Как заряжать никель металлогидридные аккумуляторы – как заряжать, зарядное устройство и параметры

Содержание

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы: способы и инструкции

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Этот вопрос, а также многие другие, тесно связанные с ним, будут рассмотрены в данной статье. Тема является актуальной, так как в настоящее время существует множество электрических устройств, работающих от батарей.

никель металлогидридные аккумуляторы

Разные виды аккумуляторов

Электрические батареи существуют с разным объемом заряда. Их размеры варьируются от тех, что не больше пуговицы, до гигантов, использующихся на промышленных предприятиях. Казалось бы, между некоторыми аккумуляторами, значительно отличающимися по внешнему виду и по габаритам, нет ничего общего.

никель металлогидридные батареи

Однако это не так. Все они работают по схожему принципу и изготавливаются из одних и тех же материалов.

Немного истории

Первые аккумуляторы появились в 19 столетии. Они изготавливались из никеля и кадмия. Поэтому такие батареи получили соответствующее название. Первоначально их работа вполне удовлетворяла пользователей. Но со временем возникла потребность в более долговечных батареях. К тому же специалисты, занятые в области разработки электрических приборов, стали задумываться о том, чтобы ускорить процесс зарядки. Материалами, которые способны обеспечить аккумуляторам наличие таких характеристик, были признаны никель и металлогидрид.

аккумуляторные батареи

Но процесс создания нового типа батарей затянулся на несколько десятилетий. Впервые об аккумуляторах нового поколения заговорили в пятидесятые годы двадцатого века, а пробные их образцы появились только в конце семидесятых.

Особенности

Устройство никель-металлогидридного аккумулятора позволяет накапливать водород, чьи объемы в несколько раз превышают габариты батареи. К тому же он всегда образуется в определенной части изделия. Его запасы накапливаются ближе к контактам никель-металлогидридных аккумуляторов.

никель металлогидридные аккумуляторы ni mh

Эти, а также ряд других характеристик позволяют заряжать такие устройства до нескольких тысяч раз. Однако у никель-металлогидридных аккумуляторов есть и свои недостатки, о которых пойдет речь в следующем разделе.

Быстрое нагревание

Никель-металлогидридные батареи, из-за особенностей их конструкции и характеристик материалов, из которых они изготовляются, обладают высокой степенью нагреваемости. Поэтому процесс их зарядки требует особого, более «деликатного» подхода, чем у их кадмиевых предшественников. Специалисты рекомендуют серьезно отнестись к выбору зарядных устройств.

На это нужно обратить внимание

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов, как и любой другой процесс, можно оценить в виде коэффициента полезного действия. Как он рассчитывается в данном случае? При зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов электрическая энергия, затрачиваемая на данный процесс, вызывает выделение тепла. Кроме того, она способствует протеканию определенных химических реакций. КПД зарядки никель-металлогидридных аккумуляторов — это и есть количество энергии, потраченной на химические процессы. Стоит отметить, что никогда этот коэффициент не равен 100%, даже если речь идет о самых современных батареях и наиболее совершенных ЗУ.

Еще стоит упомянуть о том, что этот показатель у кадмиевых аккумуляторов значительно выше, чем у их более современных аналогов.

Скорость зарядки зависит от величины тока. Для нее были придуманы отдельные единицы — доля от всего объема. Они обозначаются латинской буквой C. Различают три варианта осуществления зарядки никель-металлогидридных батарей:

  1. Капельный.
  2. Быстрый.
  3. С повышенной скоростью.

Фактически можно говорить только о двух видах, поскольку первый и второй мало отличаются друг от друга.

Капельной можно считать ту зарядку, скорость которой равна 0,1 C. При быстром варианте этот показатель выше.

Для использования последнего типа требуются более сложные устройства, которые способны распознать завершение процесса и автоматически отключиться. При этом предотвращается перегрев батарей и их повреждение. Капельная зарядка из-за использования низкого напряжения не приводит к чрезмерному повышению температуры изделия. А значит, она не может стать причиной деформации никель-металлогидридных аккумуляторов (Ni-MH).

У каждого вида зарядки есть свои плюсы и минусы. Некоторые из них будут рассмотрены ниже.

Быстрая зарядка

При таком варианте работоспособность аккумуляторов сохраняется на более длительный срок. Кроме того, как видно из названия, скорость этого процесса довольно быстрая. И поэтому на зарядку тратится меньше времени, чем при капельном варианте. Однако такой сценарий требует использования более сложного устройства со встроенными датчиками, определяющими уровень заряда батарей. Нередко подобные приборы, пригодные для быстрой зарядки, оснащены дисплеем, на котором показывается время, необходимое для завершения зарядки, использующееся напряжение, а также некоторые другие сведения.

А значит, и стоимость такой техники выше, чем той, что требуется для капельной зарядки.

Медленный вариант

При медленном процессе для никель-металлогидридного аккумулятора ААА не требуется устройства, оснащенного датчиками окончания заряда.

зарядка никель металлогидридных аккумуляторов

Поэтому оно, как правило, стоит дешевле. Но с его помощью аккумуляторы будут заряжаться дальше. У данного способа есть еще один серьезный недостаток. Чем дольше на батарею воздействует электрический ток, тем быстрее она выходит из строя. А значит, экономя на зарядном устройстве, можно потерять из-за необходимости часто покупать новые аккумуляторы.

Если говорить о кадмиевых батареях, то именно такой вариант является для них наиболее предпочтительным. КПД данного вида зарядки чаще всего не превышает отметки в 70%. В связи с негативным влиянием на работоспособность аккумуляторов ее не рекомендует использовать большинство производителей никель-металлогидридных аккумуляторов АА, а также других видов батареек.

как заряжать никель металлогидридные аккумуляторы

Однако в последнее время в специализированной литературе по электронике все чаще стали появляться статьи о безвредности медленной зарядки для аккумуляторов всех видов, производимых по новым технологиям.

Технология зарядки

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы?

Большинство производителей таких изделий пишет в инструкциях к ним следующие показатели, при которых должен проходить этот процесс. Ток нужно выбирать, не превышающий 1C. Если это правило не соблюдено, то это может привести к тому, что аварийный клапан, сдерживающий излишнее давление, сработает, и батарея выйдет из строя.

Заряжая аккумуляторы, следует следить также и за соблюдением определенного температурного режима. Обычно в инструкциях указывается интервал от 0 до 40 градусов Цельсия. Если температура не выходит за эти рамки, то зарядка, скорее всего, будет протекать благополучно. Впрочем, такое предупреждение касается скорее использования промышленных аккумуляторов. Вряд ли зарядка батарейки для обыкновенного бытового прибора часто осуществляется при температуре выше 40 и ниже 0 градусов Цельсия.

О напряжении и других параметрах

Напряжение, подаваемое на батареи при их зарядке, не должно выходить за рамки 0,8-8 вольт. Коэффициент полезного действия быстрого варианта этого процесса равен примерно 90%, что считается высоким значением. Но ближе к окончанию КПД резко уменьшается из-за того, что все больше энергии начинает тратиться на выделение тепла. Поэтому важно, чтобы отключение устройства происходило своевременно, без значительного запаздывания. В противном случае высока вероятность срабатывания аварийного клапана, служащего для понижения давления.

