem mu záleží - o koupi rozhodují taková kritéria, jako je výkon, vybavení, hmotnost, design nebo cena. Na zdroj energie pomyslí při plánování jen málokdo, a není se ani co divit, vždyť kvalita akumulátorů se považuje za dosti nevypočitatelnou veličinu. Není však akumulátor jako akumulátor. I při nejlepší údržbě se mezi nimi, podle typu a výrobce, vyskytují nezanedbatelné rozdíly.

V přenosných přístrojích se dnes používají čtyři typy akumulátorů: niklokadmiové (NiCd), niklometalhydridové (NiMH), lithioiontové (LiIon) a lithiopolymerové (LiPol). Všechny jmenované druhy převádějí chemickou energii na elektrickou. Vždy mají tři základní komponenty. Kladnou (anoda) a zápornou elektrodu (katoda) a mezi nimi elektrolyt. V nabitém stavu je u záporného pólu přebytek elektronů, což má za následek elektrické napětí mezi oběma póly. Při uzavření obvodu (tj. propojení pólů přes nějaký spotřebič), kladný pól elektrony "odsává" - vzniká tak elektrický proud a akumulátor se pozvolna vybíjí. Elektrolyt, zpravidla nějaký roztok, přitom umožňuje pohyb elektronů mezi elektrodami uvnitř akumulátoru. Jakmile se přebytek elektronů u záporné elektrody odčerpá, je akumulátor vybit - pak přijde ke slovu nabíječka a celý cyklus se opakuje.

NiCd akumulátory

U těchto akumulátorů je elektrolyt vázán v separátoru a elektrodách. Tyto akumulátory jsou používány pro jejich schopnost funkce i v extrémních klimatických podmínkách (do -40C°). Velký rozmach výroby těchto akumulátorů přímo souvisel s rozvojem výroby různých přenosných tranzistorových přístrojů. V současnosti jsou používány v aplikacích vyžadujících velká proudová zatížení. Nevýhodou je, že obsahují těžké kovy. Ve fototechnice se již téměř nepoužívají, a to hlavně z důvodu malé kapacity akumulátorů.

Složení:
Kladná elektroda - nikl
Záporná elektroda - kadmium
Elektrolyt - draselný louh

Výhody:

• Vysoká spolehlivost a životnost (cca 1000 cyklů)
• Možnost velmi vysokých proudů
• Schopnost velmi rychlého nabíjení
• Velký rozsah pracovních teplot pro vybíjení
• Odolnost vůči rázům a vibracím

Nevýhody:

• Menší měrná energie vztažená na hmotnost / objem, malá kapacita akumulátoru
• Při skladování akumulátorů dochází k samovybíjení. Při pokojové teplotě je toto samovybíjení přibližně 30 % kapacity za měsíc a vzrůstá s vyšší teplotou
• Náhlý pokles napětí na konci vybíjení
• Obsah kadmia - látka škodlivá životnímu prostředí

NiMH akumulátory

Jsou v podstatě obdobou niklkadmiových akumulátorů. Byly vyvíjeny na základě požadavků na vyšší kapacitu akumulátoru při stejném objemu a s ohledem na zátěž životního prostředí. Nejvíce došlo k uplatnění tohoto typu akumulátorů u mobilní komunikace - mobilní telefony a přenosné počítače. Vzhledem k náhradě těžkého kovu (kadmia) za směs jiných kovů, mají tyto akumulátory některé vlastnosti rozdílné od svých předchůdců. Jejich kapacita je oproti klasickým NiCd akumulátorům vyšší cca o 40% při stejné velikosti. Použitelnost v mezních klimatických podmínkách je horší - zaručená funkce je do -10C° maximálně. Též možnost vysokých vybíjecích proudů je u tohoto typu akumulátorů omezena na zhruba dvoj až trojnásobek kapacity.

Skladování těchto akumulátorů je možné v nabitém i vybitém stavu. Je ale nutné minimálně 3x v průběhu jednoho roku články několikrát nabít a vybít. Pokud se údržba zanedbá, dochází k obdobnému jevu jako při skladování vybitých olověných akumulátorů. Vlivem chemických reakcí dojde k znehodnocení elektrod akumulátoru a k nevratné ztrátě kapacity.

Složení:
Kladná elektroda - nikl
Záporná elektroda - hydrid směsi kovů - každý výrobce si své složení chrání
Elektrolyt - draselný louh

Výhody:

• Větší měrná energie vztažená na hmotnost / objem než u NiCd
• Menší zátěž na životní prostředí

Nevýhody:

• Menší rozsah klimatických a mechanických odolností
• Kratší životnost (cca 500 až 700 cyklů)
• Při skladování akumulátorů dochází k samovybíjení. Při pokojové teplotě je toto samovybíjení přibližně 30 % kapacity za měsíc a vzrůstá s vyšší teplotou
• Vyšší vnitřní impedance

Li-Ion / Li-Pol akumulátory

Li-Ion a Li-Poh akumulátory jsou nové druhy elektrochemických článků, které se úspěšně používají v mobilních telefonech, kamerách, fotoaparátech, noteboocích a dalších přenosných zařízeních.

Nevýhodou těchto akumulátorů je nutnost používání elektronické ochrany jednotlivých článků při nabíjení a vybíjení. Při jejich nabíjení a vybíjení nesmí být překročeny výrobcem stanovené hodnoty, v opačném případě dojde k poškození článků. Toto poškození je ve většině případů nevratné a proto je při nabíjení Li-Ion a Li-Pol akumulátorů třeba používat pouze nabíječe, které jsou pro tyto články určené. Další z nevýhod těchto akumulátorů je jejich křehkost a „zranitelnost". Obal článku je tvořen kovovou fólií, která je minimálně mechanicky odolná a při jejím poškození hrozí nebezpečí požáru a poškození zdraví.

Složení:
Kladná elektroda - směs kysličníků lithia s dalším kovem
Záporná elektroda - uhlík se směsí dalších chemikálií
Elektrolyt - směs esterů - každý výrobce si chrání své složení

Výhody:

• Vysoké napětí - 3.6V / 3.7 V (a násobky)
• Vysoká měrná energie vztažená na hmotnost / objem než u NiCd, NiMH
• Nízká hmotnost, nízké samovybíjení - okolo 8% za měsíc
• Nezávadné pro životní prostředí
• Lepší indikace stavu zbytkové kapacity akumulátoru

Nevýhody:

• Delší doba nabíjení
• Veliká náchylnost na přebíjení a podbíjení
• Malý vybíjecí proud
• Vysoká vnitřní impedance
• Vyšší pořizovací cena

Pokračování příště :-)

Autor: Radek Vydáno: 26.3.2008 21:21 Přečteno: 483x Hodnocení: 1 (hodnoceno 2x)

Vaše hodnocení: 1 2 3 4 5

Formát pro tisk