Покрытие сплавом никель - цинк. NIZN аккумуляторы

Сплав никель - цинк. Цинковые покрытия, легированные никелем (50% Ni и 50% Zn), имеют более высокую коррозионную стойкость, чем цинковые, и способны обеспечить анодную защиту стальным деталям от коррозии. Наиболее оптимальным для этой цели является электролит (в г/л):

Хлористый аммоний 200-250

Окись цинка 15-17

Хлористый никель 25 — 40

Кислота борная 20—25

Декстрин 5 — 10

Режим электролиза: температура электролита 15-20 °С, i к = 1 ÷ 2 А/дм 2 , аноды — раздельные Zn:Ni = 1:1, рН =6,3 ÷ 6,7.

Покрытия получаются блестящими и хорошо сцепленными с основой. Продолжительность действия добавки декстрина (блескообразователь) составляет 5 г/л на 10 А.ч/л.

Наряду с этим составом применяют электролит, содержащий (в г/л):

Сернокислый цинк 75-125

Сернокислый никель 25 — 75

Сернокислый аммоний 35 — 40

Аммиак, мл/л 250

Режим электролиза : температура электролита 15 — 20°С, i к = 1 ÷ 2 А/дм 2 , (i к в начале электролиза 2 — 3 А/дм 2 в течение 1 мин), аноды — из сплава, который осаждается на катоде.

Декоративные и светопоглощающие покрытия из черного никеля в оптической промышленности осаждают из электролита (в г/л):

Сернокислый никель 65 — 75

Сернокислый цинк 30 — 40

Никель — аммоний сернокислый 45 — 50

Натрий роданистый 15

Кислота борная 25

Режим электролиза: температура электролита 45 —55°С, i к = 1,0 ÷1,5 А/дм 2 , аноды раздельные Ni: Zn = 1:1 или из сплава, который осаждается на катоде.

Сначала при 0,02 — 0,05 А/дм 2 рекомендуется осадить определенный слой обычного никеля в качестве подслоя, а потом повысить i к до 1,3 А/дм 2 и нанести черный никель. Благодаря этому повышается адгезия покрытия с основой. Для работы в условиях умеренного климата (помимо подслоя меди и никеля по стали) черные никелевые покрытия дополнительно обрабатывают в горячем растворе дву-хромовокислого калия.

В покрытия, получаемые из роданистого электролита, помимо никеля и цинка входит роданистый натрий и двойная никель-аммонийная соль.

При малых i к = 0,2 ÷ 0,4 А/дм 2 на катоде осаждается серый никель, прочно сцепленный с основой. Увеличение i к от 0,4 до 1,0 А/дм 2 приводит к получению черных осадков. Одновременно изменяется качество — покрытия становятся хрупкими. При понижении температуры электролита до 20°С покрытия становятся грубыми, с подгарами. Переход от серого никеля к черному происходит скачкообразно. На рис. 43, участок 1 кривой соответствует выделению никеля, а участок 2 — выделению цинка. На переходном участке происходит восстановление Ni — Zn на катоде. При 50°С этот момент соответствует i к = 0,35 ÷ 0,4 А/дм 2 . В составе серых покрытий содержатся следы цинка, 14 — 15% черного сульфида никеля, 74% гидроокиси цинка, 9% обычного сульфида никеля.

Рис. 43.

1 — выделение никеля; 2 — выделение цинка

Катодное восстановление сплава Ni — Zn сводится к тому, что при значении i к, отвечающем скачку потенциала на поверхности катода, начинается выделение пузырьков водорода. С повышением рН прикатодного слоя в нем образуется гидроокись цинка, которая, адсорбируясь поверхностью катода, пассивирует грани растущих кристаллов и прекращает их рост.

В результате восстановления роданидов образуются сульфиды металлов, при осаждении которых на пассивированных гранях катода последние становятся электропроводными. Это обеспечивает возникновение новых центров кристаллизации металла, дальнейший рост которых тормозится пассивированием граней кристаллов гидроокисью цинка.

Микротвердость покрытий сплавом Ni — Zn составляет 400 — 500 кгс/мм 2 и возрастает с увеличением содержания никеля в сплаве. Сплав Ni — Zn может быть использован в качестве самостоятельного покрытия или подслоя перед нанесением на сталь хромо-никелевых покрытий.

Петр Степанович Мельников . Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении , 1979 .

