Наряду с батарейками выпускаются в России никель-кадмиевые (НК) щелочные аккумуляторы, которые были доступны покупателям еще в СССР. Это известные аккумуляторы небольшой емкости типа Д-0,1, Д-0,125, Д-0,26, Д-0,55. Сейчас в торговле можно приобрести и специальные аккумуляторы повышенной емкости типа ЦНК-0,9, КТН-1,5 и др. Все аккумуляторы системы НК делятся на герметизированные (ГНКА) и негерметизированные (ННКА). Эти источники достаточно надежные и служат десятки лет при правильном их хранении, эксплуатации и зарядке. При вводе в работу нужно тщательно очистить их от окислов и смазать стык металл-изолятор техническим вазелином, солидолом или другими консистентными смазками, не сорбирующими влагу. Нужно следить за чистотой этих мест, так как выходящие пары щелочи разъедают проводники устройств, в которых эти источники используются. Основным условием долговременной работы НКА является недопустимость их перезарядки! К сожалению, критерий контроля начала перезарядки объективно не установлен (т. е. момент окончания зарядки) и приходится руководствоваться только долговременными опытными данными (см. ниже).
При приобретении НКА следует измерить его напряжение (ЭДС) высокоомным вольтметром. Оно должно быть не менее 1,35 В на один элемент. Если оно ниже, то это свидетельствует о недоброкачественности НКА или его разряженности. Поэтому надо решать — покупать или нет такой неоднозначный по качеству источник. При номинальной нагрузке (о ней см. далее) ЭДС должна быть не менее 1,25 В.
Цифры за буквенным обозначением показывают номинальную емкость аккумулятора, т е. для Д-0,26 это 0,26 А в течение часа. Но если от источника отбирать такой ток в течение часа, то, как правило, он будет испорчен. Поэтому емкость рассчитывают из нагрузки аккумулятора в течение 10 часов, т. е. в данном случае током в 10 раз меньше, а именно, 26 мА. После этого напряжение будет 1,1 В или немного менее, и дальнейший отбор такого тока испортит источник. Однако при нагрузке маленьким током, например, 2,5 мА, аккумулятор будет выдавать его не 100 часов, а существенно дольше до момента снижения напряжения до 1,1 В. Минимальное напряжение для НКА составляет 1 В и это критерий окончания его разрядки.
В 1990-х гг. освоен в России выпуск аккумуляторных литиевых элементов (ЛЭ), в которых «минусовым» электродом служит щелочной металл литий взамен кадмия, цинка или свинца, обычно используемых в традиционных источниках. Это обеспечивает почти двукратное увеличение напряжения на элементе от 1,7 до 3,6 В в зависимости от вещества «плюсового» электрода и повышение его удельной энергоемкости до 0,6 Вт∙ч/г или 1,1 А∙ч/см3. Они имеют температурный диапазон работы от —60 °C до +90 °C и очень маленький саморазряд (менее 2 % в год). Недостатком же является наличие в них химически активных и пожароопасных веществ. Однако производители гарантируют защищенность ЛЭ от разгерметизации при выполнении правил эксплуатации. Цена на ЛЭ несколько выше стоимости традиционных источников тока, но она постепенно снижается. Конструктивно ЛЭ выпускают в дисковом (пуговичном), цилиндрическом и призматическом (плоском) исполнении. Номенклатура отечественных ЛЭ невелика по сравнению с зарубежной, однако и она охватывает диапазон емкостей от сотых долей до сотен А∙ч на элемент. В России производителями ЛЭ являются ГУП «Научное конструкторско-технологическое бюро химических источников», г. Новочеркасск, ОАО «Литий-элемент», г. Саратов, НИЦ «Литий», г. Дубна, НПП «Квант», г. Москва, АО «Энергия», г. Елец, завод «Уралэлемент», г. Верхний Уфалей, НИИ электроугольных, г. Электроугли и ряд других. В таблице 2 приведены основные характеристики некоторых типов ЛЭ малых и частично средних размеров.
Наибольшую энергоемкость среди ЛЭ и вообще среди всех производимых химических источников тока имеют системы «литий-тионилхлорид» (до 1,1 А∙ч/см3). К особому типу относятся элементы на основе «литий-йод». Они не содержат жидкости, а электролитный контакт создается твердым продуктом химической реакции — йодидом лития. Полностью герметичная твердотельная конструкция имеет исключительную надежность с гарантированным сроком службы до 12,5 лет. Поэтому они используются в имплантируемых медицинских изделиях (кардио- и нейростимуляторах).
У меня в бытовых условиях используются в течение 10–15 лет различные аккумуляторные элементы и наборные батареи из них (последовательно и параллельно-последовательно включенные) в десятке устройств: часах, электрофонарях, радиоприемниках, дистанционных пультах, детских игрушках и т. д. Еще давно я определил, что выгоднее и надежнее применять в качестве автономных источников тока не одноразовые батарейки, а аккумуляторы при соответствующей их эксплуатации. Приобретенные еще во времена СССР герметизированные никель-кадмиевые щелочные аккумуляторы (ГНКА) типа Д-0,26 и Д-0,55 работают в большинстве своем и сегодня по прошествии 10–15 лет. Ниже я излагаю мой опыт обслуживания этих и другого типа автономных источников.