Зарядка аккумуляторов
Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.
В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости.
В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.
Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.
Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.
Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.
Никель-кадмиевые аккумуляторы
Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 – +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.
Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.
Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.
Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.
Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего “недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.
Никель-металл-гидридный аккумулятор
Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора.
Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию.
Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию.
Никель-цинковый аккумулятор
Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы.
Литий-ионный аккумулятор
Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное.
Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.
Торговая сеть “Планета Электрика” имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.
Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов шуруповерта
Одним из самых универсальных электроинструментов в наше время является шуруповерт. Разнообразие насадок, переходников и дополнительных приспособлений делает его незаменимым помощником в любом ремонте.
Но основное преимущество шуруповерта – это его мобильность. Использование аккумулятора для шуруповерта позволяет работать быстро и не думать об удлинителях и розетках. На выездных объектах или же просто на улице. Однако аккумуляторы имеют ограниченный срок службы. Для того чтобы продлить жизнь батареи, её надо правильно заряжать.
Как правильно заряжать аккумулятор
Правила зарядки аккумулятора каждой конкретной модели шуруповерта вы можете узнать в инструкции по эксплуатации. Это необходимо сделать, перед тем как начинать им пользоваться. Давайте рассмотрим преимущества и недостатки разных видов батарей. У каждого свои особенности зарядки, разрядки и хранения в течение длительного времени.
По составу самыми популярными разновидностями являются:
- Li-Ion литий-ионные
- Ni-Cd Никель-кадмиевые
- Ni-MH Никель-металл-гидридные
Самым распространенным и доступным аккумулятором остается никель-кадмиевый (Ni-Cd). Все производители предоставляют широкую линейку моделей именно с такими батареями. На их примере и рассмотрим базовые правила зарядки.
При зарядке нового аккумулятора или после долгого простоя без работы может отсутствовать полная зарядка. Это нормальная ситуация, хотя может показаться, что есть какой-нибудь дефект. Батарея будет заряжаться полностью после нескольких полных разрядок. Такая аккумуляторная батарея имеет так называемый эффект памяти. То есть способность приобретать емкость, которая будет равна емкости первых циклов заряда и разряда.
Чтобы использовать по максимуму емкость батареи, рекомендуется первые пять циклов заряда и разряда делать полностью. То есть полностью заряжать после полной разрядки устройства. Аккумулятор рекомендуют заряжать перед первым использованием, или когда он не выдает необходимое напряжение питания.
В процессе зарядки батарея может немного нагреваться. Это нормально и не указывает на наличие проблем. Заряжать необходимо в отапливаемом помещении. Температура может варьироваться от +4 до +35 градусов. Хранить следует в помещении с нормальной влажностью при температуре не ниже +5 градусов. Аккумулятор необходимо заряжать не реже, чем раз в 3 месяца.
Литий-ионные модели стремительно занимают свою нишу на рынке. Это происходит потому, что у них отсутствует эффект памяти, а скорость заряда значительно выше, чем у никель-кадмиевых. Можно дозарядить в любой момент и не опасаться за емкость аккумулятора. Основным недостатком литий-иона является цена. Но для профессионального инструмента цена – приоритетный показатель.
Никель-металл-гидридные встречаются, но сильно уступают в популярности. Преимущество этих моделей состоит в отсутствии «эффекта памяти». Зато есть большой недостаток: высокий саморазряд. Это явление, при котором аккумулятор сам по себе разряжается с течением времени.
По времени скорость зарядки каждого отдельного устройства индивидуальна для каждой отдельной модели шуруповерта. Эту информацию можно посмотреть в инструкции. К примеру, если это 18 V аккумулятор с емкостью 1.5 А/ч, то он заряжается 1 час. При этом 14.4 V емкостью 2 А/ч заряжается 3–5 часов. Но не следует слишком долго держать аккумулятор на зарядке. При очень длительном заряде аккумуляторная батарея может сильно нагреться и начать терять свои свойства.
Если вам необходимо зарядить шуруповерт, а зарядного при этом нет (сломалось, потерялось, украли – случаи могут быть разные), тогда можно прибегнуть к использованию универсального зарядного устройства. При таком методе заряда нужно строго придерживаться инструкции, чтобы ничего не испортить.
Важно понимать, что от силы тока (указывается на зарядном устройстве) напрямую зависит время зарядки. Так, при силе тока в 400 mA аккумулятор в 2 А/ч будет заряжаться 5 часов. Если сила тока 2000 mA, этот же аккумулятор зарядится за 1 час. Более слабый и постепенный заряд увеличивает срок службы аккумулятора. Большой ток заряда экономит время, но при этом батарея греется больше.
В некоторых случаях можно зарядить аккумулятор от шуруповерта при помощи автомобильного зарядного устройства. Следует помнить, что автомобильная зарядка дает напряжение в 12 вольт. Следовательно, и заряжать им можно только 12-вольтовые шуруповерты. В редких случаях 14.4 вольта, но не больше. И обязательно помнить, что сила тока не должна превышать 1–2 А.
Как разрядить аккумулятор
Разряжать аккумулятор шуруповерта можно естественным путем. А именно: просто дать ему поработать вхолостую или с небольшой нагрузкой. Потеря мощности или крутящего момента уже говорит о полном разряде батареи. Дальнейшая разрядка может только навредить аккумулятору, а полная разрядка существенно снизит его характеристики. В литий-ионных моделях стоит простейшая схемотехника, которая не позволит полностью разрядить аккумулятор или его перегреть.
Если перегревается аккумулятор
Сильный нагрев аккумулятора говорит либо о плохом контакте между элементами, либо о выходе из строя одного аккумулирующего элемента. Но паниковать нужно только в том случае, если температура очень высокая (свыше 40 градусов), потому что зарядка батареи всегда сопровождается выделением тепла. Почти все устройства снабжены температурным датчиком, который и не допускает перегрева.
Если же наблюдается нагрев батареи свыше 40 градусов, это говорит о неполадках или в температурном датчике, или в других элементах аккумулятора. Лучше всего отнести устройство в ремонт для диагностики и замены неисправных деталей.
Если устройство слишком быстро заряжается
Быстрая зарядка (как и разрядка) может говорить о том, что емкостные свойства батареи уже снижены. Это происходит со временем. В среднем это 2–4 года и зависит от интенсивности использования инструмента. Ресурс измеряется в циклах разряд-заряд. По-видимому, батарея устарела и нуждается в полной замене.
- Ni-Cd никель-кадмиевых это 2000 циклов
- Li-Ion литий-ион – примерно 3000 циклов
- Ni-MH никель-металл-гидрид – 1000 циклов
Снижение времени работы может зависеть от механических повреждений.
В заключение хочется отметить, что при выборе аккумуляторного шуруповерта очень важно знать отличия и особенности установленного источника питания. Есть профессиональные и бытовые инструменты. Для бытового использования достаточно будет и никель-кадмиевого. Но его лучше заряжать раз в 3 месяца, если он не используется. Для постоянного использования лучше подойдут агрегаты Li-Ion. Цена будет выше, но удобство и надежность будут на уровень выше.
Итак, у вас есть какая-либо аккумуляторная техника, оснащенная никель-кадмиевыми аккумуляторам и вы хотите узнать, как их заряжать, чтобы не испортить. Давайте я расскажу вам об этом.
Данный тип аккумуляторов считается уже устаревшим, так как на смену им полноценно пришли литий-ионные аналоги, которые и легче, и заряжаются проще, и служат дольше, да и цена на них сегодня уже не выше, чем на никель-кадмиевые, поэтому большинство производителей перешли на них.
Так вот, в чем же сложнее зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов? А сложнее она в том, что всегда нужно помнить о такой вещи, как эффект памяти. Из-за этой штуки необходимо соблюдать такие два главных правила зарядки таких батарей:
- Заряжать батарею можно начинать только тогда, когда она достигла своего полного разряда. Нельзя ставить ее на зарядку при при лишь частичном разряде, так как эффект памяти сделает свою работу и батарея «запомнит», что ее начали заряжать именно на этой отметке, при которой она была еще не разряжена до конца, и впоследствии ниже этой отметки она разряжаться не будет, а это значит, что вы потеряете определенный объем емкости батареи. При этом под полным разрядом нужно понимать тот момент, когда ваш инструмент в результате разряда батареи просто начал работать не в полную мощность — то есть не надо доводить до того, когда он уже совсем перестанет подавать признаки жизни. Таким образом, ставите полностью заряженную батарею на инструмент, работаете им до тех пор, пока инструмент выдает полную мощность, а когда почувствовали, что мощность упала, снимаете аккумулятор и ставите на зарядку, но не раньше.
- После того, как поставили батарею заряжаться, необходимо дождаться, когда она полностью зарядится, и до этого момента ее снимать с зарядки нельзя. В противном случае батарея «запомнит» ту отметку, до которой ей дали зарядиться, и впоследствии только до нее и будет заряжаться, а вы опять же потеряете емкость. При этом нужно иметь в виду, что есть зарядные устройства с индикацией, которые показывают, зарядился уже аккумулятор или нет, а есть и без индикации — у таких зарядок нужно ориентироваться по времени заряда. Сколько этого времени требуется, указывается в инструкции к инструменту. Обычно у зарядных устройств с индикацией оно составляет не более часа, а вот те, что без индикации, заряжают за 3-5 часов. Связано это с тем, что первые устройства подают обычно ток бОльшего значения, чем вторые, поэтому и время зарядки у них меньше. Но в любом случае, лучше обратиться к инструкции.
Таким образом, если если соблюдать эти правила, ваши никель-кадмиевые батареи смогут отработать свой полный ресурс.
Стоит также сказать о том, как правильно хранить никель-кадмиевые аккумуляторы для шуруповертов. Здесь правило заключается оно в том, что при хранении менее 30 дней нужно оставлять их на это хранение с полным зарядом, то есть после использования — полностью зарядить. Если хранить предполагается более 30 дней, то заряд нужно оставить на уровне 30-50%. Если при этом срок хранения превысит 6 месяцев, то нужно снова зарядить аккумулятор и разрядить до уровня 30-50%. Проценты примерные — если будет чуть меньше или больше, то это не страшно.
В общем-то поэтому литий-ионные аккумуляторы то и удобнее гораздо. У них всех этих проблем нет.
Ну а если ваши никель-кадмиевые аккумуляторы все-таки вышли из строя, то вы можете попробовать их самостоятельно восстановить. Как это сделать, можно прочитать, например, в этой статье на нашем же сайте. Придется, правда, потрудиться, но и сэкономить можно немало.
Ну а эту статью буду заканчивать, так как на поставленный в заголовке вопрос был дан вполне исчерпывающий ответ.
Среди электроинструментов, как бытовых, так и профессиональных, шуруповерт – один из самых востребованных. С его помощью можно не только выкручивать и вкручивать саморезы, но и сверлить отверстия. Инструментами, питающимися от сети, пользоваться можно не всегда и не везде, да и шнур все время мешает работе. От этих недостатков избавлены аккумуляторные шуруповерты. С ними можно свободно перемещаться и не зависеть от наличия в помещении розетки.