В течение целых пятидесяти лет портативные устройства для автономной работы могли полагаться исключительно на никель-кадмиевые источники питания. Но кадмий очень токсичный материал, и в 1990-х на смену никель-кадмиевой технологии пришла более экологичная никель-металл-гидридная. По сути эти технологии очень схожи, и большинство характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов передались по наследству никель-металл-гидридным. Но тем не менее, для некоторых применений никель-кадмиевые аккумуляторы остаются незаменимыми и используются по сей день.

1. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd)

Изобретенный Вальдмаром Юнгнером в 1899 году, никель-кадмиевый аккумулятор имел несколько преимуществ по сравнению со свинцово-кислотным, единственным существовавшим тогда аккумулятором, однако был более дорогим из-за стоимости материалов. Развитие этой технологии было довольно медленным, но в 1932 году был сделан значительный прорыв - в качестве электрода стал использоваться пористый материал с активным веществом внутри. Дальнейшее усовершенствование было сделано в 1947 году и решило проблему газопоглощения, что позволило создать современную герметичную необслуживаемую никель-кадмиевую батарею.

На протяжении многих лет именно NiCd батареи служили в качестве источников питания для двухсторонних радиостанций, экстренной медицинской техники, профессиональных видеокамер и электроинструмента. В конце 1980-х были разработаны ультраемкие NiCd аккумуляторы, которые потрясли мир своей емкостью, на 60% превышающей показатель стандартной батареи. Это было достигнуто благодаря размещению большего количества активного вещества в батарее, но добавились и недостатки - повысилось внутреннее сопротивление и уменьшилось количество циклов заряда/разряда.

NiCd стандарт остается одним из самых надежных и непритязательных среди аккумуляторных батарей, и авиационная отрасль остается верной этой системе. Тем не менее, долговечность этих аккумуляторов зависит от надлежащего обслуживания. NiCd, и отчасти NiMH аккумуляторы, подвержены эффекту “памяти”, который приводит к потере емкости, если периодически не делать полный цикл разряда. При нарушении рекомендованного режима зарядки аккумулятор будто помнит, что в предыдущие циклы работы его емкость не была использована полностью, и при разряде отдает электроэнергию только до определенного уровня. (Смотрите: Как восстановить никелевый аккумулятор ). В таблице 1 перечислены преимущества и недостатки стандартного никель-кадмиевого аккумулятора.

Таблица 1: Преимущества и недостатки никель-кадмиевых батарей.

2. Никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH)

Исследования никель-металл-гидридной технологии начались еще в 1967 году. Однако нестабильность металл-гидрида тормозила разработку, что в свою очередь привело к развитию никель-водородной (NiH) системы. Новые гидридные сплавы, обнаруженные в 1980-х, решили проблемы с безопасностью, и позволили создать аккумулятор с удельной энергоемкостью на 40% большей, чем у стандартного никель-кадмиевого.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы не лишены недостатков. Например, их процесс зарядки более сложен, чем у NiCd. С саморазрядом в 20% за первые сутки и последующей ежемесячной в 10%, NiMH занимают одну из лидирующих позиций в своем классе. Модифицируя гидридный сплав, можно добиться снижения саморазряда и коррозии, но это добавит недостаток в виде уменьшения удельной энергоемкости. Но в случае использования в электротранспорте, эти модификации весьма полезны, так как повышают надежность и увеличивают срок службы батарей.

3. Использование в потребительском сегменте

NiMH батареи в данный момент являются одними из самых легкодоступных. Такие гиганты отрасли как Panasonic, Energizer, Duracell и Rayovac признали необходимость присутствия на рынке недорогого и долговечного аккумулятора, и предлагают никель-металл-гидридные источники питания разных типоразмеров, в частности АА и ААА. Производителями тратятся большие усилия, чтобы отвоевать часть рынка у щелочных батарей.

В этом сегменте рынка никель-металл-гидридные батареи являются альтернативой перезаряжаемым щелочным батареям , которые появились еще в 1990 году, но из-за ограниченного жизненного цикла и слабых нагрузочных характеристик не снискали успеха.

В таблице 2 сравниваются удельная энергоемкость, напряжение, саморазряд и время работы батареек и аккумуляторов потребительского сегмента. Представленные в АА, ААА и других типоразмерах, эти источники питания могут использоваться в портативных устройствах. Даже если у них может немного различается номинальный вольтаж, состояние разряда, как правило, наступает при одинаковом для всех фактическом значении напряжения в 1 В. Эта широта значений напряжения допустима, так как портативные устройства имеют некоторую гибкость в плане диапазона напряжений. Главное – необходимо вместе использовать только однотипные электрические элементы. Проблемы безопасности и несовместимость напряжения препятствуют развитию литий-ионных батарей в АА и ААА типоразмере.

Таблица 2: Сравнение различных батарей типоразмера АА.