Стадии зарядки

Для того чтобы лучше понять, как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы, следует сначала рассмотреть подробно, как происходит этот процесс, осуществляемый при помощи специального электрического устройства.

Итак, сначала прибор определяет, присутствует в нем аккумулятор или нет. Затем он идентифицирует уровень заряда батареи. После этого происходит предварительная зарядка, которая перетекает в быструю и дополнительную.

Далее будет подробно раскрыта сущность каждого из данных этапов.

Присутствие аккумулятора

Чтобы определить, вставлена ли батарейка в соответствующие разъемы устройства, аппарат подает напряжение в 0,1 C на контакты. Чтобы началась зарядка, напряжение не должно превышать отметку в 1,8 вольта. Если оно больше, то устройство воспринимает это как отсутствие аккумуляторной батареи или ее выход из строя. Во время зарядки аппарат несколько раз проверяет наличие в нем элементов питания. Для чего это делается? Иногда пользователи, не дождавшись окончания процесса, вынимают батарейки. В таком случае, чтобы не растрачивать энергию впустую, устройство прекращает ее подачу. Отключение делается и по другой причине. Если батарея неисправна, то дальнейшая зарядка может привести к нежелательным последствиям, например, к пожару. Именно поэтому и происходит его преждевременное отключение.

Определение уровня заряда

Данное действие выполняется устройством также для предотвращения его возможного повреждения. Известно, что при низком уровне нельзя включать быстрый режим зарядки. Поэтому если устройство определило, что этот показатель у батарейки достаточно высокий, то оно сначала запустит подготовительный режим. Обычно этого не требуется. Чаще всего батарея не разряжается до предела, при котором включается предварительный этап. Но он может понадобиться, если элемент питания не использовался в течение длительного времени либо является изношенным и не держит в необходимой мере заряд.

Предварительная стадия

Как уже было сказано, она требуется, только если никель-металлогидридная батарея сильно разряжена. Данный процесс занимает не более получаса. Если за это время батарейка не накапливает нужного уровня энергии, то она воспринимается устройством как поврежденная. Если это произошло, то зарядка прекращается.

Основной этап

Переход на эту стадию осуществляется не сразу, а постепенно. Обычно он длится не более пяти минут. Здесь, как и на протяжении всего процесса зарядки NiMH-аккумулятора, осуществляется замер температуры. Если она превышает критический уровень, то устройство отключается. Но самое главное, из того, что происходит на данном этапе, это постепенное усиление зарядного тока.

На основной стадии постоянно осуществляется контроль над уровнем заряда. Это необходимо для своевременного отключения устройства и прекращения процесса. Насколько в данный момент заряжена батарея, определяется по нескольким параметрам.

Отличие от никель-кадмиевых образцов

Уровень разряда в аккумуляторах Ni-Cd обычно определяется по графику напряжения. Известно, что оно растет в начале и середине процесса, а ближе к его концу начинает ослабевать. Когда напряжение достигает установленного минимума, устройство прекращает свою работу. Так происходит при зарядке никель-кадмиевых аккумуляторов. Но в случае с никель-металлогидридными образцами этот вариант не подходит. Точнее, при измерении заряда здесь тоже учитывается уменьшение напряжения, но к данному параметру добавляется еще и температура батарейки. Чтобы не допустить перегревания аккумулятора, выключение происходит не при достижении какой-то конкретной температуры, а когда ее рост начинает превышать 1 градус в минуту.

Но и такое прекращение зарядки тоже не является идеальным вариантом.

В последнее время появились модели ЗУ, в которых используется не обыкновенный ток, а подаваемый импульсами. Эксперты говорят, что у таких устройств есть ряд преимуществ, в том числе и равномерное распределение заряда по всей батарее. Активные вещества, накапливающиеся в результате данного процесса, не образуют слишком крупных кристаллов.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Для этого лучше всего использовать устройство, оснащенное описанными выше методами контроля. К тому же нелишним будет и таймер отключения зарядки, который иногда есть в таких приборах. Необходимое время можно легко рассчитать, зная емкость аккумулятора, величину тока и коэффициент полезного действия прибора. К полученному времени обычно прибавляется запас, составляющий 5-10 процентов от всего срока. Отключение произойдет, если до этого ни один из других методов контроля не прервет работу устройства.

Дополнительная зарядка

Этот этап начинается после окончания основного процесса. Он необходим для того, чтобы все находящиеся в устройстве никель-металлогидридные аккумуляторы получили одинаковую степень заряда. Это делает работу приборов, использующих аккумуляторы, более стабильной.

Экстренная зарядка

Как быть, если вы вспомнили в самый последний момент, что для работы какого-либо прибора понадобятся батарейки? Можно воспользоваться ускоренной зарядкой.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы таким способом? Эксперты утверждают, что до того момента, как уровень заряда достигнет отметки в 70 процентов, КПД процесса равняется почти 100%. Это значит, что энергия затрачивается в основном на накопление в аккумуляторе активных веществ, а не на повышение температуры. Поэтому на данном этапе можно увеличить ток. Однако не рекомендуется превышать отметку 10C. Главное при таком виде зарядки — определить, когда закончатся те самые 70 процентов. Поэтому нужно точно знать, какой заряд уже присутствовал в батарее до начала ускоренного процесса. Такой вариант, безусловно, подходит только людям, хорошо разбирающимся в электронике.

Как хранить никель-металлогидридные аккумуляторы? Таким вопросом тоже задаются многие пользователи электрических приборов, работающих от батареек. Известно, что при длительном перерыве в использовании аккумуляторы начинают деградировать — снижается способность держать заряд. Эксперты дают следующие советы на этот счет.

Во-первых, оставлять без использования можно только аккумуляторы, разряженные более чем наполовину. Во-вторых, при хранении оптимальным считается комнатный температурный режим. Лучше всего не дожидаться полной разрядки аккумулятора, иначе его работоспособность придется восстанавливать.

Вторая жизнь батареек

Как восстановить никель-металлогидридные аккумуляторы?

Наверняка многие уже знают о примерном принципе такой операции. Необходимо несколько раз произвести цикл зарядки и почти полной разрядки (не ниже 0,9 вольта). Но у этого правила есть и некоторые нюансы. Лучше всего проводить такую «тренировку» для каждой батарейки отдельно. Поскольку в силу особенностей производства этих изделий характеристики отдельных аккумуляторов могут отличаться друг от друга. Поэтому зарядка и разрядка будут проходить у них тоже с различной скоростью. Особенно этот совет касается никель-металлогидридных аккумуляторов для шуруповерта.

никель металлогидридные аккумуляторы для шуруповерта

Как правило, в подобных электрических приборах используется не одна батарея, а набор из нескольких штук. Эти элементы питания лучше всего восстанавливать по отдельности. Стоит отметить, что существуют модели ЗУ, которые способны проводить разрядку батарей. Но такие образцы стоят дороже, чем их более простые аналоги. Экономить ли на аккумуляторах или зарядных устройствах — решать пользователям.

