Ni cd аккумуляторы восстановление: Ni-cd аккумуляторы: восстановление и ремонт – Аккумуляторы WESTA

Ni-MH аккумуляторы (никель-металлогидридные) входят в группу щелочных. Представляют собой источники тока химического типа, где в качестве катода выступает оксид никеля, анода – водородный металлгидридный электрод. Щелочь является электролитом. Они похожи на никель-водородные аккумуляторы, но превосходят их по энергоемкости.

Производство Ni-MH аккумуляторов началось в середине двадцатого века. Разрабатывались они с учетом недостатков устаревших никель-кадмиевых батарей. В NiNH могут использоваться разные комбинации металлов. Для их производства были разработаны специальные сплавы и металл, работающие при комнатной температуре и низком водородном давлении.

Промышленное производство началось в восьмидесятых годах. Изготавливаются и совершенствуются сплавы и металл для Ni-MH и сегодня. Современные устройства подобного типа могут обеспечивать до 2 тысяч циклов заряд-разряд. Подобный результат достижим по причине применения никелевых сплавов с редкоземельными металлами.

Как используются эти устройства

Никель-металлогидридные аппараты широко используются для питания разного вида электроники, которая функционирует в автономном режиме. Обычно они делаются в виде ААА либо АА батарей. Имеются и другие исполнения. Например, промышленные батареи. Сфера использования Ni-MH аккумуляторов немного шире, чем у никель-кадмиевых, потому что в их составе нет токсичных материалов.

В данный момент реализуемые на отечественном рынке никель-металлогидридные батареи по емкости делятся на 2 группы – 1500-3000 мАч и 300-1000 мАч:

1. Первая применяется в устройствах, имеющих повышенное энергопотребление за короткое время. Это всевозможные плееры, модели с радиоуправлением, фотоаппараты, видеокамеры. В общем, приборы, быстро расходующие энергию.
2. Вторая используется при расходе энергии, который начинается после определенного интервала времени. Это игрушки, фонари, рации. На аккумуляторе работают приборы, умеренно употребляющие электроэнергию, находящиеся в автономном режиме продолжительное время.

Зарядка Ni-MH устройств

Зарядка бывает капельной и быстрой. Изготовители не рекомендуют первую, потому что при ней появляются сложности с точным определением прекращения подачи тока на устройство. По этой причине может возникнуть мощный перезаряд, что приведет к деградации аккумулятора. при помощи быстрого варианта. Коэффициент полезного действия тут несколько выше, чем у капельного вида зарядки. Ток выставляется – 0,5-1 С.

Как заряжается гидридный аккумулятор:

• определяется наличие батареи;
• квалификация устройства;
• предварительная зарядка;
• быстрая зарядка;
• дозарядка;
• поддерживающая зарядка.

При быстрой зарядке нужно иметь хорошее ЗУ. Оно должно контролировать окончание процесса по разным, независимым друг от друга критериям. К примеру, у Ni-Cd аппаратов достаточно контроля по дельте напряжения. А у NiMH нужно, чтобы аккумулятор следил за температурой и дельтой как минимум.

Для правильной работы Ni-MH следует помнить «Правило трех П»: «Не перегревать», «Не перезаряжать», «Не переразряжать».

Чтобы предупредить перезарядку батарей, используются такие методы контролирования:

1. Прекращение заряда по скорости изменения температуры . При использовании данной методики во время зарядки температура батареи находится под постоянным контролем. Когда показатели поднимаются быстрее, чем нужно, зарядка прекращается.
2. Метод прекращения заряда по максимальному его времени .
3. Прекращение заряда по абсолютной температуре . Тут температура аккумуляторной батареи контролируется в процессе заряда. При достижении максимального значения быстрый заряд прекращается.
4. Метод прекращения по отрицательной дельте напряжения . Перед завершением зарядки батареи при осуществлении кислородного цикла повышается температура NiMH устройства, что приводит к понижению напряжения.
5. Максимальное напряжение . Метод используется для отключения заряда устройств с повышенным внутренним сопротивлением. Последнее появляется в конце срока службы батареи по причине недостатка электролита.
6. Максимальное давление . Метод применяется для призматических аккумуляторов большой емкости. Уровень разрешенного давления в таком устройстве зависит от его размера и конструкции и находится в интервале 0,05-0,8 МПа.

Для уточнения времени зарядки Ni-MH аккумулятора с учетом всех характеристик можно применить формулу: время зарядки (ч) = емкость (мАч) / сила тока зарядного устройства (мА). Например, имеется аккумулятор с емкостью 2000 миллиамперчасов. Ток заряда в ЗУ – 500 мА. Емкость делится на ток и получается 4. То есть батарея будет заряжаться 4 часа.

Обязательные правила, которых нужно придерживаться для правильного функционирования никель-металлогидридного устройства:

1. Эти аккумуляторы гораздо чувствительнее к нагреву, нежели никель-кадмиевые, перегружать их нельзя . Перегрузка отрицательно скажется на токоотдаче (способности держать и выдавать накопленный заряд).
2. Металлогидридные аккумуляторы после приобретения можно «потренировать» . Сделать 3-5 циклов зарядки/разрядки, что позволит достигнуть придела емкости, потерянной при перевозке и хранении устройства после выхода с конвейера.
3. Хранить нужно аккумуляторы с небольшим количеством заряда , примерно 20-40% от номинальной емкости.
4. После разрядки либо зарядки следует дать устройству остыть .
5. Если в электронном устройстве используется одинаковая сборка аккумуляторов в режиме дозаряда , то время от времени нужно разряжать каждый из них до напряжения 0,98, а потом полностью заряжать. Эту процедуру циклирования рекомендуется выполнять один раз на 7-8 циклов дозарядки аккумуляторов.
6. Если нужно разрядить NiMH, то следует придерживаться минимального показателя 0,98 . Если напряжение упадет ниже 0,98, то он может перестать заряжаться.

Восстановление Ni-MH аккумуляторов

Из-за «эффекта памяти» данные устройства иногда теряют некоторые характеристики и большую часть емкости. Это происходит при многократных циклах неполной разрядки и последующей зарядке. В результате такой работы устройство «запоминает» меньшую границу разрядки, по этой причине понижается его емкость.

Чтобы избавиться от данной проблемы, нужно постоянно выполнять тренировку и восстановление. Лампочкой либо зарядным устройством разряжается до 0,801 вольта, далее батарея полностью заряжается. Если долгое время аккумулятор не проходил процесс восстановления, то желательно произвести 2-3 подобных цикла. Тренировать его желательно раз в 20-30 дней.

Изготовители аккумуляторов Ni-MH утверждают, что «эффект памяти» отнимает примерно 5% емкости. Восстановить ее можно с помощью тренировок. Важным моментом при восстановлении Ni-MH является наличие у ЗУ функции разрядки с контролем минимального напряжения. Что нужно для недопущения сильного разряда устройства при восстановлении. Это незаменимо, когда неизвестна начальная степень заряда, и предположить ориентировочное время разряда невозможно.

Если неизвестна степень заряженности батареи, разряжать ее следует под полным контролем напряжения, иначе подобное восстановление приведет к глубокой разрядке. При восстановлении целой батареи сначала рекомендуется провести полную зарядку, чтобы выровнять степень заряда.

Если аккумулятор отработал несколько лет, то восстановление зарядом и разрядом может быть бесполезным. Полезно оно для профилактики в процессе работы устройства. При эксплуатации NiMH вместе с появлением «эффекта памяти» происходит изменения объема и состава электролита. Стоит помнить, что разумнее восстанавливать элементы аккумулятора по отдельности, чем всю батарею целиком. Срок годности аккумуляторов – от одного года до пяти (зависит от конкретной модели).

Достоинства и недостатки

Значительное повышение энергетических параметров никель-металлогидридных аккумуляторов не является единственным их достоинством перед кадмиевыми. Отказавшись от использования кадмия, производители начали использовать более экологически чистый металл. Гораздо легче решаются вопросы с .

Благодаря этим достоинствам и тому, что в изготовлении используется металл – никель, производство Ni-MH устройств резко выросло, если сравнивать с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Удобны они и тем, что для уменьшения разрядного напряжения при длительных перезарядках проводить полную разрядку (до 1 вольта) надо раз в 20-30 дней.

Немного о недостатках:

1. Изготовители ограничили Ni-MH батареи десятью элементами , потому что с увеличением циклов заряд-разряд и срока службы появляется опасность перегрева и переполюсовки.
2. Эти аккумуляторы работают в более узком температурном диапазоне, нежели никель-кадмиевые . Уже при -10 и +40°С они теряют свою работоспособность.
3. При зарядке Ni-MH аккумулятора выделяют много тепла , поэтому нуждаются в предохранителях либо температурных реле.
4. Повышенный самозаряд , наличие которого обусловлено реакцией оксидно-никелевого электрода с водородом из электролита.

Деградация Ni-MH батарей определяется понижением сорбирующей способности отрицательного электрода при циклировании. В цикле разрядки-зарядки происходит изменение объема кристаллической решетки, что способствует образованию ржавчины, трещин во время реакции с электролитом. Появление коррозии происходит при поглощении батареей водорода и кислорода. Это приводит к уменьшению количества электролита и повышению внутреннего сопротивления.

Нужно учитывать, что характеристики батарей зависят от технологии обработки сплава отрицательного электрода, его структуры и состава. Металл для сплавов тоже имеет значение. Все это заставляет производителей очень внимательно выбирать поставщиков сплавов, а потребителей – завод-изготовитель.

Исследования в области никель-металлгидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса). Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.

Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.

Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов

Преимущества

・ бОльшая емкость – на 40% и более, чем обычные NiCd батареи
・ намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами – циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже
・ простая возможность транспортировки – авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий
・ экологически безопасны – возможна переработка

Недостатки

・ ограниченное время жизни батареи – обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).
・ эффект памяти – NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)
・ Относительно малый срок хранения батарей – обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.
・ Высокий саморазряд батарей
・ Ограниченная мощностная емкость – при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.
・ Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.
・ Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)

Конструкция NiMH аккумуляторов и АКБ

Современные никель-металлгидридные аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах. Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.