* Eneloop является торговой маркой корпорации Sanyo, основанной на NiMH системе.

Высокий показатель саморазряда NiMH является причиной продолжающейся озабоченности потребителей. Фонарь или портативное устройство с батареей NiMH разрядится, если не пользоваться им несколько недель. Предложение заряжать устройство перед каждым использованием навряд ли найдет понимание, особенно в случае с фонарями, которые позиционируются как источники резервного освещения. Преимущество щелочной батареи со сроком хранения в 10 лет тут видится бесспорным.

В никель-металл-гидридной батарее от Panasonic и Sanyo под торговой маркой Eneloop удалось значительно уменьшить саморазряд. Eneloop может храниться без подзарядки в шесть раз дольше чем обычная NiMH. Но недостатком такой улучшенной батареи является немного меньшая удельная энергоемкость.

В таблице 3 приведены преимущества и недостатки никель-металл-гидридной электрохимической системы. В таблице не учтены характеристики Eneloop и других потребительских торговых марок.

Таблица 3: Преимущества и недостатки NiMH батарей.

4. Железо-никелевые аккумуляторы (NiFe)

После изобретения в 1899 году никель-кадмиевого аккумулятора шведский инженер Вальдмар Юнгнер продолжил исследования и пытался заменить дорогой кадмий более дешевым железом. Но низкая эффективность заряда и чрезмерное газообразование водорода заставили его отказаться от дальнейшего развития NiFe батареи. Он даже не стал патентовать эту технологию.

Железо-никелевый аккумулятор (NiFe) использует в качестве катода гидрат окиси никеля, анода - железо, а электролита - водный раствор гидроксида калия. Ячейка такого аккумулятора генерирует напряжение в 1,2 В. NiFe устойчив к излишнему перезаряду и глубокому разряду; может эксплуатироваться в качестве резервного источника питания в течение более чем 20 лет. Устойчивость к вибрациям и высоким температурам сделали этот аккумулятор самым используемым в горной промышленности в Европе; также он нашел свое применение для обеспечения питания железнодорожной сигнализации, также используется как тяговой аккумулятор для погрузчиков. Можно отметить, что во время Второй мировой войны именно железо-никелевые батареи использовались в немецкой ракете “Фау-2”.

NiFe имеет низкую удельную мощность - примерно 50 Вт/кг. Также к недостаткам стоит отнести плохую производительность при низких температурах и высокий показатель саморазряда (20-40 процентов в месяц). Именно это, вкупе с высокой стоимостью производства, побуждает производителей оставаться верными свинцово-кислотным батареям.

Но железо-никелевая электрохимическая система активно развивается и в недалеком будущем способна стать альтернативой свинцово-кислотной в некоторых отраслях. Перспективно выглядят экспериментальная модель ламельной конструкции, в ней удалось снизить саморазряд аккумулятора, он стал практически невосприимчив к пагубному воздействию пере- и недозарядки, а его срок службы ожидается на уровне 50 лет, что сопоставимо с 12-летним сроком службы свинцово-кислотной батареи в режиме работы при глубоких циклических разрядах. Ожидаемая цена такой NiFe батареи будет сравнима с ценой литий-ионной, и всего в четыре раза превышать цену свинцово-кислотной.

NiFe аккумуляторы, равно как и NiCd и NiMH , требуют особых правил зарядки - кривая напряжения имеет синусоидальную форму. Соответственно, использовать зарядное устройство для свинцово-кислотного или литий-ионного аккумулятора не выйдет, это даже может навредить. Как и все батареи на основе никеля, NiFe боятся перезаряда - он вызывает разложение воды в электролите и приводит к ее потере.

Сниженную в результате неправильной эксплуатации емкость такого аккумулятора можно восстановить путем приложения высоких токов разрядки (соразмерных значению емкости аккумулятора). Данную процедуру необходимо проводить до трех раз с длительностью периода разряда в 30 минут. Также следует следить за температурой электролита - она не должна превышать 46°С.

5. Никель-цинковые аккумуляторы (NiZn)

Никель-цинковый аккумулятор похож на никель-кадмиевый тем, что использует щелочной электролит и никелевый электрод, но отличается по напряжению - NiZn обеспечивает 1,65 В на ячейку, в то время как NiCd и NiMH имеют показатель в 1,20 В на ячейку. Заряжать NiZn аккумулятор необходимо постоянным током с значением напряжения 1,9 В на ячейку, также стоит помнить, что этот вид аккумуляторов не рассчитан для работы в режиме подзарядки. Удельная энергоемкость составляет 100Вт/кг, а количество возможных циклов - 200-300 раз. NiZn не имеет в своем составе токсичных материалов и может быть легко утилизирован. Выпускается в различных типоразмерах, в том числе в АА.