Важным элементом каждого аккумуляторного инструмента является батарея, позволяющая работать с ним автономно. Это очень удобно, но рано или поздно перед каждым владельцами такого электроинструмента встает вопрос о том, как зарядить аккумулятор шуруповерта.
Содержание
Типы аккумуляторов, используемых для работы шуруповерта
Прежде чем приобрести для шуруповерта новые аккумуляторные батареи, необходимо тщательно изучить инструкцию к устройству. Инструменты, необходимые для работы, могут быть профессиональными, бытовыми и полупрофессиональными. Аккумуляторы к ним отличаются друг от друга емкостью, качеством и ценой.
Для определенных работ предназначены и определенные виды аккумуляторных инструментов, рассчитанные на разные нагрузки, поэтому и батареи для них нужны разные. Чем больше показатель мощности аккумулятора, тем дольше он может проработать. Для удобства лучше иметь две батареи, чтобы можно было при работе с одной подзаряжать вторую. Часто вторая батарея уже включена в комплект при продаже инструмента.
Для шуруповертов можно использовать различные типы аккумуляторов. Чаще всего применяются никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-MH), а в последнее время – еще и литий-ионные (Li-Ion).
Самыми распространенными из них являются никель-кадмиевые аккумуляторы, отличающиеся компактными размерами, большой емкостью и приемлемой ценой. Эти батареи можно эффективно заряжать более тысячи раз в зависимости от их конструкции, чистоты материалов, режима эксплуатации, в том числе и правильности заряда. Однако эти устройства обладают так называемым эффектом памяти, и если их заряжать, не дожидаясь полной разрядки, емкость батареи будет постепенно снижаться. Кроме того, производство таких элементов настолько токсично, что Евросоюз на своей территории от него отказался.
На втором месте по частоте использования – никель-металл-гидридные аккумуляторные батареи, представляющие новое поколение подобных устройств. С точки зрения экологии, и производство, и утилизация этих элементов питания практически безопасны. К плюсам аккумуляторов этого типа относят то, что у них меньше выражен эффект памяти, а к минусам – высокий ток саморазряда. Эти батареи нужно хранить заряженными, а при перерыве в работе, превышающем месяц, их требуется полностью перезаряжать.
Не так давно для аккумуляторных инструментов стали использовать более мощные литий-ионные аккумуляторы. Они также не имеют такого недостатка, каким является эффект памяти, требующий для восстановления емкости периодических циклов разряда. Однако эти батареи плохо переносят низкие температуры, и с ними нежелательно работать в морозы. Несмотря на быстрый заряд и высокую емкость, они пока не очень популярны, так как цена их довольно высока.
Особенности зарядки аккумуляторов
Как правильно заряжать аккумулятор шуруповерта, чтобы он прослужил, как можно дольше?
Перед первым использованием батареи требуется зарядить, поскольку они разряжаются во время хранения. Чтобы емкость аккумулятора шуруповерта стала максимально возможной для никель-кадмиевого элемента, рекомендуется его трехкратная зарядка и последующая разрядка. Таким образом, так как у новой батареи емкость неполная, ее нужно довести до рабочей полной емкости. После этого аккумуляторы нужно будет заряжать, как только их мощность станет минимальной. Литий-ионные батареи более просты в использовании. Они не имеют эффекта памяти, поэтому можно не доводить их до полной разрядки и заряжать тогда, когда это удобно.
При зарядке нужно учитывать оптимальный температурный режим процесса. Лучше, чтобы температура окружающей среды была выше десяти градусов и не превышала сорока. Во время зарядки аккумуляторы иногда нагреваются, однако так быть не должно, так как перегрев отрицательно влияет на их работу, и нужно их охлаждать. В зарядном устройстве батареи оставлять нежелательно. Да и хранить их лучше, отсоединив от шуруповера, отдельно от самого инструмента. Если аккумуляторы не используются длительное время, их следует подзаряжать один раз в месяц.
Аккумуляторные батареи лучше покупать в специализированных точках продажи. Правильная эксплуатация поможет увеличить их срок службы. Элементы при работе нежелательно разряжать полностью, до остановки двигателя. На то, что они нуждаются в зарядке, укажут их заметно пониженные рабочие характеристики.
Сколько времени нужно заряжать аккумуляторы шуруповерта?
Как правило, время зарядки аккумулятора шуруповерта указывается в инструкции к инструменту. Следует тщательно придерживаться этих рекомендаций. Часто зарядное устройство имеет специальную систему индикации, помогающую понять, как идет процесс зарядки. Благодаря этому можно легко определить с тем, сколько заряжать аккумулятор шуруповерта. Когда зарядка завершается, нужно вовремя прервать ее, чтобы не повредились батареи. В среднем устройство зарядное аккумулятор для шуруповерта может подзаряжать примерно от получаса до 7 часов. Практика показывает, что аккумулятор типа Ni-Cd емкостью 1,2 А·ч заряжается током 250 мА около семи часов. Ток зарядки поддерживается с помощью сетевого адаптера.
Следует учитывать, что существуют два вида зарядных устройств для аккумулятора – обычный и импульсный. Стандартное обычное зарядное устройство чаще используется в непрофессиональном инструменте, оно заряжает батарею примерно за 3-7 часов. Импульсное – больше подходит для профессиональных механизмов. Благодаря ему работоспособность аккумулятора может восстановиться максимум за час.
Нужно ли заряжать аккумуляторы перед хранением?
Если аккумуляторный инструмент долгое время не используется, специалисты советуют внимательно отнестись к аккумуляторным элементам.
Никель-кадмиевые аккумуляторы перед хранением рекомендуется разрядить, но не до ноля, а до такого состояния, когда инструмент перестает работать в полную силу. При длительном хранении для восстановления емкости батареи нужно произвести 3-5 полных циклов ее разрядки и зарядки. В процессе эксплуатации инструмента также желательно следить за тем, чтобы аккумулятор перед зарядкой был разряжен не частично, а полностью.
Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют более высокую величину саморазряда, чем у предыдущих элементов. Их рекомендуют хранить заряженными, а после длительного «отдыха» заряжать около суток. Для этого вида батарей частичный разряд предпочтительнее. Их емкость снижается после 2-3 сотен циклов зарядки-разрядки.
Литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся отсутствием «эффекта памяти», можно заряжать в любое время, каким бы не была степень их разряда. У этих батарей самый низкий уровень саморазряда при высокой емкости. Не рекомендуется полностью разряжать их, поскольку это может привести к отключению защитной схемы. Электроинструменты с такими аккумуляторами оснащены контрольной электроникой, при повышении температуры или напряжения отключающей элемент от нагрузки. Эти аккумуляторные батареи рекомендуется хранить заряженными на 50 процентов. Количество циклов зарядки-разрядки не влияет на емкостные характеристики элементов, однако срок их использования ограничен временем и составляет порядка двух лет.
Что делать, если не заряжается аккумулятор шуруповерта?
Если не заряжается аккумулятор шуруповерта, возможно, причину стоит искать в его изношенности либо в неисправной работе зарядного устройства. Однако нередко проблема заключается в нарушении контакта между клеммами батареи шуруповерта и зарядного устройства, так как со временем они разгибаются. В этом случае можно разобрать зарядное и подогнуть его клеммы.
Кроме того, через некоторое время использования и контакты аккумулятора, и контакты зарядного устройства могут окисляться и загрязняться. Даже незначительные изменения такого рода могут помешать нормальной зарядке батарей. Это обычно выражается в значительном уменьшении и времени заряда, и продолжительности работы самого аккумуляторного электроинструмента. Чтобы такого не было, нужно периодически протирать контакты батареи, зарядного устройства для аккумулятора шуруповерта и инструмента.
К сожалению, характеристики аккумуляторных элементов со временем ухудшаются. Так, при неправильной эксплуатации никель-кадмиевых батарей, чаще всего используемых в бытовых моделях шуруповертов, они быстро теряют емкость. Знатоки иногда советуют «разгонять» такие аккумуляторы. Аккумуляторный блок разбирается, и определяются проблемные элементы. После этого требуется их зарядка. Каким током заряжать аккумулятор шуруповерта в этом случае? Специалисты рекомендуют сначала зарядить такие элементы большим током, чем это положено, потом разрядить их и еще раз зарядить, но малым током. Если в Ni-Cd аккумуляторах еще не испарился электролит, такая «терапия», возможно, поможет вернуть их к жизни.
Кроме того, можно восстановить один аккумуляторный блок из двух, частично утративших емкость, выбрав из них и спаяв вместе целые «банки». После этого для выравнивания заряда требуется полностью зарядить и разрядить несколько раз восстановленный блок.
Также причина в том, что батарея не заряжается, может быть в температурном датчике (видео).
Ni-mh аккумулятор: как заряжать – Tesla Batteries UA
Первые вполне рабочие никель-металлгидридные аккумуляторы были разработаны в 1980-х годах в попытке заменить никель-кадмиевые, страдающие множеством «болезней». Особенно неприятным был сильный «эффект памяти», а также быстрый выход из строя при неполных зарядках. Аккумуляторы на Ni-Mh основе успешно используются и в настоящее время, разделяясь на две основные группы:
- Обычные. Аккумуляторные батареи, применяемые повсеместно. Особенно в электроприборах и бытовой технике: RECHARGEABLE BATERIE 9V (6HR61, 9V, блистер), AA (HR06, блистер), AAA (HR03, блистер).
- Силовые. Особая группа батарей, которые специально были разработаны для применения в качестве источников электроэнергии для моделей на Р/У.
Несмотря на такое разделения, технология работы и принципы зарядки у них в целом идентичны. Количество циклов заряда/разряда и, соответственно, срок службы Ni-Mh батарей составляет в среднем 500-1000. Эта цифра напрямую зависит от условий эксплуатации:
- глубины и скорости разряжения;
- скорости заряжания;
- особенностей контроля процесса зарядки.
В случае точного соблюдения условий батареи прослужат максимально долго. Главное – избежать действия эффекта памяти.
Эффект памяти: особенности и как его избежать
Никель-металлгидридные батареи, в отличие от никель-кадмиевых, гораздо меньше, но все же подвержены эффекту памяти. Иными словами, со временем аккумулятор начинает отдавать емкость, взятую при серии ближайших зарядок.
Это значит, что если в течение определенного периода заряжать не полностью разряженный аккумулятор, то отдаваемая им емкость начнет падать.
Чтобы избежать утраты батареями части своей емкости и продлить срок их жизни, традиционно применяют циклирование. Его суть заключается в том, чтобы полностью разрядить и следом зарядить аккумулятор. В случае с никель-металлогидридной основой такую процедуру следует повторять хотя бы раз в месяц.
Эффект от циклирования вполне ощутим. Даже изношенную батарею, которая утратила часть своей емкости, таким образом можно восстановить по характеристикам на 10-20% от изначальных. Для такого эффекта достаточно трижды повторить цикл.
Как заряжать NiMh аккумуляторы: особенности зарядки
Зарядка никель-металлгидридных батарей производится зарядными устройствами, которые выдают ток 3-5 ампер. Заряжание на пяти амперах не имеет особых противопоказаний, однако, при высокой окружающей температуре и повышенных токах заряда есть риск перегрева батарей. В связи с этим рекомендуется использовать зарядку токами в пределах 3 ампер.
Высокие требования предъявляются к зарядным устройствам Ni-Mh аккумуляторов. Момент прекращения процесса зарядки у них определяется стандартным пиковым методом. У Ni-Mh он выражается вдвое слабее сравнительно с Ni-Cd батареями, поэтому чувствительность пика конечного напряжения должна составлять 3-5 микровольт на один элемент батареи.
Оптимальный ответ на вопрос, как заряжать Ni-Mh аккумулятор – в обыкновенном линейном режиме. Подразумевается, что ток заряда неизменен на протяжении всего хода зарядки. Использование других режимов особо не вредит, однако в некоторых случаях снижает напряжение батареи.
Советы по эксплуатации Ni-Mh аккумуляторов
Предлагаем ознакомиться с общими рекомендациями, которые дают возможность по максимуму использовать ресурс аккумуляторов этого типа. И первое, на что следует обратить внимание – длительное время их стоит хранить заряженными всего на 30-50%.
Это интересно: Как правильно заряжать аккумуляторные батарейки
Заряжать никель-металлгидридные аккумуляторы следует при температурах не ниже 5 и не выше 50°С. Выход за этот диапазон может значительно сократить срок их службы. Использование Ni-Mh аккумуляторов в режиме дозарядки будет успешным, если в ходе каждого цикла вы будете разряжать их до 0,9 вольт, и только потом подключать к зарядному прибору.
Зарядка щелочных аккумуляторов! | Статьи компании ООО «KRONVUZ» г Москва
Щелочные аккумуляторы имеют широкое применение в бытовых целях и в промышленных. Аккумуляторы, как правило, подразделяются на никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-железные (металлогидридные, Ni-MH). Щелочные аккумуляторы первого типа были изобретены ещё в 1988 гг. Вальдмаром Юнгнером, но стали популярны только после 1950 гг., когда материалы для их изготовления получили доступность для широкого производства. Основное преимущество никель-кадмиевых аккумуляторов заключается в том, что они заряжаются относительно быстро и могут храниться при низких температурах почти при полном разряде довольно длительный срок. К недостаткам такого типа можно отнести малую энергетическую плотность, высокую токсичность и «эффект памяти», для устранения которого требуется полный разряд батареи. Номинальное напряжение Ni-Cd аккумуляторов – 1,2 В. Обычный режим заряда такого устройства – током 0,1 С происходит в течение 16 ч. При использовании его очень важным является процесс перезаряда, потому как сам заряд сопровождается повышением внутреннего давления. По мере нагревания выделяется кислород и коэффициент использования тока может упасть. Важно не передерживать аккумулятор в зарядном устройстве, не давая кислороду выделяться сверх меры. При соблюдении этих простых норм щелочная никель-кадмиевая аккумуляторная батарея прослужит весь отведенный ей стандартом срок.
Сравнительные характеристики щелочных аккумуляторов
Параметры | Ni-Cd | Ni-MH |
---|---|---|
Номинальное напряжение, В | 1,2 | 1,2 |
Ток разряда, максимальный | 10С | 4С |
Удельная энергия: Втч/кг Втч/л | 20-40 | 50-80 |
60-120 | 100-270 | |
Срок службы: годы циклы | 1-5 | 1-5 |
500-1000 | 500-2000 | |
Саморазряд, % | 20-30 (за 28 сут. ) | 20-40 (за 28 сут.) |
Рабочая температура, °С | -50 – +60 | -40 – +60 |
Металлогидридные (Ni-MH) щелочные батареи являются во многом аналогами никель-кадмиевых, но по электрохимическим процессам они больше похожи на электро-водородные. Их удельная энергия значительно превышает параметры остальных видов щелочных аккумуляторов. Разработка таких устройств началась примерно в 50-70 гг. прошлого столетия и они стали прототипом батарей, используемых в космической промышленности. Для качественного заряда щелочной металлогидридной батареи необходимо соблюдать тепловой режим. Следует избегать перезарядов (менее 1В). Такое действие может привести к увеличению температуры. Не рекомендуется подсоединять к устройству клеммы, провода и т.п. от неисправных батарей. Это может привести к замыканию. Зарядка щелочного Ni-MH аккумулятора, производится током Iз=0,1С в течение 15 часов.
Наша компания известна как производитель зарядно-разрядных устройств для щелочных аккумуляторов, в том числе широко известного разрядно-зарядного устройства «Зевс». Это оборудование является оптимальным как раз для видов батарей, которые перед процессом зарядки должны полностью разрядиться. Такое устройство оснащено контроллером перезаряда, который помогает своевременно в этом случае отключить напряжение. Ассортимент продукции «Зевс» подходит для всех типов АКБ.
По желанию заказчика наша компания может изготовить устройство «Зевс» двухкамерным. То, есть оно сможет одновременно использоваться для заряда двух аккумуляторов. Также можно сделать его по Северо-Американскому стандарту, т.е. с напряжением питания 110 В и частотой тока 60Гц.
Рекомендуем ознакомиться со следующими материалами:
Тренировка никель кадмиевых аккумуляторов – Знай свой компьютер
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.
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.
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.
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
Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.
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.
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
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
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 температуры ОС
Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.
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.
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
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
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 температуры ОС
Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах
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
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.
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.
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.
Для того чтобы определить вручную время зарядки аккумуляторных батареек типа Ni-Cd, необходимо емкость аккумулятора (мАч) поделить на ток зарядного устройства (мА) и умножить полученное число на коэффициент 1,4.
Но лучше всего доверить такие процессы качественному и надежному зарядному устройству. Обзор зарядных устройств можно найти на страницах нашего сайта.
Правила зарядки/разрядки никель-кадмиевых аккумуляторных батареек (Ni-Cd)
1. Перед тем, как заряжать аккумуляторы, необходимо подвергнуть их полной разрядке до значения 0,9 Вольт на элемент.
Эта хитрость позволяет продлить срок службы батареек, исключает возникновение «эффекта памяти», сохраняет ее изначальные характеристики и свойства.
Ниже порогового значения производить разрядку крайне не рекомендуется.
2. Никель-кадмиевые аккумуляторные батарейки нельзя оставлять в зарядном устройстве более чем на пару дней.
При длительных процессах заряда в аккумуляторах образуются кристаллы, начинаются процессы образования «эффекта памяти».
3. Даже не используемые батарейки нуждаются в периодической разрядке до предельного значения 0,9 В на каждую батарейку.
Производить процедуру полной разрядки необходимо каждый месяц.
4. Все никелевые батарейки, только вышедшие с завода, нуждаются в предварительной «тренировке».
Для того, что активировать нормальную работу батареек достаточно 4-6 циклов полного разряда/заряда.
Только так аккумуляторные батарейки смогут работать «на полную», выдавая заявленные характеристики.
Перейдя в рабочий режим, такие источники питания менее подвержены «эффекту памяти», справляются с большими нагрузками.
5. Перед зарядкой батарейки должны остыть до комнатной температуры.
Заряжая Ni-Cd аккумуляторы при внешней температуре минус 5 – плюс 50 градусов Цельсия, вы снижаете их заявленный срок службы.
6. Лучше не заряжать батарейки, которые не будете использовать.
Заряженный аккумулятор на основе никель-кадмия постепенно утрачивает свои первоначальные свойства.
7. Процесс циклирования (имеющийся в современных зарядных устройствах), инициализации, рекомендуется использовать для «оживления» старых батареек, после полугодичного хранения.
Данный процесс чем-то напоминает «тренировку», но имеет свои особенности.
Большое число циклирований повышает износ аккумуляторной батарейки.
Зарядные устройства – разработка и производство зарядных устройств
Производственное предприятие ООО Сандер Электроникс предлагает ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА/блоки питания для комплектования Вашей продукции.
- С функцией одновременного питания Вашего устройства от источника питания и аккумуляторов.
- Контролем состояния, зарядом и поддержанием в заряженном состоянии аккумуляторов внутри Вашего устройства. Не вынимая аккумуляторов!
- С ограничением или стабилизацией тока и/или напряжения.
- С начальным контролем аккумуляторов и с полным или частичным контролем зарядного процесса вплоть до микропроцессорного ЗУ.
- С разрядом и тренировкой аккумуляторов.
- С контролем времени заряда.
- С изменением зарядного тока по времени заряда.
- С реверсивным, импульсным зарядом, зарядом асинхронным током.
И т.д. по желанию Заказчика. Возможна разработка и внедрение! - в том числе зарядные устройства для фонарей 6В 0,3А с двумя светодиодами.
- Индикация начала и окончания заряда
- Индикация сети
При выборе зарядного устройства необходимо учитывать типы аккумуляторов и их свойства:
Любые типы аккумуляторов нельзя заряжать дешевыми нестабилизированными источниками питания. Зарядное устройство обязательно должно содержать в себе схему контроля напряжения аккумулятора и стабилизатор зарядного тока, а далее по выбору потребителя: таймер, контроль температуры аккумуляторов, зарядный процессор, начальный контроль аккумулятора, схему тренировки заряд-разряд аккумулятора, схему поддержания аккумулятора в заряженном состоянии длительное время и т.д.
Герметичные свинцово-кислотные (SLA) аккумуляторы можно контролировать по величине напряжения или зарядного тока. При превышении времени заряда они могут закипеть и опасно превысить давление внутри герметичного корпуса, переполюсоваться.
Никель-кадмиевые (Ni-cd) аккумуляторы обладают эффектом памяти, первые 3 цикла заряд-разряд должны быть полными.
Никель-металлгидридные (Ni-Mh) аккумуляторы и Никель-кадмиевые (Ni-cd) нельзя проконтролировать по напряжению или току. Поэтому обычные зарядные устройства для них не подходят. Либо надо вручную контролировать время заряда, но невозможно вручную определить, насколько аккумулятор разряжен и сколько нужно времени на его заряд. Контролировать такие аккумуляторы можно по температуре корпуса или, еще лучше, осуществлять микропроцессорный контроль особых всплесков на вольтамперной характеристике в процессе их заряда.
Ждем Ваших заказов по электронной почте [email protected], [email protected],
Аккумулятор является электрохимической системой, в которой реализуются функции накопителя электрической энергии. Они применяются в тех случаях, когда согласно условиям работы оборудования необходимо обеспечение автономного режима работы. В процессе зарядки электрическая энергия преобразуется в химическую, и система находится столь долго в равновесии, пока между электродами протекает пренебрежимо малый ток. При подключении контактов к потребителю электрической энергии (элементу с конечным электрическим сопротивлением) происходит обратный процесс: химическая энергия преобразуется в электрическую – при этом часть этой энергии превращается в тепло.
Мерой заряда, который аккумулятор может накопить в процессе зарядки, является емкость (это понятие следует отличать от электрической емкости конденсаторов), которая измеряется в ампер-часах. Полезный, отдаваемый аккумулятором заряд зависит от тока разрядки и первоначальной степени заряда. Различают следующие режимы разрядки:
- при постоянном токе
- при постоянной мощности
- на постоянном сопротивлении
В зависимости от типа разрядки аккумулятор проявляет различную емкость. Для всех разновидностей можно выделить закономерность уменьшения емкости с увеличением тока разрядки. Причиной тому является повышение потерь на внутреннем сопротивлении с одной стороны и с другой – тот факт, что химические реакции внутри аккумулятора протекают с ограниченной скоростью.
Отношение суммарной электрической энергии, выделившейся при разрядке аккумулятора, к затраченной на зарядку однозначно характеризует его коэффициент полезного действия. В зависимости от вида аккумулятора применяются различные способы зарядки.
При этом выделяют следующие способы зарядки:
зарядка при постоянном токе. Чтобы избежать перезарядки, должен быть предусмотрен соответствующий способ отключения: в простейшем случае используется таймер с фиксированной уставкой времени. Ток зарядки устанавливается на уровне С/10. При этом значение времени определяется произведением отношения емкости аккумулятора к току зарядки и поправочного коэффициента К. Этот способ зарядки, характеризующийся простотой реализации, но отличающийся относительно большой длительностью, долгое время применялся как основной, но сегодня уже не так распространен.
дельта-U: современные регуляторы процесса зарядки в качестве фактической контролируемой величины используют напряжение на аккумуляторе. Ток при этом должен оставаться постоянным. В процессе пополнения заряда растет дифференциальное сопротивление; при достижении полного уровня энергия более не может накапливаться – вследствие этого дифференциальное сопротивление начинает уменьшаться. Напряжение зарядки при этом достигает максимума и начинает уменьшаться. Наиболее выражен пик описываемой кривой в никель-кадмиевых аккумуляторах. В никель-металл-гидридных аккумуляторах максимум напряжения наблюдается только при достаточно высоких токах зарядки. При этом возможными критериями для окончания зарядки могут быть следующие:
o уменьшение напряжения зарядки после достижения его максимума;
o достижение максимума напряжения зарядки. Регулятор при этом рассчитывает первую производную кривой напряжения;
o изменение знака второй производной напряжения.
Первые два способа характеризуются незначительным перезарядом, а поэтому могут применяться только в никель-кадмиевых аккумуляторах, поскольку они менее чувствительно реагируют на перезаряд в сравнении с никель-металл-гидридными. Подобные метод позволяет реализовать достаточно быструю зарядку – она благотворно влияет на длительность жизни никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов;
импульсный способ. Этот способ можно считать частным случаем зарядки при постоянном токе – так как процесс происходит посредством импульсов постоянного тока. При этом можно выделить следущие преимущества:
o напряжение зарядки может быть измерено в безтоковую паузу, посредством чего можно избежать ошибки результатов измерения;
o изменением периода и скважности импульсов (соотношение длительности импульса и безтоковой паузы) можно реализовать различные фазы зарядки, при этом не изменяя абсолютного значения тока.
Зарядка при постоянном напряжении: при этом способе напряжение зарядки сохраняется на постоянном уровне. Значение тока уменьшается с уменьшением разности между напряжением зарядного устройства и аккумулятора. В идеале этот ток должен уменьшиться до нуля, но на практике протекает остаточный ток, компенсирующий саморазрядку. Эта методика применяется в свинцовых и литий-ионных аккумуляторах.
IU способ зарядки: этот способ объединяет методы зарядки при постоянных токе и напряжении. На первой стадии зарядка проходит постоянном, регулируемом зарядным устройством токе. При этом в отличие от метода зарядки на постоянном напряжении удается избежать значительного начального тока. При достижении определенной величины напряжения на аккумуляторе система управления переключает заряжаемый объект на регулятор напряжения и дальнейшая зарядка протекает с постоянным напряжением. Ток при этом уменьшается самостоятельно. Применяется в свинцовых аккумуляторах и литий-ионных.
Виды аккумуляторов:
Свинцовые аккумуляторы: позитивный полюс выполнен из оксида свинца, а отрицательный – из губчатого свинца. В качестве электролита выступает 20-40%-ная серная кислота. Этот вид аккумуляторов характеризуется большими значениями допустимого кратковременного тока. В разряженном состоянии оба полюса состоят из сульфата свинца. Номинальное напряжение единичной ячейки такого вида равно 2 вольта – но колеблется в зависимости степени зарядки от 1,75 до 2,4 вольта. Подобного рода аккумуляторы нельзя разряжать до полной степени – поскольку это может привести к непоправимым негативным последствиям. Для зарядки следует применять регулятор, обеспечивающий надежное предупреждение перезарядки (и дальнейшее выделение газа). Свинцовые аккумуляторы имеют сравнительно длинный срок службы. Они могут производится в закрытом исполнении: ячейки сварены между собой – имеется только предохранительный клапан для соединения, а электролит находится не в текучем состоянии (достигается либо добавлением кремниевой кислоты – при этом электролит превращается в гель, отсюда и название – “гелевый”; либо стеклоткани, которая впитывает электрлит – аккмулятор на основе волокнистой ткани). Применение: автомобили, резервное энергоснабжение, аккумуляторы солнечных батарей.
Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют напряжение ячейки 1,2 вольта, что ниже остальных разновидностей батарей (1,5 вольта). Тем не менее это не представляет проблемы, поскольку большинство бытовых потребителей учитывают возможность работы от батарей с низким уровнем (1 вольт). Электроды состоят из: положительный полюс – кадмий, отрицательный – NiOOH. В качестве электролита выступает гидроксид калия (30%). Рассматриваемые батареи содержат кадмий, и поэтому должны должным образом быть изолированы (в 2004 году европейская комиссия приняла соответсвующий закон, ограничивающий возможности технического использование ряда тяжелых металлов, в том числе и кадмия.). Недостатком рассматриваемой разновидности является эффект памяти, который выражается в гораздо более раннем падении напряжения на выводах аккумулятора по сравнению с номинальными характеристиками (что автоматически означает падение емкости). Этот эффект проявляется при нескольких циклах зарядки батареи со значительным остаточным зарядом – такой режим эксплуатации стимулирует образование кристаллов кадмия внутри ячейки; последние реагируют вследствие меньшей суммарной площади по сравнению с маленькими кристаллами значительно хуже – именно это вызывает преждевременный спад напряжения. Нужно добавить, что процесс образования кристаллов нельзя обратить путем полной разрядки. Особенно часто этот эффект проявлялся до недавнего времени в беспроводных телефонах – которые устанавливались на зарядку после короткого разговора. Применение: электрические инструменты, дистанционные пульты.
Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют явные преимущества в сравнении с рассмотренными выше никель-кадмиевыми батареями. В сравнении с последними они характеризуются двойной энергоотдачей и при этом имеют одинаковое напряжение. Срок жизни составляет примерно 500 циклов перезарядки. – немного меньше чем у никель-кадмиевых – но при однократном заряде в неделю – выходит жизненный цикл около 10 лет! Анод состоит из сплава, который может обратимо сохранять водород (в качестве такового чаще всего выступает La0.8-Nd0.2-Ni2.5-Co2.4-Si0.1). Электролит представляет 20% раствор едкого калия с pH 14. Гидроксид никеля образует катод. Плотность энергии в никель-металл-гидридной ячейке составляет 80 ватт-часов/на килограмм – почти столько же, сколько в щелочной марганцевой батарее и в два раза больше чем в упомянутой выше никель-кадмиевой. Диапазон емкости на момент написания статьи составляет от 1300 до 2500 мАч в формфакторе АА. Для величины ААА – 800мАч. Никель-металл-гидридые батареи применяются там, где необходим продолжительный постоянный ток: дрели, видеокамеры, игрушки. Например телескоп хабл Hubble – применял этот вид батарей для энергоснабжения и сохранения тока солнца.
Литий-полимерные аккумуляторы являются сравнительно новыми перезаряжаемыми накопителями энергии. Анодом в таких батареях служит фолия лития (металлический литий имеет наименьший потенциал -3,05, который обеспечивает наибольшую разность потенциалов среди всех разновидностей аккумуляторов). Катод состоит из оксида металла. Фактическое номинальное напряжение на клеммах батареи зависит от активной составляющей катода и может составлять от 1 до 4 вольт. Рассматриваемый вид батарей имеет выгодные массо-габаритные показатели, предопределяющие их использование в ноутбуках, мобильных телефонах, где весомым фактором выбора накопителя энергии является экономия места. Применяемый поначалу твердый электролит отдавал максимальную мощность только при температуре в 60 градусов – в современных батареях применяется гель, который обеспечивают максимальную энергоотдачу при комнатной температуре. Из за химических особенностей литий-полимерные аккумуляторы проявляют большую плотность энергии по сравненнии с литий-ионными. Технические данные: плотность мощности – 300Ватт/кг. Из за все еще значительных затрат на производство подобные аккумуляторы не получили еще широкого распространения, тем не менее из за впечатляющего соотношения масса/мощность применяются все чаще. Хранится должны при уровне заряда 50% – 70% состоянии.
Литий-ионные аккумуляторы отличаются прежде всего продолжительным сроком службы, выгодными массо-габаритными и мощностными параметрами; при этом у них полностью отсутствует эффект памяти. Литий-ионная ячейка имеет обычно номинальное напряжение 3,6 вольт и напряжение зарядки – 4 вольта. Подобный вид батарей очень чувствителен к перезаряду (они могут терять свои свойства или даже взрываться), поэтому их нельзя заряжать обычными видами зарядных устройств, применяемых для никель-металл-гидридных или никель-кадмиевых аккумуляторов. При разрядке ниже 2,6 вольт они также становятся неэксплуатируемыми, поэтому для предотвращения выход из строя из-за саморазряда эти батареи рекомендуется хранить при начальной степени заряда 40% и температуре 15 градусов; при этом должна быть предусмотрена периодическая “дозарядка” до установленного уровня примерно один раз в полгода. Применяются в видеокамерах и ноутбуках.
Как правильно зарядить NiCd аккумулятор?
У никель-кадмиевых аккумуляторов есть два метода зарядки: один – постоянное напряжение (ускорение + поплавок), а другой – постоянный ток.Рекомендуется использовать метод постоянного напряжения для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, обычно с ограничением тока до C / 5 или C / 10. . Напряжение зарядки необходимо регулярно проверять. Чтобы оптимизировать работу аккумулятора, необходимо следить за тем, чтобы напряжение оставалось в определенных пределах.Основы зарядки NiCd:
Обычно элементы заряжаются со скоростью около C / 5.Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 200 мА. Время зарядки обычно превышает 10 часов, потому что не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.Установлено, что во время первой стадии зарядки, до примерно 70% от полной зарядки, процесс зарядки почти на 100% эффективен. После этого он падает.
Подготовка перед первоначальной зарядкой:После установки и подключения аккумулятор следует как можно скорее полностью зарядить.Желательно, чтобы весь заряд проводился при постоянном токе. Время зарядки обратно пропорционально току, который устанавливается ограничением тока зарядного оборудования.
Рекомендуемые значения для первой зарядки: 0,2 C5A в течение 10 часов
0,1 C5A в течение 20 часов
Зарядка:
Каждую ячейку следует заряжать в соответствии со стандартным током 0,2C5 A для зарядки 8 часов, элементы одной модели можно заряжать вместе, в то время как разные модели нельзя заряжать вместе.Во время зарядки температура электролита медленно повышается. Если температура поднимется выше 45 ℃, это будет вредно для аккумулятора, зарядку следует немедленно прекратить, когда температура опустится ниже 45 ℃, продолжайте зарядку. Запишите подробности зарядки.Лечение после первоначальной зарядки:
Проверьте, в норме ли уровень электролита после зарядки, если он намного ниже макс. уровень, пожалуйста, залейте электролит до нужного уровня.Быстрая зарядка NiCd:
Иногда оборудование, использующее никель-кадмиевые элементы, требует использования методов быстрой зарядки.Обычно зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd выполняется правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.Поскольку эффективность зарядки составляет почти 100% до примерно 70% полной зарядки, зарядка на полной скорости поддерживается до этого момента, после чего скорость зарядки снижается по мере увеличения температуры по мере снижения эффективности заряда.
Обнаружено, что быстрая зарядка никель-кадмиевых элементов также повышает эффективность заряда.Рекомендуется для быстрой зарядки: 0,4 C5 A в течение 2,5 часов на 0,2 C5 A в течение 2,5 часов.
Когда дело доходит до зарядки любых аккумуляторов извне, всегда разумно использовать хорошее зарядное устройство. EverExceed предлагает интегрированные высококачественные зарядные устройства для промышленных выпрямителей с уникальным дизайном и такими интеллектуальными функциями, как:
• Тиристорная технология с фазовым управлением• Гибкое обслуживание и сокращение MTTR
• Длительный расчетный срок службы до 20+ лет
• Полная совместимость со свинцово-кислотными и никель-кадмиевыми батареями, герметичными или вентилируемыми
• Интеллектуальная связь и удаленный мониторинг
Вы ищете высококачественные никель-кадмиевые батареи или подходящие зарядные устройства для этих батарей? Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим широким ассортиментом продукции в соответствии с вашим подходящим применением.По любым вопросам обращайтесь к нам через форму ниже.
батарей – Как заряжать никель-кадмиевые батареи от аккумуляторной дрели
Это может быть сложнее, чем вы думаете.
Я собираюсь начать очень далеко от зарядки аккумулятора, а затем поработаю над этим.
- Светодиод Для питания светодиода необходимо контролировать ток. Светодиоды не управляются регулировкой напряжения.
Чтобы светодиод загорелся, необходимо подать на него напряжение, превышающее его прямое напряжение.Это зависит от цвета. Красные светодиоды имеют самый низкий из видимых светодиодов, синие светодиоды – самый высокий. Белые светодиоды – это либо смесь светодиодов разного цвета, либо синий светодиод, который загорается люминофорной смесью, которая светится белым. Если у вас белый светодиод, скорее всего, это синий светодиод с люминофором.
Как только вы получите напряжение, равное прямому напряжению, вы должны ограничить ток. Когда загорается светодиод, он в значительной степени превращается в короткое замыкание и пытается потреблять весь ток, который может получить.Это очень быстро выгорит.
Итак, чтобы зажечь светодиод, вам нужно знать его прямое напряжение (получить из таблицы или оценить на основе цвета), и вам нужно знать максимальный ток, который он может потреблять.
Исходя из прямого напряжения, тока и напряжения повышающего преобразователя, вы можете рассчитать номинал резистора, который будет правильно ограничивать ток.
Пример:
С помощью повышающего регулятора, выдающего 5 В, белого светодиода с прямым напряжением 3 В и допустимым током 20 мА.
Напряжение питания минус прямое напряжение светодиода оставляет 2В.
Резистор, который упадет на 2 В при 20 мА, можно рассчитать по закону Ома E = IR. Переставил, чтобы найти R, это будет R = E / I. Итак, 2В делим на 20мА. Дает резистор на 100 Ом, который нужно подключить последовательно со светодиодом.
- Мощность
Вы сказали, что у вас есть повышающий стабилизатор, но не упомянули входное или выходное напряжение. Я предполагаю, что выходной сигнал 5 В от одной ячейки nicad (1.4 В)
Имейте в виду, что выходная мощность и потребляемая мощность такого регулятора должны быть одинаковыми. Если вам нужна выходная мощность 1 Вт, вам придется дать ему 1 Вт мощности на входе.
Мощность – это напряжение, умноженное на ток (P = EI).
Для 1 Вт выходной мощности при 5 В это будет 0,2 А. Со стороны входа у вас есть только 1,4 В. Чтобы получить такую же мощность, регулятор должен потреблять 0,7 А.
Вы должны быть уверены, что ваша ячейка может доставлять необходимый ток.
Ни один регулятор не идеален, поэтому вы должны ожидать, что вы вложите больше мощности, чем вы получите.
- Наработка
Продолжительность работы вашего фонаря зависит от емкости элемента и силы тока, который вы от него потребляете.
Ячейки для аккумуляторной дрели обычно имеют довольно большую емкость. Я предполагаю, что 2000 мАч, просто чтобы иметь номер для примера.
2000 мАч означает, что если вы потребляете 2000 мА, аккумулятор будет обеспечивать ток в течение 1 часа.Если вы потребляете 1000 мА, он будет обеспечивать ток в течение 2 часов. Это, конечно, упрощено.
- Фонарик
Давайте соберем все вместе. Светодиод, который потребляет 20 мА при 3 В, повышающий регулятор, обеспечивающий 5 В от одиночного элемента nicad на 1,4 В, и элемент nicad емкостью 2000 мАч.
Вы управляете светодиодом от 5 В с помощью резистора 100 Ом, чтобы ограничить ток до 20 мА.
Регулятор 5 В подает на светодиод 20 мА, но потребляет 34 мА. Поскольку ваша ячейка может обеспечить 2000 мАч, время работы составит 58 часов.
Наконец-то мы подошли к вашему зарядному устройству.
Как видите, вы, вероятно, справитесь с одной или двумя ячейками.
Все, что вам нужно, это простое зарядное устройство.
Предполагая одну ячейку, вам нужно ограничить ток заряда. Вы можете использовать источник постоянного тока или источник напряжения с ограничением тока.
Самый простой в изготовлении источник напряжения с ограничением тока. Это не что иное, как источник напряжения с последовательным резистором.
Давайте возьмем источник питания 5 В, потому что они обычные.
Давайте ограничим его до 50 мА, чтобы было сложно перезарядить и перегреть аккумулятор nicad.
Мы уже использовали закон Ома, чтобы рассчитать ограничивающий резистор для светодиода. Мы снова воспользуемся им, чтобы выяснить, как ограничить ток заряда до 50 мА.
У нас 5В и 50мА. E = IR, R = E / I. Таким образом, 5 В / 0,05 А дает резистор на 100 Ом.
Теперь давайте проверим мощность на этом резисторе. P = EI, 5 В * 0,05 А дает 0,25 Вт.
Лучше использовать резисторы номиналом более 0.25Вт. Далее, вероятно, 0,5 или 1 Вт
Вероятно, это больше, чем вы хотели знать, но я думаю, что это то, что вам нужно знать.
Используйте только ячейки, которые показывают 1,2 В или более. 1,2 В – это нижний предел разряда для ячеек nicad. Любая ячейка с более низким напряжением может быть повреждена.
Любая ячейка с 0В повреждена. Это в значительной степени происходит только тогда, когда кристаллы образуются и растут через внутреннюю изоляцию ячейки. Их можно «починить», если вам абсолютно необходимо использовать аккумулятор для чего-то, но они будут очень ненадежными, не будут удерживать такой большой заряд и снова выйдут из строя.
С вашей добавленной информацией мы можем сделать оценку условий эксплуатации.
Резюме:
Аккумулятор 9,8 В емкостью 1200 мАч.
Светодиод мощностью 30 Вт, работающий от сети 32 В.
Светодиод потребляет около одного ампера.
Вам нужно будет увеличить напряжение от батареи в три раза.
Бустер потребляет от батареи как минимум в 3 раза больший ток светодиода, поэтому назовите его 3А.
1,2 А · ч, деленное на 3 А, дает время работы 0.4 часа или около 24 минут. С потерями менее 20 минут.
Необходимо ограничить ток, чтобы светодиод не перегорел.
Допустим, 34 В, снижено до 32 при 1 А. Эти 2 Вт мощности вы должны потратить на резистор сопротивлением 2 Ом.
Было бы (несколько) более эффективно использовать повышающий регулятор со встроенным ограничением тока.
Может быть, ваш бустер. Не могу сказать, потому что вы не опубликовали подробности.
Что нужно знать для успешной зарядки батарей
Перезаряжаемые батареи есть везде.От ноутбуков, которые мы набираем, до портативного медицинского оборудования, используемого для проведения обследований или предоставления информации о состоянии здоровья, аккумуляторные батареи помогают предоставлять продукты и услуги, улучшающие нашу жизнь. Однако не многие люди знают о том, что нужно для правильной зарядки аккумулятора, о том, какое зарядное устройство подходит для аккумуляторов определенного химического состава и где система управления аккумулятором (BMS) вписывается в этот процесс.
Здесь, в Epec, мы уделяем пристальное внимание тому, как мы настраиваем наши аккумуляторные блоки, зарядные устройства и технологии BMS, чтобы обеспечить максимально долгий срок службы ваших аккумуляторных батарей, независимо от того, используете ли вы литиевые батареи, никель-металлогидридные (NiMH) батареи или другие виды химии.Подбирая правильные зарядные устройства к химическому составу аккумуляторов, вы можете гарантировать, что аккумуляторный блок будет заряжаться эффективным и безопасным способом без перезарядки, перегрева или причинения непоправимого ущерба. Вот несколько вещей, которые вам следует знать о зарядке аккумулятора.
Способы зарядки
Не у всех аккумуляторов одинаковая скорость зарядки или время зарядки. Таким образом, они требуют различных методов зарядки, чтобы гарантировать, что аккумулятор не будет недозаряжен или перезаряжен, или что количество циклов зарядки уменьшится.Существуют различные методы зарядки, которые можно применять к батареям определенного химического состава.
Капельный заряд
Капельный заряд – это когда зарядное устройство обеспечивает очень низкое напряжение, которое обычно равно скорости саморазряда батареи. Обычно он устанавливается на уровне 0,05 ° C и может доходить до 0,01 ° C. Капельные зарядные устройства используются для предотвращения перезарядки при хранении аккумуляторов. Время от времени постоянный заряд может привести к перегреву аккумуляторов. Кроме того, медленная постоянная зарядка может вызвать проблемы с эффектом памяти для батарей определенного химического состава.Для полной зарядки аккумулятора с помощью постоянного зарядного устройства может потребоваться 14 часов или более.
Быстрая и быстрая зарядка
Быстрая зарядка и быстрая зарядка обеспечивают более высокое напряжение в течение более короткого промежутка времени с постоянной скоростью. Скорость быстрой зарядки составляет от 0,3 ° C до 0,5 ° C; быстрое зарядное имеет тариф 1С. Некоторые химические составы батареи могут перегреться, что может привести к ее повреждению, поэтому перед повторной подзарядкой батарее необходимо пройти период охлаждения. Другие батареи хорошо реагируют на быструю и быструю зарядку.Еще одна проблема, связанная с быстрой зарядкой, заключается в том, что химический состав аккумулятора может стать нестабильным, и это может привести к разрыву, утечке или взрыву, если аккумулятор остается в зарядном устройстве слишком долго.
Ступенчатые дифференциальные заряды
Ступенчато-дифференциальный заряд – это метод, при котором к аккумулятору применяется быстрая зарядка 1С. Когда аккумулятор достигает определенного порога заряда, ему дают остыть. Он переводится в фазу отдыха, так как добавляется меньшее количество заряда. Затем, когда аккумулятор достигает следующего порога заряда, заряд снижается еще больше, пока химический состав аккумулятора не достигнет полного заряда.
Сверхбыстрая зарядка
Сверхбыстрая зарядка – это новая технология зарядки, при которой напряжение заряда устанавливается от 1 до 10 ° C. Эти типы зарядов обычно предназначены для специальных аккумуляторов, так как аккумуляторы могут быть заряжены на 70% от 10 до 60 минут.
Зарядка и время зарядки
При сравнении никель-металлгидридных и литиевых аккумуляторов обе батареи хорошо реагируют на быструю зарядку и быструю зарядку без существенной потери емкости или сокращения срока службы.Знание различных тарифов и времени зарядки позволит вам получить максимальную емкость за нужное время.
NiMH Химия
Этот химический состав может проходить через методы быстрой зарядки, быстрой зарядки, сверхбыстрой зарядки или ступенчато-дифференциальной зарядки. Тарифы и время:
- Rapid Charge: Зарядное устройство может обеспечить температуру 0,3–0,5 ° C, так как для зарядки потребуется 3–6 часов.
- Быстрая зарядка: Зарядное устройство можно настроить на скорость зарядки 1С, так как для полной зарядки может потребоваться от 1 часа или более.
- Сверхбыстрая зарядка: Зарядное устройство может иметь скорость заряда от 1С до 10С. Аккумулятор можно заряжать от 10 минут до часа, так как уровень заряда (SoC) достигает только 70%.
Химия лития
Литиевая химияможет заряжаться быстро, быстро и сверхбыстро. Следует избегать медленного или капельного заряда, так как слишком низкое напряжение вызовет ухудшение характеристик и нестабильность.
- Rapid Charge: Зарядное устройство может иметь значение 0.5C, так как зарядка займет не менее 3 часов.
- Быстрая зарядка: Литиевые химические соединения могут выдерживать заряд до 1С, хотя максимальная безопасная зарядка может составлять от 0,7 до 0,8 в зависимости от аккумуляторной батареи. Время зарядки может составлять около 1 часа.
- Сверхбыстрая зарядка: Существуют сверхбыстрые зарядные устройства для литиевых батарей. Как и у NiMH, скорость заряда может составлять от 1С до 10С, хотя рекомендуется более низкая зарядка. Зарядка аккумулятора может занять час или меньше.Этот метод предназначен для специальных аккумуляторов.
Общие сведения о системах управления батареями
Системы управления батареямиобеспечивают ряд преимуществ для аккумуляторных блоков в зависимости от марки. Каждая BMS может иметь разные функции, но все они предоставят вам SoC батареи, а также защиту от перезарядки и перегрева для предотвращения теплового разгона. Дополнительные функции для некоторых технологий BMS включают диагностику состояния (SoH), балансировку ячеек, защиту ячеек и контроль заряда.
В то время как зарядное устройство для аккумуляторов будет иметь датчик для измерения температуры и подаваемого тока для регулировки напряжения, управление BMS обеспечивает дополнительные преимущества для повышения безопасности и защиты аккумуляторов. Литиевая химия требует, чтобы BMS контролировал напряжение заряда, чтобы оно не становилось слишком низким или слишком высоким.
Индивидуальное зарядное устройство и стандартные зарядные устройства
Многие люди просто купят стандартное зарядное устройство для своих небольших индивидуальных перезаряжаемых батарей, помещаемых в игрушки, бытовую технику и бытовую электронику.Однако вам необходимо знать, что разные заряды обеспечивают разную скорость заряда и напряжение, что может значительно повлиять на срок службы батарей.
Самый важный совет, о котором следует помнить, – это то, что вы должны подбирать конструкцию зарядного устройства с правильным химическим составом батареи. Не существует настройки «одно зарядное устройство для всех типов аккумуляторов». Никогда не используйте зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов для зарядки NiMH аккумуляторов. И хотя верно то, что вы можете использовать зарядное устройство NiMH для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, все же безопаснее просто использовать зарядное устройство, разработанное для определенного химического состава аккумуляторов.
Когда дело доходит до покупки аккумуляторных блоков по индивидуальному заказу, всегда подумайте о приобретении нестандартных зарядных устройств, предназначенных для этих блоков. Пользовательские зарядные устройства будут сделаны для поддержки правильного напряжения и тока, поскольку они будут определять время заряда, необходимое для достижения 70-100% SoC.
Если вы используете стандартное зарядное устройство, вы хотите убедиться, что вы подбираете правильное зарядное устройство для аккумулятора. Посмотрите на боковую сторону аккумулятора или аккумуляторный блок. В нем будет указана рекомендуемая зарядка и время, необходимое для полной зарядки аккумулятора.Воспользовавшись этой информацией, вы сможете приобрести на полке подходящее зарядное устройство, которое будет подходить к этим батареям.
Дополнительные советы по зарядке
Вот несколько дополнительных советов по зарядке батарей, которые помогут продлить срок их службы и избежать проблем.
- Всегда заряжайте никель-металлгидридные аккумуляторы и литиевые химические соединения при комнатной температуре от 0 до 45 ° C (32–113 ° F).
- Бывают случаи, когда стандартное зарядное устройство не завершает заряд должным образом. Всегда проверяйте батареи, чтобы убедиться, что они не теплые, и вынимайте их из зарядного устройства.
- Химические вещества на основе никеля и лития лучше заряжаются при использовании метода быстрой или быстрой зарядки.
- Никогда не оставляйте аккумуляторы в зарядном устройстве более чем на один день. Извлеките батареи, а затем завершите зарядку, когда батареи будут использованы.
Руководство для начинающих по работе батареи
Определение батареи
Хосе Луис Пелаес / Getty Images
Батарея, которая на самом деле является электрическим элементом, представляет собой устройство, вырабатывающее электричество в результате химической реакции.Строго говоря, батарея состоит из двух или более ячеек, соединенных последовательно или параллельно, но этот термин обычно используется для одной ячейки. Ячейка состоит из отрицательного электрода; электролит, проводящий ионы; сепаратор, также ионный проводник; и положительный электрод. Электролит может быть водным (состоящим из воды) или неводным (не состоящим из воды), в жидкой, пастообразной или твердой форме. Когда элемент подключен к внешней нагрузке или устройству, которое должно быть запитано, отрицательный электрод подает ток электронов, которые проходят через нагрузку и принимаются положительным электродом.Когда внешняя нагрузка снимается, реакция прекращается.
Первичная батарея – это батарея, которая может преобразовывать свои химические вещества в электричество только один раз, а затем должна быть выброшена. У вторичной батареи есть электроды, которые можно восстановить, пропустив через нее электричество; также называемый аккумуляторной или аккумуляторной батареей, его можно многократно использовать повторно.
Батареи бывают нескольких стилей; наиболее известны одноразовые щелочные батареи.
Что такое никель-кадмиевый аккумулятор?
Первая батарея NiCd была создана Вальдемаром Юнгнером из Швеции в 1899 году.
В этой батарее используется оксид никеля в положительном электроде (катоде), соединение кадмия в отрицательном электроде (аноде) и раствор гидроксида калия в качестве электролита. Никель-кадмиевый аккумулятор является перезаряжаемым, поэтому он может циклически повторяться. Никель-кадмиевый аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую при разряде и преобразует электрическую энергию обратно в химическую энергию при перезарядке. В полностью разряженной батарее NiCd катод содержит гидроксид никеля [Ni (OH) 2] и гидроксид кадмия [Cd (OH) 2] на аноде.Когда аккумулятор заряжается, химический состав катода изменяется, и гидроксид никеля превращается в оксигидроксид никеля [NiOOH]. На аноде гидроксид кадмия превращается в кадмий. Когда батарея разряжается, процесс происходит в обратном порядке, как показано в следующей формуле.
Cd + 2h3O + 2NiOOH -> 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2
Что такое никель-водородная батарея?
Никель-водородная батарея впервые была использована в 1977 году на борту U.С. Спутник навигационной техники ВМФ-2 (НТС-2).
Никель-водородный аккумулятор можно рассматривать как гибрид никель-кадмиевого аккумулятора и топливного элемента. Кадмиевый электрод был заменен на газообразный водородный электрод. Эта батарея визуально сильно отличается от никель-кадмиевой батареи, потому что ячейка представляет собой сосуд высокого давления, который должен содержать более одной тысячи фунтов на квадратный дюйм (psi) газообразного водорода. Он значительно легче никель-кадмиевого, но его сложнее упаковать, как ящик для яиц.
Никель-водородные батареи иногда путают с никель-металлогидридными батареями, которые обычно используются в сотовых телефонах и ноутбуках. Никель-водородные, а также никель-кадмиевые батареи используют один и тот же электролит – раствор гидроксида калия, который обычно называют щелочью.
Стимулы к разработке никель-металлогидридных (Ni-MH) аккумуляторов исходят от насущных проблем со здоровьем и окружающей средой, направленных на поиск замены никель-кадмиевых аккумуляторных батарей.Из-за требований безопасности рабочих, обработка кадмия для батарей в США уже находится в процессе свертывания. Более того, экологическое законодательство 1990-х и 21-го века, скорее всего, потребует сокращения использования кадмия в батареях для бытового использования. Несмотря на это давление, никель-кадмиевые батареи, после свинцово-кислотных аккумуляторов, по-прежнему занимают наибольшую долю на рынке аккумуляторных батарей. Дальнейшие стимулы для исследования водородных аккумуляторов проистекают из общей убежденности в том, что водород и электричество вытеснят и в конечном итоге заменят значительную часть энергоносителей, вносимых ископаемыми топливными ресурсами, став основой устойчивой энергетической системы, основанной на возобновляемых источниках.Наконец, существует значительный интерес к разработке никель-металлгидридных аккумуляторов для электромобилей и гибридных автомобилей.