В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Что же обозначают загадочные буквы A и B в составе сплава? – Под символом A скрывается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.

Для отрицательных электродов типа AB5 используется смесь редкоземельных элементов группы лантана (компонент А) и никель с примесями других металлов (кобальт, алюминий, марганец) – компонент B. Для электродов типа AB2 используются титан и никель с примесями циркония, ванадия, железа, марганца, хрома.

Никель-металлгидридные аккумуляторы с электродами типа AB5 имеют большее распространение из-за лучших показателей циклируемости, несмотря на то, что аккумуляторы с электродами типа AB2 более дешевы, имеют большую емкость и лучшие мощностные показатели.

В процессе циклирования происходит колебания объема отрицательного электрода до 15-25% от исходного за счет поглощения/выделения водорода. В результате колебаний объема возникает большое количество микротрещин в материале электрода. Это явление объясняет, почему для нового никель-металлгидридного аккумулятора необходимо произвести несколько «тренировочных» циклов заряда/разряда для приведения значений мощности и емкости аккумулятора к номинальным. Также у образования микротрещин есть и отрицательная сторона – увеличивается площадь поверхности электрода, которая подвергается коррозии с расходованием электролита, что приводит к постепенному увеличению внутреннего сопротивления элемента и снижению емкости. Для уменьшения скорости коррозийных процессов рекомендуется хранить никель-металлгидридные аккумуляторы в заряженном состоянии.

Отрицательный электрод имеет избыточную емкость по отношению к положительному как по перезаряду, так и по переразряду для обеспечения приемлемого уровня выделения водорода. Из-за коррозии сплава постепенно уменьшается емкость по перезаряду отрицательного электрода. Как только избыточная емкость по перезаряду исчерпается, на отрицательном электроде в конце заряда начнет выделяться большое количество водорода, что приведет к стравливанию избыточного количества водорода через клапаны элемента, «выкипанию» электролита и выходу аккумулятора из строя. Поэтому для заряда никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо специальное зарядное усройство, учитывающее специфику поведения аккумулятора для избегания опасности саморазрушения аккумуляторного элемента. При сборе батареи аккумуляторов необходимо предусмотреть хорошую вентиляцию элементов и не курить рядом с заряжающейся никель-металлгидридной батареей большой емкости.

Со временем в результате циклирования возрастает и саморазряд аккумулятора за счет появления больших пор в материале сепаратора и образовании электрического соединения между пластинами электродов. Эта проблема может быть временно решена путем нескольких циклов глубокого разряда аккумулятора с последующим полным зарядом.

При заряде никель-металлгидридных аккумуляторов выделяется достаточно большое количество тепла, особенно в конце заряда, что является одним из признаков необходимости завершения заряда. При собирании нескольких аккумуляторных элементов в батарею необходима система контроля параметров батареи (BMS), а также наличие терморазмыкающихся токопроводящих соединительных перемычек между частью аккумуляторных элементов. Также желательно соединять аккумуляторы в батарее путем точечной сварки перемычек, а не пайки.

Разряд никель-металлгидридных аккумуляторов при низких температурах лимитируется тем фактом, что эта реакция эндотермическая и на отрицательном электроде образуется вода, разбавляющая электролит, что приводит к высокой вероятности замерзания электролита. Поэтому, чем меньше температура окружающей среды, тем меньше отдаваемая мощность и емкость аккумулятора. Напротив, при повышенной температуре в процессе разряда разрядная емкость никель-металлгидридного аккумулятора будет максимальной.

Знание конструкции и принципов работы позволит с большим пониманием отнестись к процессу эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов. Надеюсь, информация, почерпнутая в статье, позволит продлить жизнь вашей аккумуляторной батареи и избежать возможных опасных последствий из-за недопонимания принципов безопасного использования никель-металлгидридных аккумуляторов.

Разрядные характеристики NiMH-аккумуляторов при различных
токах разряда при температуре окружающей среды 20 °С

изображение взято с www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Никель-металлгидридная батарейка Duracell

изображение взято с www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Схема перспективного направления создания биполярных аккумуляторных батарей

схема взятя с Биполярные свинцово-кислотные батареи

Сравнительная таблица параметров различных типов аккумуляторов

Среди прочих элементов питания часто используются аккумуляторы Ni Mh. Эти батареи отличаются высокими техническими характеристиками, которые позволяют максимально эффективно их использовать. Применяется такой тип АКБ практически повсеместно, ниже мы рассмотрим все особенности таких батарей, а также разберем нюансы эксплуатации и широко известных производителей.

Содрежание

Что такое никель-металлгидридный аккумулятор

Для начала стоит отметить, что никель-металлгидридный относится к вторичным источникам питания. Он не производит энергию, перед работой требуется подзарядка.

Состоит он из двух компонентов:

• анод – гидрид никель-литий или никель-лантан;
• катод – оксид никеля.

Также используется электролит для возбуждения системы. Оптимальным электролитом считается гидроксид калия. Это щелочной источник питания по современной классификации.

Этот тип батарей пришел на смену никель-кадмиевым АКБ. Разработчикам удалось минимизировать недостатки характерные для более ранних типов аккумуляторов. Первые промышленные образцы были поставлены на рынок в конце 80-х годов.

На данный момент удалось значительно повысить плотность запасаемой энергии в сравнении с первыми прототипами. Некоторые специалисты считают, что предел плотности еще не достигнут.

Принцип работы и устройство Ni Mh аккумулятора

Для начала стоит рассмотреть, как работает NiMh-батарея. Как уже упоминалось, состоит этот элемент питания из нескольких компонентов. Разберем их более подробно.

Анодом тут является водородо-абсорбирующий состав. Он способен принимать в себя большое количество водорода, в среднем количество поглощенного элемента может превышать объем электрода в 1000 раз. Для достижения полной стабилизации в сплав добавляют литий или лантан.

Катоды производятся из оксида никеля. Это позволяет получить качественный заряд между катодом и анодом. На практике могут применяться самые разные типы катодов по техническому исполнению:

• ламельные;
• металлокерамические;
• металловойлочные;
• прессованные;
• пеноникель (пенополимер).

Наибольшей емкостью и сроком службы отличаются пенополимерные и металловойлочные катоды.

Проводником между ними является щелочь. Тут использован концентрированный гидроксид калия.

Конструкция батареи может отличатся в зависимости от целей и задач. Чаще всего, это свернутые рулоном анод и катод, между которых находится сепаратор. Также встречаются варианты, где пластины размещаются поочередное, переложенные сепаратором. Обязательным элементом конструкции является предохранительный клапан, он срабатывает при аварийном повышении давления внутри АКБ до 2-4 МПа.

Какие бывают Ni-Mh АКБ и их технические характеристики

Все Ni-Mh аккумуляторы – Rechargeable Battery (переводится, как аккумуляторная батарея). АКБ данного типа производятся разных видов и форм. Все они предназначаются для самых разных целей и задач.

Есть такие батареи, которые на данный момент почти не применяются, или используются ограниченно. К таким АКБ можно отнести тип «Крона» ее маркировали 6KR61, раньше они применялись повсеместно, сейчас встретить их можно только в старом оборудовании. Батареи типа 6KR61 имели напряжение 9v.

Мы же разберем основные типы батарей и их характеристики, которые применяются сейчас.

• АА. . Емкость колеблется в пределах 1700-2900 мА/ч.
• ААА. . Иногда маркируются MN2400 или MX2400. Емкость – 800-1000 мА/ч.
• С. Средние по размерам батареи. Имеют емкость в пределах 4500-6000 мА/ч.
• D. Наиболее мощный тип батарей. Емкость от 9000 до 11500 мА/ч.

Все перечисленные батареи имеют напряжение 1,5v. Также есть некоторые модели с напряжением 1,2v. Максимальное напряжение 12v (за счет соединения 10 батареек 1,2v).

Плюсы и минусы Ni-Mh аккумулятора

Как уже упоминалось, этот тип АКБ пришел на смену более старым разновидностям. В отличие от аналогов, значительно снизили «эффект памяти». Также снизили количество используемых вредных для природы веществ в процессе создания.

К плюсам можно отнести следующие нюансы.

• Хорошо работают при низких температурах. Особенно это важно для оборудования, эксплуатируемого на улице.
• Сниженный «эффект памяти». Но, все же он присутствует.
• Нетоксичные батареи.
• Более высокая емкость в сравнении с аналогами.

Также у аккумуляторов этого типа имеются и недостатки.

• Более высокая величина саморазряда.
• Дороже в производстве.
• Примерно через 250-300 циклов заряд/разряд емкость начинает снижаться.
• Ограниченный срок эксплуатации.

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Благодаря большой емкости использовать подобные батареи можно повсеместно. Будь-то шуруповерт, или сложный измерительный прибор, в любом случае подобный аккумулятор без проблем обеспечит его энергией в должном количестве.

В быту чаще всего такие батареи используются в портативных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Тут они показывают хорошие показатели, сохраняя оптимальные потребительские свойства длительное время. Причем могут использоваться как одноразовые элементы, так и многоразовые, регулярно подзаряжаемые от внешних источников питания.

Еще одно применение – приборы. Благодаря достаточной емкости их можно применять в том числе в переносном медицинском оборудовании. Они хорошо работают в тонометрах и глюкометрах. Так как не возникает скачков напряжения, никакого влияния на результат измерения не оказывается.

Многие измерительные приборы в технике приходится применять на улице, в том числе и зимой. Тут металлгидридные батареи просто незаменимы. Благодаря малой реакции на отрицательные температуры, они могут использоваться в самых сложных условиях.

Правила эксплуатации

Нужно учитывать, что у новых батарей достаточно большое внутреннее сопротивление. Чтобы добиться некоторого снижения этого параметра следует в начале использования несколько раз «в ноль» разрядить АКБ. Для этого следует применять зарядные устройства с такой функцией.

Внимание! Это не относится к одноразовым элементам питания.

Часто можно услышать вопрос до скольких вольт можно разряжать Ni-Mh аккумулятор. На самом деле его можно разряжать практически до нулевых параметров, в этом случае напряжения будет недостаточно до поддержания работы подключенного прибора. Даже рекомендуется иногда дожидаться полного разряда. Это позволяет снизить «эффект памяти». Соответственно продлевается срок службы батареи.

В остальном эксплуатация элементов питания данного типа не отличается от аналогов.

Нужно ли раскачивать Ni-Mh аккумуляторы

Важным этапом эксплуатации является раскачка АКБ. Никель-металлгидридные батареи также требуют такой процедуры. Особенно это важно после длительного хранения, чтобы восстановить емкость и максимальное напряжение.

Для этого необходимо разряжать до нуля элемент питания. Обратите внимание, что требуется разряжать током. В итоге, вы должны получить минимальное напряжение. Так можно оживить АКБ, даже если с даты изготовления прошло достаточно много времени. Чем дольше лежала батарея, тем больше циклов раскачки требуется. Обычно, чтобы восстановить емкость и сопротивление требуется 2-5 цикла.

Как восстановить Ni Mh аккумулятор

Несмотря на все преимущества и особенности у таких элементов питания все же присутствует «эффект памяти». Если батарея стала терять показатели, значит следует ее восстановить.

Перед началом работы требуется проверить емкость батареи. Иногда оказывается, что практически невозможно добиться улучшения характеристик, в таком случае требуется просто заменить аккумулятор. Также проверяем батарею на предмет неисправности.

Непосредственно сама работа схожа с раскачкой. Но, тут добиваются не полного разряда, а просто снижения напряжения до уровня в 1v. Требуется сделать 2-3 цикла. Если за это время не удалось добиться оптимального результата, стоит признать батарейку негодной. При зарядке нужно выдерживать параметр Дельта Пик для конкретного АКБ.

Хранение и утилизация

Стоит хранить АКБ при температуре, приближенной к 0°C. Это оптимальное состояние. Также необходимо учитывать, что хранение должно происходить только в течение срока годности, эти данные указаны на упаковке, но у разных производителей расшифровка может отличаться.

Производители на которых стоит обратить внимание

Выпускают Ni-Mh аккумуляторы все производители элементов питания. В списке ниже можно увидеть наиболее известные компании предлагающие подобную продукцию.

• Energizer;
• Varta;
• Duracell;
• Minamoto;
• Eneloop;
• Camelion;
• Panasonic;
• Irobot;
• Sanyo.

Если смотреть на качество, у всех оно примерно одинаковое. Но, можно выделить батарейки Varta и Panasonic, у них соотношение цены и качества наиболее оптимальное. В остальном можно использовать любые из перечисленных аккумуляторов без всяких ограничений.

Основное отличие Ni-Cd аккумуляторов и Ni-Mh аккумуляторов — это состав. Основа аккумулятора одинаковая — это никель, он является катодом, а аноды разные. У Ni-Cd аккумулятора анодом является металлический кадмий, у Ni-Mh аккумулятора анодом является водородный металлогидридный электрод.

У каждого типа аккумулятора есть свои плюсы и минусы, зная их вы, сможете более точно подобрать необходимый вам аккумулятор.

Подойдёт ли старое зарядное устройство к новому аккумулятору если я поменяю Ni-Cd на Ni-Mh аккумулятор или наоборот?

Принцип заряда у обоих аккумуляторов абсолютно одинаковый, поэтому зарядное устройство можно использовать от предыдущего аккумулятора. Основное правило зарядки данных аккумуляторов заключается в том, что заряжать их можно только после полной разрядки. Это требование является следствием того, что оба типа аккумулятора подвержены «эффекту памяти», хотя у Ni-Mh аккумуляторов эта проблема сведена к минимуму.

Как правильно хранить Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторы?

Лучшее место для хранения аккумулятора — сухое прохладное помещение, так как чем выше температура хранения, тем быстрее происходит саморазряд аккумулятора. Хранить батарею можно в любом состоянии кроме полного разряда или полного заряда. Оптимальный заряд — 40-60%%. Раз в 2-3 месяца следует проводить дозаряд (по причине присутствующего саморазряда), разряд и снова заряд до 40-60%% ёмкости. Допустимо хранение сроком до пяти лет. После хранения батарею следует разрядить, зарядить и после этого использовать в обычном режиме.

Можно ли использовать аккумуляторы большей или меньшей ёмкости чем аккумулятор из первоначального комплекта?

Ёмкость аккумулятора — это время работы вашего электроинструмента от аккумулятора. Соответственно для электроинструмента нет абсолютно никакой разницы по ёмкости аккумулятора. Фактическая разница будет только во времени зарядки аккумулятора, и времени работы электроинструмента от аккумулятора. При выборе ёмкости аккумулятора следует отталкиваться от ваших требований, если требуется дольше работать, используя один аккумулятор — выбор в пользу более ёмких аккумуляторов, если комплектные аккумуляторы полностью устраивали, то следует остановиться на аккумуляторах равных или близких по ёмкости.

Началось все с того, что моя фотомыльница наотрез отказалась работать со свежевынутыми из зарядного устройства аккумуляторами – четырьмя NiMH размера АА. Их бы взять, как обычно, да выбросить. Но почему-то в этот раз любопытство возобладало над здравым смыслом (или это может жаба подала голос), и захотелось понять – а нельзя ли из этих батарей выдавить еще хоть чего-нибудь. Фотоаппарат весьма охоч до энергии, но ведь есть и более скромные потребители – мышки беспроводные или клавиатуры, например.

Собственно параметров, интересных потребителю, два – емкость батареи и ее внутреннее сопротивление. Возможных манипуляций тоже немного – разрядить да зарядить. Измеряя в процессе разряда ток и время можно оценить емкость аккумулятора. По разнице напряжения аккумулятора на холостом ходу и под нагрузкой можно оценить внутреннее сопротивление. Повторив цикл разряд-заряд (т. е. выполнив «тренировку») несколько раз, можно понять имеет ли вообще это действо смысл.

Соответственно сформировался такой план – делаем управляемые разрядник и зарядник с возможностью непрерывного измерения параметров процесса, производим над измеренными величинами простые арифметические действия, повторяем процесс нужное число раз. Сравниваем, делаем выводы, выбрасываем наконец аккумуляторы.

Измерительный стенд

Сделан стенд был из того, что нашлось в радиусе трех метров. Если кому-то захочется повторить, то вовсе не обязательно в точности следовать схеме. Выбор параметров элементов может быть весьма широким, далее я это немного прокомментирую.

Блок разряда представляет собой управляемый стабилизатор тока на ОУ IC1B (LM324N) и полевом транзисторе Q1. Транзистор практически любой, лишь бы хватило допустимых напряжений, токов и рассеиваемой мощности. А они тут все небольшие. Резистор обратной связи и одновременно часть нагрузки (вместе с Q1 и R20) для аккумулятора – R1. Его максимальная величина должна быть такой, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток разряда. Если исходить из того, что разряжать аккумулятор можно до 1 В, то для обеспечения тока разряда, например, в 500 мА резистор R1 не должен быть больше 2 Ом. Управляется стабилизатор трехбитным резистивным ЦАП (R12-R17). Тут расчет такой – напряжение на прямом входе ОУ равно напряжению на R1 (которое пропорционально току разряда). Меняем напряжение на прямом входе – меняется ток разряда. Для масштабирования выхода ЦАП к нужному диапазону имеется подстроечный резистор R3. Лучше, чтобы он был многооборотный. Номиналы R12-R17 могут быть любыми (в районе десятков килоом), главное, чтобы выполнялось соотношение их величин 1/2. Особой точности от ЦАП не требуется, поскольку ток разряда (напряжение на R1) в процессе измеряется непосредственно инструментальным усилителем IC1D. Его коэффициент усиления равен K=R11/R10=R9/R8. Выход подается на АЦП микроконтроллера (А1). Изменением номиналов R8-R11 усиление можно подогнать к желаемому. Напряжение на батарее измеряется вторым усилителем IC1C, K=R5/R4=R7/R6. Зачем управление током разряда? Дело тут в основном вот в чем. Если разряжать постоянным большим током, то ввиду большого внутреннего сопротивления у изношенных батарей минимально допустимое напряжение 1 В (а другого ориентира для прекращения разряда нет) будет достигнуто раньше, чем аккумулятор на самом деле разрядится. Если разряжать постоянным малым током, то процесс растянется слишком надолго. Поэтому разряд ведется ступенчато. Восьми ступеней мне показалось достаточно. Если охота больше/меньше, то можно изменить разрядность ЦАП. Кроме того, включая-выключая нагрузку, можно прикинуть внутреннее сопротивление аккумулятора. Думаю, что дальнейших пояснений алгоритм работы контроллера при разряде не требует. По окончании процесса Q1 оказывается заперт, батарея полностью отключается от нагрузки, а контроллер включает блок заряда.

Блок заряда. Тоже стабилизатор тока, только неуправляемый, зато отключаемый. Ток задается источником опорного напряжения на IC2 (2.5 В, точность 1% согласно даташиту) и резистором R21. В моем случае ток заряда был классическим – 1/10 от номинальной емкости аккумулятора. Резистор обратной связи – R20. Источник опорного напряжения можно использовать любой другой – на ваш вкус и наличие деталей. Транзистор Q2 работает в более жестком режиме, чем Q1. Ввиду заметной разницы между напряжением Vcc и напряжением батареи на нем рассеивается заметная мощность. Это плата за простоту схемы. Но радиатор спасает положение. Транзистор Q3 служит для принудительного запирания Q2, т. е. для отключения блока заряда. Управляется сигналом 12 микроконтроллера. Еще один источник опорного напряжения (IC3) нужен для работы АЦП контроллера. От его параметров зависит точность измерений нашего стенда. Светодиод LED1 – для индикации состояния процесса. В моем случае он не горит в процессе разряда, горит при заряде и мигает, когда цикл закончен.
Напряжение питания выбирается таким, чтобы обеспечить открытие транзисторов и работу их в нужных диапазонах. В данном случае у обоих транзисторов напряжение отпирания затвора довольно велико – порядка 2-4 В. Кроме того, Q2 «подперт» напряжением батареи и R20, поэтому отпирающее напряжение на затворе стартует примерно от 3,5-5,5 В. В свою очередь LM323 не может поднять напряжение на выходе выше Vcc минус 1,5 В. Поэтому Vcc должно быть достаточно велико и в моем случае равно 9 В.