В 1901 году Томас Эдисон получил патент США на перезаряжаемую никель-цинковую батарею. Позже его разработки были усовершенствованны ирландским химиком Джеймсом Драммом, который установил эти аккумуляторы на автомотрисы, которые курсировали по маршруту Дублин-Брей с 1932 по 1948 год. NiZn не получил должного развития из-за сильного саморазряда и короткого жизненного цикла, вызванного образованиями дендритов, что также часто приводило к короткому замыканию. Но совершенствование состава электролита уменьшило эту проблему, что дало повод снова рассматривать NiZn для коммерческого использования. Низкая стоимость, высокая выходная мощность и широкий диапазон рабочих температур делают эту электрохимическую систему крайне привлекательной.

6. Никель-водородные аккумуляторы (NiH)

Когда в 1967 началась разработка никель-металл-гидридных батарей, исследователи столкнулись с нестабильностью гидритов металла, что вызвало сдвиг в сторону развития никель-водородного (NiH) аккумулятора. Ячейка такого аккумулятора включает в себя инкапсулированный в сосуд электролит, никелевый и водородный (водород заключен в стальной баллон под давлением в 8207 бар) электроды.

Исследования свойств покрытия, полученного с помощью кислого электролита. Покрытие цинк-никель можно получить как с помощью щелочного, так и с помощью кислого электролита.

Щелочные процессы для нанесения сплава цинк-никель придают поверхности блеск, отличаются высокой рассеивающей и кроющей способностью даже при обработке деталей сложной конфигурации. Эти свойства делают щелочные электролиты цинкования экономически выгодными и удобными в использовании.

Катодный выход по току щелочных процессов обычно варьируется в пределах 40-60% для свежих растворов, по мере использования электролита этот показатель снижается в силу скопления в ванне продуктов органического распада, а также образования углекислого натрия. Как правило, никель вводится в раствор посредством запатентованных добавок, что удорожает стоимость процесса получения покрытия.

Катодный выход по тока кислотных процессов для осаждения сплава цинк-никель составляет около 95%. Никель, входящий в состав раствора для обработки, содержится в солях, широко доступных на отраслевом рынке. Корректировка электролита (с целью увеличения концентрация никеля) выполняется с помощью растворимых никелевых анодов либо никелевых солей. В связи с этим стоимость кислотного процесса оказывается гораздо более низкой, чем стоимость щелочного, с учетом потребления химикатов. Кроме того, кислотный электролит обеспечивает большую производительность благодаря более высокому выходу по току. И, как известно, кислые растворы для нанесения сплава цинк-никель идеально подходят для осаждения покрытия на изделия из чугунного литья под действием постоянного тока, например, для осаждения гальванического покрытия на тормозные скобы.

Процесс получения покрытия цинк-никель из кислого электролита отличается определенными сложностями, что делает его менее удобным для применения в промышленных условиях. Цинковые аноды растворяются в кислых хлористых электролитах, вызывая трудности с контролированием концентрации цинка в растворе.

Чтобы сделать возможным использование растворимых никелевых анодов, применяется двойное выпрямление тока. В последнее время появились запатентованные нерастворимые аноды, позволяющие избежать двойного выпрямления. При обеднении электролита цинком или никелем используются специальные соли. Применение этих мер увеличит стоимость процесса (по сравнению с методом, использующим растворимые аноды), однако в первом случае значительно упрощается процедура получения покрытия в целом, а общая ее общая стоимость составит половину стоимости щелочного процесса.

Распределение сплава при заданной плотности тока в кислом электролите зависит от типа проводящей соли и наличия в растворе комплексообразователя. Чтобы добиться состава сплава, необходимого в соответствии с требованиями автомобильной отрасли в отношении коррозионной стойкости, на обрабатываемые изделия необходимо нанести слой, на 12-15% состоящий из никеля, равномерно распределенного по поверхности детали. По мнению Болдвина и его коллег, сплав, в котором содержание никеля превышает 21%, не способен обеспечить катодную защиту стальной поверхности. Что касается внешнего вида, сплав цинк-никель с содержанием никеля более 21% образует при электрохимическом осаждении слой черного цвета.

ОПЫТЫ И ВЫВОДЫ

В ходе экспериментов были исследованы три различных щелочных процесса нанесения сплава цинк-никель, описанных в Таблице I. Все они широко используются на современных производственных предприятиях. Раствор I был приготовлен на основе хлористого аммония, раствор II, не содержащий комплексообразователя, - на основе хлористого калия. В основе раствора III также использовался хлористый калий, однако в электролит был также добавлен мягкий комплексообразователь.