Заключение

Данная статья была посвящена вопросу «как правильно зарядить никель-металлогидридный аккумулятор». В ней рассмотрены некоторые тонкости этого процесса. Также приведены основные отличия NiMH-аккумуляторов от других.

fb.ru

Устройство Ni-Mh аккумуляторов и как их правильно заряжать

Никель-металлогидридный (ni-mh) аккумулятор

Никель-металлогидридный (ni-mh) аккумуляторВ современном мире существует большое число различных источников питания для разнообразной техники и электроники. Зачастую взяв в руки такой элемент, мы не знаем какого он вида, из чего он состоит и какие имеет характеристики. Если на аккумуляторе стоит маркировка ni mh ее расшифровка означает, что перед вами металлгидридный АКБ.

История появления ni mh аккумуляторов

Начало разработки усовершенствованных никель металлгидридных источников питания относят ко второй половине прошлого века. Тогда были изготовлены первые модели батарей для космической отрасли. Новый способ накопления водорода в составе сплавов некоторых химических элементов позволило значительно увеличить емкость аккумулятора и снизить опасность применения солевых источников питания.

В результате возможности использования различных сочетаний сплавов, увеличилась вероятность совершенствования их основных характеристик. Впервые получилось создать сочетание металлов при низком давлении водорода. Современные технологии позволили создать источник питания с циклами заряд-разряд до 2000 раз, при этом самостоятельное снижение емкости составляет всего 30%, такие свойства приобретает никель в сплаве с редкоземельными металлами. В процессе эволюции данных батарей был изменен анод, что позволило увеличить катод до 2 раз. При этом общая масса осталась неизменной.

Важно! Никель металлгидридный аккумулятор в своем составе не имеет вредных веществ, что сделало его наиболее распространенным в отличие от никель кадмиевых.

Источники питания данного типа относятся к щелочным. В качестве отрицательного электрода применяется сплав на основе редкоземельных металлов, содержащих большое количество водорода, а в роли катод выступает никель кадмиевый электрод, между ними находится щелочь гидроксид калия.

Металлгидридная батарея

Металлгидридная батарея

В каждом элементе питания происходит реакция восстановления атомов кислорода при заряде до номинального значения. При циркуляции этого элемента происходит увеличение внутренней емкости батареи, так восстанавливается заряд.

Никель металлгидридные аккумуляторные батареи по особенностям конструктивного исполнения разделяют на два вида:

  • цилиндрические;
  • призматические.

Цилиндрические ni mh батареи

Устройство таких источников питания заключается в том, что электроды изготавливаются в виде металлической ленты. В емкость в виде банки укладывают свернутые электроды, разделяются между собой они специальным сепаратором. В качестве электролита используется щелочной раствор.

Верхняя крышка герметично закрывает батарею, в ней устанавливается предохранительный клапан с установленным значением давления срабатывания до 4 Мпа.

Цилиндрические элементы в батарее

Цилиндрические элементы в батарее

Призматические ni mh батареи

В конструкции такого вида применяются электроды, изготовленные в виде пластин, как и в первом случае пластины разделены между собой специальным сепаратором из полипропилена, произведенного нетканым способом толщиной до 0,25 мм. В верхней крышке устанавливают датчик давления, либо предохранительный клапан, который срабатывает при давлении до 4 Мпа. Благодаря своей форме такой тип ni mh аккумулятора нашел широкое применение как источник питания в бытовой электротехнике.

Виды электродов

Катод в ni mh аккумуляторах произволится из металлокерамики, пенополимеров, а также войлочных материалов. Аноды могут изготавливаться из различных сплавов, в настоящее время различают несколько видов:

  • металловодородный;
  • оксидноникелевый.

Металловодородные электроды

В качестве анода применяется сплав на основе лантана и никеля, благодаря такому сотрудничеству получилось добиться концентрации водорода в нем значительно превышающий собственный размер электрода. Иногда в целях экономии такого металла, как лантан в производстве АКБ могут применяться соединения редкоземельных элементов в сочетании схожим с природным, к ним относят неодим, цезий, празеодим.

В режиме эксплуатации с каждым циклом происходит расширение и сжимание кристаллической решетки металлов в сплаве электродов. Такие деформации приводят к возникновению микротрещин в металле, в местах их образования увеличивается воздействие щелочи на материал. В результате коррозии происходит снижение внутренней емкости источника питания.

Так как в аккумуляторе применяется определенно количество электролита восстанавливать его в ходе заряда невозможно. Процесс коррозии снижает уровень щелочи, что приводит к повышению внутреннего сопротивления источника питания. Для того, чтобы снизить пагубное влияние таких реакций изготовители используют два способа. В первом случае поверхность сплавов покрывают тонкой медной или никелевой пленкой. При втором способе частицы сплавов обрабатывают в растворе щелочи, в результате образуется защитная пленка.

Интересно знать! При улетучивании электролита восстановить ni mh аккумуляторы невозможно.

Оксидноникелевые электроды

Данный тип исполнения отрицательного элемента источника питания может изготавливаться нескольких видов.

 Ламельные

Такие электроды изготавливаются в виде тонкой стальной ленты, покрытой никелем и собранных в коробочки ламели. Толщина таких электродов достигает значения до 0,1 мм.

Спеченные металлокерамические

Данные электроды представляют собой металлокерамические изделия. В основе имеются многочисленные поры, в которых находится масса активных веществ. Основа изготавливается из карбонильного никелевого порошка, такой состав напрессовывается на металлическую сетку.

После напрессовки сетка проходит термическую обработку при температуре 960°С. В результате разложения карбоната аммония происходит спекание никеля. Таким методом получают основу толщиной до 2,3 мм, с радиусом пор не более 20 мкм. Впоследствии материал подвергают пропитке в щелочи, который насыщает поры гидроксидом никеля.

Прессованные

При изготовлении прессованных отрицательных электродов применяют метод воздействия давлением на материал основы. Таким способом металлическая сетка спрессовывается с активной массой, в качестве которой применяется соединения гидроксида никеля и кобальта, а также связывающих веществ. Значение давления, применяемого при этом 60 Мпа.

Металловойлочные

Металлогидридные аккумуляторы за счет применения волокон углерода и никеля приобретают возможность использования металловойлочных электродов. Данные элементы выполняются из углеграфитного фетра, который покрывается никелем, в результате размер электрода достигает значения до 10 мм. Активные вещества внедряются в войлок различными способами.

Интересно знать! Иногда вместо войлочных материалов применяется пеноникель, его получают при никелировании пенополиуретана и дальнейшим отжигом при восстановительной атмосфере.

Основные технические характеристики

К основным техническим параметрам металлгидридных АКБ можно отнести:

  • энергетическая плотность до 120 Вт-ч/кг;
  • собственное внутреннее сопротивление 300 мОм;
  • количество рабочих циклов до 500;
  • время быстрого восстановления заряда до 4 ч;
  • самостоятельный разряд в течение месяца до 30%;
  • номинальное напряжение батарейки до 1,25 В;
  • нагрузка оптимальным током до 0,5 значения емкости АКБ;
  • максимальный ток имеет значение до 5 значений емкости;
  • диапазон рабочих температур от -20°С до +60°С;
  • срок службы до 5 лет.

Области применения

Ni mh батареи применяются в качестве источников питания для разнообразной стационарной электроники. В большинстве случаев их изготавливают двух типов ni mh аккумуляторов, имеющих маркировку АА, либо ААА, хотя различают и другие виды исполнения. В результате применения безвредных материалов металлгидридные АКБ имеют большее распространение в отличие от никель кадмиевых.