Алгоритм управления зарядом ориентировался на классический вариант контроля момента начала падения напряжения на батарее. Однако на деле оказалось все не совсем так, но об этом позже.
Все измеряемые величины в процессе «исследований» писались в файл, потом производились расчеты и строились графики.

Думаю, что с измерительным стендом все ясно, поэтому перейдем к результатам.

Результаты измерений

Графики в осях время, часы (X) и мощность, Вт (Y) для лучшей и худшей из батарей. Видно, что запасенная энергия (площадь под графиками) существенно разная. В числовом выражении измеренная емкость аккумуляторов составила 1196, 739, 1237 и 1007 мА*ч. Не густо, учитывая, что номинальная емкость (которая указана на корпусе) – 2700 мА*ч. И разброс весьма велик. А что же внутреннее сопротивление? Оно составило 0.39, 0.43, 0.32 и 0.64 Ом соответственно. Ужасно. Понятно почему мыльница отказывалась работать – батареи просто не в состоянии отдать большой ток. Ну что ж, приступим к тренировке.

Цикл первый. Опять отдаваемые мощности лучшей и худшей батареи.

Прогресс виден невооруженным глазом! Числа это подтверждают: 1715, 1444, 1762 и 1634 мА*ч. Внутреннему сопротивлению тоже похорошело, но очень неравномерно – 0.23, 0.40, 0.1, 0.43 Ом. Казалось бы есть шанс. Но увы – дальнейшие циклы разряда/заряда ничего не дали. Значения емкости, как и внутреннего сопротивления, изменялись от цикла к циклу в пределах около 10%. Что лежит где-то недалеко от пределов точности измерений. Т.е. длительная тренировка, во всяком случае для моих аккумуляторов, ничего на дала. Но зато стало ясно, что батареи сохранили больше половины емкости и вполне еще поработают на малом токе. Хоть какая-то экономия в хозяйстве.

Теперь хочу немножко остановиться на процессе заряда. Возможно мои наблюдения будут полезны кому-то, кто соберется конструировать интеллектуальное зарядное устройство.
Вот типичный график заряда (слева шкала напряжения на аккумуляторе в вольтах).

После начала заряда наблюдается провал напряжения. В разных циклах он может быть больше или меньше по глубине, немного разной длительности, иногда отсутствует. Далее в течение примерно 10 часов идет равномерный рост и затем выход почти на горизонтальное плато. Теория гласит, что при малом токе заряда не наблюдается падение напряжения в конце заряда. Я набрался терпения и все-таки дождался этого падения. Оно мало (на графике на глаз почти и не заметно), ждать его нужно очень долго, но оно всегда есть. После десяти часов заряда и до спада напряжение на батарее хоть и растет, но крайне незначительно. На итоговом заряде это почти не сказывается, каких-то неприятных явлений типа нагрева батареи не наблюдается. Таким образом при конструировании слаботочных зарядных устройств снабжать их интеллектом никакого смысла нет. Достаточно таймера на 10-12 часов, причем никакой особой точности при этом не требуется.

Однако такая идиллия была нарушена одним из элементов. Примерно через 5-6 часов заряда возникали весьма заметные колебания напряжения.

Сначала я было списал это на конструктивный недостаток моего стенда. На фото видно, что собрано все было навесным монтажом, а контроллер подключен довольно длинными проводами. Однако повторные эксперименты показали, что такая ерунда стабильно возникает с одним и тем же аккумулятором и никогда не возникает с другими. К своему стыду причину такого поведения я не нашел. Тем не менее (и на графике это хорошо видно) среднее значение напряжение растет так, как надо.

Эпилог

На этом все. Спасибо за внимание.

Анализ методов восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов после потери емкости в процессе эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 629.42:621.355

БАЛАГУРА А.С., ассистент (Донецкий институт железнодорожного транспорта), КОЧЕВ А.В., ассистент (Донецкий институт железнодорожного транспорта), ГОНЧАРОВА Д.С. ассистент (Донецкий институт железнодорожного транспорта)

Анализ методов восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов после потери емкости в процессе эксплуатации

Balagura A.S., Assistant (DRTI), Kochev A.V., Assistan (DRTI), Goncharova D.S., Assistan (DRTI)

Analysis methods of recovery of nickel-cadmium batteries after a loss in capacity during operation

Введение

Аккумуляторная батарея (АБ) на электровозах применяется для питания цепей управления и освещения при неработающих генераторах управления или стабилизирующее-зарядных агрегатах. На электрическом подвижном составе широко используют щелочные АБ, обладающие высокой механической прочностью, выдерживающие токи большой силы, короткие разряды, тряску. При эксплуатации щелочных аккумуляторных батарей тягового подвижного состава аккумуляторы теряют свою емкость[1]. Основными причинами сокращения срока службы аккумуляторов являются продолжительные режимы заряда, глубокая разрядка и большие токи заряда из-за неисправности регулятора напряжения, неудовлетворительное техническое

обслуживание. Следовательно, наиболее эффективными мероприятиями для продления срока службы батареи будут:

-эксплуатация в условиях

циклирования с полным зарядом и разрядом;

– хранение в разряженном состоянии и заряд АБ перед началом эксплуатации;

– повышение качества технического обслуживания.

При выполнении этих условий потери емкости будут сведены к минимуму. Наработка на отказ аккумуляторных батарей ограничивается, как правило, положительным электродом. Батареи выходят из строя, несмотря на то, что их отрицательный электрод и механическая часть находиться в удовлетворительном состоянии. Следовательно, срок службы аккумуляторов зависит от срока службы оксидно-никелевого электрода [1].

Постановка задачи

Задачей работы является изучение факторов, влияющих на качественные показатели формирования и

восстановления емкости. Поиск

оптимальных способов формирования и восстановление емкости.

Цель работы

Исследование способов и устройств, позволяющих ускорить формирование и восстановление емкости щелочных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей электровозов.

Основной материал

В настоящий период времени издано большое количество работ,

рассматривающих способы ускоренного формирования и восстановления емкости аккумуляторных батарей. Но в данный период времени применяется постоянный ток для формирования технологических процессов и восстановления емкости щелочных батарей. Обзор литературы привел к выводам, что при постановке задачи разработки перспективных способов формирования и восстановления емкости необходим комплексный подход. Следует рассматривать вопросы нарастания электромеханических процессов

формирования и восстановления емкости во взаимосвязи с задачами технической реализации режимов и факторами, отрицательно влияющими на качественные показатели АБ. Трудностью внедрения ассиметричного тока является,

недостаточно изученная теория

нестационарного электролиза, и сложность устройств, реализующих переменно-токовые режимы. С появлением однокристальных микропроцессоров, с внутренней памятью программ и данных, оснащенных таймерами, силовой элементной базой с необходимыми параметрами стало возможным создание более прогрессивных устройств ускоренного заряда. На основе однокристальных микропроцессоров и современной элементной базе стало возможно создавать экономичные и приемлемые по цене, зарядные устройства. Поэтому вопрос изучения закономерности поведения никель-кадмиевых

аккумуляторных батарей при ускоренном заряде асимметричным током, становится более актуальным. Ответ на этот вопрос позволит решить задачу сокращения энергетических и временных затрат при обслуживании аккумуляторов. В настоящий период времени издано большое количество работ, в которых разработаны способы ускоренного формирования и восстановления емкости щелочных аккумуляторов и устройств.

В работе [1] автор исследовал оптимальные режимы формирования никель-кадмиевых аккумуляторных

батарей ассиметричным током

промышленной частоты. Наиболее оптимальным как по скорости формирования, так и распределению тока оказался режим, при котором величина импульса составляла 40% от прямого импульса. Увеличение обратного импульса до 60% улучшило распределение тока, но при этом наблюдалось падение емкости. Улучшение процессов формирования емкости ассиметричным током в работе [1] было получено за счет увеличения плотности тока в сравнении с принятыми нормативными требованиями для формирования емкости постоянным током, и сокращения длительности зарядом при каждом цикле формирования емкости. Количество циклов при использовании ассиметричного тока осталось неизменным таким же, как и при формировании постоянным током.

Большой интерес представляет влияние длительности обратного импульса на распределение тока по толщине электрода в твердой фазе и макрокинетику в пористом электроде, и влияние на процессы коррозии никелевой основы. Особое внимание в работе [1] было уделено вопросам коррозии.

В работе [2] для ускоренного формирования асимметричным током автор предлагает использовать форму тока с относительно коротким анодным импульсом большой амплитуды и с продолжительным малой амплитуды катодным импульсом.8,6 [1]. Способы формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых АБ, предлагаемые в работе [2], позволяют сократить время этих технологических процессов. Но предлагаемая автором методика приводит к перегреву аккумуляторов. Для аккумуляторных батарей большой емкости амплитуда анодного тока приобретает высокие величины, что делает применение такого

способа экономически не выгодным, а для некоторых типов АБ невозможным.

Для ускорения процесса

формирования емкости постоянный ток имеет ограниченные возможности. Связано это с самим электродом, применяемым в аккумуляторах. Электрод щелочного аккумулятора имеет пористую систему определенной толщины. В пористых электродах имеется градиент тока и потенциала по глубине электрода при заряде или разряде. Неравномерное распределение заряда по глубине электрода происходит из-за увеличения тока, благодаря чему поверхность быстро заряжается до величины потенциала газовыделения, появившиеся пузырьки газа частично или полностью перекрывают поры, вследствие чего снижается протекание тока по электролиту в глубину электрода.

Увеличение электрического тока при ускоренном заряде приводит к неравномерному распределению заряда по глубине электрода [3], из-за чего поверхность быстро заряжается, образующиеся пузырьки газа частично или полностью перекрывают устья пор, что ухудшает сопротивление протеканию тока по электролиту в глубину электрода.

Вместе с этим зарядная реакция концентрируется на поверхности электрода, а скорость заряда электрода в значительной степени определяется градиентом потенциала в глубину электрода за счет протекания токов диффузии. В начале процесса заряда градиент потенциала имеет максимальную величину, с ростом заряженности глубины электрода происходит постепенное выравнивание потенциала по толщине электрода, величина градиента

уменьшается, и токи диффузии падают. Согласно такому процессу процент зарядного тока, расходуемого на газовыделения, возрастает [5].

При заряде метало-керамических оксидно-никельевых электродов

электрический ток неравномерно

распределяется по глубине пористого электрода[1].

Анализ уровня развития техники зарядных зарубежных и отечественных устройств по публикациям, не имеет больших отличий. Исследуемые способы заряда, сводившиеся к сокращению времени заряда, которые показали весьма не плохие результаты для традиционных, широко применяемых систем Pb/PbO2 и Cd/NiOOH.

Поиск более прогрессивных способов зарядов и формирования емкости аккумуляторов не отставал от развития элементной базы силовой электроники. В группе управляемых силовых приборов, помимо тиристоров и симисторов, появились более мощные полевые транзисторы и транзисторы IGBT. Эти приборы используются в преобразователях с КПД 90% и более.

Устройства для заряда

аккумуляторов, созданные по принципу высокочастотных преобразователей, имеют небольшие габариты и вес. Это дает возможность снизить финансовые затраты на создание устройств. С широким использованием IGBT приборов и созданием на их основе большого перечня инверторов тока и высокочастотных преобразователей, имеющих коэффициент полезного действия около 90%, есть возможность отказаться от

преобразователей, выполненных на приборах с фазным управлением и перейти к более чувствительному регулированию зарядных токов. Уменьшить потери в контактах, повысить надежность контактных соединений и увеличить срок службы батарей возможно при снижении амплитудных значений в сохранении среднего тока заряда.

Применение асимметричного тока позволит увеличить электрохимические процессы в аккумуляторной батарее, особенно процессы формирования и восстановления емкости. Рост средней плотности ассиметричного тока

ограничивается несколькими факторами. Основным факторами являются:

– возникновение коррозии никелевой основы метало-керамических оксидно-никелевых электродов;

– экономические и технологические факторы, связанные с удорожанием и усложнение зарядных устройств;

– конструктивные особенности аккумуляторных батарей, ограничивающие амплитуду заряд-разряд импульсов.

При разработке мероприятий формирования емкости необходимо учитывать вышеперечисленные факторы.

Степень окисленности разряженных анодных масс также возрастает с первого цикла до десятого цикла. В дальнейшем степень окисленности разряженных анодных масс остается практически неизменной. [5]

Образованию коррозии никелевой основы пористой матрицы способствует повышение плотности тока, температуры, поэтому нельзя допускать значительного нагрева аккумуляторов. Коррозия никелевой металлокерамической основы снижает емкость оксидно-никелевого электрода, теряется прочность в процессе циклирования и приводит к не удерживанию в порах активной массы. Этим вызывает вымывание активной массы во время газовыделения. Уменьшение степени заряжаемости электрода обуславливается тем, что в процессе эксплуатации с оксидно-никелевым электродом происходит карбонизация токопроводящей добавки графита.

Принцип восстановления емкости аккумуляторов аналогичен принципу формирования емкости никель-кадмиевых аккумуляторов после изготовления. Неформированные пластины имеют неактивные формы гидроксидов, процесс восстановления которых

неудовлетворительный, из-за низкой проводимости гидроксидов для катодных процессов. При циклировании у высших гидроксидов в кристаллической структуре повышается содержание активного кислорода [6], что способствует повышению проводимости активной массы. В разряженной активной массе остается

значительное количество гидроксидов №ООН, обладающих более высокой проводимостью, чем №(ОН)2. Именно этим авторы объясняют улучшение

проводимости разряженной активной массы. При неглубоком циклировании с электродами происходят изменения, ухудшающие проводимость гидроксидов для катодных процессов. Снижение проводимости объясняется саморазрядом гидроксидов №ООН в той части активной массы, которая в течение

продолжительного времени не

подвергалась циклированию. При изготовлении электродов добавляют графит, для повышения проводимости структуры активной массы электродов. При этом предполагается, что гидроксид №ООН имеет то же назначение, что и графит [4].

Неглубокое циклирование никель-кадмиевых батарей так же объясняется изменением проводимости по твердой фазе за счет введения катиона К+ в кристаллическую решетку №ООН. Для восстановления емкости никель-кадмиевых аккумуляторных батарей необходимо использовать ассиметричный ток.

Для формирования и восстановления емкости аккумуляторов наилучшей является форма ассиметричного тока с коротким и длинным зарядным импульсом, который намного превышет по амплитуде зарядный импульс, разрядным импульсом. Эту форму ассиметричного тока рекомендуют авторы [7,8] для способов ускоренного заряда никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, обеспечивающую равномерное распределение тока по толщине электрода. Что позволит увеличить длительность заряда для каждого цикла формирования ассиметричным током, по сравнению с технологическим режимом формирования постоянным током.

Выводы

Анализ литературы показал потребность создания новых устройств ускоренного формирования и

восстановления емкости. Использование асимметричного тока для цепей формирования и восстановления емкости известно давно, но широкого распространения данное мероприятие не получило, из-за недостаточно изученной теории пористых электродов и технической сложности реализации ассиметричного тока при разработке зарядных устройств.

Вопреки очевидному преимуществу асимметричного тока, в данный момент в технологических процессах формирования восстановления емкости никель-кадмиевых батарей используют постоянный ток. Из-за сложных процессов, протекающих в пористом электроде при нестационарном электролизе внедрение способов формирования и восстановления емкости, использующих асимметричный ток, требует проведения продолжительных исследований.

Список литературы:

1. Матекин С.С. Формирование и восстановление емкости никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей: дис … канд. техн. наук: 05.17.03 / С.С. Матекин; Южно-росс. гос. техн. ун-т (ЮРГПУ). – Н., 2007. -с.48-52.

2. Новикова А.Ф. Применение переменного тока в производстве и эксплуатации химических источников тока: дис. канд. хим. наук / Новикова Алла Федоровна. – Новочеркасск: НПИ, 1988.-174с.

3. Сушко В.Г. Применение асимметричного тока в производстве и эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов : дис. .канд. Тех. наук: / Сушко Виктор Григорьевич.- Новочеркасск : НПИ, 1984. -170 с.

4. Багоцкий, В.С. Основы электрохимии / В.С. Багоцкий.- М.: Химия, 1988.- 400 с.

5. Вешева Л.В. Исследование причин, вызывающих безвозратную потерю емкости окисно-никелевого электрода/ Л.В. Вешева, И.Б. Щербаков, О.И. Бондаренко // Сборник работ НИАИ. Аккумуляторы, М.:ЦИНТИ, 1961. – с.10-30.

6. Розенблюм, Е.Н. Фазовый анализ положительного безламельного электрода / Е.Н. Розенблюм // Сборник работ НИАИ. Аккумуляторы, Москва ЦИНТИ, 1961.- с. 150-157.

7. Сметанкин Г.П. Способы и автоматизированные средства ускоренного заряда герметичных щелочных аккумуляторов: дис. . канд. техн. наук / Г.П. Сметанкин – Новочеркасск: НПИ, -2002. – 162 с.

8. Бурдюгов А.С. Способы автоматизированного ускоренного заряда герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей: дис. .канд. техн. наук / А.С. Бурдюгов – Новочеркасск: НПИ, – 2005. – 168 с.

Аннотации:

Изучены причины потери емкости аккумуляторных батарей в процессе эксплуатации тягового подвижного состава. Рассмотренные факторы позволят создать комплекс мероприятий по продлению срока службы аккумуляторов

Ключевые слова: потеря емкости, длительный подзаряд, циклирование; электрод, гидроксид.

Examine the reasons for the loss of capacity of the battery in the operation of the traction rolling stock. The above factors will create a set of measures to extend battery life.

Key words: loss of capacity, long recharging, cycling; electrode, hydroxide.

Ремонт аккумуляторов для инструмента » СЦ “СервисБалт”

Ремонт и восстановление LI-ION, NI-CD, NI-MH аккумуляторов

• Цена ремонта значительно ниже стоимости нового без потери качества. Ремонт в короткие сроки, доставка нового может занимать значительные сроки.
  
• Зачастую на редкие инструменты/приборы нет сменных новых аккумуляторов в продаже.
  
• Можно отремонтировать аккумуляторные батареи на инструменты/приборы, которые уже давно не выпускаются и запчасти сняты с производства.
  
• Некоторые изделия продаются с аккумуляторами маленькой емкости, при ремонте возможно увеличить емкость.
  

ПОДРОБНЕЕ О ПРОЦЕССЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ/РЕМОНТА АККУМУЛЯТОРА

Восстановление аккумуляторной батареи позволяет вернуть работоспособность вашей технике, которая будет работать в автономном режиме ещё дольше. Кроме того, по цене такие работы в 1,5-2 раза дешевле нового аккумулятора. А если вам нужно восстановить работоспособность редкого или встроенного аккумулятора, то стоимость ремонта может отличатся в 5 -10 раз.
Ремонту поддаются практически все батареи. Например, для электроинструмента можно произвести восстановление ni mh аккумуляторов (никель-металлогидридных), ni cd (никель-кадмиевых) и литий ионных аккумуляторов (li ion аккумулятора). Подробнее о возможности восстановления вашего аккумулятора уточните у наших специалистов. При восстановлении мы используем оригинальные батареи повышенной ёмкости с новыми nimh, nicd li-ion элементами.
Специфика, сроки и стоимость работ зависит от состояния самого инструмента и от параметров батареи. Как правило, аккумулятор восстанавливают полностью. Выборочно менять элементы нецелесообразно, так как можно больше потерять времени и денег. Если заменить только один элемент, то потом может выйти из строя другой.
Ремонт аккумуляторных батарей, то есть восстановление их работоспособности, производится путем замены вышедших из строя элементов, установленных в корпусе вашей батареи или устройства, на новые аналогичные по напряжению и емкости. При ремонте используются только качественные и проверенные аккумуляторные элементы, При необходимости вы можете заказать восстановление с увеличением емкости вашего аккумулятора. Так 1500 мАЧ батарея может получить емкость 2500 мАЧ и ваше устройство будет работать еще дольше на одной зарядке аккумулятора.
В работе обязательно используют точечную сварку (она позволяет качественно сварить тонкие материалы и не “перегреть” банку), а также специальную никелевую ленту. Это позволяет исключить окисление элементов и соблюсти качество сборки аналогичное заводскому производству.
Все элементы первый раз равномерно заряжаются в специальном зарядном устройстве, что обеспечивает долгий срок службы восстановленного аккумулятора. На работы даётся гарантия 3 месяца.

Мы осуществляем восстановление аккумуляторов в Гурьевске.

Восстановление аккумуляторных батарей

1. Главная
2. Ремонт
3. Восстановление аккумуляторных батарей

Довольно частой проблемой при эксплуатации аккумуляторного инструмента является так называемое старение аккумулятора, связанное с плохой зарядкой и как следствие сокращением времени работы инструмента.

Почему не стоит сразу выбрасывать старый аккумулятор?

• Цена ремонта значительно ниже стоимости нового без потери качества. 
   
• На редкие инструменты/приборы нет сменных новых аккумуляторов в продаже.
   
• Можно отремонтировать аккумуляторные батареи на инструменты/приборы, которые уже давно не выпускаются и запчасти сняты с производства.
   
• Некоторые изделия продаются с аккумуляторами маленькой емкости, при ремонте мы можем увеличить время разряда АКБ, путем замены элементов питания на элементы с повышенной емкостью заряда. 

В нашем сервисном центре мы производим ремонт и восстановление аккумуляторных батарей с последующей проверкой их на специализированном испытательном стенде.

Мы восстанавливаем аккумуляторы

Как восстановить Ni-Cd аккумулятор от шуруповерта в домашних условиях

Проблема с работой оборудования, функционирующего на батареях, заставляет пользователей искать, как восстановить Ni-Cd аккумулятор от шуруповерта в домашних условиях. Применяются различные варианты, итоговый выбор зависит от типа питания и причин возникших при эксплуатации неполадок.

Как восстановить питание шуроповерта

Как устроен аккумулятор шуруповёрта

АКБ или аккумуляторный элемент питания составлен из последовательно соединенных элементов. В каждом находится электролит, электроды. В зависимости от вида используемого при изготовлении сырья, аккумуляторы делятся на несколько разновидностей.

• Никель-металлгидридные (Ni-MH) — менее распространены из-за высокой стоимости. К плюсам устройств относят большую емкость, меньший уровень саморазряда, отсутствие токсических веществ в составе. Длительное хранение в разряженном состоянии приводит к невосстановимой потере части свойств. При нахождении в условиях отрицательных температур у них падает мощность.
• Никель-кадмиевые — характеризуются небольшим нагревом, невозможностью выхода из строя из-за перегрева, сохранением объема емкости при температуре до -40 градусов, долговечным использованием — от 8 до 10 лет. Для увеличения сроков работоспособности нужно работать с элементами до их полной разрядки и в таком виде хранить. К минусам устройств относят токсичность из-за содержащегося кадмия и невысокую удельную емкость.
• Литий-ионные — отличаются отсутствием эффекта памяти, низкими показателями саморазряда, выдерживанием большего количества циклов по зарядке и разрядке. Элементы чувствительны к резким изменениям температуры и скачкам напряжения во время подзарядки. Средний срок службы — 3 года, хранятся не больше 24 месяцев.
• Литий-полимерные — сохраняют работоспособность при серьезных температурных перепадах, характеризуются высокой энергетической плотностью при небольшом объеме и весе. К отрицательным качествам относят риск возгорания из-за перегрева или перезарядки. В условиях хранения держаться не больше 2 лет.

Важно! У современных элементов питания больше преимуществ, но препятствием для широкого использования является высокая стоимость.

Определение неисправности

Поиск источников возникших неполадок подразумевает применение нескольких способов:

• с помощью мультиметра — помогает диагностировать состояние поставленных на зарядку устройств;
• нагрузки — используется двенадцативольтная автомобильная лампочка с мощностью в 35 Вт.

Указанные методы позволяют провести диагностику без вскрытия аккумулятора. Дополнительным методом проверки считают выпуск газа из устройств, с открытием корпуса. Последняя методика восстанавливает функциональность на короткое время.

Причины полной разрядки

Обнуление элементов связано с особенностями хранения:

• в холодном помещении;
• домашних условиях.

Важно! Проблема новых инструментов связана с нарушениями правил хранения продавцом, использующим неотапливаемые склады.

Любую ли аккумуляторную батарею можно починить

Интересуясь, как восстановить АКБ шуруповерта, владельцы оборудования забывают о типе аккумуляторов, в него встроенных. Ионный тип реанимировать бесполезно — в большинстве случаев вопрос связан с разложением лития. Только изредка проблема возникает из-за неисправности схемы управления.

Специалисты восстанавливают оборудование:

• 18 вольт;
• Макита 14.4;
• Метабо, Хитачи, iMax B6 и пр.

Процесс удачен с питанием: Ni-Cd (NiCd), Ni-MH и Li-Ion.

Основные способы восстановления

Несколько методик помогут справиться с вопросом, как можно реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях. Поэтапное выполнение рекомендаций позволит продлить срок службы агрегата.

Пользователи должны помнить, что процесс проходит с предельной осторожностью, а после завершения манипуляций все детали нужно вернуть в первоначальные места.

Использование повышенного тока

Прошивка при помощи напряжения и тока, превышающего номинальные показатели, помогает бороться с эффектом памяти, частично восстанавливать утраченный объем.

Важно! Если в дешевом элементе произошло испарение электролита, то метод применять бесполезно. Недостаток жидкости повышенным током восстановить невозможно.

Замена банок в аккумуляторе

Ремонтные работы требуют новых компонентов, продающихся в специальных магазинах. При покупке «банки» необходимо проверять параметры размеров и объема — они должны подходить к первоначальным элементам.

При процедуре неисправная часть вырезается, на ее место устанавливается рабочая, затем она припаивается. При пайке учитывают несколько факторов:

• процедура проводится максимально быстро — нагрев устройств отражается на их функциональности;
• при присоединении пользуются родными или медными пластинами аналогичных габаритов;
• в процессе отслеживают «плюс» и «минус» — отрицательное значение на предыдущем питании присоединяют к положительному на следующем.

Важно! Завершается ремонт проведением заряда-разрядного цикла. Следом измеряется напряжение — по нормативам оно должно равняться 1,3 В.

Долив дистиллированной воды

Жидкость подходит только для простейших, а не современных устройств. Испарение влаги связано с перегревом во время работы. Для устранения неполадок и восстановления дистиллированную воду нужно долить.

Алгоритм выполнения несложный:

1. Проводят разборку аккумулятора и ищут мини-питание. Их количество зависит от марки оборудования. Поиск неисправностей проходит при помощи мультиметра, в работоспособных элементах напряжение равно 1-1,3 В. При пониженном уровне требуется ремонт неисправной части.
2. Извлекаются проблемные детали с предельной осторожностью руками, без повреждения соединительных пластин. Они необходимы для обратной сборки и закрепления питающих элементов.
3. На боковом участке просверливается полость с диаметром меньше 1 мм. Она должна располагаться ближе к нижней или верхней части. Сверление затрагивает только стенку, но не внутренние участки батарейки.
4. Заполнение жидкостью производится через шприц — емкость должна полностью заполниться. В этом положении элемент оставляют на сутки. Через 24 часа проводят зарядку и оставляют на одну неделю.
5. Дополнительная проверка напряжения и емкости проходит через 7 суток, если оно осталось на первоначальных после ремонта позициях, то отверстие заливается силиконом или запаивается.

Завершается метод сбором аккумулятора с припаиванием соединительных пластинок и последней проверкой работоспособности устройства. При помощи незначительных нагрузок производится полная разрядка. Процедура повторяется трижды (с полным восстановлением и обнулением заряда), с регулярным замером показателей.

Ремонт и замена элементов аккумуляторов

Методика подходит для всех типов питания шуроповертов. Процесс начинается с разборки аккумулятора, проверки мультиметром исправных и поврежденных деталей с пониженным уровнем напряжения. Вместо неисправных элементов устанавливаются новые мини-батарейки.

После установки их соединяют пластинами, с этой целью пользуются пайкой или точечной сваркой.

Внимание! В процессе отслеживают, чтобы детали не перегревались. Работа выполняется за минимальное время, с применением канифоли, флюса.

Как устранить эффект памяти

Частая недостаточная зарядка и последующая разрядка приводят к возникновению эффекта памяти. Устройство «запоминает» минимальные границы, что вызывает уменьшение емкости. Проблема встречается в Ni-Cd (NiCd), иногда в Ni-MH устройствах. В остальных разновидностях источников питания (литиевых) он отсутствует изначально.

Для решения вопроса с ремонтными работами необходимо провести полную разрядку и зарядку элемента, используя лампочку в 12 В. К ней нужно припаять провода с плюсом и минусом, позже их соединить с контактными клеммами устройства. Чтобы раскачать устройство, необходимо повторить схему не меньше пяти раз.

Реанимация с помощью замораживания

Метод с холодными температурами подходит для кадмиево-никельных элементов питания. Процесс подчиняется алгоритму:

1. После полной разрядки устройства его помещают в полиэтиленовый пакет и отправляют в морозильник.
2. Спустя 10 часов батарейку извлекают и отправляют заряжаться.
3. Затем вторично обнуляют заряд и повторяют процесс трижды.

Владельцы оборудования Бош, Интерскол, Штурм Энергомаш и прочих знаменитых брендов должны помнить, что возможность восстановиться присутствует у отдельных элементов. Реанимация некоторых на дому не поможет оживить аккумулятор, вне зависимости от точности выполнения инструкций.

Никель кадмиевые аккумуляторы: устройство и принцип работы

История создания ni cd аккумуляторных батарей

Годом, когда был произведен первый ni cd аккумулятор считается 1899. Тогда изготовление нового источника питания было слишком накладное из-за дороговизны технологии добычи некоторых материалов для АКБ, поэтому разработки временно отложили. Вторую жизнь он получил в 1932 году, когда был открыт метод, при котором активное вещество получилось осадить на электроде из никеля.

В 1947 году ученые смогли добиться восстановления газов, выделяющихся при зарядке внутри батареи без их дополнительного вывода. С тех пор в промышленности начали производить никель кадмиевые аккумуляторы в герметичном корпусе, которые используются для питания в современных приборах и электронике. На рынке представлен широкий спектр АКБ от различных производителей.

В последнее время ni cd аккумуляторы теснят их усовершенствованные аналоги ni mh, а также источники питания с литиевыми электродами. Аналоги нашли широкое распространение в портативной электронике. Главной причиной такого изменения это вредность кадмия, и дорогостоящей утилизации для которой требуется применять специальные технологии. Однако некоторое оборудование способно работать только там, где используется ni cd аккумулятор.

Важно! Источники питания с кадмиевыми электродами являются вредными для здоровья человека и атмосферы, требуют специальной утилизации.

Устройство никель кадмиевых аккумуляторов

Конструкция таких источников питания состоит из двух электродов заряженными разноименными зарядами, разделенных между собой сепаратором, все элементы помещены в электролит и герметично закрыты в пластиковом или металлическом корпусе.

Положительный электрод имеет в своем составе никелевый гидроксид-оксид (NiOOH), а отрицательный электрод выполняется из кадмия. В качестве электролита применяется высокоактивная щелочь KOH, она не подвержена воздействию огня и невзрывоопасна, не имеет запаха.

Благодаря фольгированию металла при изготовлении электродов удалось добиться увеличения площади взаимодействия. В качестве сепаратора применяется материал, который не подвержен растворению в щелочи. В результате герметичности корпуса никель кадмиевые аккумуляторы не расходуют электролит в процессе эксплуатации.

В верхней части корпуса находятся токосъемные контакты с их помощью возможно соединение отдельных элементов в батареи. Также крышка имеет отверстие с пробкой для доливки щелочи, а также улетучивания избыточных газов в процессе зарядки АКБ.

Сами электроды представлены в виде пластин, разделенных между собой специальным материалом. Одноименно заряженные пластины собираются в один пучок и сварным способом соединяются с контактом на крышке корпуса АКБ. Сепаратор не препятствует свободному протеканию электролита между электродами.

По типу исполнения источники питания с кадмиевым электродом разделяют на два вида:

• Призматические. В них электроды выполняют в виде пластин и укладывают друг на друга через сепаратор.
• Цилиндрические. В таких батареях электроды изготавливают в виде ленты и сворачивают в рулоны, между катодом и анодом также располагают сепаратор.

Интересно знать! Одиночные гальванические элементы, батарейки способны выдавать напряжение около 1 В, поэтому для питания электротехники их собирают в батареи.

Химические реакции протекающие в батарее

Для рассмотрения процессов, которые хранит ni cd аккумулятор необходимо рассмотреть каждую реакцию отдельно.

Основные процессы в АКБ

В результате эксплуатации при циклах заряд-разряд внутри никель кадмиевых АКБ протекают следующие реакции:

• Зарядка. 2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂ ⇒ 2NiOOН+Cd+2H₂O;
• Разрядка. 2NiOOH+Cd+2H₂O ⇒ 2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂.

При режиме перезарядки на катоде наблюдаются такие процессы:

2OH ⇒1/2O2+H₂O+2e⁻.

В результате происходит выделение кислорода, который проникает через сепаратор и взаимодействует с анодом, начинается реакция:

1/2O2+Cd+H₂ ⇒ Cd(OH)₂.

Вышеперечисленные химические уравнения показывают циркуляцию атомов кислорода, тем самым стабилизируется внутренне давление при режиме перезаряда. Также при данном режиме на аноде может выделяться водород с последующим его окислением на катоде:

H₂O+e⁻⇒ OH⁻+1/2H₂;

NiOOH+1/2H₂⇒ Ni(OH)₂.

В герметичных батареях быстрый процесс выделения газообразного водорода может привести к взрыву, поэтому емкость для электрода с кадмием изготавливают значительно больше, чем у никелевого.

Реакции на катоде

На никелевом электроде в зависимости от условий эксплуатации протекают различные реакции:

• Зарядка. Ni(OH)₂+OH^—⇒ NiOOH+H₂O+e^—;
• Разрядка. NiOOH+H₂O+e^—⇒ Ni(OH)₂+OH^—.

Восполнение заряда необходимо проводить с незначительной перезарядкой, в результате чего образуется NiOOH, благодаря такому соединению активная масса электродов ni cd батареи не теряет свою активную массу в значительном количестве.

Реакции на аноде

На кадмиевой пластине аккумулятора происходят следующие процессы:

• Зарядка. Cd(OH)₂+2e⁻⇒ Cd+2OH⁻;
• Разрядка. Cd+2OH⁻⇒ Cd(OH)₂+2e⁻.

Собственная емкость отрицательного полюса значительно выше, чем у положительного. Благодаря такому свойству анод на протяжении всего срока эксплуатации не теряет значения внутреннего потенциала.

Основные технические характеристики

Источники питания с кадмиевым электродом имеют следующие основные технические свойства:

• Минимальное значение разрядного напряжения 0,9 В.
• Значение нормального рабочего напряжения 1,2 В, при необходимости создания вольтажа 24 В и 12 В, одиночные элементы собирают в батареи при последовательном соединении.
• Напряжение ni cd аккумулятора при полном заряде 1,5 В.
• Диапазон рабочих температур от -50°С до +40°С, такие показатели выгодно выделяют данный тип источника питания в отличие от аналогов.
• В зависимости от условий эксплуатации достигается количество рабочих циклов до 2000.
• Самостоятельный разряд составляет 25% от начальной емкости.
• Удельная энергетическая емкость до 65 Вт*ч/кг.
• Срок службы nicd аккумуляторов составляет значение до 10 лет.

Маркировка никель кадмиевых аккумуляторов

Ni cd аккумуляторы, как и любое электрическое оборудование имеет собственную маркировку благодаря которой становится возможным узнать основные технические параметры элемента. Основные символы расшифровывают так:

1. Первые цифры указывают на количество отдельных элементов, соединенных в батарею.
2. Буквенное обозначение НК или К обозначает, что перед вами никель кадмиевый аккумулятор.
3. Латинские буквы L или H уточняют режим разряда АКБ. L- длительный разряд, H- кратковременный разрядный режим.
4. Последующее цифровое значение указывают на собственную емкость источника питания.
5. Буквы Р(П) обозначают, что емкость элемента выполнена из пластика.
6. К- тип сборной конструкции батареи, каркасная.

Области применения ni cd аккумуляторов

Основные сферы использования никель кадмиевых аккумуляторов — это источники питания, для оборудования которое имеет повышенные токи разряда. В такой электротехнике ni cd аккумуляторы способны обеспечивать стабильную мощность, а также не подвержены перегреву в процессе эксплуатации при максимальном токе, в отличие от аналогов. Данные батареи применяются для питания разнообразного транспорта такого как троллейбусы, небольшой водный транспорт, а также для тяги в электрических карах.

До появления литиевых широко применялись кадмиевые батареи для питания переносного инструмента, а также в плоском исполнении использовались в компьютерах при питании независимой памяти. Использовались они в фотоаппаратах, калькуляторах, фонариках и приборах для улучшения слуха.  Они способны длительно храниться в разряженном состоянии, не подвержены пагубному действию пониженных температур. Благодаря малому внутреннему сопротивлению и пониженному удельному весу кадмиевые батареи до сих пор применяются для питания бортовой сети в авиации и переносных радиостанциях.

Особенности эксплуатации

Если восстанавливать заряд никель кадмиевых аккумуляторов, может возникать перегрев электролита, на это рассчитаны многие зарядные устройства, которые прекращают при этом зарядку. Для увеличения срока службы необходимо соблюдать правила эксплуатации. Производители рекомендуют полный разряд и быструю подзарядку в процессе работы батареи.

Хранить данные источники питания необходимо при полном разряде практически до нулевого значения, сроки хранения при этом могут достигать 5 лет. Такие условия выгодно отличают никель кадмиевый аккумулятор от аналогичных. Для восстановления после хранения следует провести несколько циклов заряд-разряд, рекомендуется за сутки перед непосредственным применением. В результате своеобразной тренировки получиться добиться возрождения первоначальной емкости АКБ. При неполном разряде и последующей зарядке емкость может преждевременно снижаться, спасти может полный разряд и полный заряд.

Утилизацию кадмиевых батарей запрещается просто выбрасывать совместно с бытовыми отходами, так как вещества, содержащиеся в них, отличаются повышенной вредностью. После прихода аккумулятора в полную негодность его необходимо сдавать в пункты приема и переработки.

Достоинства и недостатки

К преимуществам ni cd аккумулятора следует отнести такие полезны свойства:

• Повышенный срок службы, а также большое число рабочих циклов.
• Возможность хранения до 5 лет в разряженном состоянии, причем потом можно восстановить значение внутренней емкости.
• Присутствие режима быстрого заряда.
• Сохранение работоспособности при низких и высоких рабочих температурах.
• Не подвержены пагубному воздействию режимов перезаряда.
• Низкая стоимость.