Таблица I.

Результаты исследования кислых электролитов для осаждения сплава цинк-никель

Катоды из малоуглеродистой стали, размерами 20 на 8 см, подвергли электрохимической обработке в 500-миллилитровой ячейке Тосея (также известной, как длинная ячейка Хула) при магнитном перемешивании. Продолжительность обработки составила 10 минут, плотность тока - 10 А. Содержание сплава было исследовано посредством рентгенографии с помощью спектрометра Seiko, модель SE 5120. Замеры делались в нескольких точках, расположенных на расстоянии 2 см друг от друга на участке высокой плотности тока.

Результаты исследований образца, обработанного в электролите 1 на основе хлористого аммония, приведены на рисунке 1. Как видно из таблицы, образец демонстрирует отклонение от нормы, типичное при осаждении цинка с элементами группы железа. При снижении плотности тока отмечается сокращение содержания никеля в осажденном слое. Повышение температуры раствора увеличивает содержание никеля в покрытии, но не изменяет характеристик покрытия.

Рисунок 1.
Электролит 1. Отношение распределения сплава к плотности тока.

С практической точки зрения, участки на катоде, начинающиеся от края высокой плотности и заканчивающиеся на расстоянии 10 см от него, являются индикатором плотности тока обрабатываемой поверхности. Это свойство позволяет наносить сплав с содержанием от 10 до 15 %, который обеспечивает необходимый уровень коррозионной стойкости и так называемую протекторную защиту стали.

Результаты исследований образца, обработанного в электролите 2, приведены в рисунке 2. Поведение раствора 2 при осаждении сплава отличается от поведения раствора 1. Электролит 2 характеризуется отклонением от нормы при любых плотностях тока, однако при минимальной плотности тока ему свойственно поведение, близкое к нормальному осаждению. При повышении температуры это свойство усиливается.

Таблица II. Зависимость состава сплава от плотности тока

Толщина слоя, µм14,38,23,81,1

Что касается практического применения, электролит 2 экономически не выгоден. Содержание никеля в слое, полученном при стандартной плотности тока, варьируется от 6 до 15%.

Несмотря на то, что этот раствор обеспечивает высокую коррозионную стойкость и протекторную защиту стали, он представляет собой определенные сложности с точки зрения соответствия требованиям к осажденным сплавам согласно стандартам автомобилестроения. Кроме того, при выполнении процесса необходимо поддерживать рабочую температуру раствора на уровне 33 ±2°C во избежание превышения 20%-ной концентрации никеля, которое негативно сказывается на внешнем виде осажденного слоя, равно как на его способности обеспечивать протекторную защиту стали.

На рисунке 3 отображены результаты испытаний образцов, обработанных в растворе 3. Характеристики полученного покрытия схожи с результатами испытаний покрытий, полученных с помощью электролита 2, однако склонность к стандартному поведению подавляется путем увеличения концентрации комплексообразователя. Чтобы получить покрытие, соответствующее требованием автопроизводителей, следует тщательно контролировать концентрацию никеля и комплексообразователя в растворе. Как показывает практический опыт, электролит 3 позволяет осадить в подвесочной линии слой с содержанием никеля, варьирующимся от 12 до 14%. Способность раствора осаждать сплавы с содержанием никеля от 12 до 14% без добавления черных высоколегированных сплавов при низких плотностях тока в барабанах зависит от конфигурации изделия, силы тока и перемешивания.

Рисунок 2. Электролит 2. Распределение сплава.

Для проведения рентгенографии образцы из малоуглеродистой стали были обработаны электрохимическим способом в стандартной ячейке Хула с перемешиванием «пропеллером» при 2 А в течение 10 минут. Составы сплавов в зависимости от плотности тока приведены в Таблице II. Химический состав и толщина осажденного сплава были определены с помощью рентгенографии с помощью дифрактомера D8 Discover, оснащенного детектором GADDS, производства компании «Bruker Analytical X-Ray Systems, Inc.».

Рисунок 4.

На Рис. 4 представлен результат рентгенографии образца, обработанного в электролите 1. Вне зависимости от плотности тока в сплаве зафиксированы фазы Ni 5 Zn 21. Изменения плотности тока никак не отражаются на фазах сплава, лишь незначительно меняя текстуру образуемого сплава. Качественный анализ рентгеновского снимка выявил единственно просматриваемую при 4 ASD ориентацию - ориентацию (330). При увеличении плотности тока появляется ориентация (600), которая продолжает рост даже при снижении плотности тока.