Аккумулятор для электроинструмента

Аккумулятор для электроинструмента

По значению емкости можно выделить две основные группы батарей:

  • до 1000 мАч;
  • до 3000 мАч.

Первая группа элементов питания используется для приборов и аппаратов с небольшим потреблением энергии батареи. В такой электронике расход емкости аккумулятора начинается после определенного интервала времени. Используются для навигаторов, фонариков, игрушек.

Вторая группа используется для питания электроприборов и аппаратов, которые имеют повышенное потребление энергии аккумулятора за короткий промежуток времени. К такой электронике можно отнести фотоаппараты, модели игрушек с дистанционным управлением, а также различные плееры.

Правила зарядки

Если правильно применять и заряжать ni mh аккумуляторы можно тем самым продлить срок службы батареи. Также могут оказать влияние и такие факторы, как значение глубокого разряда, скорости зарядки и контроль за его окончанием. В зависимости от условий эксплуатации срок службы может составлять значение до 5 лет.

Для восстановления заряда иногда может применяться режим быстрого заряда. Такой режим применяется для электродов с высокой активностью, при этом необходимо контролировать значения температуры и напряжения зарядки. Высокоактивные электроды применяются в АКБ для планшетов, ноутбуков и телефонов.

Быстрый заряд разработчики рекомендуют проводить в три ступени:

  1. В первом этапе используется ток заряда ni mh аккумуляторов значением немного выше собственной емкости элемента питания.
  2. Второй этап. В течение не более 30 минут применяется ток заряда величиной 0,1 от емкости.
  3. Третий этап. Применяется так называемая подзарядка током 0,02 от значения емкости АКБ.

Важно! При использовании нормального режима заряда применяют ток значением до собственной емкости, а напряжение при этом имеет значение 1,5 В.

Для предотвращения выхода из строя источника питания при восстановлении заряда необходимо осуществлять постоянный контроль основных параметров. Производители применяют несколько способов контроля за быстрым зарядом, в результате чего, которого происходит отключение зарядного устройства:

  • Максимальное значение температуры электролита. Данный контроль является неточным, так как при заряде при низких температурах может произойти перезаряд, наоборот, при жаре вокруг произойдет недозаряд.
  • Производится контроль скорости изменения значения температуры. Применяется при 0°С, что позволяет повысить емкость аккумулятора.
  • Показание падения номинального напряжения при окончании восстановления заряда.
  • Окончание установленного временного цикла заряда.
  • В ni mh аккумуляторов призматической конструкции применяется метод контроля изменения внутреннего давления паров электролита.
  • Максимальное значение номинального напряжения.

Важно! Зарядка металлгидридных батарей при пониженных температурах должна происходить с уменьшенной скоростью.

Условия безопасной эксплуатации

Для продления срока службы и сохранения всех технических характеристик металлгидридных АКБ необходимо соблюдать рекомендации производителя. К таким требованиям относят:

  • соблюдение нормального температурного режима;
  • запрещается разряжать батарею до значения ниже 1В;
  • не допускается короткое замыкание электродов между собой, при этом может произойти полное разрушение аккумулятора;
  • запрещается применение старых элементов совместно с новыми в батарее;
  • не рекомендуется припаивать провода и токоотводы к элементам питания.

Хранение ni mh аккумуляторов следует при нормальной температуре не ниже 0°С, не допускается снижение разряда до нуля, такое неминуемо приведет к потере внутренней емкости. Необходимо раз в месяц проводить подзаряд.

Достоинства и недостатки

Основные преимущества металлгидридных аккумуляторов:

  • повышенная энергетическая емкость;
  • отсутствие вредных элементов, таких как кадмий;
  • практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
  • для уменьшения разрядного напряжения необходимо снижать уровень собственного напряжения до 1 В.

Основные недостатки никель металлгидридных аккумуляторов:

  • функционирование в узком диапазоне значений тока нагрузки;
  • в ходе эксплуатации необходимо использовать температурные реле и датчики;
  • опасность повреждения элементов при ошибке соединения в батарее;
  • повышенные показания самостоятельного разряда, в отличие от никель кадмиевых;
  • необходимость применения дорогих легирующих металлов в производстве электродов, чтобы повысить температурный диапазон;
  • полная потеря емкости при разряде аккумулятора до нулевого значения.

 

При выборе того или иного источника питания для различной электротехники необходимо обратить внимание на основные параметры и характеристики. Правильная эксплуатация и контроль заряда значительно продлит срок службы аккумуляторной батареи, а также снизит затраты на его восстановление.

batteryzone.ru

как заряжать, параметры и зарядные устройства

Ni─Cd аккумуляторы: как заряжать, параметры и зарядные устройства

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.

Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы


 

Содержание статьи

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Ni─Cd аккумуляторные батареи имеют ярко выраженный эффект памяти. Если разрядка в процессе эксплуатации будет неполной, то эффективная площадь электродов аккумулятора будет постоянно снижаться.


Никель─кадмиевые батареи запоминают нижнюю отметку разряда. В результате при разряде до этой отметки они перестают работать, хотя возможность для этого есть. Это явление получило название «эффект памяти».

Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.

Никель-кадмиевым батарейкам нужна периодическая тренировка


Нужно также сказать, что новые никель─кадмиевые батарейки необходимо предварительно потренировать. Эта тренировка подразумевает активацию работы аккумулятора. При этом делается 3─5 циклов разряд-заряд. Такой разряд и заряд Ni─Cd аккумуляторов «разгоняет» их и они начинают работать на заявленных параметрах. После выполнения тренировки никель─кадмиевые батарейки хорошо держат нагрузки и имеют менее выраженный «эффект памяти». Иногда можно встретить рекомендации о том, что Ni─Cd батареи низкого качества требуют тренировки до 70─80 циклов разряд-заряд. Здесь стоит придерживаться рекомендаций производителя и зависит это в основном от технологии изготовления батареек.

Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики.

Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.
Вернуться к содержанию
 

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

  • Автоматические ЗУ;
  • Реверсивные импульсные ЗУ.

Автоматические зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей. Это простые и доступные по цене устройства. Они менее сложные и выпускаются в конструкции, которая позволяет заряжать по два или 4 батарейки одновременно. Чтобы запустить заряд никель кадмиевых аккумуляторов, вставьте в батарейки в зарядное устройство. Переключателем ЗУ нужно установить количество заряжаемых батареек и подключить устройство к сети.

Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.


В данном случае речь идёт о заряде никель─кадмиевых батареек по отдельности. Если это аккумуляторы для шуруповёрта или другого электроинструмента, то с ними в комплекте идёт штатное зарядное устройство, которое позволяет заряжать всю батарею сразу от бытовой электросети.

Реверсивное импульсное ЗУ. Эти устройства более сложные и стоят дороже, чем модели первого типа. Обычно производители позиционируют их как профессиональные. Такое зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов циклически проводит разряд-заряд с разным временным интервалом.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6.

Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.

Вернуться к содержанию
 

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

  • толщина сепаратора и его структура;
  • плотность сборки;
  • объём электролита;
  • некоторые характеристики конструкции.

