LADDA ААА 500 mAh vs Eneloop Lite ААА 550 mAh. 500+ циклов в режиме 2С-2С

Есть мнение, что ныне популярные аккумуляторы IKEA LADDA являются ребрендингом Panasonic Eneloop.

Под катом – попытка сравнительного обзора «облегченных» моделек формата ААА. Они менее популярны чем «полноемкостные», но было интересно их проверить на предмет «ожидание-реальность». Или, насколько рекламные заявления двух брендов соответствует тому, что может получить конечный пользователь.

1. Eneloop Lite: в чем тайный смысл?

По поводу раздела 1. Год назад я уже рассказывал подобную историю. Но излагал длинно, запутанно, бессвязно. Теперь, когда в голове все более-менее устаканилось, хочу предложить новый вариант. Более логичный и короткий.

После выпуска компанией Sanyo осенью 2005 г. классических белых Eneloop АА и ААА, японцы на несколько лет озадачились темой расширения ассортимента продуктов, изготовленных с применением технологии Eneloop. Картинка из буклета-анонса Sanyo от 1 ноября 2005 г.:

Попытка №1

В 2007 г. появились Энелупы в формфакторах С и D.

Но дальше азиатского рынка они так и не пошли. Да и там они пошли как-то вяло… В настоящее время Eneloop С и D вроде как еще выпускаются ограниченными партиями для внутрияпонского рынка. Врядле кто из муськовчан их видел живьем. Лично я не видел.

Попытка №2

В 2009 г. выпущены первые Eneloop limited edition (eneloop tones) – это такие наборчики прикольно раскрашенных Eneloop АА или ААА в подарочных блистерах. По 8 шт.

ДРУГИЕ РАСЦВЕТКИ (несколько примеров)

ТУТ полный список того, что было выпущено за 10 лет с указанием кодов, но без картинок.

Eneloop limited edition выпускаются до сих пор, ибо ценители прекрасного их периодически покупают для цветового разнообразия парка используемых в быту Ni-MH. Ну, или для коллекции. Limited edition стоят несколько дороже «обычных», но ввиду не шибко большой востребованности, периодически попадают на распродажи по цене «обычных».

Однако, смену наклеек на классических белых Eneloop вряд ли можно назвать маркетологическим прорывом.;)

Попытка №3

В 2010 г. в дополнение к «классическим» белым были выпущены первые Eneloop XX(Pro) и Eneloop Lite. И на этом поиски возможностей расширения модельного ряда Энелупов были прекращены.

На сей момент ТТХ «святой троицы» в двух типоразмерах выглядят так (из проспекта Панасоника за 2017-2018 гг):

Надо сказать, что к тому времени (2010 г.) расширение модельного ряда Энелупов уже назрело.

Конкуренты понавыпускали «энелупоподобных» аккумуляторов, т.е. тех, для которых заявлена фича LSD (Low Self-Discharge). Или, что тоже самое, RTU/ R2U (Ready To Use), Always Ready, Stay Charged, Pre-Charged, Ready When You Are! и т.д.

Далеко не полный список LSD/R2U-аккумуляторов, имеющихся в продаже в 2011 г. можете глянуть под спойлером:

Eneloop XX появился на рынке как более высокотоковый вариант с большей заявленной емкостью. Но с меньшим сроком службы. В 2013 г. переименованы в Eneloop Pro.

Сам я их никогда не использовал, но в коллекции есть один блистер Eneloop Pro ААА.

Eneloop Pro позиционируются как элементы питания для высокотоковых потребителей вплоть до фотовспышек.

Отзывы реальных пользователей Eneloop Pro весьма противоречивы. Что и не удивительно. Если сравнивать «Pro» и «классический» белый, то весьма сомнительный выигрыш во времени заряда конденсатора в фотовспышке вряд ли компенсирует бОльшую цену + в несколько раз меньший общий срок интенсивного использования по назначению.

В июне 2010 объявлено о выпуске Eneloop Lite, которые имеют меньшую емкость, чем стандартные Eneloop, «но могут заряжаться большее число раз и менее подвержены росту внутреннего сопротивления при многократном циклировании». © Рекламные буклеты Панасоника.

Позиционируются для устройств с малым потреблением энергии. Ну как «малым». Скажем так – «относительно малым» по сравнению с белыми и черными. Сама по себе технология Eneloop предполагает неплохую высокотоковость. Даже в случае Lite.

Заглянем в даташит Eneloop Lite BK-4LCC.

Обратите внимание, что на правом графике есть кривая разряда током 1.20А.

Это к вопросу о правомерности циклирования на токах 1.00А, про которое будет рассказано в заключительной части опуса.

И еще немного истории. Для понимания почему на нонешних Энелупах написано «Panasonic» и почему не все Энелупы одинаково полезны.