Никель / металлогидридная батарея работает в концентрированном электролите КОН (гидроксид калия). Электродные реакции в никель / металлогидридной батарее следующие:
Катод (+): NiOOH + h3O + e- Ni (OH) 2 + OH- (1)
Анод (-): (1 / x) MHx + OH- (1 / x) M + h3O + e- (2)
Всего: (1 / x) MHx + NiOOH (1 / x) M + Ni (OH) 2 (3)
Электролит KOH может переносить только ионы OH-, а для уравновешивания переноса заряда электроны должны циркулировать через внешнюю нагрузку.Электрод оксигидроксида никеля (уравнение 1) был тщательно исследован и охарактеризован, и его применение было широко продемонстрировано как для наземных, так и для аэрокосмических применений. Большинство текущих исследований в области никель / металлогидридных аккумуляторов связано с улучшением характеристик металлогидридного анода. В частности, это требует разработки гидридного электрода со следующими характеристиками: (1) длительный срок службы, (2) высокая емкость, (3) высокая скорость заряда и разряда при постоянном напряжении и (4) удерживающая способность.
Что такое литиевая батарея?
Что такое литиевая батарея ?. НАСАЭти системы отличаются от всех ранее упомянутых батарей тем, что в электролите не используется вода. Вместо этого они используют неводный электролит, который состоит из органических жидкостей и солей лития для обеспечения ионной проводимости. Эта система имеет гораздо более высокие напряжения элементов, чем системы с водным электролитом. Без воды выделение водорода и кислорода исключается, и клетки могут работать с гораздо более широкими потенциалами.Они также требуют более сложной сборки, так как она должна производиться в почти абсолютно сухой атмосфере.
Ряд неперезаряжаемых батарей был впервые разработан с металлическим литием в качестве анода. Коммерческие монетные элементы, используемые в современных часовых батареях, в основном состоят из лития. В этих системах используются различные катодные системы, которые достаточно безопасны для использования потребителями. Катоды изготовлены из различных материалов, таких как монофторид углерода, оксид меди или пятиокись ванадия. Все системы с твердым катодом ограничены по скорости разряда, которую они поддерживают.
Чтобы получить более высокую скорость разряда, были разработаны системы с жидким катодом. Электролит в этих конструкциях является реактивным и реагирует на пористом катоде, который обеспечивает каталитические центры и сбор электрического тока. Несколько примеров этих систем включают литий-тионилхлорид и литий-диоксид серы. Эти батареи используются в космосе и в военных целях, а также в качестве аварийных маяков на земле. Обычно они недоступны для широкой публики, потому что они менее безопасны, чем системы с твердым катодом.
Считается, что следующим шагом в технологии литий-ионных аккумуляторов станет литий-полимерный аккумулятор. Эта батарея заменяет жидкий электролит гелеобразным или твердым электролитом. Предполагается, что эти батареи будут даже легче, чем литий-ионные, но в настоящее время нет планов использовать эту технологию в космосе. Он также не всегда доступен на коммерческом рынке, хотя может быть уже совсем скоро.
Оглядываясь назад, можно сказать, что мы прошли долгий путь с момента появления дырявых батарей для фонарей в шестидесятых годах, когда родился космический полет.Существует широкий спектр доступных решений для удовлетворения многих требований космических полетов, от 80 градусов ниже нуля до высоких температур солнечного пролета. Можно выдерживать массивное излучение, десятилетия эксплуатации и нагрузки, достигающие десятков киловатт. Будет продолжаться развитие этой технологии и постоянное стремление к усовершенствованию аккумуляторов.
Аккумуляторная батарея онлайн | Что каждый должен знать о зарядных устройствах
Исидор Бухманн, генеральный директор и основатель
Cadex Electronics Inc.
Хорошее зарядное устройство обеспечивает основу для надежных и надежных аккумуляторов. На рынке с конкурентной ценой зарядным устройствам часто не уделяется должного внимания. Аккумулятор и зарядное устройство должны работать вместе, как лошадь и повозка, и это не всегда так. Инженеры часто не полностью осознают сложные требования к мощности портативного устройства и необходимость зарядки в неблагоприятных условиях.
Рисунок 1. Аккумулятор и зарядное устройство должны идти вместе, как лошадь и повозка; одна сторона не выполняет поставку без другой.Зарядные устройстваделятся на персональные и промышленные, «умные» и «глупые», медленные, быстрые и сверхбыстрые. Потребительские товары поставляются с недорогим персональным зарядным устройством, которое хорошо работает при правильном использовании. Промышленное зарядное устройство часто изготавливается третьей стороной и включает в себя специальные функции, такие как зарядка при неблагоприятных температурах. Хотя батареи работают при температуре ниже точки замерзания, не все химические соединения можно заряжать в холодном состоянии, и большая часть литий-ионных аккумуляторов попадает в эту категорию. Свинцовые и никелевые батареи заряжаются, но с меньшей скоростью.
Некоторые литий-ионные зарядные устройства включают функцию пробуждения, или «ускорение», чтобы обеспечить возможность подзарядки, если литий-ионный аккумулятор «заснул» из-за чрезмерной разрядки. Состояние сна может возникнуть при хранении батареи в разряженном состоянии, а саморазряд доводит напряжение до точки отключения. Обычное зарядное устройство рассматривает такую батарею как неисправную, и батареи выбрасываются. Boost применяет небольшой ток заряда, чтобы поднять напряжение до 2,20–2,90 В на элемент и активировать схему защиты, после чего начинается нормальный заряд.Осторожно, если напряжение литий-ионного аккумулятора ниже 1,5 В на элемент в течение недели или дольше
Зарядные устройствана основе свинца и лития работают на постоянном токе и постоянном напряжении (CCCV), при котором напряжение ограничивается при достижении установленного предела. В этот момент цикла зарядки аккумулятор начинает насыщаться, и ток падает. Полная зарядка происходит, когда ток падает до установленного уровня. Свинцовая кислота требует периодического полного насыщения для предотвращения сульфатирования.
Никелевые батареи заряжаются постоянным током, и напряжение может свободно колебаться.Это можно сравнить с поднятием веса на резинке, когда рука движется впереди груза. Обнаружение полного заряда происходит при наблюдении небольшого падения напряжения после устойчивого роста. Этот метод известен как дельта-напряжение-дельта-температура (DVDT) и хорошо работает с быстрой и быстрой зарядкой. Для защиты от аномалий, таких как закороченные или несовпадающие элементы, зарядное устройство должно включать в себя таймер плато для прекращения заряда, если дельта напряжения не измеряется, а также датчики температуры.
Повышение температуры является нормальным явлением для никелевых аккумуляторов, особенно при достижении уровня заряда 70 процентов.Причина этого – снижение эффективности заряда, и для ограничения напряжения необходимо снизить ток заряда. Когда “готов”, аккумулятор должен остыть. Если температура остается выше температуры окружающей среды, значит, зарядное устройство работает неправильно, и аккумулятор следует удалить. Длительный непрерывный заряд никелевых аккумуляторов вызывает повреждение. NiCd и NiMH не следует оставлять в зарядном устройстве без присмотра в течение недель и месяцев. Если в этом нет необходимости, храните их в прохладном месте и заряжайте перед включением.
На основе лития должен всегда оставаться прохладным во время зарядки. Прекратите использование аккумулятора и / или зарядного устройства, если аккумулятор нагревается во время зарядки. Литий-ионный аккумулятор не может поглощать избыточный заряд и, следовательно, не получает непрерывного заряда при полном заряде. Нет необходимости извлекать литий-ионный аккумулятор из зарядного устройства, однако, если он не используется в течение недели или более, всегда лучше поместить аккумулятор в прохладное место и зарядить перед использованием.
Самым простым зарядным устройством является ночное зарядное устройство, также известное как медленное зарядное устройство. Это восходит к старым никель-кадмиевым временам, когда простое зарядное устройство использовало фиксированный заряд около 0.1С (одна десятая номинальной емкости), пока аккумулятор был подключен. У медленных зарядных устройств нет функции обнаружения полной зарядки; заряд остается включенным, а полная зарядка разряженной батареи занимает 14–16 часов. При полной зарядке медленное зарядное устройство сохраняет NiCd теплым на ощупь. Из-за пониженной способности поглощать избыточный заряд никель-металлгидридный аккумулятор не следует заряжать с помощью медленного зарядного устройства. Недорогие бытовые зарядные устройства для зарядки элементов C AA и AAA часто используют этот метод зарядки, как и некоторые детские игрушки.
Быстрое зарядное устройство находится между медленным и быстрым зарядным устройством и используется в потребительских товарах.Время зарядки пустой пачки 3–6. После заполнения зарядное устройство переходит в состояние «готово». Большинство устройств быстрой зарядки включают датчик температуры для безопасной зарядки неисправного аккумулятора.
У быстрого зарядного устройства есть несколько преимуществ, очевидным из которых является более короткое время зарядки. Короткое время зарядки требует более тесной связи между зарядным устройством и аккумулятором. При скорости заряда 1С, которую обычно использует быстрое зарядное устройство, пустые никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы заряжаются чуть более чем за час. По мере того, как батарея приближается к полной зарядке, некоторые зарядные устройства на никелевой основе снижают ток, чтобы приспособиться к более низкому принятию заряда.Полностью заряженный аккумулятор переключается на непрерывный заряд, также известный как поддерживающий заряд. Большинство современных зарядных устройств на никелевой основе имеют пониженный постоянный заряд, что также позволяет использовать никель-металлгидридные аккумуляторы.
является наиболее эффективной и заряжает аккумулятор до 70 процентов менее чем за час. Дополнительное время отводится на длительную зарядку насыщения, которая не является обязательной, как для свинцово-кислотной кислоты. На самом деле, лучше не заряжать литий-ионный аккумулятор полностью, так как он прослужит дольше. Из всех зарядных устройств литий-ионное зарядное устройство является самым простым.Никаких уловок для повышения производительности и долговечности батареи не применяется. Работает только метод CCCV.
Свинцово-кислотный аккумулятор нельзя быстро заряжать, поэтому термин «быстрая зарядка» неверен. Большинство свинцово-кислотных зарядных устройств заряжают аккумулятор за 14–16 часов; что-нибудь медленнее – компромисс. Свинцовую кислоту можно зарядить до 70 процентов примерно за восемь часов; оставшееся время занимает исключительно важный заряд насыщения. Частичная загрузка прекрасна при условии, что свинцово-кислотная кислота иногда получает полностью насыщенную загрузку, чтобы предотвратить сульфатирование.
Сверхбыстрая зарядка
Нигде сверхбыстрая зарядка не пользуется большим спросом, чем у электромобилей. Зарядка электромобиля за считанные минуты повторяет удобство заправки 50 литров (13 галлонов) топлива в бак, который обеспечивает 600 кВтч энергии. Такой большой накопитель энергии в электрохимическом устройстве непрактичен, так как аккумулятор такой емкости будет весить шесть тонн. Текущий литий-ионный аккумулятор производит всего около 150 Втч на кг; энергия от ископаемого топлива примерно в 100 раз выше.
Зарядка электромобиля всегда занимает больше времени, чем наполнение бака, а аккумулятор всегда дает меньше энергии на единицу веса, чем ископаемое топливо. Нарушение закона и принудительная сверхбыстрая зарядка усиливают стресс, даже если аккумулятор предназначен для этой цели. Мы должны иметь в виду, что батарея по своей природе медлительна и похожа на стареющего человека; его физические условия становятся менее идеальными по мере использования. Так же есть возможность быстрой зарядки.
Будь то электромобиль, электровелосипед, летающий объект, портативное устройство или хобби-гаджет, при сверхбыстрой зарядке аккумулятора необходимо соблюдать следующие условия:
• Батарея должна быть рассчитана на сверхбыструю зарядку и должна быть в хорошем состоянии.
• Сверхбыстрая зарядка применяется только во время первой фазы зарядки. Ток заряда следует снизить после того, как аккумулятор достигнет 70-процентного уровня заряда (SoC).
• Все элементы в упаковке должны быть сбалансированы и иметь сверхнизкое сопротивление. Стареющие клетки часто различаются по емкости и сопротивлению, вызывая несоответствие и чрезмерную нагрузку на более слабые клетки.
• Сверхбыстрая зарядка возможна только при умеренных температурах. Низкая температура замедляет химическую реакцию. Неиспользованная энергия превращается в газообразование, металлизацию и тепло.
построить легко, но гусеницы ограничивают скорость.
Сверхбыстрое зарядное устройство можно сравнить со скоростным поездом, движущимся со скоростью 300 км в час (188 миль в час). Увеличить мощность относительно просто, но допустимую скорость поезда определяют рельсы, а не механизмы. Таким же образом состояние аккумулятора определяет скорость зарядки. Хорошо спроектированное сверхбыстрое зарядное устройство должно включать температурную компенсацию и другие функции безопасности, которые снижают ток заряда при определенных условиях и останавливают заряд, если аккумулятор подвергается чрезмерной нагрузке.
«Интеллектуальная батарея», работающая на шине SMBus или других протоколах, дает указание зарядному устройству обеспечить максимально допустимый ток заряда в зависимости от системы аккумуляторов. Большинство «умных» систем игнорируют состояние батареи. Они предполагают, что блоки работают почти на полную мощность и что все элементы хорошо сбалансированы. Такое состояние существует только при новой батарее. Сверхбыстрое зарядное устройство должно оценивать состояние «химической батареи» и при необходимости вносить коррективы, вместо того, чтобы полностью выполнять приказы «цифровой батареи».”
Рисунок 3. Цикл работы литий-ионного аккумулятора с зарядкой и разрядкой 1C, 2C и 3C. Зарядка и разрядка Li-ion выше 1С сокращает срок службы. По возможности используйте более медленную зарядку и разрядку. Это правило применимо к большинству аккумуляторов.Максимальный ток заряда, который может принять литий-ионный аккумулятор, определяется конструкцией элемента, а не материалом катода, как это принято считать. Цель состоит в том, чтобы избежать лития на аноде и держать температуру под контролем. Тонкий анод с высокой пористостью и мелкими частицами графита обеспечивает сверхбыструю зарядку из-за большой площади поверхности.Хотя эти так называемые силовые элементы могут заряжаться и разряжаться при высоких токах, плотность энергии низкая. Энергетический элемент, для сравнения, имеет более толстый анод и меньшую пористость, но эту батарею следует заряжать при температуре менее 1 ° C. Некоторые гибридные элементы в NCA (никель-кобальт-алюминий) можно заряжать при 4 ° C с умеренным напряжением.
По возможности применяйте сверхбыструю зарядку только при необходимости. Правильно спроектированное сверхбыстрое зарядное устройство должно позволять выбирать время зарядки, чтобы дать пользователю возможность выбрать наименее напряженную зарядку в течение отведенного времени.На рисунке 3 сравнивается срок службы типичного литий-ионного аккумулятора при заряде и разряде со скоростью 1С, 2С и 3С.
Сводка
Все батареи лучше всего работают при комнатной температуре при щадящей зарядке и разрядке. Однако такой защищенный образ жизни не всегда применим в реальных ситуациях, когда требуется компактный аккумулятор, который необходимо быстро заряжать и доставлять тяжелый груз. Такие батареи можно безопасно развернуть, но их ожидаемый срок службы невелик. Типичные области применения – дроны, гонки на электромобилях и соревнования любителей.
Если требуется быстрая зарядка и высокая нагрузка, идеально подходит прочный силовой элемент, но он увеличивает размер и вес аккумулятора. Аналогия – выбор тяжелого дизельного двигателя для управления большим грузовиком вместо усиленного двигателя, предназначенного для спортивного автомобиля. Большой дизель переживет легкий двигатель, даже если он будет иметь такую же мощность. В конце концов, тяжелее будет экономичнее.
Простые инструкции по зарядным устройствам
• Используйте зарядное устройство, подходящее для предполагаемого химического состава аккумуляторов.Большинство зарядных устройств обслуживают только один химический состав.
• Рекомендуем заряжать с умеренной скоростью. Сверхбыстрая зарядка вызывает чрезмерную нагрузку, даже если аккумулятор выдерживает ее.
• Не применяйте быструю и быструю зарядку, когда аккумулятор холодный или горячий. Заряжайте батареи при умеренных температурах.
• Не применяйте быструю и сверхбыструю зарядку к устаревшим и малоэффективным батареям. Очень немногие зарядные устройства могут оценивать состояние аккумулятора и соответственно управлять быстрой зарядкой.
• Соблюдайте температуру аккумулятора при использовании недорогого зарядного устройства.Извлеките аккумулятор, когда он теплый.
Исидор Бухманн – основатель и генеральный директор Cadex Electronics Inc. В течение трех десятилетий Бухманн изучал поведение аккумуляторных батарей в практических повседневных применениях, написал отмеченные наградами статьи, в том числе книгу-бестселлер «Батареи в портативном мире». , »Теперь в третьем издании. Cadex специализируется на разработке и производстве зарядных устройств, анализаторов и контрольных устройств для аккумуляторов. Для получения дополнительной информации о батареях посетите www.batteryuniversity.com; информация о продукте находится на сайте www.cadex.com.
Никель-кадмиевые элементы
История
Изобретенные в Швеции Вальдемаром Юнгером в 1899 году, первые коммерчески доступные никель-кадмиевые батареи были представлены в начале 1900-х годов. В этой химии в качестве катода используется гидроксид никеля, а в качестве анода – кадмий. Получающееся в результате этого химическое соединение напряжение ячейки составляет 1,2 В.
Поскольку NiCd является относительно старой технологией, новые химические процессы сделали ее практически устаревшей во всех областях, кроме некоторых недорогих промышленных приложений (например, аварийное освещение) и тех, для которых она все еще освобождена от рыночного запрета (например.грамм. аккумуляторные электроинструменты).
Преимущества
- NiCd относительно недорог по сравнению с новыми химическими соединениями
- NiCd имеет хорошую удельную энергию по сравнению с такими технологиями, как свинцово-кислотные
- Хорошие характеристики импульсной мощности сделали его первым выбором для электроинструментов
- Стабильный химический состав может злоупотреблять (перезаряжать или чрезмерно разряжать) без немедленного необратимого повреждения, как это часто бывает с другими передовыми химическими веществами.
- Никель-кадмиевые элементы относительно просты в производстве и доступны в широком диапазоне малых форм-факторов.
- Более длительный срок службы
Недостатки
- Кадмий – это токсичный тяжелый металл, который, как известно, вызывает заболевания и поэтому должен подлежат переработке, а не выбрасыванию
- NiCd запрещен к продаже во всех странах ЕС, кроме нескольких избранных
- Низкая плотность энергии по сравнению с более новыми технологиями, такими как NiCd и LiIon
- Высокая скорость саморазряда
- NiCd может показывать напряжение истощение или понижение напряжения при многократном включении в промежуточном состоянии заряда
Таблица атрибутов
The Market
NiCd технология идеальна, когда критична низкая стоимость или когда малый объем или малый вес не важны.Количество новых конструкций аккумуляторов, использующих NiCd, в настоящее время очень невелико, и они не рекомендуются для применения в современной портативной электронике. Accutronics не рекомендует использовать эту технологию для новых разработок, но поддерживает ряд устаревших продуктов для промышленных приложений, где никель-кадмиевые полимеры остаются жизнеспособным выбором.
Accutronics помогла ряду клиентов, использующих никель-кадмиевые приложения, «перейти» на никель-металлогидридную технологию. Иногда это можно сделать без модификации зарядного устройства или приложения, но это зависит от доступности ячеек и использованной стратегии зарядки.Если у вас есть приложение с питанием от NiCd, и вы хотите поговорить с кем-нибудь об обновлении или замене его на более совершенную технологию, пожалуйста, свяжитесь с нами для обсуждения.
Как разработать зарядное устройство для солнечных никель-кадмиевых аккумуляторов
Зарядное устройство для солнечных батарей NiCad
Эта схема разработана для зарядных устройств никель-кадмиевых аккумуляторов с низким энергопотреблением или низким ампер-часами. В этом проекте для зарядки аккумулятора используется до 12 солнечных элементов. Эта схема может использоваться для зарядки небольших никель-кадмиевых батарей.Ток зарядки аккумулятора не должен превышать 200 мА. Я уже публиковал много статей о мощных или современных контроллерах заряда солнечных батарей. Вы можете проверить следующие статьи:
Если вы хотите разработать солнечный контроллер для зарядки аккумуляторов большой мощности, рекомендую вам ознакомиться с вышеупомянутыми статьями. Эта схема предназначена для зарядки батарей с низким током в ампер-часах.
Список компонентов для зарядного устройства для солнечных никель-кадмиевых аккумуляторов:
Резисторы, ”R1 ″, 820кОм,
Резисторы, ”R2 ″, 75кОм,
Резисторы, ”R3 ″, 75кОм,
Резисторы, ”R4 ″, 1М,
Конденсаторы, ”C1 / 16 В, 47 мкФ,
Конденсаторы, ”C2 / 40 вольт”, 100 мкФ,
Интегральные схемы, ”U1 ″, MAX639 Интегральная схема
Диоды, ”D1 ″, 1N57117, стабилитрон
Диоды, ”Д2”, 1N57117, стабилитрон
Разное, ”L1 ″, 100 мкГн, катушка индуктивности
Принципиальная схема зарядного устройства для солнечных никель-кадмиевых аккумуляторов:
Принципиальная схема солнечного зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов приведена ниже.В правой части принципиальной схемы 12 солнечных элементов используются для зарядки аккумулятора. Интегральная схема MAX639 используется для регулирования заряда солнечных элементов на никель-кадмиевые батареи.
Зарядное устройство для солнечных батарей NiCadMAX639 Функционирование и работа:
MAX639 – импульсный стабилизатор, который используется для понижения напряжения. Обеспечивает широкий диапазон выходного тока. Он может обеспечить максимальный выходной ток 200 мА в безопасном диапазоне. Он имеет очень высокий КПД за счет функции частотно-импульсной модуляции.Диапазон входного напряжения для MAX639 составляет 4-12 вольт. Он может обеспечивать выходное напряжение от 1,5 В до максимального входного напряжения.
Приложения MAX639:
Может использоваться в различных конфигурациях во многих проектах. Но некоторые из основных применений MAX639 приведены ниже:
- Зарядные устройства
- Солнечные зарядные устройства
- Регулятор напряжения
- Преобразователи постоянного тока в постоянный
1N57117, стабилитрон используется для подачи постоянного напряжения на аккумулятор.