При работе в условиях продолжительного разряда используются дисковые батарейки с прессованными электродами большой толщины. Для них разрядная кривая показывает постоянное медленное снижение напряжения до величины 1,1 вольта. Разрядная ёмкость в случае дальнейшего разряда до 1 вольта равна от 5 до 10 процентов от номинального значения. Особенностью этого типа батарей является существенно падение разрядной ёмкости и напряжения при увеличении тока до 0,2*С. Объяснение этому достаточно простое ─ невозможность разряда активной массы равномерно по всей электрода.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С.

Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С.

Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

На изображениях ниже можно видеть влияние тока разряда и температуры на значение разрядной ёмкости.

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда


Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС


Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах

Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах



Наибольшее значение ёмкости достигается при температуре 20 градусов Цельсия. Ёмкость практически не снижается, если увеличивать температуру. А вот при температуре ОС ниже ноля значение разрядной ёмкости падает пропорционально увеличению разрядного тока. Уменьшение ёмкости при низких температурах объясняется уменьшением разрядного напряжения щелочной аккумуляторной батареи из-за увеличения сопротивления.

Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40.

Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Чтобы аккумулятор полностью зарядился, ему требуется сообщить до 160 процентов от номинальной ёмкости. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов должна вестись в интервале температур 0─40 С. Рекомендуемый интервал 10─30 С. При понижении температуры на отрицательном электроде снижается поглощение кислорода и растёт давление. В результате при сильном перезаряде из-за увеличения давления может открыться аварийный клапан. При увеличении температуры потенциал растёт и на положительном электроде очень рано выделяется кислород, что сокращает процесс зарядки в штатном режиме.

Если температура поддерживается стабильной, то на процесс заряда сильно влияет ток. Его увеличение вызывает рост скорости выделения кислорода. А скорость его поглощения при этом не меняется, поскольку зависит от особенностей конструкции аккумуляторной батареи. Влияние на газопоглощение оказывает компоновка, структура, толщина электродов, материал сепаратора, объем электролита.


В частности, чем плотность компоновки электродов больше и их толщина меньше, тем зарядка идёт с большей скоростью. Поэтому цилиндрические батареи заряжаются с большой скоростью. На кривых заряда можно заметить, что у таких моделей Ni─Cd аккумуляторов при токе 0,1─1С эффективность зарядки почти не меняется. Снижение тока заряда вызывает существенное уменьшение ёмкости, которую батарея отдаст при разряде.

Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С.

Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов.

Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления.

После того, как заряд прекращается давление внутри аккумуляторной батареи ещё продолжает расти, поскольку окисление гидроксильных ионов на оксидно─никелевых электродах продолжается. Постепенно скорость выделения кислорода на положительном электроде сравнивается с поглощением на отрицательном (кадмиевом) электроде. Поэтому давление в батарее постепенно понижается. Если был существенный перезаряд, то давление будет снижаться медленнее. Рекомендуем также прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.

Вернуться к содержанию
 

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда.

Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч.

Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Для полноценного использования мощности аккумулятора его следует заряжать большим током зарядки. Если важно использовать его мощность по максимуму, то нужно заряжать в нормальном режиме малым током. Величина тока около 0,1С. При этом время заряда составит 14─16 часов. С помощью ступенчатой подачи тока можно зарядить Ni─Cd аккумуляторную батарею в ускоренном режиме. Для этого 10 процентов ёмкости батареи набирается током 1С, затем до 80 процентов током 1,5С, а остаток добивается током 0,5С.


Теперь вы знаете, как зарядить никель─кадмиевый аккумулятор в различных режимах. Главное, не допускать сильного переразряда и вести контроль и отключение зарядки по ряду параметров. Если у вас есть дополнения к статье или вопросы, пишите их в комментариях ниже. Также предлагаем проголосовать в опросе и оценить материал.
Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Восстановление Ni─MH аккумулятора

Для продления срока эксплуатации приборов используют разные типы батареек, среди которых значатся кадмиевые и никелевые. Чтобы изделие прослужило дольше, необходимо восстановление Ni MH аккумуляторов. Процедуру восполнения заряда проводят поэтапно, соблюдая все рекомендации.

О чем нужно помнить при эксплуатации Ni MH аккумуляторов

Никель-металлогидридные аккумуляторы (Ni MH АКБ) имеют много преимуществ, но есть и недостатки, которые стоит учитывать во время их использования. По сравнению с никель-кадмиевыми АКБ, стоимость этих изделий выше. Ni MH АКБ отличаются меньшим количеством разрядов и зарядов. Ухудшение состояния батареи появляется через 200-300 циклов разряжения-заряжения.

Этот вид батареек отличается большим саморазрядом. Никель-металлогидридные изделия отдают большой ток, но значение выше 0,5 при разряде может привести к их быстрому разрушению и сокращению количества разрядов-зарядов. Для высоких разрядов тока рекомендуется использовать никель-кадмиевые аккумуляторы, которые можно заряжать зарядным устройством от никель-металлогидридных конструкций, но не наоборот.

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов

Для восполнения энергетического уровня в никель-металлогидридных АКБ используют прямой и капельный способы. По рекомендации производителя капельным методом пользуются редко, так как сложно определить остановку подачи тока на батарею. Этот процесс может привести к сильному переразряду или поломке изделия. Для зарядки Ni MH аккумулятора в большинстве случаев применяют ускоренный или быстрый вариант. КПД заряда будет выше, чем при капельном заряжении.

Показатель напряжения при этом составляет 0,5-1 С. Процедура включает в себя:

  • определение присутствия АКБ;
  • установка типа батарейки;
  • предварительное заряжение;
  • переход к быстрой зарядке;
  • дозаряд;
  • поддерживающее заряжение.

Для быстрого или ускоренного метода зарядки потребуется качественное зарядное устройство, контролирующее окончание восполнения энергии по критериям, которые не зависят друг от друга.

В случае с никель-металлогидридными изделиями зарядное устройство (ЗУ) нужно контролировать по температуре, дельте и общему времени заряжения.

Восстановление Ni MH аккумуляторов

Для восполнения уровня заряда потребуются:

  • лампочки;
  • ЗУ;
  • опыт работы с электрическими приборами.

Сначала нужно выполнить тренировку элементов аккумулятора с помощью 1-2 циклов полного разряжения и заряжения. Уровень напряжения при разрядке должен опуститься до 1 В. Каждую деталь разряжают отдельно, ведь батарейки различаются способностью принимать ток.

Процесс усиливается при проведении заряжения без тренировки.

Разряжение выполняют в специальном устройстве, предназначенном для индивидуальной обработки каждого элемента АКБ. Если в приборе отсутствует индикатор контроля напряжения, то нужно следить за яркостью лампочки и выполнять разрядку до снижения ее света. Для определения емкости аккумулятора засекают время горения лампочки.

В этом случае пригодится формула, в которой вместительность батареи равна току зарядки, умноженному на время заряжения. Если у пользователя есть АКБ с емкостью в 2500 мА, то он отдает в нагрузку ток 0,75 А за 3,5 часа. Когда на разряжение потребовалось меньше времени, то и остаточная вместительность будет меньше. При заниженном показателе необходимо продолжить тренировку.