Советую ознакомиться с результатами нескольких тестов Japanese Vs Chinese Eneloop ТУТ.

2. Как Eneloop Classic переделать в Eneloop Lite?

Это очень просто.

Всего два вполне очевидных действия:

— заменить белую наклейку на голубую;

— увеличить активную массу анода (-) и уменьшить активную массу катода (+).

А если Вы хотите из Eneloop Classic получить Eneloop Pro, то тоже все очевидно:

— заменить белую наклейку на черную;

— увеличить активную массу катода (+) и уменьшить активную массу анода (-).

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

На самом деле, автор немножко петросянит:

— по поводу цвета наклеек;

— по поводу очевидности игр с активными массами для читателя, который даже не знает, что это такое.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Далее — только для сильно интересующихся. В виде тезисов.

Чтобы было удобно пролистнуть не читая — ставлю метку-разделитель в виде таинственной картинки со свечами. Там, где закончится этот проблемный для понимания кусок будет стоять такая же.

Очередная попытка рассказать в общих чертах «КАК ЭТО СДЕЛАНО». Более серьезный вопрос «КАК ЭТО РАБОТАЕТ ?» практически не рассматривается, т.к. при нынешнем уровне химической грамотности населения сие объяснить невозможно. Нет, не так — объяснить можно, но правильного понимания не будет.

Весь текст и половина рисунков — от автора. Вторая половина рисунков взята из интернетов, удалено лишнее и добавлено нужное. Текст лишь частично адаптирован для людей, не особо дружащих с химией. Полностью выбросить всю химию нельзя, т.к. батарейки и аккумуляторы — это, по сути, сплошная химия. Все остальное является следствием и имеет вторичное значение.

► 1) Как устроен аккумулятор

Не все, но многие гальванические элементы в коммерческих химических источниках тока (ХИТ) представляют собой электрохимическую ячейку (ЭЯ), устроенную примерно так, как это схематически изображено на рисунке

Активное вещество это материал, который принимает участие в ОВР (окислительно-восстановительной реакции). Во многих случаях в него добавлены компоненты, которые:

— увеличивают электропроводность активной массы (например, сажа);

— частично подавляют протекание различных побочных реакций, последствия которых всегда вредны (саморазряд, необратимое окисление активных компонентов и т.п.).

Электролит — жидкая, твердая или гелеобразная среда, проводящая ионы (проводник второго рода).

Токовый коллектор это то, на что нанесена активная масса (активное в-во с добавками). Некий проводник 1-ого рода (проводит электроны). Обычно это металл или сплав металлов (никель, железо, медь, алюминий) или графит (прессованная сажа, технический углерод).

Самая важная и наиболее сложная часть любой ЭЯ в смысле проектирования и технологии изготовления — активные массы катода и анода. На поверхности и внутри активных масс электрическая энергия превращается в энергию химических связей (при заряде), а потом все наоборот (в ходе разряда). Именно этот обратимый переход энергии из одной формы в другую и отличает химический аккумулятор от других устройств накопления и хранения энергии.

Если такого не происходит, то ХИТ мгновенно превращается в кондюк. С его унылыми возможностями к накоплению энергии. Как бы тот конденсатор не был устроен — там все равно отсутствуют преобразование эл.энергии в химическую, туда-обратно. В том числе, и в обычном, «классическом» ионисторе: при заряде тупое разделение и накопление противоионов из электролита в двух слоях мелкодисперсного сорбента типа сажи (ВИДЕО). И никакой «химии».

Человечество в прошлом веке научилось получать электроэнергию в огромных количествах и кучей разных способов. Но до сих пор так и придумало ни одного простого, надежного и недорогого метода ее накопления и сохранения. Вся эта свистопляска с электрохимическим способом аккумулирования электричества — она не от хорошей жизни. Вынужденная мера, однако.

Как гласит старинное придание, великий македонский полководец Александр с оригинальной фамилией Македонский однажды сказал: «Там, где начинается авиация, там заканчивается дисциплина.» Именно поэтому в его армии не было авиационных подразделений. В результате — захватил огромную территорию Евразии.

Если немного перефразировать древнее изречение, то там, где начинается химия, там заканчиваются уроки природоведения и начинаются проблемы, головняки и сложности с пониманием.

Welcome to Hell.

Обратите внимание на 3 момента.

☀) На картинке со схемой аккумулятора отсутствует слово «электрод», хотя все прекрасно понимают, что там электродов ровно два. Только вот что считать электродом? В «большой» электрохимии (ЭХ) под электродом часто понимается только активное вещество – материал, который принимает участие в ОВР (окислительно-восстановительной реакции). В прикладной ЭХ электрод — это активное вещество + токовый коллектор (часть токоотвода, на которую нанесена активная масса) + токопроводящий слой между ними. Для конечного пользователя электрод – это то, что торчит из ХИТ и то, к чему что-то припаивается, приваривается или цепляется механически. Самый простой вариант реализации – в кислотном свинцовом аккумуляторе. Там токовый коллектор, токоотвод и то, к чему цепляют толстые провода («электрод для пользователя») – это единое целое, сделанное из свинца. Если напрессовать (или намазать) на свинцовую решетку активное вещество (диоксид свинца для (+) или для (-) мелкодисперсный свинец с наполнителем), то все вместе можно назвать электродом

☀☀) Слова «катод» и «анод» в кавычках потому как это совсем правильно, только если речь идет о разряде ЭЯ. На катоде действительно идет восстановление частиц, а на аноде – окисление. Именно таким образом электроды «катод» и «анод» определяются разработчиками и производителями ХИТ. Но при заряде протекают обратные процессы и катод с анодом меняются местами (с т.з. «большой» ЭХ). Тем не менее, это никого не колышет, и заряжающийся «катод» продолжают называть катодом (а он стал анодом) и псевдоанод (ставший катодом) – анодом. В противном случае начнется жуткая путаница.

☀☀☀) Надеюсь, все примерно представляют, для чего нужны сепараторы – защита от КЗ между катодом и анодом. Делают их в виде сетки или пленки «в мелкую дырочку» из полиэтилена, полипропилена или их сополимеров.

► 2) Eneloop Classic, Lite и Pro одного поколения, сделанные на одном заводе (FDK или в Солнечной Китайщине) по составу активных веществ, степени их дисперсности, способу нанесения и (возможно) по составу электролита скорее всего отличаются мало. Не исключено, что они практически идентичны. ИМХО.

Поколения энелупов по версии eneloop101.com: ТУТ

► 3) Циклируемость у «никелевого» электрода великолепная. В электрохимии этот электрод принято называть оксидно-никелевый электрод (ОНЭ). Хотя, более правильно было бы «гидроксидно-никелевый»…

При заряде активное вещество, мелкодисперсный бета-Ni(OH)2 переходит в бета-NiOOH.

При этом гидроксид никеля Ni(OH)2 теряет 1 атом водорода. Куда же он девается? А он через раствор передается на металлогидридный электрод и растворяется в нем: М + Н —> МН.

При разряде все в обратном порядке: бета-NiOOH —> бета-Ni(OH)2.

Гидроксооксид никеля NiOOH принимает 1 атом водорода. Откуда он берется? Из раствора. Откуда взялся избыточный водород в растворе? Его отдал металлогидридный электрод МН —> М + Н

Переносчиками атомов водорода в растворе являются вода и гидроксид-ионы ОН(-). Именно поэтому базовый состав электролита для данной ЭХ системы прост и незатейлив: 30%-ный раствор КОН в воде. Это молекулы воды и гидроксид-ионы в одном флаконе.

Момент истины: параметры кристаллических решеток бета-NiOOH и бета-Ni(OH)2 практически идентичны. По плотности они отличаются всего лишь на 1.2 % (4.15 и 4.10 г/см^3). То есть, в цикле заряд-разряд объем ОНЭ остается почти неизменным. Это приводит к тому, что в процессе использования ОНЭ механически не разрушается. И это прекрасно.

Срок службы ОНЭ в никель-водородных аккумуляторах (Ni-H, существуют только промышленные варианты) составляет примерно 30–40 тыс. циклов до потери емкости ячейки на 20% и глубине разряда 40-60 %.

► 4) Циклируемость металлгидридных электродов (МГЭ) на 1-2 порядка хуже, чем у ОНЭ.

На схемах выше буквой «M» обозначен сплав Mm+Ni, где никеля заметно больше — по массе в 2.2 раза, а по числу атомов — в 5 раз. Mm это т.н. мишметалл — смесь 4-х лантаноидов, полученная из природного сырья и обогащенная лантаном. Если мишметалл обогатить не лантаном, а церием, то в результате — хорошо известный всем ферроцерий из которого делают «кремни» для зажигалок.

Мишметалл с никелем в виде прессованного порошка — это активное вещество «анода» в подавляющем большинстве коммерческих Ni-MH аккумуляторов.

Сплав М (Mm+Ni) очень хорошо растворяет атомы водорода (Н). Водород с ним образует твердый раствор внедрения, который на схемах выше имеет условное обозначение «МН». При образовании твердых растворов внедрения всегда происходит увеличение объема твердой фазы, в которую влезают инородные частицы.

ТРИ момента, очень важных для понимания материала вцелом.

☀) В ходе полных зарядно-разрядных циклов активное вещество металлогидридных электродов сначала увеличивает, а потом уменьшает свой объем на 15-25%. Это приводит к постепенному разрушению оного. Не так, чтобы к очень быстрому. Но на протяжении нескольких сотен полных циклов – весьма заметному.

☀☀) Лантаноиды, входящие в мишметалл — весьма активные вещества и склонны к окислению при взаимодействии с компонентами электролита. Да и вообще к окислению. Порошки лантаноидов пирофорны. Порошок сабжевого сплава Mm+Ni тоже пирофорен, несмотря на большое содержание никеля (5:1 по атомам), который сам по себе непирофорен. Поэтому Ni-MH ячейки не рекомендуется разбирать: ВИДЕО. Лантаноиды существенно активнее того же алюминия, который, например, способен вытеснять водород из воды. От этого безобразия его обычно спасает очень тонкая, но очень прочная и химически инертная пленка собственного оксида. Именно по причине несколько избыточной активности мишметалл растворяют в большом количестве никеля, который устойчив к действию многих окислителей — вспомните зеркальные поверхности никелированных изделий. По той же причине частицы сплава Mm+Ni обычно подвергают микрокапсулированию — покрывают сверхультратонким слоем никеля или меди. Что используется при микрокапсулировании по технологии «Энелуп» и каким образом делается — это и есть главная тайна Саньё-Панасоник. Нау-хау, которое вряд ли является однозначным рецептом. Это, скорее всего, что-то из области кайдзен.

Все эти меры существенно снижают скорость деградации анода при циклировании, но не кардинально. Только до разумного уровня.

☀☀☀) Что бы еще как-то демпфировать эти нежелательные процессы (разрушение частиц и их окисление), активная масса МГЭ рассчитывается таким образом, чтобы ее емкость (способность к накоплению заряда) на 10-20-30% превышала таковую у ОНЭ, который деградирует на 1-2 порядка медленнее.

Отсюда следует интересный вывод. В начале жизненного цикла Ni-MH аккумулятора емкость ячейки определяется (лимитируется) полной емкостью катода (+), т.к. анод (-) всегда остается недозаряженным на 10-20-30%. В конце жизненного цикла ситуация меняется на обратную, т.к. прессованный порошок мишметалла с никелем уже заметно деградировал. Деградация является следствием трех процессов, протекающих параллельно: окисления и локального разрушения самих частиц мишметалла, а также потери непосредственного контакта между ними (не через электролит). В результате, часть «активной» массы перестает быть активной. В запущенных случаях может даже отваливаться в электролит. На другой стороне прессованного слоя мишметалла происходит частичное нарушение контакта между активным веществом и токовым коллектором. В результате — увеличение общего сопротивления электрода вцелом.

►5) В ряду Pro — Classic — Lite увеличиватся активная масса анода MH и уменьшается активная масса катода NiOOH. Объем банок типоразмеров АА или ААА есть почти константа, а напихано в них плотно. И ежели туда чего лишнего хотите добавить, то значит нужно освободить некий объем. При увеличении активной массы анода (-) увеличивается циклируемость ячейки, т.к. скорость уменьшения емкости МН-электрода в ходе циклирования становится меньше. Но т.к. масса катода (+) вынужденно уменьшается, то уменьшается емкость ЭХ ячейки вцелом.

Отношение активных масс даже в Pro-варианте с вероятностью 99,9% уже не стехиометрическое (т.е. 1:1 как по уравнению реакции). А сдвинуто оно в сторону избытка MH, к примеру 1:1.1 или 1:1.2.

Этот дисбаланс усугубляется в случае Eneloop Classic. А в Lite — еще больше.

Вас никогда не удивляло, что у Eneloop Classic АА заявленная емкость всего лишь 1900 mAh? Это расплата за 2100 циклов (правда, неполных и на малых токах: по методикам МЭК). А у конкурентов с ихними 2500-2800 mAh с циклируемостью вообще полный абзац. Хотя и заявляют от 500 до 1000 циклов. Посмотрите, как колбасит на циклировании 2С-2С китайских «энелупоподобных» в предыдущем обзоре.

►6) Почему такой подход неприменим для нынешнего «лития»? То, что было изложено выше, используется в ЭХ системах, в которых активные вещества катода и анода резко (на порядок или более) отличаются по устойчивости к циклированию. В том случае, если эти самые устойчивости для двух электродов сравнимы, то используется иной подход. О котором, надеюсь, многие осведомлены. Речь идет о высокотоковых, среднетоковых и низкотоковых ячейках для ныне популярного литий-иона. Что бы превратить низкотоковый аккумулятор в средне- или высокотоковый, увеличивают площадь токовых коллекторов с нанесенными на них активными веществами. При этом объем, который занимают коллекторы тоже неминуемо увеличивается.

Те, кто когда-нибудь разбирал 18650 элементы или призматики, наблюдали воочию токовые коллекторы из медной и алюминиевой фольги с нанесенными на них активными веществами.

Но чтобы все это запихнулось в банку того же форм-фактора (например, 18650) приходится уменьшить активные массы.

Активные вещества имеют пористую структуру — порошки, накатанные валиком на токопроводящий клей. Электролит (соли лития в сложных смесях органических растворителей) заполняет свободные объемы пор в активных массах и пор в сепараторах.

В результате увеличения площади коллекторов уменьшается плотность тока, протекающая через каждый из электродов. А значит снижается тепловыделение и увеличивается эта самая «высокотоковость». Но при этом уменьшаются:

— емкость ячейки

— устойчивость к циклированию.

Если 2 последних момента вас совсем не устраивают, то есть простой и очевидный выход: не меняя активных масс нужно увеличить габариты банки. От 18650 переходите к чему-то более объемному

А если хотите всяких дополнительных бонусов и плюшек, то в нужно «в консерватории что-то менять». Ибо на настоящий момент из «обычного» «литий-иона» с графитовым анодом выжато почти все возможное. Эта красота сейчас в пике популярности и объемов производства. Но начинается стагнация, которая будет растянута еще на несколько лет, за счет доразвития систем на основе С(Li)-LiMePO4 (т.н. литий-железо-фосфат и подобные).

А в это время на смену «классике» широкой поступью идут конкуренты. Вот что получается уже сейчас (технология пока доводится до ума) в случае замены активного вещества анода — технического углерода на титанат лития. Слепил коллаж:

►7) А что в отдаленной перспективе?

Кстати, LTO — это пока еще литий-ионная система. Возможно, последняя из коммерческих.

Но на горизонте маячит еще более грозный конкурент — это система Li-S, не имеющая никакого отношения к нынешним литий-ионным, как «классическим» и неклассическим. Ибо она другая по сути .

Li-S. Удивительное рядом

Не, ну литий там, конечно, есть. И даже ионы лития есть (в электролите). Но это не ионы лития, внедренные в различные матрицы (например, в тот же графит — как в «классике»). Это слой металлического лития, толщиной несколько десятков микрон. То есть то, от чего вынужденно отказались в конце 80-х в пользу литий-иона.

☀) Замечательность системы Li-S в том, что ее удельная энергоемкость (по массе) огромна. Теоретически — до 2500 Вт*ч/кг. Для «классического» литий-иона теоретический предел ~600 Вт*ч/кг. За 30 лет развития, в лучших коммерческих образцах получено 280 Вт*ч/кг (а начиналось с 60-70). Это практически технологический предел, т.к. продолжать увеличивать сей показатель экономически не выгодно. Кстати, у литий-железо-фосфата и LTO с этим делом ничуть не лучше. Но ближайшее десятилетие они будут существовать и развиваться.

Уже сейчас опытные партии Li-S характеризуются 400-500 Вт*ч/кг. При этом объем ячеек у них аналогичен литий-ионным.

Пока они не шибко конкурентоспособны:

— плохая циклируемость;

— саморазряд 8-15% за первый месяц;

— плохо держат токи больше 2-3С.

Но когда 3С — это 60А, то с этим, наверное, можно смириться:

☀☀) А главная фишка в другом — это единственная система из почти готовых к коммерческому использованию, в которой активная часть катода… жидкая. Катод там состоит из двух частей.

— серы, смешанной с сажей (для увеличения электропроводности), нанесенной на токоотвод. Это источник ионов серы для электролита.

— серы, растворенной в электролите в виде полисульфид-ионов — цепочек атомов серы разной длины с минусами на концах. Они-то и взаимодействуют с металлическим литием анода.

Вы скажите — и что? А я отвечу — это приводит к совершенно уникальным особенностям Li-S по сравнению с конкурентами. Пара примеров.

— в ходе разряда полисульфид-ионы сжирают любые шероховатости поверхности металлического лития. И в первую очередь — дендриты, которые неминуемо образуются в ходе заряда. Происходит восстановление плоской поверхности. Именно из-за неустранимого дендритообразования в конце 80-х отказались от систем с анодом из металлического лития. Потому как взрыво- и пожароопасно.

— по ячейкам можно палить из стрелкового оружия. Никаких возгораний не происходит. И даже аккумулятор продолжает функционировать до тех пор, пока из него не выйдет большая часть электролита. А вот если не тормозить, а по-быстрому залепить пробоины скотчем/пластырем/изолентой (синей) аккумулятор будет работать дальше.

Конечно, до апофеоза Li-S еще надо дожить. Потенциал огромен, но технология изготовления пока в начале славного пути.

Сложный кусок закончен. Спасибо, что еще продолжаете читать эту писанину.

3. Что-где-почем

Eneloop Lite 550 mAh (4 шт. в блистере) — куплены на nkon.nl за €6.95. Сейчас это стоит €5.95.

ru.nkon.nl/rechargeable/nimh/aaa-size/4-aaa-eneloop-lite-batteries-in-blister.html

Доставка платная. Но в составе сборной посылки плата за пересылку 1 (любой) банки €9.90/46=€0.215. Для соотечественников: на момент написания сего текста — это 17 р. 40 коп.

LADDA 500 mAh (4 шт. в блистере) куплены в онлайн магазине IKEA за 299 рублей. Это €2.47 или 2.75 USD.

Сейчас в онлайн лавке они отсутствуют. Пересылка платная: любой груз вменяемых габаритов (58x40x37 см) и массой от 0 до 5 кг – 199 руб. Или почтой России, или до пункта выдачи DPD. Вполне понятно, что никто, находясь в здравом уме, 1 блистер за 299 руб. + пересылка 199 руб. заказывать не будет. Поэтому в заказ было включено 6 блистеров всяко-разных аккумуляторов LADDA

4. Что заявлено и сравнение живьем

Начнем с блистеров. Блистеры – это то немногое, что доступно конечному пользователю для прочтения-изучения. Конечный пользователь — он с большой вероятностью не медитирует над проспектами Панасоника, а уж панасониковы даташиты – вообще до лампочки. И правильно делает — рекламные проспекты они на 90% рекламные-рекламные, а даташиты от Панасоника, которые болтаются в И-нете, вызывают сильное недоумение — одна страничка на английском ХЗ откуда. Для сравнения посмотрите даташиты от Сони, Самсуга или Лыжи. Правда, НАШ человек он то, что написано на блистерах, тоже читает далеко не всегда. И Ваш покорный слуга тут не является исключением: впервые более-менее внимательно ознакомился с изображенном на сих блистерах только в процессе подготовки материала к этому пункту.;)

Но нам деваться некуда — по LADDA никакой официальной информации в сети нет, давайте порассматриваем эти самые красивые упаковочки. Вдруг чего полезное найдем.

По Энелупу – ничего нового. Все это есть в проспектах Панаса (см. выше). Забавно, но про «номинальную» емкость в 600 mAh, заявленную в «даташите», нигде не упоминается. И это правильно: ибо IEC 61951-2:2011 никто не отменял. А там ВПЕРВЫЕ было предписано указывать минимальное значение, а не заявленное производителем как абстрактно-номинальное. Теперь это отражено в крайнем ГОСТ Р МЭК 61951-2:2019.

На обратной стороне приведены даты изготовления блистеров (обведено красным). LADDA — 20 неделя 2016 г. Eneloop Lite — декабрь 2018 г.

Когда изготовлены сами аккумуляторы с трудом можно разобрать, по тому, что выдавлено на ихних наклейках:

LADDA — 19 неделя (9-15 мая) 2016 г. Eneloop Lite — декабрь 2018 г.

Остальное логично свести в табличку.

Габариты практически одинаковы, а вот масса отличается.

Средняя масса Eneloop Lite 10.1 г, что соответствует тому, что приведено в проспекте Панасоника.

А средняя масса LADDA всего лишь 9.3 г. Я не знаю, соответствует ли это каким-либо спецификациям, но Eneloop Lite и LADDA – это явно не одинаковые аккумуляторы, которые отличаются только по наклейкам.

В тоже время, вид с торцов эквибанален:

Донышки всех цилиндров чуть вогнуты внутрь.

5. Остаточная емкость. Проверка общей емкости по ГОСТу

После вскрытия блистеров те и другие аккумуляторы были пронумерованы от 1 до 4.

Далее в тексте будут они будут обозначаться как

LA1, LA2, LA3, LA4

En1, En2, En3, En4.

Были измерены

1) НРЦ и IR(@1kHz) – приборчик YR1035 (тут и далее везде)

2) Остаточные емкость и энергозапас – SkyRC MC3000 (тут и далее везде).

Ток 0.2С = 0.100 А, отсечка на 1.00В. Для всех ячеек. На самом деле, 0.2С для Eneloop-550 это 0.110В. Но результаты замеров «емкости» более корректно сравнивать на одинаковых токах разряда.

3) Емкость по ГОСТ Р МЭК 61951-2:2019

— разряд аккумулятора током 0.2С до 1.00В (сброс остаточной емкости)

— пауза 1 час

— заряд током 0.1С, 16 часов

— пауза 1 час

— разряд током 0.2С до напряжения 1.00В (определение емкости).

Опять-таки принимается, что С=500 mAh. Более того, MC3000 не позволяет задать для Eneloop-550 ток 0,055А. Или 0.05А или 0.06А.

Результаты в таблице.

6. Циклирование в режиме 2С-2С

В чем главное отличие аккумулятора от батарейки? В способности отдавать накопленный заряд многократно. Отсюда следует, что проверка устойчивости к циклированию — это альфа и омега «тестирования» аккумуляторов любого типа. Все остальные проверки (на соответствие образцов тому, что заявлено вендором и т.п.) — это всего лишь подготовка к главному этапу — циклированию в том или ином режиме до выполнения некого условия:

№1 — частичной потери емкости (60 или 80%);

№2 — сильной потери способности выдавать электроэнергию при заданном токе разряда;

№3 — полной потери работоспособности аккумулятора.

Как следует из написанного выше, главная фишка Lite и «облегченного» LADDA – это особая устойчивость к циклированию. Понятно, что проводить циклирование по ГОСТовской методике — дело безнадежно-продолжительное, т.к. затянется на несколько лет. 1500 и 3000 неспешных циклов — это занятие для Кая, который выкладывал слово «вечность» из кубиков с буквами «О», «А», «Ж» и «П». Поэтому было принято решение провести оное в несколько ускоренном темпе, как это было сделано в одном из предыдущих обзоров.

Алгоритм:

— заряд током 2С, критерий окончания ∆V = — 3 mV

— пауза 1 час

— разряд током 2С до напряжения 1.00В (определение емкости)

— пауза 1 час

Для единообразия было принято, что С=500 mAh.

Циклирование пулами по 50 циклов.

После каждого пула — отдых не менее 12 часов и измерение импеданса IR(@1kHz).

Давайте прикинем, сколько это займет по времени. Приблизительно.

1) Пусть на 2С аккумуляторы будут выдавать на-гора в каждом цикле 500 mAh. Это весьма оптимистично даже для Eneloop Lite с ихними минимально заявленными 550 mAh, ибо ток 2С для Ni-MH немалый. Причем, в ходе циклирования аккумуляторы будут потихоньку терять емкость, а значит — разряжаться быстрее.

2) Пусть заряд всегда заканчивается после прохождения через ячейку 2С. На самом деле, в водных системах это всегда не так, т.к. часть энергии тратится на побочный процесс, так называемый «кислородный цикл». И чем ближе аккумулятор к состоянию 100%-ого заряда, тем большая часть энергии уходит на осуществление побочного процесса. Кислородный цикл вцелом экзотермичен: избыточная энергия сначала затрачивается на образование молекулярного кислорода, а потом выделяется в виде тепла.

Тогда:

— заряд током 2С — 0.5 ч. (немного больше)

— пауза — 1 ч.

— разряд током 2С — 0.5 ч. (немного меньше)

— пауза — 1 ч.

ИТОГО: 3 часа на 1 цикл. За сутки — 8 циклов. На один пул (50 ц. + 12 ч. отдыха) уйдет ~7 суток.

По моим предварительным прикидкам, условие №2 с немалой вероятностью должно было выполниться для LADDA где-то через 6 пулов (300 ц.), а для Энелупов — через 12 пулов (600 ц.). Это на основании результатов циклирования белой LADDA в том самом обзоре. Но это не точно.

Забегая вперед — я несколько недооценил потенциальную выносливость подопытных…

Посмотрим, что же получилось.

Результат по первой сотне циклов, чтобы вы представляли плотность расположения экспериментальных точек на крайних графиках (по окончанию циклирования):

А вот и окончательные результаты.

Изменение емкости в ходе циклирования + рост формального параметра, не имеющего физического смысла (импеданс ячеек на частоте 1 кГц):

Более адекватное представление о процессе деградации элементов в ходе циклирования дает измерение их энергозапаса (раньше иногда употреблялся термин «энергетическая емкость»). То, что в прикладной дисциплине «электротехника» называется ХИТ (химический источник тока), в фундаментальной науке «электрохимия» называется ХИЭЭ (химический источник электрической энергии). Как говорится, почувствуйте разницу. 😉

На картинках отмечены уровни, соответствующие потерям емкости (или энергозапаса) на 20%. Если возникнут вопросы, я расскажу, как приблизительно определил эти самые уровни.

На энергетической диаграмме хорошо видно, что оба ЛАДДА сей рубеж преодолели. И значительно раньше, чем это кажется при взгляде на бестолковые «емкостные» кривые. А Энелупы к 550 циклу выглядят бодрячком и, скорее всего, продержатся еще несколько сотен циклов. По крайней мере, En2.

Для любителей аккумуляторных сборок, возможно окажется интересной разбежка по состоянию ячеек в парах LA1-LA2 и En1-En2. Вот ведь странно: с вероятностью 100%, каждая пара по отдельности сделана на одной и той же производственной линии, по одной и той-же технологии Саньё-Энелуп. Скорее всего — в один и тот же день и час. Технология — самая совершенная в мире (для Ni-МеH) + она еще и японская.

А ячейки не единообразны в ходе циклирования. Причиной тому: слишком сложно они устроены, слишком сложные процессы там протекают параллельно и последовательно, слишком неудачен, по сути, принцип двойного преобразования энергии: эл. энергия —> энергия хим. связей —> эл. энергия.

Некоторые, возможно, возразят: мы собираем АКБ не на унылом, допотопном и мало предсказуемом Ni-МеH, а на замечательном и более предсказуемом «литии». Угу, блажен кто верует. В обустройстве ЭХ ячеек этого самого «лития» есть один чрезвычайно стремный момент — наличие защитного слоя SEI со стороны анода (графитового электрода). Этот слой должен присутствовать с вероятностью 100%, ибо он частично (но не полностью) предотвращает взаимодействие щелочного металла лития с органическими в-вами, из коих состоит электролит. Без этого самого SEI ни одна «литиевая» ячейка функционировать не будет, ибо сдохнет тут же, сама по себе. И даже с пиротехническими эффектами. Так вот: SEI, образующиеся в разных ячейках хотя бы чуть-чуть, ничтожно мало, но отличаются по свойствам и строению. И это при великолепно отлаженной японской или корейской технологии. А дальше, в процессе достаточно длительного использования, эти сверхмалые отличия неминуемо приводят к заметным отличиям в параметрах банок. Потому как SEI продолжает расти и видоизменяться в процессе роста. Это типа как однояйцевые близнецы — чем дольше живут и развиваются, тем больше отличия. Хотя казалось бы — на старте папа с мамой часто путают, где Вася, а где Петя.

Поэтому, когда автор видит очередной опус про замечательные изделия китайпрома, пусть даже слепленные на достаточно крупных предприятиях, то его это веселит. Ибо отлаженный технологический процесс — это знание и четкое понимание сотен нюансов, про которые не пишут в книжках или статьях, не указывают в патентах. В этом отношении китайцы — в начале славного пути. Уже второй десяток лет.;) Так же веселят автора методы подбора китайских ячеек «по емкости» (а она у китаезов уже на первых десятках циклов может измениться непредсказуемым образом) или по «внутреннему сопротивлению», которое к сопротивлению имеет отношение только в силу своей размерности. Кстати, о птичках, для любителей измерять импеданс ячеек (и называть это «внутренним сопротивлением») — там выше я привел 4 кривые IR(@1kHz), которые волшебным образом слились в две. В парах LA1-LA2 и En1-En2 есть не так что бы кардинальные, но заметные отличия в ходе циклирования. А формальный параметр IR(@1kHz) к этому нечувствителен. О слова совсем.

7. Заключение

1) Как и предполагалось, токи 2С для Eneloop Lite и «облегченных» LADDA вполне себе удобоваримы.

Лайтовые разновидности предназначены для малопотребляющих устройств типа клав/мышей не потому что «не могут» большие токи. «Могут» они приличные токи, могут. И не хуже «обычных» Энелупов. Вот только емкости уменьшены:

AAA Eneloop Lite 550 mAh VS Eneloop Classic 750 mAh — на 27%

AAA LADDA 500 mAh VS LADDA 900* mAh — на 55%

AA Eneloop Lite 950 mAh VS Eneloop Classic 1900 mAh — на 50%

AA LADDA 1000 mAh VS LADDA 2450* mAh — на 59%

[* В комментариях к одному из предыдущих обзоров высказывалось мнение, что «белые» LADDA — это аналоги Eneloop Pro, а не Eneloop Classic. Наверное, оно так и есть.]

2) Как и заявлено, Eneloop Lite 550 mAh и LADDA 500 mAh очень устойчивы к циклированию. Тесты в режиме 2С-2С как минимум на порядок более жесткие, чем ГОСТовские.

— Токи 2С для любого Ni-МеH — это реально большие токи.

— Глубина циклирования по ГОСТУ 60%. А здесь — 100%.

В используемой методике, в отличии от ГОСТ добавлена часовая пауза после сверхбыстрого заряда и такая же пауза после сверхбыстрого разряда. Это мера вынужденная, т.к. целью автора было не угробить ячейки максимально быстро, а посмотреть, на что они способны. Если Вы думаете, что основной смысл пауз — уберечь подопытных от теплового разгона, то сермяга в этом есть. Но это не главное. Главным было дать хоть какое-то время для «устаканивания химии» внутри систем. А конкретнее — для протекания т.н. кислородного цикла (при заряде) и водородного цикла (при разряде). С вашего позволения, я не буду про это рассказывать, писать уравнения реакций, объяснять что такое перенапряжение электрода и как с этим безобразием пытаются бороться. Итак химии в этой писанине выше крыши…

3) По поводу измеренной остаточной емкости, которая оказалась «на пределе» от заявленной минимальной. У вендора завсегда есть отмазка — хранилось не при фиксированной температуре 20 град. И он, скорее всего, прав.;)

4) Плановое уменьшение емкости — вынужденная жертва. Плата за увеличение устойчивости к циклированию. Нужна ли была та жертва — другой вопрос. Лично я до сих пор не определился.

Извините, если кто чего не понял.

К сожалению, в мире ХИТ-ХИЭЭ все еще сложнее и запутаннее.

Я показал лишь вершину айсберга.

Всего доброго.