К основным отрицательным показателям относят:

• присутствие такого свойства, как «эффект памяти»;
• необходимость применения тренировки несколькими циклами заряд-разряд;
• повышенный самостоятельный разряд;
• невысокая плотность энергии в отличие от аналогов;
• высокая вредность применяемого в качестве электрода кадмия;
• имеют вес выше, чем у аналогов.

Как восстановить ni cd аккумулятор

При полном выходе из строя данных аккумуляторов возникает вопрос, а существует вероятность его восстановления. Многие специалисты в электронике постоянно спорят на эту тему, стоит ли это делать и как. Существует несколько основных способов возвращения первоначальной емкости ni cd аккумулятору.

Восстановление при помощи воды

В качестве панацеи может послужить обычная дистиллированная вода. Перед началом самого процесса необходимо подготовить следующие приспособления и инструменты:

• кислота для пайки;
• медицинский одноразовый шприц;
• электрический паяльник;
• небольшое количество дистиллированной воды.

Изначально необходимо найти вышедший из строя элемент, для этого измеряется значение напряжения, плохих элементов оно стремиться или равно нулю. Затем в корпусе аккумулятора сверлится отверстие, при этом важно не повредить электроды.

Важно! В никель кадмиевых АКБ герметичного исполнения невозможно самовозгорание, в отличие от литиевых.

В шприц набираем необходимое количество воды, и аккуратно заливаем в аккумулятор, торопиться не следует нужно дать возможность ей свободно пропитаться. После заполнения отверстие в корпусе аккуратно запаивают при помощи кислоты и паяльника. Элемент проверяется прибором и устанавливается в устройство для восстановления заряда. Такой способ продлевает жизнь АКБ, но ненадолго.

Метод запзаппинг

Особенность такого метода заключается в применении повышенных импульсов тока при заряде. При использовании такого способа необходимо соблюдать требования безопасности, а также следует иметь первоначальные знания в электротехнике. Ток заряда ni cd аккумуляторов может достигать при этом 20 А, что может быть опасно для жизни.

Интересно знать! Запзаппинг позволяет восстановить аккумуляторные батареи, хранившиеся до 20 лет.

Разряд-заряд

Чтобы устранить неприятный «эффект памяти» необходимо понизить значение напряжения до значения 0,8 В, а потом восстановить его до номинального показания. При продолжительном сроке хранения следует провести несколько таких циклов. Производители рекомендуют для продления работоспособности батареи тренировать ее таким образом как минимум раз в месяц.

Существует также метод заморозки никель кадмиевых батарей, такой способ вызывает сомнения у многих специалистов и у разработчиков источников питания.

Исходя из всех полезных свойств ni cd аккумуляторы не уступают своим аналогам по техническим характеристикам. До сих пор они являются самыми дешевыми, применение современных технологий делает их надежными и безопасными при соблюдении требований эксплуатации.

Прямое извлечение кадмия и никеля из отработанных никель-кадмиевых аккумуляторов путем электроосаждения и выщелачивания в одноэлементном процессе

Основные моменты

•

Инновационный гидрометаллургический процесс переработки отработанных никель-кадмиевых аккумуляторов

•

Сочетание электроосаждения и выщелачивания в одноэлементном процессе

•

Извлечение ценного остатка Ni / C, осадка Cd и католита никеля в свободном Cd

•

Исследование двух Режимы добавления порошка для увеличения выхода выщелачивания и осаждения

Реферат

Исследование было направлено на разработку нового электрохимического процесса извлечения никеля, кобальта и кадмия, в основном присутствующих в форме гидроксидов в Ni-Cd батареях, с учетом для получения твердого остатка, состоящего из металлического никеля и углерода, чистого раствора соли металла без кадмия s и металлический кадмий.Этот процесс основан на сочетании выщелачивания гидроксидов металлов электрогенерированными протонами с электроосаждением в одной разделенной ячейке. Возможность использования этого метода была впервые продемонстрирована в лабораторной ячейке, работающей в периодическом режиме: раствор катионов никеля и кобальта, не содержащий кадмия, можно было эффективно получить в конце 5-часового цикла с почти полным выщелачиванием гидроксидов и КПД катода по току около 73%: возникновение побочного выделения водорода на катоде снижает КПД в течение последнего часа обработки из-за недостаточного количества катионов Cd ^{2 +} .Во втором тесте отходы (называемые черной массой) добавляли через регулярные промежутки времени, чтобы обеспечить более регулярную скорость переноса частиц Cd ^{2 +} в катодную камеру. Более ровные профили концентраций позволили избежать истощения этого катиона, что привело к более высокому выходу тока при осаждении кадмия. Наконец, обсуждается эффективность периодического режима с подпиткой в ​​связи с компромиссом, который должен быть найден между чистотой раствора без кадмия и выходом кадмия по току.

Ключевые слова

Переработка отходов

Отработавшие никель-кадмиевые батареи

Электрохимическое выщелачивание

Гидрометаллургия

Гальваническое осаждение кадмия

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2016. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Никель-кадмиевые NiCd – аккумуляторные батареи

Еще одна традиционная аккумуляторная технология, которая рассматривалась для электромобилей, – это Ni / Cd.Несмотря на то, что в некоторых отношениях эта батарея обладает несколько лучшими характеристиками, чем свинцово-кислотная, она также более дорогая и не соответствует уровням производительности, которые возможны при использовании современных аккумуляторных систем. Маловероятно, что он будет широко использоваться в электромобилях в США, хотя, как сообщается, в настоящее время на дорогах Европы установлено более 10 000 электромобилей, использующих никель-кадмиевые батареи [23]. Из-за токсичности кадмия, препятствующего утилизации, и ценности никеля, существуют хорошо разработанные процессы утилизации Ni / Cd аккумуляторов.Большинство предприятий в Европе – это специализированные заводы по переработке никель-кадмиевых аккумуляторов.

В 1993 году совокупные мощности по переработке никель-кадмиевых аккумуляторов во всем мире составляли около 25 000 метрических тонн никель / кадмиевых батарей в год, но они были значительно недоиспользованы из-за неэффективных систем сбора и низких цен на никель и кадмий. Как пирометаллургические, так и гидрометаллургические методы используются для рециркуляции кадмия из различных отходов на заводах в Северной Америке, Европе и Японии [24]. Кадмий относительно легко отделить от других материалов из-за его низкой температуры плавления и химической активности.

С 1995 года переработка бытовых и промышленных Ni / Cd аккумуляторов в США в основном осуществляется в International Metals Reclamation Company, Inc. (INMETCO) с использованием процесса, лицензированного SAFT NIFE. Кадмий перегоняется из пластин с использованием низкотемпературного термического процесса, и этот материал используется для производства новых батарей. Содержащийся в батарее никель используется для стандартного производства плавильных сплавов из нержавеющей стали INMETCO. В целом, этот процесс термической рекуперации составляет большую часть мировых мощностей по переработке.Кадмий извлекается и очищается как металл или может быть преобразован в оксид кадмия.

Гидрометаллургические процессы регенерации связаны с более широким спектром отходов и часто позволяют извлекать другие металлы, помимо кадмия. Обычно они используют растворение кислотной обработкой с последующими методами селективной экстракции, такими как осаждение или ионный обмен, для разделения продуктов. Экономика в гидрометаллургическом случае может зависеть от материалов, отличных от кадмия, который может не входить в число основных присутствующих частиц.Переработка кадмия, по-видимому, хорошо развита, и мощности более чем достаточно, чтобы справиться с любым краткосрочным ростом, который можно было бы разумно ожидать в связи с ростом рынка электромобилей.

Читать здесь: Никель-металлогидрид NiMH

Была ли эта статья полезной?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Никель-кадмиевые батареи | Recycle Ann Arbor

Никель-кадмиевые батареи

можно сдавать на станцию ​​выдачи и сборщик.Или вы также можете отнести их на место утилизации домашних токсичных веществ округа Ваштено.

Право на переработку!

Важно не выбрасывать старые батарейки в мусорное ведро, потому что это подвергает окружающую среду воздействию токсинов внутри них.

Live Zero Waste!

Всегда используйте аккумуляторные батареи!

Другие места Принимаются:

1. Staples принимает аккумуляторы на переработку в своих магазинах
2. Dell принимает батареи на вторичную переработку в некоторых из своих магазинов. Щелкните ссылку, чтобы найти ближайший к вам магазин.
3. Воспользуйтесь удобным локатором Energizer, чтобы узнать, где еще можно сдать аккумуляторы на переработку

Хотя мы делаем все возможное, чтобы быть в курсе альтернативных мест повторного использования и переработки, мы рекомендуем вам позвонить в эти места, прежде чем забирать свои товары, чтобы подтвердить, что они в настоящее время их принимают.

Принято в:

Шаг 1

Прибыв на место в первый раз, остановитесь у сторожки, чтобы оценить ваши материалы и заплатить соответствующий сбор (если применимо). прайс-лист для полной информации

Шаг 2

Персонал сторожки укажет вам, где нужно разместить ваши предметы.

Шаг 3

Часто вам необходимо посетить несколько разных мест и хранилищ.

Шаг 4

Часто доступна помощь при разгрузке и загрузке. Чтобы увидеть полный список того, что принято, посетите страницу Drop-Off About.

Адрес:

2950 East Ellsworth Rd.Анн-Арбор, MI 48108

Телефон:

734.971.7400

Часы:

Что принято

Вт. И чт. С 8:30 до 18:30

суббота с 9:00 до 18:00

ЗАКРЫТО ПО ПОНЕДЕЛЬНИКАМ, СРЕДЕ, ПЯТНИЦАМ И ВОСКРЕСЕНЬЯМ

ТОЛЬКО кредитные карты. Нет наличных / чека.

УДАЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ОТРАБОТАННЫХ Ni-MH АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ПОСЛЕ ВЫЩИЩЕНИЯ МУРАВЬЕЙ КИСЛОТОЙ