Для выполнения разрядки деталей можно использовать прибор, сконструированный из старого зарядного устройства. В нем будут присутствовать 4 лампочки. Когда ток разряжения в ней равен номинальному для аккумулятора или немного меньше него, то лампочку можно применять в качестве индикатора или нагрузки. В других ситуациях лампочку используют вместо индикатора для восстановления АКБ.

На резисторе устанавливают величину так, чтобы общий показатель сопротивления показывал значение около 1,6 Ом. Лампочку запрещается менять на светодиод. Когда каждый элемент будет разряжен полностью, выполняют их заряжение. Процедура занимает 1-10 минут.

Процессы взаимодействия элементов в аккумуляторной батарее

Никель-металлогидридные детали редко используют по отдельности. В большинстве случаев они входят в состав большой батареи. Для АКБ шуруповертов, рабочее напряжение которого составляет 14,4 В, потребуются 10-12 деталей, которые следует фиксировать по очереди. В производстве деталей для аккумулятора каждая из них получает свои характеристики. Одни имеют большую емкость, а другие отличаются небольшой вместительностью энергии.

Постоянная зарядка элементов связки с меньшей емкостью приводит к их перезаряжению. Из-за этого детали в один момент приходят в негодность. Когда в наборе присутствуют короткие батарейки, остальные будут регулярно перезаряжаться. Батареи с маленькой емкостью будут разрушаться и в процессе разряжения, сокращая срок службы. Такие элементы теряют энергию быстрее, чем другие. Дальнейшее снижение заряда может стать причиной переполюсовки или полного разряжения.

Во время использования АКБ нужно следить, чтобы степень заполненности элементов была на одном уровне. Поэтому тренировку деталей периодически проводят отдельно друг от друга. Сложность процедуры заключается в разборке набора. Для этого в зарядных устройствах установили специальный режим, который советуют включать в новых или полностью потерявших заряд АКБ.

Когда балансировка проводится с батареей низкого заряжения, составляющего менее 0,8 В, зарядка должна проходить при токе 0,1 С с постепенным увеличением показателя до 0,3 С на протяжении 4-5 часов. Если аккумулятор долго хранился и не использовался по назначению, то сначала проводят несколько циклов разрядов-зарядов перед эксплуатацией.

talkdevice.ru

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Очень простое

Так, товарищи. Сейчас мы с вами будем заряжать аккумуляторы, просто, качественно, а главное — быстро. Для чего воспользуемся микросхемой MAX713 от компании MAXIM. Это специализированная микросхема, заточенная именно под зарядку указанных типов аккумуляторов.

Итак, что же она умеет — подходите ближе, сейчас увидите.
Итак MAX713 позволяет:

  • заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
  • в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С — емкость аккумулятора;
  • в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
  • отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
  • в отсутствии зарядного тока через микросхему «утекает» всего 5мкА от аккумуляторов;
  • возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру;

Ну и хватит — и так вон сколько получилось.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:

Вообще говоря, как мы помним еще со староглиняных времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1С, где С — емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много пива и производители научились делать более совершенные аккумуляторы, позволяющие учинять над собой такое безобразие, как быстрый заряд (Fast Charge).
«It»s okey», говорят они — вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током - главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.

Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки, тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит - ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело. Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge), который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.

Схема, показанная выше позволяет заряжать два аккумулятора, ёмкостью по 1000мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания — HL1 и индикация быстрого заряда — HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно.
Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам. Вы еще тут? А ну бегом за паяльником!

Что? Вам надо заряжать четыре аккумулятора сразу? И не 1000мА/ч, а 1200?
Ну ладно, тогда не бежим за паяльником, а слушаем дальше.

Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?

  1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
  2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
  3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
    U=2+(1,9*N),
    где N — количество аккумуляторов
    Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
    То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор — входное напряжение должно составлять 6 вольт.
  4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
    P=(Uin — Ubatt)*Icharge,
    где:
    Uin — максимальное входное напряжение,
    Ubatt — напряжение заряжаемых аккумуляторов — суммарное, разумеется,
    Icharge — зарядный ток.
  5. Посчитать сопротивление R1. R1=(Vin-5)/5 — сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
  6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/Icharge Если Icharge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
  7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице.
  8. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.

Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.

Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов.

Количество аккумуляторов

Соединить PGM 1 с…

Соединить PGM 0 с…

1

V +

V+

2

Не подсоединять

V+

3

REF

V+

4

BATT-

V+

5

V+

Не подсоединять

6

Не подсоединять

Не подсоединять

7

REF

Не подсоединять

8

BATT —

Не подсоединять

9

V+

REF

10

Не подсоединять

REF

11

REF

REF

12

BATT-

REF

13

V+

BATT-

14

Не подсоединять

BATT —

15

REF

BATT-

16

BATT-

BATT-

Таблица 2. Задание максимального времени заряда.

Время заряда (мин)

Выключение по падению напряжения

Соединить PGM 3 с…

Соединить PGM 2 с…

22

Выключено

V +

Не подсоединять

22

Включено

V +

REF

33

Выключено

V +

V+

33

Включено

V +

BATT-

45

Выключено

Не подсоединять

Не подсоединять

45

Включено

Не подсоединять

REF

66

Выключено

Не подсоединять

V+

66

Включено

Не подсоединять

BATT-

90

Выключено

REF

Не подсоединять

90

Включено

REF

REF

132

Выключено

REF

V+

132

Включено

REF

BATT-

180

Выключено

BATT —

Не подсоединять

180

Включено

BATT-

REF

264

Выключено

BATT —

V+

264

Включено

BATT —

BATT-

Проверено Котом!

См. так же: Хождение под мухой или две недели с MAX713.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Восстановление ni mh аккумуляторов: как нужно проводить

Никель-металлогидридные батареи чувствительны к разряду и заряду, заряжать их нужно специальными устройствами. Со временем происходит саморазряд, поэтому нужно периодически выполнять восстановление Ni-Mh-аккумуляторов. Существует несколько способов увеличения емкости, продлевающих срок службы АКБ.

восстановление ni mh аккумулятороввосстановление ni mh аккумуляторов

Узнайте как восстановить ni mh аккумуляторы.

О чем нужно помнить при эксплуатации Ni-Mh-аккумуляторов

При использовании батареек никель-металлогидридного типа принимают во внимание такие моменты:

  1. Увеличенная стоимость.
    Такие аккумуляторы в 1,5-2 раза дороже никель-кадмиевых. Внедрение новых технологий позволяет постепенно сравнять стоимости. Подобное характерно для стандартных источников питания типа АА или ААА.
  2. Наличие эффекта памяти.
    При регулярном недозаряде батарея перестает полностью восстанавливать мощность. В никель-металлогидридных АКБ этот эффект менее выражен, чем в предыдущих моделях.
  3. Чувствительность к частой зарядке.
    Рабочие качества изделий ухудшаются уже после 300 цикла.
  4. Высокая степень саморазряда.
    Срок хранения батарейки никель-металлогидридного типа в 1,5 раза меньше такового у других видов.
  5. Необходимость правильного выбора силы тока.
    Источник питания подает достаточно высокое напряжение. Однако мощность подаваемого заряда не должна превышать 0,5*С. Несоблюдение этого правила снижает срок эксплуатации никелевых источников электрической энергии. Никель-кадмиевые аккумуляторы менее чувствительны к подаче мощного тока.
  6. Необходимость использования специального зарядного устройства.
    Прибор для Ni-MH-батарей можно использовать для зарядки кадмиевых АКБ, но не наоборот.