Рисунок 5.

Рис. 5 представляет собой результат рентгенографии сплава цинк-никель, осажденного из электролита 2. При любой плотности тока присутствует единственная фаза Ni 5 Zn 21. Изменения плотности тока значительно сказываются на текстуре поверхности. Качественный анализ снимка показал, что ориентация (600) является доминирующей, среди тех, которые удалось зафиксировать при 4 ASD. При снижении плотности тока усиливается ориентация (330). При 0,2 ASD ориентация 330 преобладает над ориентацией (600).

Слой, осажденный из раствора на основе калия, обладает характеристиками, противоположными характеристикам покрытия, полученного с помощью электролита на основе хлористого аммония.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Слой, полученный путем осаждения сплава цинк-никель из кислого электролита, имеет фазу Ni 5 Zn 21 при массовой доле никеля от 12 до 15%. Покрытия, осажденные из хлористого аммония, обладают кристаллической ориентацией по отношению к плотности тока, противоположной ориентации, зафиксированной у покрытий, полученных с помощью раствора на основе хлорида калия. Влияние этого фактора на такие свойства покрытия, как внутреннее напряжение и пластичность, а также возможность последующего осаждения, нуждается в дополнительном исследовании.

Растворы хлористого аммония для осаждения сплава цинк-никель позволяют получить покрытия, содержание никеля в которых при заданной плотности тока являются более предпочтительными для предприятия с экономической точки зрения. Кроме того, электролиты на основе хлористого аммония, подходят как для обработки в барабанах, так и для применения на подвесочной линии. В случаях, когда в силу каких-либо причин использование хлористого аммония запрещено, предприятие может эффективно заменить его раствором на основе хлорида калия, предлагаемого многими поставщиками.

Чтобы контролировать состав сплава на участках минимальной плотности тока, рекомендуется использовать мягкий комплексообразователь. Несмотря на то, что на отраслевом рынке имеется большое количество технологий на основе хлорида калия, не требующих использования комплексообразователя, они не нашли широкого применения на промышленных предприятиях в силу повышенного содержания никеля под воздействием минимальной плотности тока и необходимости поддерживать строго определенную температуру.

Откопал свой старенький Olympus Camedia C-500 Zoom , который я долго считал не рабочим, из-за одного глюка, если можно его так назвать... При включении фотоаппарата он быстро разряжался или вообще не включался. Но до недавнего времени, проверяя его на различных батарейках и аккумуляторах, я определил, что дело вовсе не в фотоаппарате, а низком напряжении в Ni-Mh аккумуляторах.

Olympus C-500 отлично работает на щелочных батарейках, а вот с аккумуляторами Ni-Cd и Ni-Mh он отказывает включаться, точнее, не со всеми аккумуляторами. Проверяя различия технических характеристик и сравнивая с эталонными (работающими аккумуляторами), было замечено, что у многих элементов питания сильно проседает напряжение при нагрузке, так как у Ni-Cd и Ni-Mh оно составляет 1,2 Вольт. И тут я задумался об их замене на альтернативные перезаряжаемые источники питания на NIZN аккумуляторы + отзыв от меня.

NIZN (NI-ZN) аккумуляторы - никель-цинковые аккумуляторы в отличии от Ni-Cd и Ni-Mh:

1. выдают 1,6 Вольт а не 1,2, что делает их идеальным решением для
2. NiZn имеет высокое напряжение и в конце разряда
3. небольшой ресурс (250-370 циклов заряд-разряд)
4. отдают 80-85 % от указанной энергии
5. для достижения MAX числа циклов рекомендуется заряжать на 80-90 %
6. маленькое внутреннее сопротивление (единицы миллиом) = большие зарядные и разрядные токи
7. штатная зарядка за 2 часа
8. заряжать до 1,8 Вольт и ждать пока упадет до 1,6 - НЕ ДО ЗАРЯЖАТЬ !

Имеют NIZN аккумуляторы память

Нет! У NIZN аккумуляторов отсутствует эффект памяти , который присутствовал в Ni-Cd, теперь не придется контролировать процесс заряда - разряда и до разряжать батареи если в потребителе (например фотоаппа)

NIZN аккумуляторы купить

Сегодня можно купить на китайских торговых площадках. На aliexpress есть неплохой проверенный продавец элементов питания под маркой PKCELL (оф. сайт производителя www.pkcell.net), который уже попал под тест-обзор на сайте mysku.ru пользователей Rimlyanin и Melafon :

Зарядка NIZN

Производитель PKCELL предлагает свое решение зарядного устройства для своих NIZN аккумуляторов, но я настаиваю обойтись без них, и прочитать несколько рекомендаций по зарядке NIZN без предлагаемого производителем зарядного устройства:

1. По максимальному напряжению. Если ваше зарядное устройство поддерживает, выставить значение ограничения по напряжению 1,9 Вольт. (Voltage Cut-Off).
2. Так же как в первом случае, установить зарядное устройство в режим Ni-CD/Ni-MH функции заряда CV (постоянное напряжение) . Установить напряжение отсечки 1,9 В на "банку".)
3. Ограничение по емкости заряда, тут все просто, выключить режим и указать рекомендуемую 80-90% емкости.
4. Можно заряжать используя режим для заряда LiFe аккумуляторов, но будьте внимательны - при этом режиме количество аккумуляторов Ni-Zn должно быть два на одну банку LiFe.
5. Зная постоянный ток заряда зарядного устройства, можно отслеживать процесс зарядки по времени.

Зарядное устройство для Ni-Zn можно собрать саму по очень простой схеме:

В схеме можно произвести замену, что сделает ее дешевле и проще:

1. Стабилитрон 2С107А заменить на резистор 240 Ом 0.125 Вт
2. Резистор k47 (470 Ом) оставить 0.125 Вт
3. конденсатор m1 (0,1 мкФ) убрать
4. Сопротивление 1.0E (1 Ом) замкнуть, тем самым исключив его из схемы

При этом напряжение на выходе составит 1,888 Вольт, что еще лучше. При полном заряде аккумулятора ток заряда будет стремиться к нулю.

Мне же удалось зарядить Ni-Zn с помощью китайской интеллектуальной зарядки BM110, не смотря на обещанные продавцом поддержку только Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов, в процессе заряда BM110 закончила заряд при достижении напряжения на NiZn аккумуляторе 1,9 вольт.

ОДНО НО, мы вставляем аккумуляторы и BM110 показывает Full , но стоит кнопкой MODE включить режим CHARGE и запустится процесс заряда учитывающий NiZn аккумулятор, который продлится до достижения напряжения 1,9 вольт.

Зарядное устройство BM110 было приобретено на Aliexpress у продавца Shenzhen City Boda International Trading Co.,Ltd. ссылка на товар BM110 Intelligent Digital Battery Charger Tester LCD Multifunction for 4 AA AAA Rechargeable AKKU +free shipping . (покупал за 31.29$, на сегодня цена товара 24.34$)

Разрядка пока не проверялась, но есть отзыв реального пользователя:

Лучше использовать специальную от хоббитов. Но при эксперименте BM110 зарядила NiZn полностью и потом разрядила, показав заявленную емкость. Правда, нет гарантий, что она не убьет их при долгой эксплуатации. Но как временную можно использовать.

- guru (пользователь форума forum.trackchecker.ru)

Важно знать

Не допускать напряжения разряда ниже 1,5 Вольт , дальше напряжение стремительно падает и 1.3 похоже предел, но доводить до этого не рекомендую. На эту тему есть хороший график разряда Ni-Zn аккумуляторов

Здесь представлен:

1. разряд 10 шт. Ni-Zn аккумуляторов PowerGenix (голубые графики)
2. разряд 10 шт. Ni-Mh аккумуляторов Eneloop (черные графики)

Приобретенные мною Ni-Zn аккумуляторы PKCELL показали 1,74 Вольт, продавцом поставляются в упаковке показанной выше или как в моем случае в прозрачный термоусаживающий пакет.

Реальная емкость приобретенных мною аккумуляторов PKCELL 1500 мА, по замерам заряд - разряд BM110:

На фото тот самый момент, когда разрядка на некоторых аккумуляторах уже закончилась, а другие вот вот начнут заряжаться или уже начали.

Возможно это сделано, что бы конкурировать с емкостью Ni-Mh аккумуляторов. Показатели неплохие, судя по информации из других источником, так как это нормальные показатели их емкости (см.

Общие харрактеристики Никель- цинковых аккумуляторов:

Тип батарей: АА

Тип химического элемента: Никель-Цинк (Ni-Zn).
-Ёмкость по току: 1500 миллиампер в час
-Мощность: 2500 милливатт в час.
-Время зарядки штатным зарядным устройством 5-6 часов либо нештатным З.У от 3 до 24 часов.
-Количество циклов заряда-разряда 500. (до 3 лет эксплуатации)

Производители: BPI, PKCELL

Зарядка аккумуляторов осуществляется специальным зарядным устройством, подходящим только для NI-ZN акумуляторов, и Ni-Mh аккумуляторы нельзя заряжать в таком типе зарядных устройств.

Есть специальные универсальные зарядные устройства, которые подходят для NI-ZN, Ni-Mh и Li-ion\Li-Pol батарей.

Ну а те зарядные устройства что пригодны только для NI-MH аккумуляторов и не имеют интеллектуальной функции зарядки с возможностью выбора конечного напряжения отсечки, способны зарядить NI-ZN аккумуляторы, максимум до 50%.

Интеллектуальные З.У. для NI-MH способны полноценно заряжать такие NI-ZN аккумуляторы, при выставлении напряжения отсечки полного заряда на уровне 1.85-1.95 V.

ОПТОВЫЕ ПРОДАЖИ АККУМУЛЯТОРОВ NI-ZN AA ОТ 20 ШТ по стоимости 180 руб/шт.

Все пришедшие к нам аккумуляторы проходят контроль качества. Мы проверяем элементы питания по следующим характеристикам:

1) Выходное напряжение.

2) Способность держать заряд.

3) Заряжаем все элементы питания перед отправкой к владельцу.

4) Наши курьеры, доставившие вам новые Ni-Zn аккумуляторы не берут чаевые, зато принимают старые отработавшие батарейки типа АА и также ААА, в рамках программы зеленая планета, для последующей утилизации.(не более 30 шт с одного клиента). Программа приема старых эллементов питания касается только г. Москва.

5) Осуществляем доставку данного товара в регионы России. см раздел сайта "Доставка".

Всем нам доводилось вставлять в фотоаппарат пальчиковые аккумуляторы, и не редко приходилось их менять на батарейки, теряя самые драгоценные кадры, по причине того что аккумуляторы не выдают достаточного напряжения чтобы камера нормально функционировала. Аккумуляторы разрядились только на 50-60% а камера уже выключается.

Или того хуже: зарядил аккумуляторы неделю назад, готовя все заранее, а как дело до съёмки дошло, так и на четверть своей ёмкости аккумуляторы фоток не на делали- аккумуляторы сдохли, опять же по причине высокой степени само разряда. Все это происходит потому, что напряжение на выходе после 10 минут работы упало на аккумуляторах ниже критического, и камера включилась.

Недостатки Ni-Zn батарей:

- при работе в устройствах, которые не имеют возможности автоматического отключения питания при разрядке Ni-Zn аккумулятора, есть все шансы погубить аккумулятор из за глубокого пререразряда, ниже 0.8-1V. С таким явлением мы часто сталкивались, используя АА/ААА Ni-Zn в детской железной дороге, старых фонариках.

Но есть и неоспоримые плюсы у этих аккумуляторов.

- Не боятся морозов.

- Отдают хороший ток до самого момента разряда.

- Держат напряжение не ниже 1.2-1.4 В до самого разряда.

- Имеют не плохую среднюю ёмкость.

- Не имеют эффекта памяти.

- Реальная история эксплуатации данного типа батарей Ni-Zn более 3 лет.

- Общий количество заряд-разряда около 300 циклов с сохранением 80-85% ёмкости.

Способы зарядки Ni-Zn АА или ААА аккумуляторов:

Из традиционных способов зарядки Ni-Zn элементов питания можно рассмотреть покупку родного зарядного устройства для Ni-Zn аккумуляторов или не родного многофункционального з.у. Оба варианта нормально заряжают никель-цинковые элементы питания. Есть возможность заряжать Ni-Zn АА и ААА аккумуляторы нестандартным способом, через умные зарядные устройства, на подобие IMAX B6. Там можно подобрать токи заряда, но предеться следить за своевременным отключением питания, чтобы не перезарядит никель-цинковую батарею и не убить ее.

-Улучшение характеристик работы электроприборов на Ni-Zn типе пальчиковых АКБ .

(На пример)- радиостанция midland 900 станет брать дальше.

Зона приёма/ передачи радиостанции увеличится минимум на 300 -500м, и до 1000-2000 м на прямой дистанции.

Проверено в опытах, в сравнении с Ni-Mh аккумуляторными батареями.

(Внимание: не все девайсы приспособлены для работы с Ni-Zn батареями).

Никель-цинковые Ni-Zn батареи не любят перезаряда.

Данный вид многоразовых элементов питания после основного времени зарядки от сети быстро теряет рабочие характеристики по своей ёмкости, если NI-Zn батарея заряжалась сверх своего номинального времени зарядки. К сожалению это свойства данного материала, по этому приобретает специальные зарядные устройства именно для данных типов пальчиковых аккумуляторов АА Ni-Zn/