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов

Никель-металлогидридные источники питания можно заряжать капельным или ускоренным методом. Первый способ использовать нежелательно, что объясняется сложностью определения времени прекращения подачи тока.

Аккумулятор может перезарядиться, что приведет к разрушению металлических пластин. Ускоренный метод зарядки обладает более высоким коэффициентом полезного действия. На выводы подается ток силой 0,5-1*С, где С — емкость источника питания.

Процесс восстановления мощности АКБ включает такие этапы:

  • определение типа аккумулятора;
  • предварительный этап;
  • переходная стадия;
  • быстрая зарядка;
  • подача тока слабой силы, обеспечивающая дозарядку;
  • поддержание заряда.

Для ускоренной зарядки используется качественное устройство, контролирующее начало и окончание процесса с учетом независимых критериев.

никель-кадмиевых элементов питания достаточно отслеживать кривую напряжения в конце зарядки. При восстановлении мощности металлогидридных элементов нужно контролировать температуру электролита и время подачи тока.

Восстановление Ni-Mh-аккумуляторов

ВосстановитьВосстановитьВосстановление аккумулятора.

Из-за эффекта памяти такие АКБ при неправильной эксплуатации утрачивают большую часть емкости. Подобное возникает при многократных неполных циклах зарядки.

Батарея запоминает степень разряда, что приводит к уменьшению емкости. Часть компонентов перестает участвовать в электрохимических реакциях.

Устранить эффект памяти помогает восстановление. Для этого АКБ разряжают до 1 В, подключая лампу или зарядное устройство. После этого элемент питания заряжают полностью. Если восстановление не выполнялось слишком долго, потребуется несколько циклов. Тренировку нужно проводить раз в месяц.

При этом учитывают такие моменты:

  1. Эффект памяти способствует снижению емкости на 5-10%. Восстановление этого параметра возможно за 1 цикл разряда и заряда. Вычислить емкость можно, разрядив заряженную батарею. Для этого измеряют время потери заряда и умножают полученный показатель на мощность потребителя энергии. Результат сравнивают с заявленным в инструкции значением. Некоторые ЗУ измеряют все показатели автоматически.
  2. Рекомендуется использовать зарядные устройства с функцией разряда. Прибор должен ограничивать минимальное напряжение. Это помогает избежать критического разряда элемента питания при восстановлении. Без такого устройства не обойтись при невозможности определения остаточной мощности АКБ и расчета предполагаемого времени разряда.
  3. При неизвестной степени заряда разряжать источник питания лампой нужно, непрерывно контролируя напряжение. Иначе батарея станет непригодной к дальнейшей эксплуатации. При восстановлении системы, состоящей из нескольких аккумуляторов, перед началом тренировки выравнивают степени заряженности. Для этого элементы полностью заряжают.
  4. Если аккумулятор функционирует не менее 5 лет, циклический метод восстановления может оказаться неэффективным. Тренировка считается профилактической мерой, направленной на поддержание работоспособности изделия. Вместе со снижением емкости изменяется состав и объем электролита. Поэтому периодически доливают очищенную воду или готовый кислотный раствор.

Процессы взаимодействия элементов в аккумуляторной батарее

Никель-металлогидридные аккумуляторы чаще всего состоят из нескольких элементов. Например, батарея шуруповерта состоит из 10 компонентов, соединяемых поочередно.

Элементы имеют разные характеристики, например большую или меньшую емкость.

Источники питания с небольшой мощностью заряжаются быстрее, что приводит к их разрушению. При коротком замыкании некоторых деталей происходит деградация остальных.

Срок службы батареек с меньшей емкостью короче. Ремонт аккумулятора осуществляют путем соединения исправных элементов основной и дополнительной АКБ.

При использовании устройства нужно поддерживать одинаковую степень заряженности компонентов системы. При необходимости выполняется отдельное восстановление элементов. Для этого батарею разбирают, что нередко вызывает затруднения.

Более простым методом является применение зарядных устройств, оснащенных функцией балансировки. Такой режим подходит для новых и критически разряженных источников питания. В течение 4-5 часов ЗУ подает ток силой 0,1*С, далее параметр увеличивается до 0,3*С. При длительном хранении батареи проводят несколько таких циклов.

3batareiki.ru

Никелевые аккумуляторы в Томске

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Герметичные Ni-Cd аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокими скоростями разряда и способностью действовать при низких температурах. Применяются для питания портативной аппаратуры, электроинструмента, бытовых приборов, игрушек и т.д. Это тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях.

Для никель-кадмиевых аккумуляторов необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, значительно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).
Номинальное напряжение герметичных Ni-Cd аккумуляторов – 1,2 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 16 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,2С до напряжения 1 В.

Сразу после зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы могут иметь напряжение вплоть до 1,44 В., но довольно быстро оно падает и доходит до стационарных 1,2 В. Такие элементы питания способны выдерживать 1000 циклов заряд-разряд, но только при правильном режиме заряда. Преимущества Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения аккумулятора;
  • большое количество циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации — более 1000 циклов;
  • хорошая нагрузочная способность и возможность эксплуатации при низких температурах;
  • продолжительные сроки хранения при любой степени заряда;
  • сохранение стандартной емкости при низких температурах;
  • диапазон рабочих температур от -40 до +60 ?C.
  • наибольшая приспособленность для использования в жестких условиях эксплуатации;
  • низкая стоимость;

Недостатки Ni-Cd аккумуляторных батарей:

  • относительно низкая по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность;
  • присущий этим аккумуляторам эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;
  • токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничивают использование аккумуляторов этого типа;
  • относительно высокий саморазряд — после хранения необходим цикл заряда.

Современные цилиндрические Ni-Cd аккумуляторы с рулонными электродами допускают высокие разрядные токи, для некоторых типов аккумуляторов максимальный долговременный ток составляет 7-10С.

Работоспособность герметичных Ni-Cd при эксплуатации определяется постепенными изменениями, которые происходят в аккумуляторах при циклировании и приводят к неминуемому уменьшению разрядной емкости и напряжения. Температура окружающей среды является одним из самых значительных факторов внешнего воздействия, определяющим длительность работоспособного состояния герметичных аккумуляторов. На процессы старения аккумуляторов наибольшее влияние оказывает высокая температура, при которой ускоряются все химические реакции (в 2-4 раза на каждые 10 °С), в том числе и ведущие к порче аккумулятора. При низких температурах во время заряда увеличивается опасность выделения водорода. Сильное воздействие оказывает режим эксплуатации: режим и глубина разряда, режим заряда, длительность паузы между зарядом и разрядом при непрерывном циклировании, периоды эксплуатации и хранения.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Удельная емкость и энергия никель-металлогидридных аккумуляторов в 1,5-2 раза выше удельной энергии никель-кадмиевых аккумуляторов, кроме того они не содержат токсичный кадмий, что позволяет им существенно потеснить никель-кадмиевые во многих областях техники. Изготавливаются в герметичном исполнении цилиндрической, призматической и дисковой форм. Применяются для питания портативных приборов и аппаратуры, как бытового, так и промышленного назначения.
Номинальное напряжение аккумуляторов – 1,2-1,25 В.
Номинальный (стандартный) режим заряда – током 0,1С в течение 15 ч.
Номинальный режим разряда – током 0,1-0,2С до напряжения 1 В.
У Ni-MH аккумуляторов нет «эффекта памяти», свойственного Ni-Cd, однако эффекты, связанные с перезарядом, сохраняются. Уменьшение разрядного напряжения, наблюдаемое при частых и долгих перезарядах так же, как и у Ni-Cd аккумуляторов, может быть устранено при периодическом осуществлении нескольких разрядов до 1 В. Такие разряды достаточно проводить 1 раз в месяц. В зависимости от типа Ni-MH аккумуляторов, режима работы и условий эксплуатации аккумуляторы обеспечивают от 500 до 1000 разрядно-зарядных циклов при глубине разряда 80% и имеют срок службы от 3 до 5 лет.

Однако никель-металлогидридные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым по некоторым эксплуатационным характеристикам:

  • Ni-MH аккумуляторы эффективно работают в более узком интервале рабочих токов.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют более узкий температурный диапазон эксплуатации: большая их часть неработоспособна при температуре ниже -10 °С и выше +40 °С, хотя в отдельных сериях аккумуляторов обеспечено расширение температурных границ.
  • в течении заряда Ni-MH аккумуляторов выделяется больше теплоты, чем при заряде Ni-Cd аккумуляторов, поэтому в целях предупреждения перегрева батареи из Ni-MH аккумуляторов в процессе быстрого заряда и/или значительного перезаряда в них устанавливают термо-предохранители или термо-реле, которые располагают на стенке одного из аккумуляторов в центральной части батареи.
  • Ni-MH аккумуляторы имеют повышенный саморазряд.
  • опасность перегрева при заряде одного из Ni-MH аккумуляторов батареи, а также переполюсования аккумулятора с меньшей емкостью при разряде батареи, возрастает с рассогласованием параметров аккумуляторов в результате продолжительного циклирования, поэтому создание батарей более чем из 10 аккумуляторов не рекомендуется всеми производителями.
  • более жесткие требования к подбору аккумуляторов в батарее и контролю процесса разряда, чем в случае использования Ni-Cd аккумуляторов.
  • Разрядная кривая Ni-MH аккумулятора аналогична кривой Ni-Cd аккумулятора.

Наработка (число разрядно-зарядных циклов) и срок службы Ni-MH аккумулятора также в значительной мере определяются условиями эксплуатации. Наработка понижается с увеличением глубины и скорости разряда. Наработка зависит от скорости заряда и способа контроля его окончания. Наибольшее внимание следует уделить температурному режиму, избегать переразрядов (ниже 1В) и коротких замыканий. Рекомендуется использовать Ni-MH аккумуляторы по назначению, избегать сочетания бывших в употреблении и неиспользованных аккумуляторов, не припаивать непосредственно к аккумулятору провода или прочие части. При хранении происходит саморазряд Ni-MH аккумулятора. По прошествии месяца при комнатной температуре потеря емкости составляет 20-30%, а при дальнейшем хранении потери уменьшаются до 3-7% в месяц.

Заряд никелевых аккумуляторов

При заряде герметичного аккумулятора кроме проблемы восстановления истраченной энергии, важным является ограничение его перезаряда, поскольку процесс заряда сопровождается повышением давления внутри аккумулятора. Существенным фактором внешнего влияния на электрические характеристики аккумуляторов является температура окружающей среды. Емкость, которая может быть получена от аккумулятора при 20°С, наибольшая. Она почти не уменьшается и при разряде при более высокой температуре. Но при температуре ниже 0°С разрядная емкость уменьшается, и тем больше, чем больше разрядный ток.

Номинальным (стандартным) режимом заряда является режим, при котором аккумулятор, разряженный до 1В, заряжается током 0,1С в течение 16ч (для Ni-Mh 15ч.). Аккумуляторы могут быть заряжены при температуре от 0 до +40°С, наиболее эффективно в интервале температур от +10 до +30 °С. Ускоренный (за 4 — 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ?Т и напряжения ?U и другим параметрам. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (ток до 1С), заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5-1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05-0,02С в качестве компенсационного подзаряда. Зарядное напряжение Uз при Iз=0,3-1С лежит в интервале 1,4-1,5В. Для исключения перезаряда аккумуляторных батарей могут применятся следующие методы контроля заряда с соответствующими датчиками, устанавливаемыми в аккумуляторные батареи или зарядные устройства:

  • метод прекращения заряда по абсолютной температуре Тmax.
  • метод прекращения заряда по скорости изменения температуры ?T/?t.
  • метод прекращения заряда по отрицательной дельте напряжения -?U.
  • метод прекращения заряда по максимальному времени заряда t.
  • метод прекращения заряда по максимальному давлению Pmax. (0,05-0,8 Мпа).
  • метод прекращения заряда по максимальному напряжению Umax.

Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, так как может произойти «тепловой выход из строя» аккумуляторов. Тепловыделение в герметичном Ni-Cd аккумуляторе зависит от уровня его заряженности. К концу заряда в стандартном режиме температура аккумулятора может взрасти на 10-15 °С. При быстром заряде разогрев больше (до 40-45 °С).

Правила эксплуатации NiCd/NiMh аккумуляторов

  • Старайтесь использовать только штатные зарядные устройства
  • При использовании неавтоматических зарядных устройств, не заряжайте аккумулятор больше времени, указанного в инструкции. Перезаряд значительно ускоряет процесс старения аккумулятора
  • Не оставляйте разряженный аккумулятор во включенной аппаратуре. Дальнейший бесконтрольный разряд* полностью выводит аккумулятор из строя.
  • Избегайте зарядки не полностью разряженного аккумулятора.
  • Каждые 3-4 недели производите полную разрядку* аккумулятора в аппаратуре
  • Соблюдайте температурный диапазон эксплуатации
  • Перед хранением более 1 месяца NiCd аккумулятор необходимо разрядить*. NiMh аккумулятор хранить при 30-50% уровне заряда. Храните при температуре +5°С…+20°С. Срок хранения — до 4 лет.
  • Каждые 6 месяцев для NiMh и 12 месяцев для NiCd хранения рекомендуется сделать не менее 3 циклов заряда-разряда в стандартном режиме.

*Примечание: Аккумулятор является полностью разряженным, когда его напряжение падает до 83% от номинального. Например, аккумулятор с номиналом 1,2В будет полностью разряжен, когда при работающей аппаратуре напряжение на нем станет равным 1 В. Обычно этот уровень напряжения совпадает с порогом отключения аппаратуры.

ВНИМАНИЕ! В процессе эксплуатации НЕ ДОПУСКАТЬ:

  • применения зарядных устройств, не предназначенных для заряда аккумуляторов данной химической системы
  • короткого замыкания между контактами аккумулятора
  • внешнего нагрева выше 100°С и воздействия открытого огня
  • любых физических повреждений корпуса аккумулятора
  • зарядки холодного аккумулятора (ниже 0°С)
  • проникновения жидкости в корпус аккумулятора.

freepower.pro

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *