Никель кадмиевый аккумулятор как заряжать: Ошибка 404. Страница с указанным адресом не существует.

Содержание

Никель-кадмиевые аккумуляторы - как заряжать

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:

  1. 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.
  2. 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.

Читайте также:

Правила эксплуатации и зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов, как правильно заряжать никель-кадмиевые АКБ

Никель-кадмиевые аккумуляторы, как правило, используют в качестве стандартного гальванического элемента. Их удобно применять для питания электрокаров, в данном случае они выступают в качестве тягового механизма, который характеризуется надежностью. Помимо этого никель-кадмиевые аккумуляторы можно использовать на вертолетах, самолетах, а также в трамваях и троллейбусах.

Батареи являются незаменимыми для питания автономного строительного оборудования, например:

  • дрелей;
  • шуруповертов;
  • перфораторов.

При эксплуатации данного типа АКБ следует помнить о том, им необходим полный разряд. В противном случае на пластинах возможно образование кристаллов, значительно снижающих емкость. То есть, при использовании никель-кадмиевых аккумуляторов важно не забывать об «эффекте памяти».

Определенную сложность при использовании может вызвать тот факт, что таким АКБ требуются особые условия утилизации. Традиционно их разрушают в специальных печах при достаточно высоких температурах. В таких условиях кадмий становится летучим. Соответственно, в печи должен присутствовать особый фильтр, способный улавливать токсичные вещества, образующиеся при плавке. В противном случае продукты плавления станут отравлять окружающую среду.

Как заряжать АКБ?

Номинальное напряжение заряженного аккумулятора никель-кадмиевого типа равно 1,2В или 1, 36В, а для разряженного оно составляет 1В.

Данные значения являются пороговыми, об этом следует помнить при эксплуатации. Для восстановления параметров, подходящих для использования аккумулятора, необходимо на срок в 16 часов подключить зарядное устройство, которое обеспечивает ток, равный 10% от емкости АКБ. Цена такого устройства зависит от марки и модели.

Еще информация по теме

Каталог зарядных устройств для аккумуляторов по выгодным ценам. Убедитесь сами!

Как правильно заряжать ni cd аккумуляторы шуруповерта

Никель-кадмиевые (Ni-Ca) аккумуляторные батареи предназначены для питания фотоаппаратов, видеоаппаратуры, часов, шуруповертов и прочего домашнего оборудования. Аккумуляторы требуют правильного ухода: их нужно периодически осматривать, чистить, проводить циклы разрядов и зарядов. Выполнение этих операций способствует увеличению сроков эксплуатации батарей. Каким током и как заряжать Ni-Cd аккумулятор в домашних условиях, знает не каждый владелец аппаратуры.

Особенности эксплуатации Ni-Cd аккумуляторов

Из множества типов аккумуляторов популярностью пользуются никель-кадмиевые.

Чаще они имеют форму цилиндра и называются «банками». Для часов, светильников и игрушек выпускаются «таблетки» – так называют плоские источники питания. Положительный электрод в них сделан из никеля, отрицательный контакт – из кадмия. Эксплуатация батарей не представляет трудностей для владельца.

Для продления срока службы Ni-Ca аккумуляторы периодически необходимо полностью разряжать. Эта процедура позволяет избавиться от эффекта памяти. Принцип его заключается в запоминании элементами оставшегося нижнего значения разряда. При его достижении батарея будет самостоятельно отключаться во время работы. Поэтому рекомендуется доводить остаточное напряжение до 0,9-1,0 В. Приводить его к более низким показателям не следует.

Новые батареи перед эксплуатацией требуют “тренировки” – процедура способствует активации аккумулятора. Для этого нужно сделать 3-4 полных цикла разряда и заряда. Устройство “разгоняется” и продолжает работать в нужном режиме. Эффект памяти пропадает, хорошо держится уровень напряжения.

В дальнейшем процедуру активации рекомендуется проводить ежемесячно.

Встречаются указания по выполнению 70-80 циклов. К ним нужно относиться с осторожностью. Лучше внимательно прочитать правила эксплуатации с рекомендациями производителя, изложенными в инструкции к бытовому прибору.

Циклирование проводится и в том случае, если аппарат не использовали более полугода. Достаточно провести 1-2 полных цикла. Большее количество приводит к снижению ресурса источника питания. Перед хранением шуруповерта в течение длительного времени батарею заряжать не стоит.

Разновидности зарядных устройств для никель-кадмиевых аккумуляторов

Для зарядки АКБ используются специальные ЗУ.

Они производятся разными предприятиями и делятся на 2 группы:

  • автоматические;
  • реверсивные импульсные.

Элементы вставляются в гнезда, переключатель устанавливается на количество заряжаемых элементов (2 или 4) и включается в сеть.

На корпусе ЗУ установлен специальный индикатор. Во время заряда он светится красным цветом. При переключении устройства в положение «разряд» появляется желтое свечение лампочки. По окончании полного цикла индикатор становится зеленым.

Данный способ годится для работы с отдельными батарейками. Зарядка аккумуляторов для дрелей, шуруповертов и других мощных инструментов производится от электросети с помощью устройства, входящего в комплект поставки.

ЗУ реверсивные имеют более сложную конструкцию. Это профессиональные приборы. С их помощью можно производить несколько циклов разряда и заряда аккумуляторов. Между циклами делаются разные по длительности паузы.

По окончании полного цикла прозвучит соответствующий сигнал. Широкое распространение получило импульсное устройство iMAX B6. С его помощью можно поддерживать работоспособность батарей.

Процесс разряда и заряда Ni-Cd аккумуляторов

Для выполнения разрядов и зарядов не стоит пользоваться дешевыми ЗУ. Лучше приобрести устройство более качественное – оно способно продлить срок эксплуатации шуруповерта или другого электронного прибора.

Процесс разряда никель-кадмиевых батарей

Каждый никель-кадмиевый аккумулятор имеет свои особенности, от которых зависит внутреннее сопротивление.

К ним относятся:

  • толщина сепаратора;
  • сборка и герметичность корпуса;
  • объем электролита;
  • конструктивные особенности.

Длительный разряд хорошо выдерживают дисковые батарейки. В них впрессованы толстые электроды. Подобные “таблетки” безболезненно переносят падение напряжения до 1,1 В. При достижении 1 В электрическая емкость становится равной 5-10% от нормы. Разряжать батареи нужно током, величина которого равна 0,2 от емкости батареи.

При меньшей толщине электродов и большем их количестве ток можно увеличить до 0,6 от полной емкости.

Тонкие электроды применяются в цилиндрических аккумуляторах. Для работы с такими батарейками применяют ток в 7-10 емкостей. Это позволяют сделать внутренние элементы, собранные в виде рулона.

Объем электролита в изделиях мал, и его сопротивление может сильно увеличиваться при температурных колебаниях. Наибольшая емкость наблюдается при +20˚С. При дальнейшем увеличении температуры она не снижается. Заряд резко падает при медленном замерзании электролита. Полностью замерзший состав не дает разряда. При -20˚С аккумуляторы совсем перестают работать. Но есть изделия с другим составом электролита – они сохраняют работоспособность при -40˚С.

Процесс заряда никель-кадмиевых батарей

При выполнении зарядки батарей необходимо следить за наступлением возможного перезаряда. При выполнении операции в изолированном корпусе поднимается давление и снижается уровень тока. При большом повышении давления газы с электролитом могут выходить из корпуса через специальный клапан, которым оборудованы многие аккумуляторы.

При стандартной зарядке на Ni-Cd батарею подается ток величиной 0,1 от полного объема. В таком режиме изделие находится 14-16 часов. Более мелкие детали описаны в инструкциях, изданных производителем. Иногда применяется постоянная величина тока, в других случаях – ступенчатое изменение его значений. При таких условиях производится зарядка в течение длительного времени. Никакого вреда для батареи от этого нет.

Часто возникает необходимость быстро зарядить аккумулятор. Производители знают об этой проблеме и решают ее с помощью выпуска батарей, которые могут выдерживать большие токи. Весь процесс длится 1 час. В этом режиме используются различные средства контроля, предохраняющие устройство от перезаряда. Они могут быть встроены в ЗУ, иногда внутрь аккумулятора. Цилиндрические изделия заряжаются 6-7 часов. При ускоренном процессе допускается перезаряд до 120-140%.

Режим заряда Ni-Cd аккумулятора

Зарядка может проводиться в интервале 0…+40˚С. Рекомендуемый температурный режим составляет +10…+30˚С. При более высоких значениях раньше начинается выделение кислорода из электролита. Это приводит к сокращению времени штатного процесса.

При заряде напряжение на клеммах растет, затем стабилизируется. Ближе к концу процесса оно немного понижается. Момент падения ЗУ принимают за окончание процесса. Более чувствительный прибор распознает падение напряжения точнее, заряжает батарею качественнее и не допускает перезаряда аккумулятора. Нельзя перегревать батарею. Ее температура не должна превышать +50˚С.

Чтобы использовать мощность источника питания полностью, при зарядке ему дают малый ток – 0,1. Время выдержки – 14-16 часов. При токе 0,2 время сокращается до 7 часов, при 0,3 – до 4 часов.

Для ускорения процесса подают ступенчатый ток. Главное в процессе – контроль параметров.

Запрещенные к выпуску Ni-Ca аккумуляторы остаются востребованными в быту и на транспорте благодаря их прочности, надежности, доступной цене и безопасности в использовании.

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).

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.

Ni CD аккумуляторы как заряжать: режимы зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов

Никель-кадмиевые (Ni-Ca) аккумуляторные батареи предназначены для питания фотоаппаратов, видеоаппаратуры, часов, шуруповертов и прочего домашнего оборудования. Аккумуляторы требуют правильного ухода: их нужно периодически осматривать, чистить, проводить циклы разрядов и зарядов. Выполнение этих операций способствует увеличению сроков эксплуатации батарей. Каким током и как заряжать Ni-Cd аккумулятор в домашних условиях, знает не каждый владелец аппаратуры.

Особенности эксплуатации Ni-Cd аккумуляторов

Из множества типов аккумуляторов популярностью пользуются никель-кадмиевые. Чаще они имеют форму цилиндра и называются «банками». Для часов, светильников и игрушек выпускаются «таблетки» — так называют плоские источники питания. Положительный электрод в них сделан из никеля, отрицательный контакт — из кадмия. Эксплуатация батарей не представляет трудностей для владельца.

Для продления срока службы Ni-Ca аккумуляторы периодически необходимо полностью разряжать. Эта процедура позволяет избавиться от эффекта памяти. Принцип его заключается в запоминании элементами оставшегося нижнего значения разряда. При его достижении батарея будет самостоятельно отключаться во время работы. Поэтому рекомендуется доводить остаточное напряжение до 0,9-1,0 В. Приводить его к более низким показателям не следует.

Новые батареи перед эксплуатацией требуют «тренировки» — процедура способствует активации аккумулятора. Для этого нужно сделать 3-4 полных цикла разряда и заряда. Устройство «разгоняется» и продолжает работать в нужном режиме. Эффект памяти пропадает, хорошо держится уровень напряжения. В дальнейшем процедуру активации рекомендуется проводить ежемесячно.

Встречаются указания по выполнению 70-80 циклов. К ним нужно относиться с осторожностью. Лучше внимательно прочитать правила эксплуатации с рекомендациями производителя, изложенными в инструкции к бытовому прибору.

Циклирование проводится и в том случае, если аппарат не использовали более полугода. Достаточно провести 1-2 полных цикла. Большее количество приводит к снижению ресурса источника питания. Перед хранением шуруповерта в течение длительного времени батарею заряжать не стоит.

Разновидности зарядных устройств для никель-кадмиевых аккумуляторов

Для зарядки АКБ используются специальные ЗУ.

Они производятся разными предприятиями и делятся на 2 группы:

  • автоматические;
  • реверсивные импульсные.

Группа автоматических устройств отличается простотой использования. Стоимость приборов доступна для многих хозяев домов, а их конструкция позволяет работать одновременно с несколькими никель-кадмиевыми батарейками.

Элементы вставляются в гнезда, переключатель устанавливается на количество заряжаемых элементов (2 или 4) и включается в сеть.

На корпусе ЗУ установлен специальный индикатор. Во время заряда он светится красным цветом. При переключении устройства в положение «разряд» появляется желтое свечение лампочки. По окончании полного цикла индикатор становится зеленым.

Данный способ годится для работы с отдельными батарейками. Зарядка аккумуляторов для дрелей, шуруповертов и других мощных инструментов производится от электросети с помощью устройства, входящего в комплект поставки.

ЗУ реверсивные имеют более сложную конструкцию. Это профессиональные приборы. С их помощью можно производить несколько циклов разряда и заряда аккумуляторов. Между циклами делаются разные по длительности паузы.

По окончании полного цикла прозвучит соответствующий сигнал. Широкое распространение получило импульсное устройство iMAX B6. С его помощью можно поддерживать работоспособность батарей.

Процесс разряда и заряда Ni-Cd аккумуляторов

Для выполнения разрядов и зарядов не стоит пользоваться дешевыми ЗУ. Лучше приобрести устройство более качественное — оно способно продлить срок эксплуатации шуруповерта или другого электронного прибора.

Процесс разряда никель-кадмиевых батарей

Каждый никель-кадмиевый аккумулятор имеет свои особенности, от которых зависит внутреннее сопротивление.

К ним относятся:

  • толщина сепаратора;
  • сборка и герметичность корпуса;
  • объем электролита;
  • конструктивные особенности.

Длительный разряд хорошо выдерживают дисковые батарейки. В них впрессованы толстые электроды. Подобные «таблетки» безболезненно переносят падение напряжения до 1,1 В. При достижении 1 В электрическая емкость становится равной 5-10% от нормы. Разряжать батареи нужно током, величина которого равна 0,2 от емкости батареи.

При меньшей толщине электродов и большем их количестве ток можно увеличить до 0,6 от полной емкости. Тонкие электроды применяются в цилиндрических аккумуляторах. Для работы с такими батарейками применяют ток в 7-10 емкостей. Это позволяют сделать внутренние элементы, собранные в виде рулона.

Объем электролита в изделиях мал, и его сопротивление может сильно увеличиваться при температурных колебаниях. Наибольшая емкость наблюдается при +20˚С. При дальнейшем увеличении температуры она не снижается. Заряд резко падает при медленном замерзании электролита. Полностью замерзший состав не дает разряда. При -20˚С аккумуляторы совсем перестают работать. Но есть изделия с другим составом электролита — они сохраняют работоспособность при -40˚С.

Процесс заряда никель-кадмиевых батарей

При выполнении зарядки батарей необходимо следить за наступлением возможного перезаряда. При выполнении операции в изолированном корпусе поднимается давление и снижается уровень тока. При большом повышении давления газы с электролитом могут выходить из корпуса через специальный клапан, которым оборудованы многие аккумуляторы.

При стандартной зарядке на Ni-Cd батарею подается ток величиной 0,1 от полного объема. В таком режиме изделие находится 14-16 часов. Более мелкие детали описаны в инструкциях, изданных производителем. Иногда применяется постоянная величина тока, в других случаях — ступенчатое изменение его значений. При таких условиях производится зарядка в течение длительного времени. Никакого вреда для батареи от этого нет.

Часто возникает необходимость быстро зарядить аккумулятор. Производители знают об этой проблеме и решают ее с помощью выпуска батарей, которые могут выдерживать большие токи. Весь процесс длится 1 час. В этом режиме используются различные средства контроля, предохраняющие устройство от перезаряда. Они могут быть встроены в ЗУ, иногда внутрь аккумулятора. Цилиндрические изделия заряжаются 6-7 часов. При ускоренном процессе допускается перезаряд до 120-140%.

Режим заряда Ni-Cd аккумулятора

Зарядка может проводиться в интервале 0…+40˚С. Рекомендуемый температурный режим составляет +10…+30˚С. При более высоких значениях раньше начинается выделение кислорода из электролита. Это приводит к сокращению времени штатного процесса.

При стабильной температуре окружающего воздуха влияние на заряд оказывает уровень подаваемого на контакты тока. Его увеличение приводит к усилению выделения кислорода.

При заряде напряжение на клеммах растет, затем стабилизируется. Ближе к концу процесса оно немного понижается. Момент падения ЗУ принимают за окончание процесса. Более чувствительный прибор распознает падение напряжения точнее, заряжает батарею качественнее и не допускает перезаряда аккумулятора. Нельзя перегревать батарею. Ее температура не должна превышать +50˚С.

Чтобы использовать мощность источника питания полностью, при зарядке ему дают малый ток — 0,1. Время выдержки — 14-16 часов. При токе 0,2 время сокращается до 7 часов, при 0,3 — до 4 часов.

Для ускорения процесса подают ступенчатый ток. Главное в процессе — контроль параметров.

Запрещенные к выпуску Ni-Ca аккумуляторы остаются востребованными в быту и на транспорте благодаря их прочности, надежности, доступной цене и безопасности в использовании.

Мне нравитсяНе нравится

Зарядное устройство для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов

Андрей Шарый, с.Кувечичи,
Черниговская область, Украина.
E-mail andrij_s (at) mail.ru

В наше время существует огромное количество типов зарядных устройств для никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов типоразмера АА или ААА.  Существуют различные методики зарядки. Самая древняя и она же самая щадящая по отношению к аккумулятору — это зарядка стабильным током 0,1 от емкости, выраженной в ампер-часах до достижения напряжения на элементе 1,45-1,5 В, на что обычно требуется 12-14 часов.

Способы более быстрой зарядки большими токами часто оказываются губительными для здоровья аккумулятора, потому что должны индивидуально соответствовать конкретно взятому типу аккумулятора, что далеко не всегда реализуемо в зарядном устройстве: не станет же пользователь каждый раз перестраивать зарядное устройство или закупать абсолютно одинаковые аккумуляторы во всю аппаратуру, потому без крайней надобности быструю зарядку лучше не использовать. Если аккумулятор никель-кадмиевый, то перед зарядкой его нужно разрядить до напряжения 1 В, иначе он будет терять емкость, особенно, если каждый раз его заряжать не полностью разряженным, но такие аккумуляторы уже используются очень редко, на смену им приходят NiMH элементы, обладающие большей удельной емкостью и не склонные к эффекту памяти, однако имеющие значительно меньший ресурс количества циклов заряд-разряд. Существуют конечно фирменные зарядные устройства, учитывающие все нюансы правильного заряда аккумуляторов. Они определяют степень заряженности по напряжению на аккумуляторе или (и) по небольшому спаду напряжения в конце зарядки (дельта-U чувствительные устройства), контролируют они также и температуру аккумулятора. Но такие устройства очень дороги. Кроме того, готовые зарядные устройства часто заряжают последовательно соединенные 2 или 4 аккумулятора, что есть очень неправильно, поскольку при зарядке последовательно соединенных аккумуляторов практически невозможно обеспечить одинаковую степень их заряженности. Аккумуляторы часто имеют хоть и  незначительный, но все же заметный разброс в параметрах, потому обеспечить их правильный заряд можно только контролируя процесс каждого аккумулятора отдельно.

Понятно, что изготовить в домашних условиях устройство, учитывающее все тонкости заряда практически невозможно — получится дороже готового фирменного. Таким образом, ставилась задача создать максимально простое зарядное устройство, которое будет однако абсолютно безопасным для здоровья аккумуляторов и максимально универсальным, подходящим для разных аккумуляторов, имеющихся в хозяйстве. Исходя из этого был выбран алгоритм зарядки стабильным током 200 мА для элементов типоразмера АА и 75 мА для аккумуляторов ААА. Степень заряженности определяется по напряжению на одном отдельно взятом аккумуляторе. Как показала практика, для здоровья аккумуляторов не страшно довольно значительное (-50 +100%) отклонение зарядного тока от положенных 0,1 от емкости. Намного опаснее недо- или перезаряд а также разная степень заряженности аккумуляторов, которые потом будут использоваться в одном устройстве. Исходя из таких соображений собрано зарядное устройство, схема которого приведена ниже.

Рис. 1. Схема зарядного устройства

Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение до 7-12 В, которое потом стабилизируется импульсным стабилизатором, реализованным на транзисторах Т1-Т4 на уровне 4,9В. При одновременной зарядке четырех аккумуляторов стабилизатор выдает ток около 1 А, но благодаря импульсному режиму работы теплоотводы транзисторам не требуются.

Делитель напряжения R8R9 создает опорное напряжение 1,4В, которое сравнивается с напряжением на аккумуляторе, который заряжается, компаратором на OP1. Резистор R7 в цепи обратной связи создает гистерезис около 0,05 В, благодаря чему после достижения напряжения на аккумуляторе 1,45В зарядка прекращается и не включается до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не снизится до 1,35 В. Такой режим работы очень важен при кратковременных отключениях напряжения во время зарядки аккумуляторов: если зарядка не была завершена, то после возобновления электроснабжения она продолжится. Кроме того, устраняются повторные включения-отключения в конце зарядки.

Зарядный ток стабилизируется генератором стабильного тока на Т5 Т6, зарядный ток задается резистором R13. Пока напряжение на аккумуляторе не достигнет установленного порога, напряжение на выходе операционного усилителя практически равно напряжению питания, следовательно транзистор Т5 открыт, генератор стабильного тока работает, светодиод LED1 (оранжевый) светится, индицируя нормальный режим заряда. Когда напряжение на аккумуляторе повысится до 1,45 В, напряжение на выходе операционного усилителя снизится почти до 0, Т5 закроется, светодиод погаснет, зарядка прекратится. Особенностью схемы является то, что светодиод LED1 кроме функций индикации играет роль источника опорного напряжения для генератора стабильного тока.

Импульсный стабилизатор напряжения может использоваться один на несколько аккумуляторов (до 4 без теплоотвода на Т1, и до 8 с теплоотводом, при соответствующей мощности сетевого трансформатора и диодного моста). Количество модулей, обведенных линией и обозначенных на схеме А1 должно быть равно количеству одновременно заряжаемых аккумуляторов.

Настройка.

Сразу после сборки приступают к налаживанию устройства. Сначала подбирая сопротивление R5 в пределах сотен Ом, устанавливают напряжение стабилизации 4,9В, в точке, обозначенной на схеме. Проверяют стабильность напряжения, при изменении нагрузки от 20 мА до 1 А оно не должно изменяться более чем на 0,05В. Если планируется заряжать не более 2 аккумуляторов, верхний предел тока может быть 0,5 А. Проверяют, чтобы не перегревался транзистор Т1. Его сильный нагрев более 50-60oС говорит о неправильной работе стабилизатора. Потом проверяют образцовое напряжение 1,4 В, при необходимости подбирают сопротивление R9. Далее, установив в разъем разряженный аккумулятор, подбирают сопротивление R13 для обеспечения нужного зарядного тока. При использовании оранжевых светодиодов сопротивлению 3,6 Ом соответствовал зарядный ток 200 мА, при 10 Омах ток был 75 мА. На этом настройка закончена. Если зарядный ток не превышает 200 мА, то теплоотвод на Т6 не нужен.

О деталях.

Транзистор Т1 может быть любым высокочастотным, с небольшим напряжением насыщения эмиттер-коллектор в открытом состоянии. Ток коллектора должен быть более 2 А, напряжение эмиттер-коллектор не менее 40 В. В качестве этого транзистора также неплохо применить n-канальный ключевой полевой транзистор типа IRFZ44, IRF510, но тогда надо менять полярность подключения к диодному мосту на противоположную, а транзисторы Т2 и Т3 должны быть структуры n-p-n, например, КТ815 и КТ3102 соответственно, а Т4 — p-n-p, например, КТ3107. Диод D1 должен быть обязательно высокочастотным, можно с барьером Шоттки, например, 1N5819. Дроссель L1 мотают проводом диаметром около 0,8 мм (20 витков) на ферритовой чашке Б18-Б22 из феррита 1500-2500НМ с немагнитным зазором 0,1 мм. Можно с успехом использовать тороидальный сердечник из прессованного железного порошка (используются выходных в фильтрах компьютерных блоков питания). Дроссель L2 — марки ДПМ или любой готовый около 100 мкГн, обязательно на ток более 1А. Можно также намотать самому проводом не тоньше 0,8 мм на любой подходящий сердечник. Индуктивность этого дросселя может отличаться в большую сторону в несколько раз, важно, чтобы он имел очень маленькое сопротивление постоянному току. Операционный усилитель в данной конструкции применяется счетверенный, но если устройство будет на 2 аккумулятора, то можно применить и сдвоенный. Трансформатор любой сетевой, с напряжением на вторичной обмотке от 7 до 12 В, мощность примерно 1,5-2 Вт на каждый заряжаемый аккумулятор.

Диодный мост может использоваться любой подходящий на ток 1 А и более, можно и на отдельный диодах типа 1N4001.
Вариант компоновки и печатной платы устройства на 4 аккумулятора (2 АА и 2 ААА) смотрите на фото.

Рисунок 2. Печатная плата

Рисунок 3. Компоновка внутри корпуса и внешний вид

Как использовать зарядку от телефона +5В для NiCd и NiMH аккумуляторов

Принципиальная схема приставки к сетевому адаптеру мобильного телефона, что позволяет заряжать NiCd и NiMH аккумуляторы. Стоимость «сухих батареек» сейчас уже достаточно высока, и вполне сравнима со стоимостью аккумуляторов. Но аккумуляторы можно заряжать.

В большинстве устройств, питающихся от «сухих элементов» напряжением 1,5V (или батарей из них) можно использовать «аккумуляторные элементы» соответствующего типоразмера, номинальным напряжением 1,2V.

Это никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы, которые предусматривают многократную перезарядку при помощи зарядного устройства.

При правильной эксплуатации число циклов перезарядки для NiCd аккумуляторов - 500. ..1000, а для NiMH - несколько тысяч. Нормой считается заряд аккумулятора током равным 0,05-0,1 от номинальной емкости в течение 12 часов.

Конечно можно заряжать и большим током, но это может привести к сокращению ресурса аккумулятора или даже его повреждения.

В продаже не часто встречаются зарядные устройства для таких аккумуляторов, но очень много недорогих универсальных зарядных устройств для сотовых телефонов, с выходным напряжением 5V.

Здесь описывается несложная схема приставки к такому зарядному устройству чтобы с его помощью можно было заряжать никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы емкостью 600 m/Vh, 1500 mA/h и 2500 m/Vh (или промежуточные по значению).

Принципиальная схема

Схема показана на рисунке в тексте. Напряжение 5V поступает от стандартного универсального зарядного устройства для стового телефона через соответствующий

разъем Х1 типа USB. Светодиод HL1 служит для индикации включенного состояния, потому что корпуса-вилки зарядных устройств, из-за своей облегченной конструкции, не всегда надежно держатся в штепсельных розетках, и на самих зарядных устройствах не всегда есть индикаторные светодиоды включенного состояния.

Рис. 1. Принципиальная схема приставки к блоку питания на +5В для зарядки NiCd и NiMH аккумуляторов.

На микросхеме А1 сделан стабилизатор тока, протекающего через заряжаемый аккумулятор GB1. В зависимости от емкости аккумулятора переключателем S1 переключаются резисторы R1, R2, R3, которыми регулируется величина стабилизации тока. Положения переключателя подписаны величинами номинальной емкости аккумуляторов.

Если аккумулятор другой емкости нужно переключатель установить в наиболее близкое значение. Можно заряжать как один аккумулятор, так и батарею из двух, последовательно включенных.

Вместо микросхемы КР142ЕН12 можно применить зарубежный аналог - LM317.

Схема зарядного устройства с таймером

Чтобы не допустить перезарядки аккумулятора можно ограничить время зарядки. На рисунке 2 показана схема зарядной приставки со встроенным таймером на популярной микросхеме CD4060B.

Ключом, включающим зарядку аккумулятора служит полевой ключевой транзистор VT2. В открытом состоянии сопротивление его канала в данной схеме можно с уверенностью считать равным нулю. Поэтому никакого влияния на ток зарядки, в открытом состоянии, он не оказывает.

Рис. 2. Схема зарядного устройства с ограничением времени заряда, приставка к адаптеру на +5В.

Стартом для зарядки служит включение питания (подключение к универсальному зарядному устройству для сотового телефона). В этот момент цепь C1-R7 обнуляет (или предварительно устанавливает в нуль) счетчик микросхемы D1. На её выходе, выводе 3, ноль.

Транзистор VT1 закрыт и на затвор VT2 поступает открывающее напряжение через резистор R6. VT2 открывается и подает ток на зарядную схему на А1.

Затем счетчик микросхемы D1 начинает счет импульсов от встроенного генератора. RC-цепь встроенного генератора С2-R8-R9 подобрана таким образом, чтобы логическая единица на выводе 3 D1 появлялась примерно через 12 часов после включения.

Как только это происходит диод VD1 останавливает счетчик в этом положении, транзистор VT1 открывается и напряжение на затворе VГ2 падает. Что приводит к закрытию VT2. Зарядка прекращается, и светодиод HL1 гаснет.

Растоков П. РК-03-18.

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
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:

NiMH / NiCd ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА - Nova Battery Systems

NiMH / NiCd ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА Техническая поддержка2019-09-12T14: 22: 33 + 00: 00

-DV - отрицательное напряжение треугольника

  • -DV Означает завершение или момент переключения цикла зарядки. -DV - это точка, в которой напряжение заряжаемой батареи достигает уровня, при котором напряжение падает с отрицательной крутизной, отсюда и отрицательное дельта-напряжение. Метод -DV является результатом быстрого постоянного тока, подаваемого на батарею.Ток быстрой зарядки - это ток, эквивалентный или превышающий 0,5С. Точка -DV не будет очевидна, если ток заряда меньше быстрой скорости. В этом случае использование -DV не рекомендуется.  Для никель-кадмиевых аккумуляторных блоков рекомендуется использовать метод зарядки A-DV. Его также можно использовать с никель-металлогидридными батареями. Однако при использовании с никель-металлогидридными батареями значение -DV почти в два раза меньше, чем у никель-кадмиевых батарей, и обычно составляет всего 8 мВ / элемент.

Капельная зарядка

  • Капельная зарядка - это метод зарядки, при котором ток заряда очень низкий. Обычно это значение составляет 0,1C от номинальной текущей емкости аккумулятора. Непрерывная подзарядка является приемлемым методом зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов. В большинстве случаев при применении метода капельного заряда в качестве метода зарядки метод завершения не требуется. Большинство никель-кадмиевых ячеек способны выдерживать заряд 0,1 ° C в течение продолжительных периодов времени. Капельная зарядка также является второстепенным методом зарядки для методов -DV и DT / dt.

∆T / dt - перепад температур за время

  • ∆T / dt - рекомендуемый метод заряда и завершения для NiMH аккумуляторов. Концепция основана на мониторинге изменения температуры ячеек внутри упаковки в течение заранее определенного периода времени. Например, изменение на 1 ° в минуту. Подобно методу -DV, этот метод применяется, когда используется ток быстрой зарядки.Во-вторых, метод DT / dt НЕ обеспечивает полностью заряженного аккумулятора. Точка DT / dt обычно возникает в точке, где батарея набрала 90% своей емкости.
  • Использование метода DT / dt требует контроля температуры поверхности ячейки. Это достигается с помощью термистора NTC. Термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент) обеспечивает значение в омическом значении, которое уменьшается с увеличением температуры.
  • DT / dt также можно использовать для никель-кадмиевых аккумуляторов.

TCO - отключение по температуре

  • TCO - это еще один метод, основанный на температуре, который требует использования термистора и высокой скорости зарядки. Концепция основана на температуре поверхности ячеек и конкретном значении температуры, при котором ток заряда прекращается или переключается с быстрой на постоянную скорость заряда.
  • TCO - не самый рекомендуемый метод зарядки никель-металлгидридных аккумуляторов, но его можно использовать.

NiCAD vs.NiMH аккумуляторы

NiCad (никель-кадмиевые) и NiMH (никель-металлогидридные) - два очень разных типа батарей. С обоими типами следует обращаться по-разному в отношении процедур и принципов зарядки и разрядки.

Как правило, никель-металлгидридные батареи не выдерживают такой высокой скорости заряда или разряда (обычно более 1,5-2 А), как никель-кадмиевые батареи. Многие разработчики моделей для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов используют высокоскоростные зарядные устройства с определением пикового уровня или по времени.Такие зарядные устройства НЕ рекомендуются для NiMH аккумуляторов (если иное не указано в документации по зарядному устройству или аккумуляторам), поскольку они могут вызвать необратимое повреждение NiMH элементов. Кроме того, никель-металлгидридные батареи не будут хорошо работать в приложениях с высокой скоростью разряда, обычно обеспечивая в этих случаях лишь небольшую часть номинальной емкости.

Никель-металлогидридные батареи

также имеют примерно вдвое большую скорость саморазряда, чем у никель-кадмиевых батарей, когда они используются. Например, когда ваше радио выключено, NiMH аккумулятор емкостью 1650 мАч может разряжаться почти в два раза быстрее, чем никель-кадмиевый аккумулятор, обычно в течение одной недели. Следовательно, вы должны заряжать свои NiMH аккумуляторы вечером перед каждым использованием.

При правильном обращении никель-металлгидридные батареи могут быть очень полезными, обеспечивая гораздо более длительное время работы, чем никель-кадмиевые батареи такого же размера и веса.

Мы настоятельно рекомендуем никель-металлгидридные батареи в приложениях, требующих продолжительной, но не большой нагрузки. Если у вас есть самолет с очень большими сервоприводами, которые тянут много ампер, или более 8 стандартных сервоприводов, мы рекомендуем использовать никель-кадмиевые батареи для достижения наилучших результатов.

Выбор правильной батареи для вашего приложения имеет решающее значение. При принятии этого решения вам, возможно, потребуется задать себе следующие вопросы:

  1. Сколько у меня места?
  2. Какой вес может выдержать мое приложение?
  3. Сколько ампер я буду использовать при полной нагрузке?
  4. Сколько «времени выполнения» мне нужно?
  5. Как быстро мне нужно заряжать?

По вопросам пишите на [email protected] com.

Основы Ni-Cd

ИСТОРИЯ БАТАРЕИ
Первый практичный аккумулятор, серебряно-цинковый гальванический свая, была построена Алессандро Вольта почти 200 лет назад.Для этого отличительного достижения единица электрической силы, вольт, был назван в честь Вольта. Вскоре после открытия Вольта первая аккумуляторная батарея была сконструирована Иоганном. Вилихельм Риттер. К сожалению, не существовало никаких практических средств для его подзарядки, кроме как от первичной батареи. Электрогенератор не должно было произойти еще двадцать лет, поэтому развитие аккумуляторных технологий было практически остановлено на отсутствие зарядного устройства.Следующий значительный шаг в разработке батарей был сделан 60 лет спустя, когда Джордж Лекланш представил свой угольно-цинковые «мокрые» батареи - технология, которая проложила путь для современных обычных батарей для фонарей.

РАННЯЯ ИСТОРИЯ СВИНЦОВОЙ КИСЛОТЫ
В то же время Plante начал исследования, которые привели развитию свинцово-кислотных клеток. Интересно отметить, что его ранние работы касались спирально-навитых клеток, подобных к герметичной свинцовой батарее Hawker Energy Products.В последующие 20 лет Фауаре и другие разработали пастообразный оксид свинца. для положительного электрода и открывая путь для коммерциализации свинцово-кислотных аккумуляторов в телефонных станциях и освещение вагонов. Хотя выбор Чарльзом герметичной свинцово-кислотной системы не является важным шагом в развитии аккумуляторной батареи. Кеттеринг из General Motors, поддержавший его изобретение автомобильного самозапуска, стало важным шагом в массовом производстве аккумуляторов.Немцам приписывают разработку гелевых электролитных ячеек. Это был важный шаг к расширению приложения основание для свинцово-кислотной системы, о котором говорилось ранее, было ограничено довольно стационарными применениями, где вероятность кислотного утечка была сведена к минимуму.

РАННЯЯ ИСТОРИЯ NI-CD
Никель Электрод и щелочная система отставали от развития свинцово-кислотной продукции на 30 лет.Эксперименты Эдисона в 1890 году привели к Положительный электрод из гидроксида никеля, работающий вместе с отрицательным электродом из железа в щелочном электролите с образованием первая щелочная аккумуляторная система. Была продемонстрирована коммерческая никель-железная батарея, предназначенная для рынка электромобилей. в 1910 году. В то же время шведский изобретатель Вальдмар Юнгнер разработал никель-кадмиевые карманные пластинчатые батареи. Поддерживать потребность в легком, высокоэнергетическом аккумуляторе для своих военных усилий во время Второй мировой войны, немцы усовершенствовали спеченную пластину, никель-кадмиевые батареи с заливным электролитом, которые практически идентичны тем, которые используются в современных реактивных военных и коммерческих реактивный самолет. Европейские экспериментаторы разработали первую рекомбинантную никель-кадмиевую батарею в начале 1950-х годов. основа современной никель-кадмиевой промышленности.

ОСНОВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ АККУМУЛЯТОРА
Аккумулятор - это устройство для хранения электроэнергии. Это можно считать аналогом бензобак на автомобиле, за исключением случаев, когда в бензобаке хранится ископаемая энергия, а аккумулятор - электрическая энергия. Давайте начнем с некоторыми определениями. Термин «батарея» обычно используется для описания отдельного блока, состоящего из одной или нескольких ячеек. Клетки являются «строительными блоками» батареи.Батарея может быть одноэлементной с выводами и изоляцией. и который считается готовым к использованию. Но обычно батарея представляет собой последовательную комбинацию отдельных ячеек, собранных в пакет. и снабжен некоторыми средствами для подключения к устройству, которое он обслуживает.

БАЗОВАЯ ЯЧЕЙКА
Каждая батарея состоит из трех основных компонентов. Анод или положительная пластина, катод или отрицательный пластина и система электролита, в которой протекает химическая реакция.Некоторые средства для ввода и извлечения энергии от ячейки необходимо предусмотреть в виде токоприемников.

THE ИДЕАЛЬНАЯ БАТАРЕЯ
Если бы мы определили атрибуты идеальной батареи, мы бы пришли к следующему:
· Он должен иметь высокую плотность энергии.
· Он был бы прочным, чтобы выдерживать суровые условия портативности.
· У него был бы долгий срок службы
· Это было бы безопасно
· Это обеспечило бы гибкость применения
· И это было бы перезаряжаемым.
Давайте посмотрим, что нам предлагает мир батарей.

ТИПЫ БАТАРЕЙ
Батареи обычно классифицируются как первичные или вторичный. Первичные батареи - это тип, который можно использовать только один раз, потому что активные химические вещества расходуются, когда разряды клеток. Когда основная батарея полностью разряжена, ее выбрасывают. А вот вторичные батареи может использоваться повторно, потому что химическая реакция, которая производит электрическую энергию, может быть обращена вспять путем подзарядки аккумулятора.

ТИПЫ ПЕРВИЧНЫХ ЯЧЕЕК
Первичные клетки бывают разными. коммерческих вариаций для разных рынков. Обычный цинк-углерод в течение многих лет служил основой для первичных рынок аккумуляторов и по-прежнему служит для бюджетных приложений из-за своей низкой стоимости. Щелочно-марганец быстро заменяет цинк-углерод в качестве элемента выбора на современном развивающемся рынке электроники.Более высокая плотность энергии делает это сильный конкурент, если учесть почасовые эксплуатационные расходы. Ртуть-цинк и ртуть-кадмий были популярны в миниатюрная аккумуляторная площадка, где они были призваны обслуживать множество приложений с низким энергопотреблением, начиная от имплантируемых кардиостимуляторы к фотоаппаратам, слуховым аппаратам и часам. Из-за воздействия на окружающую среду и развития технологий они заменяются другими системами.Батарея Air-Zinc находит популярность в ряде устройств с низким энергопотреблением, таких как современные слуховые аппараты и другие медицинские протезы. Аккумуляторы Air-Zinc находятся в стадии разработки. В тепловая батарея представляет собой другой конец спектра первичных батарей и ограничена военной и научной специальностью Приложения. Хотя существует множество других систем первичных батарей, предназначенных для специальных применений, ни одна из них не всплеск популярности, как и различные литиевые системы.Литиевая батарея во многих ее формах предназначена для питания наш мир микроэлектроники для постоянно растущих приложений.

ПЕРВИЧНЫЙ КЛЕТОЧНЫЙ РАЗРЯД
Если мы посмотрим на типичный первичный элемент, популярный щелочной элемент с диоксидом марганца, мы увидим его основной элемент. компоненты, которые находятся во всех ячейках. Анод, в данном случае цинк, катод, диоксид марганца и система электролита. гидроксида калия. По мере того, как ток проходит из элемента, цинковый анод окисляется с образованием оксида цинка и диоксида марганца. восстанавливается на катоде с образованием Mn2O3. Реакция идет, так как изменение направления тока не приведет к обратному реакция, необходимая для перезарядки.

ВИДЫ ПЕРЕЗАРЯЖНЫХ ЯЧЕЕК
Перезаряжаемые элементы производятся трех основных типов: Наиболее распространенным является открытый тип, типичный для нашего стандарта. автомобильный пусковой аккумулятор.Батарея открыта для атмосферы, во время использования выделяются газы и время от времени пополняется потери воды из электролита не требуется. Как вариант, необслуживаемый аккумулятор просто увеличивает громкость электролита, поэтому аккумулятор не требует обслуживания в течение всего срока службы. Вторая форма - полугерметичная, использует некоторую форму схемы иммобилизации электролита для уменьшения возможности утечки кислоты.Эти ячейки открыты для в атмосферу, а также выделяют газы во время зарядки и разрядки. В эту категорию попадают так называемые «гель-клетки». Третий тип - это полностью герметичная ячейка. Как следует из условий, во время нормальной работы герметичный элемент не допускает сброса газа в атмосферу, в то время как в открытых или полузакрытых (иногда называемых вентилируемыми ячейками) вентиляция является частью Нормальная операция.Полностью герметичный элемент требует, чтобы газы, образующиеся при зарядке элемента, были рекомбинированы как часть процесс. Эта рекомбинантная технология используется во всех герметичных Ni-Cd и некоторых типах герметичных свинцовых элементов. Ну так много для предварительных определений. Давайте обсудим некоторые аспекты химии и конструкции двух систем: Ni-Cd и герметичной. вести.

НАПРЯЖЕНИЕ
Определяется напряжение любого типа ячейки При его строительстве используются влажные материалы.Полное напряжение ячейки равно сумме окислительного потенциала анода. и восстановительный потенциал катода. Анод - это положительный электрод, а катод - отрицательный. Использование разные материалы для анода и катода дают разные напряжения ячейки.

*

РЕАКЦИЯ ЭЛЕКТРОДА

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОДА

АНОДЫ (-)

2 вольт

Cd> Cd (OH) 2

0,8 вольт

Pb> PbSO4









HgO > Hg

0,1 В

AgO> Ag

0. 3 вольта

MnO2> Mn (OH) 2

0,4 вольта

NiOOH> Ni (OH) 2

0,5 В

PbO2> PbSO4

1,7 В

На этой диаграмме показаны некоторые распространенные материалы, используемые для анодов и катоды с их соответствующим электродным потенциалом.Складываем потенциалы для кадмиевого анода и никеля катод дает расчетное напряжение ячейки для никель-кадмиевого элемента 1,3 В. Как выясняется, фактическое открытое напряжения на ячейках схемы достаточно близки к прогнозируемым значениям. То же самое видно, когда мы исследуем электроды Pb и PbO. герметичного свинцового элемента.

ЗАРЯД
Количество хранимых заряд в элементе определяется тем, сколько активного материала используется.Это количество накопленного заряда определяет емкость и выражается в ампер-часах, которые являются произведением тока разряда и продолжительности разряда. Ампер-час рейтинг ячеек можно использовать для сравнения возможностей ячеек, но это сравнение действительно только для ячеек, которые имеют та же химическая система. Клетки, которые используют различный химический состав, следует сравнивать по множеству факторов, таких как вес или подача мощности, а также мощность.Мы часто будем использовать термин "ставка C" или "C" при обсуждении оплаты. и скорость разряда батарей. Этот термин «C» численно эквивалентен номинальной емкости элемента. Клетка разряженный со скоростью «C», минимальная емкость расходуется за один час. Поскольку производители никель-кадмия устанавливают для своих номинальных значений производительности в пять или один час некоторые производители предоставляют оба значения для удобства сравнения.Линия продуктов из герметизированного свинца рассчитана на десять или двадцать часов, но, как и в случае никель-кадмиевых, некоторые из них имеют рейтинги на уровне пяти, десяти и двадцати часов для сравнения с другими производителями свинцовых опломбов. Некоторые Ni-Cd элементы рассчитаны на один час. При скорости разряда 0,25 ° C номинальная емкость элемента, рассчитанная на один час, будет доставлена ​​за четыре часа, а при разряде 4 ° C тариф, проектная мощность будет доставлена ​​через 15 минут.Например, показатель "C" для АА мощностью 600 мА · ч. ячейка 600 миллиампер. Скорость разряда или заряда 1C для этого элемента будет 60 миллиампер. При обсуждении батареи приложений, использование ставки "C" упрощает понимание основ приложения и помогает нормализовать данные для облегчения сравнения между различными условиями эксплуатации.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ НИКЕЛЕВОЙ КАДМИЙНОЙ ЯЧЕЙКИ
Никель-кадмиевый элемент представляет собой электрохимическую систему, в которой электроды, содержащие активные материалы претерпевают изменения в степени окисления без каких-либо изменений физического состояния.Это потому, что активные материалы очень нерастворимы в щелочном электролите. Они остаются в виде твердых частиц и не растворяются, претерпевая изменения в окислении. государственный. Это то, что делает никель-кадмиевый элемент долгоживущим, поскольку не существует химического механизма, вызывающего потерю активного материалы. Важной характеристикой ячейки, которая является результатом этих химических и других свойств, является то, что напряжение ячейки практически постоянно на протяжении почти всего разряда.В никель-кадмиевом элементе оксигидроксид никеля (NiOOH) находится в заряженный активный материал в положительной пластине. Во время разряда заряженный гидроксид никеля переходит в более низкую валентность. состоянии, Ni (OH) 2, принимая электроны из внешней цепи. Металлический кадмий (Cd) - заряженный активный материал в отрицательная пластина. Во время разряда он окисляется до гидроксида кадмия Cd (OH) 2 и выпускает электроны во внешнюю цепь.Во время зарядки батареи реакции меняются на противоположные, возвращая батарею исходное напряжение и емкость. Электролит, в котором происходит реакция, представляет собой раствор гидроксида калия (КОН) в воде с концентрацией в диапазоне 32%. Когда элемент перезаряжен, на положительном электроде образуется газообразный кислород, но герметичный никель-кадмиевый элемент спроектирован для размещения избытка кислорода во время медленной перезарядки без заметной потери производительности.Это достигается путем построения ячейка с отрицательной пластиной, которая не полностью заряжена, когда положительная пластина становится полностью заряженной. Осмотр Пластины покажут, что отрицательная пластина физически больше, чем положительная, как показано на Рис. 2-4

.
избыток кислорода быстро проходит через пористый сепаратор, достигая активных участков на отрицательной пластине, где он рекомбинируется из газообразного состояния с образованием гидроксильных ионов. Эти гидроксильные ионы затем возвращаются к положительной пластине, замыкая цепь. В необычном случае, когда ячейка перезаряжается В необычном случае, когда ячейка перезаряжается с более высокой скоростью, чем может быть обработано конструкцией ячейки, открывается закрывающийся предохранительный клапан, позволяющий уйти избыточному кислороду.

КОНСТРУКЦИЯ

Цилиндрический Никелированный стальной корпус (называемый емкостью элемента) используется в качестве отрицательной клеммы, а крышка ячейки - в качестве положительной клеммы.Пластины, намотанные в компактный рулон, изолированы друг от друга пористым сепаратором, обычно из нейлона или пластика. высокотемпературные ячейки, полипропилен. Этот разделительный материал помимо изолирующих пластин содержит электролит. через которую должна происходить химическая реакция. Изолирующее уплотнительное кольцо, нейлон или полисульфон, электрически изолирует может положительная крышка от негатива.В повторно закрывающемся вентиляционном механизме используется эластомерная прокладка, поддерживаемая стальным диском. и удерживается винтовой пружиной для установки предохранительного клапана.

В отличие от некоторых конструкций, в которых используется резиновая пробка, которая со временем портится в каустической среде стальной диск с подпружиненным эластомерным покрытием сохраняет свои герметизирующие и вентилирующие характеристики на протяжении всего срока службы ячейки.В других конструкциях использовалась диафрагма, которая пронизана острым выступом в крышка при возникновении в ячейке условий избыточного давления. Хотя это обеспечивает удовлетворительную вентиляцию, повторного запечатывания нет. после того, как происходит вентилирование, и клетка быстро высыхает и перестает функционировать. Хотя в настоящее время доступно большинство герметичных ячеек имеют некоторую форму вентиляционного механизма, их все еще называют «герметичными» ячейками.Большинство производителей предоставляют это вентиляция высокого давления на его герметичных цилиндрических ячейках в качестве меры безопасности.

ЗАРЯДКА
Никель-кадмиевые элементы заряжаются прямым ток с соответствующей полярностью к ячейке.

Ток заряда может быть чистый постоянный ток, полный или полуволновой выпрямленный переменный ток или какая-либо другая форма пульсирующей волны постоянного тока. Никель-кадмиевый Ячейка будет заряжаться со скоростью до 0. 02C, но минимальные ставки платы, используемые в коммерческой практике, находятся в диапазоне 0,05. Ставки заряда до 20С были успешно использованы, но, как вы увидите, должны быть средства для прекращения высокой тариф до достижения состояния перезарядки. Согласно отраслевому соглашению, зарядное устройство, которое полностью заряжает аккумулятор за один час или меньше называется «быстрым» зарядным устройством, тогда как зарядному устройству требуется более одного часа, но менее 14–16 часов. называется «быстрым» зарядным устройством.Медленным зарядным устройствам требуется от 14 до 16 часов для полной зарядки, поэтому их обычно называют «ночными». зарядные устройства. Это время зарядки соответствует скорости зарядки от 0,05 ° C до 0,1 ° C для медленной зарядки, от 0,2 ° C до 0,5 ° C для быстрой зарядки, и C или выше для быстрой зарядки. Режимы медленной и быстрой зарядки популярны из-за относительно невысокой стоимости и простоты; реализации. Зарядное устройство не требует специальной схемы для переключения с высокой скорости на низкую, как аккумулятор способен выдерживать постоянную перезарядку при медленной или быстрой зарядке.Сегодня большинство герметичных никель-кадмиевых элементов имеют встроенная защита от перезаряда благодаря способности отрицательной пластины поглощать избыточный кислород, образующийся на положительной стороне пластина во время перезарядки. Хотя аккумулятор может рекомбинировать избыточный кислород при более высоких скоростях заряда, температура накопление может стать важным фактором. Что тогда происходит при более высоких тарифах? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте посмотрим на график того, что происходит с напряжением, температурой и давлением, когда ячейка заряжается до нуля. 1 или 0,3C.

Давление в ячейке остается низким в течение большей части времени заряда и увеличивается по мере батарея приближается к полной зарядке. Более высокое давление является результатом образования кислорода. Чем выше ставка завышения тем выше скорость образования кислорода. Аналогичным образом, когда кислород рекомбинируется на негативе, температура ячейки увеличивается. из-за того, что называется «теплотой рекомбинации».Поскольку мы должны соблюдать законы физики, вся энергия в ячейку необходимо учитывать. Эта энергия (ток заряда, умноженный на напряжение ячейки) либо идет на химическое преобразование активных материалов (что является эндотермической реакцией) или по мере того, как это превращение приближается к завершению (ячейка достигает полного состояние заряда) энергия идет на генерацию и рекомбинацию кислорода, что приводит к повышению температуры.

Кривые давления и температуры выглядят более драматично Таблица ставок C. Обратите внимание, как теперь давление и температура не выравниваются на повышенном уровне, как это видно на медленном и быстром зарядные ситуации. Вскоре после того, как аккумулятор полностью заряжен со скоростью C, температура достигает уровня, который может вызвать повреждение. в систему сепаратора ячеек, если этот зарядный ток (энергия, поступающая в аккумулятор) не снижается.

Продолжительная перезарядка на высоких скоростях может сопровождаться выпуском из ячейки причиняя дальнейший ущерб. Устройства быстрой зарядки (и в некоторых случаях устройства быстрой зарядки, в которых может значительно повыситься температура) включают специальную схему, которая автоматически снижает ток заряда, когда батарея приближается к полностью заряженному состоянию. Хотя существует множество разновидностей зарядных устройств, в этих типах зарядных устройств обычно используется некоторая схема, которая отслеживает температуру батареи. или профиль напряжения, или их комбинация. В самых простых системах используется простой термостат или термистор, который измеряет абсолютная температура аккумуляторной батареи и прекращает заряд около 45 C. Более элегантные системы терминирования используйте схему, определяющую повышение температуры выше некоторого уровня окружающей среды.Повышение температуры обычно устанавливается на 10 ° C выше. окружающий. Совсем недавно микропроцессорная технология была успешно использована для контроля довольно сложных функций напряжения. совпадает с зарядкой. Все эти системы должны обеспечивать постоянный заряд после завершения быстрой зарядки. Нередко использование мониторинга как напряжения, так и температуры, когда один служит резервным для другого, чтобы ограничить риск неконтролируемого начисления высоких ставок.

Принятие комиссии это мера того, насколько эффективно будет заряжаться аккумулятор. Мерой принятия введенной энергии является величина емкости, которая может быть доставлена ​​нагрузке при определенной температуре в результате заданного количества заряда, вводимого в клетка. Если бы принятие заряда было 100%, то вся входящая энергия была бы доступна как выходная. Как и в большинстве вещей в природе нет ничего на 100%.Ni-Cd элементы не исключение. Фактическая кривая приема заряда обычно выглядит следующим образом: отличный КПД в диапазоне заряда от 10% до 90%.

Три области графика демонстрируют различное поведение, которое отражает разные совокупности механизмов, вызывающих потери энергии ввода заряда. В области 1 потери вызваны потребляемой энергией, используемой для преобразования часть активного материала переходит в емкость, которая будет недоступна при разрядке элемента. Однако эта область неэффективности постепенно исчезает, поскольку клетка циклически повторяется, и эта «недоступная» емкость стабилизируется. Зона 2 показывает рядом 100% прием заряда. Любая неэффективность вызвана паразитарными побочными реакциями, происходящими внутри клетки.Область 3 представляет наступление полного заряда и перезаряда, когда элемент больше не может принимать заряд и начинает вырабатывать кислород. Клетка после полной зарядки не может принимать дополнительную плату, и принятие практически сводится к нулю. Прием оплаты снижен более медленными темпами зарядки. Оптимальная эффективность - 1С или 2С. Это графики для принятия заряда при 0,1 ° C и 0,05 ° C. Эти нижние кривые показывают, что более низкие скорости зарядки уменьшают достижимую емкость.Более высокие температуры также снижают эффективность заряда. Хотя общая эффективность зарядки никогда не бывает 100%, оптимальная эффективность зарядки находится при комнатной температуре или ниже. В Ключевые моменты о зарядке:

1. Зарядка произведена. подавая постоянный ток с правильной полярностью.
2. Ставки оплаты делятся на три типа: медленные, быстрые, и быстро.
3. При уровне заряда выше 0,3C важно, чтобы скорость заряда снижалась или прекращалась автоматически. когда аккумулятор полностью заряжен.
4. Принятие заряда - это мера способности элемента заряжаться. Эффективность Время зарядки зависит от скорости зарядки и температуры.

РАЗРЯДКА
Разрядные характеристики Ni-Cd элемента обычно выглядят следующим образом.

Обратите внимание на то, что напряжение элемента остается относительно постоянным и составляет около 1,2 вольт. почти до конца разряда. Резкое падение напряжения в конце разряда типично для никель-кадмиевого элемента. Под В условиях фактического использования определенные переменные вызывают различия в разрядных характеристиках элемента.Это означает, что эти переменные необходимо учитывать при оценке фактической емкости ячеек для определенного приложения. Эти рабочие переменные являются:

- Скорость разряда
- Время разряда
- Глубина разряда
- Температура элемента во время заряда, в состоянии покоя и во время разряд
- скорость заряда и скорость перезарядки

- время зарядки, время отдыха после зарядки
- Предыдущая история циклов

Каждый никель-кадмиевый элемент или батарея имеет определенную номинальную емкость, напряжение разряда и эффективное сопротивление. Отдельные элементы рассчитаны на 1,2 вольт и напряжение для аккумуляторов кратно номинальному напряжению отдельных элементов 1,2 вольт. Пять ячеек, соединенных последовательно приведет к батарее на 6 В. Однако, как вы можете видеть, напряжение разряда, вероятно, будет превышать 1,2 вольта для некоторой части. периода разряда. Большинство производителей оценивают емкость ячеек, указывая консервативную оценку количества емкости. которые могут быть разряжены из относительно нового, полностью заряженного элемента.Принятая рейтинговая практика заключается в том, чтобы указывать рейтинг ячейки в ампер-часы (или миллиампер-часы) до напряжения отсечки 0,9 В при скорости разряда 5 часов.

Это График показывает, что при уменьшении скорости разряда доступная емкость становится менее зависимой от скорости разряда.

Когда скорость разряда увеличивается, доступная емкость уменьшается как скорость разряда увеличивается.Переход от зависимого к независимому обычно происходит в области C / 2. Обратите внимание на «очевидное» преимущество, которое можно получить за 5 часов по сравнению с 1 часом. Продуктового дизайнера интересует настоящая емкость ячейки при скорости разряда приложения. Другие цифры в этом свете становятся академическими.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СРЕДНЕЕ ТОЧЕЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
Давайте посмотрим на влияние температуры на емкость элемента.

Посмотрите, как при более высоких температурах напряжение ниже при таком же разряде ставка. Когда вы комбинируете более высокую скорость разряда с более высокой температурой, профиль напряжения падает еще ниже, снижая кажущееся емкость ячейки. Большинство производителей оценивают емкость ячейки при 23 градусах Цельсия (комнатная температура), чтобы служить ориентиром для оценка фактической производительности.

ВНУТРЕННЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
эффективное внутреннее сопротивление "Re" ячейки - третья характеристика, которая обычно включается в рейтинг. никель-кадмиевого элемента. Это сопротивление оказывает сильное влияние на подачу напряжения и, следовательно, на емкость данного напряжение отсечки. Некоторые производители оценивают свое «внутреннее сопротивление» как импеданс переменного тока на частоте 1000 Гц, что дает более "привлекательное число" вместо использования стандарта ANSI, который дает истинное сопротивление постоянного тока, которое представляет реальный интерес для дизайнера. Существует ограниченное количество приложений "AC", работающих от батарей! Импеданс переменного тока измерения действительно обеспечивают ряд диагностических измерений состояния батарей, но имеют мало общего с прогнозированием производительность в приложении. Схема разряда ячейки может быть представлена ​​как источник напряжения, включенный последовательно с эффективным внутреннее сопротивление.

Величина сопротивления зависит от того, какая часть разряда кривая, на которой находится ячейка.Это отражено в типичном профиле напряжения. Ближе к концу разряда напряжение падает, потому что увеличения внутреннего сопротивления ячейки.

САМОРАЗРЯДКА
Химический саморазряд вызывает потерю энергии элементом во время хранения. Этот разряд не вреден для всего жизнь клетки. Полная емкость может быть восстановлена ​​при нормальной зарядке. Это типичные скорости саморазряда для никель-кадмиевых клетки.RC1 и RC 2 представляют собой разные конструкции.

Обратите внимание на влияние повышения температуры на скорость саморазряда. В Скорость саморазряда составляет около 1% в день при комнатной температуре и удваивается на каждые 10 градусов выше комнатной.

ОТКЛЮЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Важно учитывать отсечку напряжения устройства. который использует Ni-Cd батареи.Давайте снова посмотрим на типичный профиль напряжения.

Если отключение напряжения слишком велико, батарея разряжена. Если отсечка напряжения слишком низкая, или, если отсечки напряжения нет вообще, отдельные элементы в батарее могут работать в обратном направлении, что, если делать это повторно, может снизить доступную емкость и в конечном итоге сократить срок службы батареи.Рекомендуемый отсечка напряжения зависит от скорости разряда и от того, используется ли батарея в «плавающих» приложениях или в циклическом режиме. Приложения. Правильный выбор отсечки напряжения обеспечивает максимальное использование мощности и максимальную надежность. В качестве скорость разряда снижает необходимость отключения напряжения становится более важной. Использование комплектов ячеек с резьбовыми отверстиями для контроля скорости в электроинструментах и ​​приборах приемлемо из-за относительно высокой скорости разряда. При этих высоких разрядах скорость, с которой ячейки демонстрируют обратное электрическое преобразование (из-за быстро увеличивающегося внутреннего сопротивления в конце разряда), который с высокой скоростью предшествует потенциально разрушительному электрохимическому обращению, и нет значительной деградации производительности ячейки. Ключевыми моментами, которые следует помнить о характеристиках разряда, является то, что никель-кадмиевые элементы рассчитаны на 1С или С / 5 разрядить до 0.9 вольт при 23 градусах Цельсия и номинальном напряжении 1,2 вольт. Оценки ячеек имеют консервативный дизайн минимальные и фактические характеристики зависят от условий, при которых элемент заряжается и разряжается. Напряжение профиль никель-кадмиевого элемента очень плоский на протяжении большей части его полезной емкости и очень быстро спадает при приближении элемента к конец его полезной емкости. Также важно, чтобы устройство питалось от никель-кадмиевого аккумулятора, где напряжение отсечка используется, имеет правильную отсечку напряжения, чтобы получить максимальную мощность и максимальную надежность.

СРОК СЛУЖБЫ АККУМУЛЯТОРА
Срок службы батареи может быть описан в сроках службы или количество циклов заряда / разряда. В контролируемых условиях никель-кадмиевый элемент может прослужить до 10 лет при минимальных циклах. С другой стороны, клетки подвергались циклам до десяти тысяч раз, опять же в контролируемых условиях. Обратите внимание, как мы говорим, «в контролируемых условиях». Никель-кадмиевые элементы, использующие ту же базовую технологию, питают спутники почти две декады.Ключевыми элементами, определяющими срок службы элементов, являются температура, условия перезарядки и, в меньшей степени, тип и глубина разряда. Эти ключевые факторы связаны с количеством циклов и возрастом клеток, поэтому и время, и езда на велосипеде косвенно становится элементами в определении жизни клеток. Обычно мы определяем неудачу как точка, в которой элемент не может обеспечить 80% своей номинальной емкости. Основной вид отказа - это потеря целостности сепаратора. что проявляется в короткой клетке.Это короткое замыкание может быть тем, что называется жестким замыканием, низким сопротивлением или типичным в начале отказа короткое замыкание имеет некоторое конечное сопротивление или «мягкое» замыкание. Это мягкое замыкание приводит к тому, что аккумулятор для «саморазряда» за очень короткий период, а также для шунтирования части энергии заряда во время цикла заряда все это приводит к тому, что воспринимается как элемент с низкой емкостью. Функциональный отказ происходит, когда элемент или батарея вызывают устройство конечного использования не функционирует.В этом случае элемент все еще может принимать заряд и разряжаться, но уровень производительности ниже необходимого для правильной работы устройства. В некоторых случаях этот тип отказа является результатом из-за неправильно сконструированного оборудования или неправильного использования определенного типа аккумулятора. Эффект увеличения температура приводит к соответствующему сокращению продолжительности жизни.Процент номинального срока службы для стандартных ячеек и, в меньшей степени, ячеек, которые предназначены для использования при более высоких температурах. В завышенной цене все энергия, доставляемая клеткам, преобразуется в тепло.

Это важно не перезаряжать элементы со скоростью, достаточной, чтобы вызвать значительное повышение температуры в течение продолжительных периодов времени потому что избыточное тепло приведет к сокращению срока службы элементов. Короткое замыкание во внешней цепи вызывает сильный ток через внутренний путь ячейки, который может разрушить токосъемные вкладки и привести к тому, что ячейка станет разомкнутой цепью или, как минимум, повредить уплотнительное кольцо ячейки, вызывая утечку. Теперь давайте обсудим две распространенные проблемы, мифы и заблуждения о Ni-Cd. клетки: обращение и память.

REVERSAL
Что такое инверсия ячейки? Батареи, состоящие из более чем одной ячейки, могут вызвать проблемы с перестановкой элементов, если разряд достаточно глубок, чтобы приведите одну или несколько ячеек батареи к нулевому напряжению.Если разряд продолжается после этой точки, напряжение на истощенная ячейка изменит полярность. Вот общая кривая напряжения, как было показано ранее, за исключением того, что теперь она продолжается. в зону переразряда. Положительный электрод обычно первым выходит из строя. Продолжение разряда вызовет инверсию отрицательного электрода, и напряжение еще больше снизится примерно до -1.4 вольта. Проблема происходит образование газообразного водорода. Когда электроды меняют полярность, они выделяют водород. Поскольку водород не будет рекомбинировать, внутреннее давление в ячейке возрастет до уровня, при котором ячейка будет вентилироваться, если обратный заряд ток поддерживается в течение значительного периода времени. Решение проблемы разворота ячеек состоит в том, чтобы избегать проектных приложений, в которых клетки будут переворачиваться повторно или глубоко.Это делается путем выбора достаточно высокого напряжения отсечки, чтобы гарантировать эти ячейки не будут перевернуты. Обратное обращение клеток более разрушительно при более низких скоростях, поскольку электрохимическое обращение происходит при почти в то же время, что и обратный электрический ток, вызванный увеличением внутреннего сопротивления по мере того, как емкость элемента исчерпывается. При более высоких скоростях разряда, которые мы находим в электроинструментах, электрическое реверсирование происходит до электрохимического реверсирования. со значительным падением производительности продукта.Использование комплектов ячеек с резьбой для регулирования скорости в электроинструментах зависит от по этому принципу и был протестирован для подтверждения отсутствия повреждений блока ячеек. Ячейки получили несколько сотен циклов 40% реверсирования со скоростью 10 ° C, то есть элементы заряжались в обратном направлении при 12 ампер для 40% их емкости, с никаких вредных эффектов не отмечено.

ПАМЯТЬ ИЛИ СНИЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Вопреки распространенному мнению, эффект памяти - это не потеря емкости клеток.Память - это шаг на кривой разряда ячейки.

Посмотрите, как напряжение на нижней кривой понижено по сравнению с нормальная кривая разряда, которую мы видели раньше? Конечный результат шага имеет значение, только если устройство разработано с слишком высокое напряжение отключения.Большинство дизайнеров учитывают этот эффект и позволяют своим устройствам работать на достаточно низком уровне. напряжение, чтобы избежать этой проблемы. Что вызывает память? На самом деле есть два способа создать ступеньку в профиле напряжения. Один представляет собой точно повторяющийся частичный разряд, за которым следует медленный полный заряд. Разряд должен быть точно в ту же точку каждую разрядку для проявления этого эффекта.Второй и наиболее часто встречающийся эффект - снижение напряжения, которую еще называют памятью. Это вызвано постоянным завышением платы за овернайт. Если аккумулятор остается на медленной зарядке в течение длительного времени кристаллы активного материала в пластинах становятся больше. По мере роста кристаллов площадь активной поверхности материала, контактирующего с электролитом, уменьшается, и это явление проявляется как очень небольшое увеличение внутреннего сопротивление, плюс снижение напряжения холостого хода.Скачок напряжения будет происходить в разное время, в зависимости от того, как долго происходит перезарядка и температура аккумулятора слишком высока. По мере продолжения перезаряда область напряжения депрессия произойдет раньше на кривой разряда. Область депрессии можно удалить одним или несколькими разрядами / зарядками. циклов, тем самым возвращая профиль напряжения ячейки в норму. Сегодняшние конструкции ячеек улучшились до такой степени, что это состояние редко проявляется.

ЭПИЛОГ
Томас Эдисон никогда не знал, что он начал более 100 лет назад, когда изобрел первую перезаряжаемую щелочную аккумуляторную батарею. Сегодня, во многих сферах нашей жизни устройства с батарейным питанием делают вещи более удобными, безопасными, производительными и еще интереснее. Практически в любом месте, где вы можете представить, есть система батарей, которая запускает работу или поддерживает дела идут.Они используются по очень приземленным причинам и для целей, которые буквально не от мира сего. Это может иметь начал с Эдисона, но даже он не мог себе представить, как далеко зайдут аккумуляторные технологии. На этом заканчивается это занятие по герметичным никель-кадмиевым элементам. Мы надеемся, что это помогло вам лучше ознакомиться с некоторыми техническими аспектами. технологии герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, и теперь вы лучше понимаете, что следует учитывать когда вы разрабатываете приложения.

Вся информация по кадмию

Никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые вторичные батареи, т.е. аккумуляторная батарея или элемент, содержат кадмий в качестве активного материала отрицательного электрода. Эта технология основана на обратимых электрохимических реакциях кадмия и никеля в гидроксидном (щелочном) электролите калия.На отрицательном электроде (катоде) оксид кадмия дополнительно окисляется до гидроксида кадмия при разряде, в то время как гидратированные соединения никеля на положительном электроде (аноде) восстанавливаются до гидроксида никеля, таким образом:

2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2 <- заряд / разряд -> 2NiO OH + Cd + 2h30

Электролит гидроксид калия не принимает участия в реакциях заряда-разряда и действует только как носитель заряда. В электролит можно добавить гидроксид лития для увеличения срока службы положительного электрода.В результате реакции создается номинальная полезная электродвижущая сила 1,2 В на элемент.

Возможны несколько типов конструкций ячеек. Эти изменения в конструкции ячейки в основном связаны с характером используемой опоры для электродов.

Для положительного электрода различают три основных типа - карманная пластина, спеченная пластина и волоконные пластины. Опора для электрода необходима, потому что активный материал (гидроксид никеля) обычно находится в форме порошка и содержится в пластинах карманов или смешивается со связующими или пастой и помещается в спеченные или волокнистые электроды.Следует отметить, что гидроксид никеля заметно набухает во время заряда и разряда, деформирует опору и ограничивает выбор типа опоры на положительном электроде.

В конструкциях отрицательных электродов используется более широкий спектр конструкций, включая карманные пластины, никелевые спеченные, волоконные и пластмассовые опоры. Именно физическая стабильность активного материала (оксида кадмия) в отрицательном электроде позволяет использовать такое большое количество материалов для поддержки.

Кроме того, необходимо добавить графит или оксид железа, чтобы улучшить проводимость гидроксида никеля и кадмия.Кроме того, во всех типах конструкции ячеек между двумя электродами размещается разделитель для предотвращения коротких замыканий.

Никель-кадмиевые батареи

характеризуются своей устойчивостью к механическим и электрическим воздействиям, длительным календарным и циклическим сроком службы, их превосходной способностью работать с ограниченными потерями производительности как при низких, так и при высоких температурах, а также в условиях больших перепадов температур, ограниченными требованиями к техническому обслуживанию и превосходная надежность. Кроме того, они не проявляют синдрома «внезапной смерти», который преобладает в стандартной (промышленной) аккумуляторной технологии.

На основе этих функций они используются в приложениях, где эти функции абсолютно необходимы, например, в критически важных промышленных установках, а также в ситуациях, когда на карту поставлена ​​человеческая жизнь.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

бывают двух типов: портативные аккумуляторы и промышленные аккумуляторы.

(a) Переносные никель-кадмиевые батареи

Никель-кадмиевые батареи

для портативного использования являются герметичными, обычно имеют конструкцию из спеченных пластин, а элементы имеют цилиндрический формат.Эти никель-кадмиевые батареи используются в бытовом электронном оборудовании, таком как переносные беспроводные инструменты, игрушки и другие бытовые беспроводные устройства.

Размещение на рынке портативных никель-кадмиевых аккумуляторов ограничено в Европейском Союзе с 2008 года для большинства применений, с ограниченным числом исключений. Самое крупное исключение для использования в аккумуляторных электроинструментах было прекращено 31 декабря 2016 года.

(б) Промышленные никель-кадмиевые батареи

Благодаря своим уникальным преимуществам, промышленные никель-кадмиевые батареи являются эталоном как для гражданских (Airbus, Boeing, Embraer и др. ), Так и для военных самолетов, где они используются для обеспечения резервного питания авиационных систем, когда основная мощность источник выходит из строя, а также запускать двигатели на земле.

Промышленные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

также широко используются в качестве резервного источника питания на железных дорогах и в подземных метрополитенах для экстренного торможения, освещения автобусов, отопления и кондиционирования воздуха, связи водителя с пассажиром, а также для запуска локомотива и резервного питания на рельсах. сигнальные и сигнальные огни.

Другие применения включают резервное питание крупных промышленных объектов, таких как атомные электростанции, сталелитейные заводы, морские платформы для разведки и добычи нефти, нефтеперерабатывающие заводы, системы аварийного освещения и сигнализации, а также в навигационных средствах, таких как маяки и буи, и другие применения, в которых требуются те же характеристики, в которых непревзойденная надежность обычно является самой высокой.

Новости

Членство в ICdA

Международная кадмиевая ассоциация (ICdA) - некоммерческая ассоциация, представляющая интересы мировой кадмиевой промышленности. В его члены входят производители, переработчики, переработчики и потребители металлического кадмия, соединений кадмия и продуктов, в которые кадмий или его соединения были намеренно добавлены.

Подробнее?

Ссылки & Сеть

аккумуляторов | Бесплатный полнотекстовый | Мониторинг состояния заряда и диагностика никель-кадмиевых элементов с использованием импедансной спектроскопии

Рисунок 1. ( a ) Качественные разрядные характеристики никель-кадмиевого аккумулятора с эффектом памяти.( b ) Определение окончания заряда по отсечке минус-дельта-U. U = напряжение в вольтах.

Рисунок 1. ( a ) Качественные разрядные характеристики никель-кадмиевого аккумулятора с эффектом памяти. ( b ) Определение окончания заряда по отсечке минус-дельта-U. U = напряжение в вольтах.

Рисунок 2. Спектры импеданса никель-кадмиевой (NiCd) батареи (ячейка 5, новая: состояние здоровья (SOH) 100% = 1,7 Ач, выдержка: SOH 71% = 1.21 А · ч) при полном заряде (состояние заряда (SOC) = 100%, сплошная линия) и состоянии заряда 80% (пунктир): ( a ) график комплексной плоскости импеданса Z, так называемый Найквист график, ( b ) проводимость Y = 1 / Z в комплексной плоскости, ( c ) комплексная емкость C = Y / (jω), ( d ) частотная характеристика модуля | Z | (ω), часть диаграммы Боде. Реактивное сопротивление Im Z, восприимчивость Im Y и псевдоемкость Re C отражают состояние заряда более четко, чем омическое сопротивление Re Z, проводимость Im Y и фазовый угол ϕ (здесь не показаны).

Рисунок 2. Спектры импеданса никель-кадмиевой (NiCd) батареи (ячейка 5, новая: состояние здоровья (SOH) 100% = 1,7 Ач, в возрасте: SOH 71% = 1,21 Ач) при полной зарядке (состоянии заряда) (SOC) = 100%, сплошная линия) и состояние заряда 80% (пунктир): ( a ) график комплексной плоскости импеданса Z, так называемый график Найквиста, ( b ) проводимость Y = 1 / Z в комплексной плоскости, ( c ) комплексная емкость C = Y / (jω), ( d ) частотная характеристика модуля | Z | (ω), часть диаграммы Боде. Реактивное сопротивление Im Z, восприимчивость Im Y и псевдоемкость Re C отражают состояние заряда более четко, чем омическое сопротивление Re Z, проводимость Im Y и фазовый угол ϕ (здесь не показаны).

Рисунок 3. Напряжение во время испытания в непрерывном цикле при 50 ° C (NiCd, 1,7 Ач, 0,5C) в течение 1200 циклов.

Рисунок 3. Напряжение во время испытания в непрерывном цикле при 50 ° C (NiCd, 1,7 Ач, 0,5C) в течение 1200 циклов.

Рисунок 4. Мониторинг SOC методом импедансной спектроскопии отработанного NiCd аккумулятора (ячейка 5 пачки №3 2017 г.).( a ) Реактивное сопротивление X = Im Z на разных частотах в зависимости от состояния заряда. ( b ) Псевдоемкость C и ( c ) вычисленный остаточный электрический псевдозаряд Q (t) = C U (t) при мгновенном напряжении U (SOC).

Рисунок 4. Мониторинг SOC методом импедансной спектроскопии отработанного NiCd аккумулятора (ячейка 5 пачки №3 2017 г. ). ( a ) Реактивное сопротивление X = Im Z на разных частотах в зависимости от состояния заряда. ( b ) Псевдоемкость C и ( c ) вычисленный остаточный электрический псевдозаряд Q (t) = C U (t) при мгновенном напряжении U (SOC).

Рисунок 5. Мониторинг состояния здоровья (SOH) методом импедансной спектроскопии NiCd аккумуляторов. ( a ) Реактивное сопротивление Im Z (1 Гц) в течение 1200 циклов заряда-разряда (ячейка новой батареи №6, C / 2, 50 ° C). ( b ) Быстрый метод с разрядом 0,19 мАч и измерением емкости путем отсчета ампер-часов (ячейка новой упаковки №5). ( c ) Im Z (1 Гц) полностью заряженных аккумуляторных блоков по сравнению с SOH. ( d ) Ячейка 5 упаковки №1 после 400 предварительных циклов. Состояние SOH = Q 0 / Q N (отношение фактической и номинальной доступной емкости Q) довольно хорошо коррелирует с реактивным сопротивлением Im Z.

Рисунок 5. Мониторинг состояния здоровья (SOH) методом импедансной спектроскопии NiCd аккумуляторов. ( a ) Реактивное сопротивление Im Z (1 Гц) в течение 1200 циклов заряда-разряда (ячейка новой батареи №6, C / 2, 50 ° C). ( b ) Быстрый метод с разрядом 0,19 мАч и измерением емкости путем отсчета ампер-часов (ячейка новой упаковки №5). ( c ) Im Z (1 Гц) полностью заряженных аккумуляторных блоков по сравнению с SOH. ( d ) Ячейка 5 упаковки №1 после 400 предварительных циклов. Состояние SOH = Q 0 / Q N (отношение фактической и номинальной доступной емкости Q) довольно хорошо коррелирует с реактивным сопротивлением Im Z.

Рисунок 6. Мониторинг состояния на основе емкости относительно напряжения на клеммах U / U 0 при ( a ) 0,1 Гц и ( b ) 1 Гц. BoL = начало срока службы (1,7 Ач), EoL = конец срока службы (1,2 Ач) ячейки № 5 пакета № 6. Сплошное: C = Im Y / (jω) согласно уравнению (4). Пунктирная линия: приближение C D = C (ω → ∞).

Рисунок 6. Мониторинг состояния на основе емкости относительно напряжения на клеммах U / U 0 при ( a ) 0. 1 Гц и ( b ) 1 Гц. BoL = начало срока службы (1,7 Ач), EoL = конец срока службы (1,2 Ач) ячейки № 5 пакета № 6. Сплошное: C = Im Y / (jω) согласно уравнению (4). Пунктирная линия: приближение C D = C (ω → ∞).

Рисунок 7. Исследование старения. Относительный псевдозаряд Q (ω) = C (ω) ⋅U (SOC) устаревшей батареи емкостью 1,7 А · ч (блок № 6, EoL = конец срока службы) относительно новой батареи (BoL = начало срока службы). ( a ) Измерения импеданса на выбранных частотах в сравнении с фактическим состоянием заряда SOC = Q / Q 0 , полученным путем подлинного подсчета ампер-часов.( b ) Частотная характеристика относительного псевдозаряда, которая определяется внутренним сопротивлением батареи ниже 1 Гц и поверхностной емкостью выше 1 Гц.

Рисунок 7. Исследование старения. Относительный псевдозаряд Q (ω) = C (ω) ⋅U (SOC) устаревшей батареи емкостью 1,7 А · ч (блок № 6, EoL = конец срока службы) относительно новой батареи (BoL = начало срока службы). ( a ) Измерения импеданса на выбранных частотах в сравнении с фактическим состоянием заряда SOC = Q / Q 0 , полученным путем подлинного подсчета ампер-часов.( b ) Частотная характеристика относительного псевдозаряда, которая определяется внутренним сопротивлением батареи ниже 1 Гц и поверхностной емкостью выше 1 Гц.

Рисунок 8. Влияние старения. Отношение доступного электрического псевдозаряда Q 0 (т) использованных никель-кадмиевых батарей к номинальному значению новой батареи Q N (упаковка № 5 и упаковка № 6). Данные взяты из рисунка 5. Псевдозаряд на основе импеданса Q 0 = C (1 Гц) U (деленный на номинальную емкость Q N ) хорошо коррелирует с истинными значениями SOH из измерений Ач. Рисунок 8. Влияние старения. Отношение доступного электрического псевдозаряда Q 0 (т) использованных никель-кадмиевых батарей к номинальному значению новой батареи Q N (упаковка № 5 и упаковка № 6). Данные взяты из рисунка 5. Псевдозаряд на основе импеданса Q 0 = C (1 Гц) U (деленный на номинальную емкость Q N ) хорошо коррелирует с истинными значениями SOH из измерений Ач.

Рисунок 9. Характеристики старения NiCd элемента №5 упаковки №6 (новинка: 1.7 А · ч, в возрасте: 1,3 А · ч, SOH = 76%) на графике зависимости псевдоемкости C (ω) и псевдозаряда Q (ω) = C (ω) U от внутреннего сопротивления (действительной части импеданса). U (SOC) = фактическое напряжение ячейки во время измерения.

Рисунок 9. Характеристики старения никель-кадмиевого элемента №5 пакета №6 (новый: 1,7 А · ч, выдержанный: 1,3 А · ч, SOH = 76%) на графике псевдоемкости C (ω) и псевдо-заряда Q (ω) = C (ω ) U в зависимости от внутреннего сопротивления (действительная часть импеданса). U (SOC) = фактическое напряжение ячейки во время измерения.

Рисунок 10. Характеристики старения никель-кадмиевой батареи (ячейка №5 из упаковки №6). ( a ) Различные нормированные величины состояния заряда относительно напряжения U / U 0 , псевдоемкости C / C 0 при 0,22 Гц, мнимой части импеданса при 0,22 Гц и относительной постоянной времени τ / τ 0 при 0,22 Гц относительно фактического состояния заряда, полученного при подсчете ампер-часов. ( b ) Относительная постоянная времени между старой батареей τ = R (1 кГц) ⋅C (0.1 Гц) и новый аккумулятор τ 0 на разных частотах в соответствии с уравнением (6).

Рисунок 10. Характеристики старения никель-кадмиевой батареи (ячейка №5 из упаковки №6). ( a ) Различные нормированные величины состояния заряда относительно напряжения U / U 0 , псевдоемкости C / C 0 при 0,22 Гц, мнимой части импеданса при 0,22 Гц и относительной постоянной времени τ / τ 0 при 0,22 Гц относительно фактического состояния заряда, полученного при подсчете ампер-часов.( b ) Относительная постоянная времени между старой батареей τ = R (1 кГц) ⋅C (0,1 Гц) и новой батареей τ 0 на разных частотах в соответствии с уравнением (6).

Таблица 1. Обзор экспериментов.

Таблица 1. Обзор экспериментов.

Метод испытаний Аккумулятор: 7,5 В, 1,7 Ач, 5 отдельных элементов A. Циклическое переключение (SOC) при 50 ° C B. Измерения импеданса во время разряда (SOC 1 → 0.7) После 400, 800, 1200 циклов C. Емкость после полной зарядки 0,5 ° C (счет Ач)
1 Полная разрядка (a) старый (# 1)
(b) новый (# 4 )
1C (1 → 0)
0,5C (1 → 0)
с шагом 2% напряжения в цикле 400, 800 и 1200
2 Частичный разряд (a) старый (# 2 )
(b) новый (# 5)
1C (1 → 0,8)
0,5C (1 → 0,8)
с шагом 0,19 Ач при циклах 400, 800 и 1200
3 Частичный разряд (а) старый (№3)
(б) новый (№6)
0. 1C (1 → 0,8)
0,5C (1 → 0,8)
с шагом 2% в циклах 400, 800 и 1200

Правда о никель-кадмиевых аккумуляторах

[nextpage title = ”Введение”]

Никель-кадмиевый (NiCd) - очень хорошо известная технология перезаряжаемых аккумуляторов, используемая в нескольких электронных устройствах, таких как портативные компьютеры, сотовые телефоны, беспроводные телефоны, старые материнские платы и т. Д. Она также очень хорошо известна своей (не) известной «Эффект памяти», который заставляет батареи такого типа терять заряд быстрее, когда они старые, чем когда они были совершенно новыми.В этой статье мы более подробно объясним, как работают никель-кадмиевые батареи, что и почему происходит «эффект памяти» и как его предотвратить.

Как следует из названия, никель-кадмиевые батареи состоят из двух химических элементов: никеля в форме гидроксида никеля и кадмия. Третий элемент, используемый в качестве электролита, обычно раствор гидроксида калия (КОН). Кадмий - большой злодей. Во-первых, это элемент, стоящий за «эффектом памяти», а во-вторых, это тяжелый металл и, следовательно, очень токсичный.

Вот почему в новых технологиях аккумуляторных батарей больше не используется кадмий (например, никель-металлогидридные [NiMH], литий-ионные [Li-ion] и литий-ионные полимерные [Li-Pol]). В портативных компьютерах, сотовых телефонах, беспроводных телефонах и материнских платах, представленных сегодня на рынке, больше не используются никель-кадмиевые батареи, и у вас не будет никаких проблем или «эффекта памяти», если в вашем электронном гаджете используется батарея, отличная от технологии NiCd. Просто чтобы убедиться, если вы посмотрите на свою батарею, вы найдете наклейку, показывающую, какую технологию батареи она использует.Если это не NiCd, у вас не будет проблемы с «эффектом памяти».

Что это вообще за «эффект памяти»?

«Эффект памяти» - это когда аккумулятор «думает», что он полностью заряжен, но это не так. Итак, допустим, что он заряжен на 70%, но он «думает», что он заряжен на 100%. В этом случае при установке на зарядное устройство он перестанет заряжаться, так как считает, что он уже заряжен. Когда вы начнете использовать свой гаджет, он прослужит меньше, так как он заряжен только на 70% - и поэтому предполагается, что старые никель-кадмиевые батареи служат меньше, чем новые.Что верно, но это способы предотвратить возникновение «эффекта памяти».

[nextpage title = «Почему возникает эффект памяти и как его предотвратить?»]

С технической точки зрения, это происходит за счет образования кристаллов кадмия внутри батареи. Эти кристаллы трудно растворяются и ответственны за «эффект памяти». Таким образом, уловка, позволяющая избежать «эффекта памяти», состоит в том, чтобы избежать образования этих кристаллов внутри батареи.

Обычно это достигается за счет подзарядки батареи только тогда, когда она разряжена, а не когда она частично разряжена.Кроме того, высокие температуры способствуют образованию кристаллов.

Однако это создает другую проблему: NiCd нельзя полностью разрядить, иначе они будут повреждены. Под полностью разряженным аккумулятором обычно подразумевается напряжение ниже 1 В на элемент (никель-кадмиевые батареи обычно формируются путем объединения нескольких ячеек 1,2 В; типичные никель-кадмиевые батареи представляют собой блоки 3,6 В с использованием трех элементов по 1,2 В).

Таким образом, «трюк», который многие люди рекомендуют для устранения «эффекта памяти» путем полной разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов путем их короткого замыкания (или любой другой вид «быстрой разрядки»), на самом деле наносит аккумуляторам больше вреда, чем пользы, даже если несколько человек утверждают, что таким образом они могут восстановить никель-кадмиевые батареи с «эффектом памяти».Суть в том, что такая уловка не растворяет кристаллы кадмия, которые ответственны за проблему «эффекта памяти». Правильный способ разрядить никель-кадмиевые батареи и предотвратить «эффект памяти» - это разрядить их, используя их в обычном режиме на вашем гаджете, пока ваш гаджет не пожалуется на низкий уровень заряда батарей.

Еще одна вещь, которую некоторые люди заявляют, - это восстановление никель-кадмиевых аккумуляторов путем их «разрядки», то есть быстрой зарядки их сильным током. Об этом мы поговорим на следующей странице.

Наблюдать за текущим состоянием заряда NiCd очень сложно, потому что у никель-кадмиевых батарей нет линейной кривой разряда. Напряжение на никель-кадмиевых элементах остается на уровне 1,2 В до тех пор, пока аккумулятор не «разрядится». Таким образом, даже если батарея заряжена только на 30%, она, например, будет обеспечивать на выходе 1,2 В.

Давайте объясним это лучше. Обычные неперезаряжаемые 1,5 В представляют собой линейную рампу разряда, поэтому, когда он имеет 50% заряда, он будет обеспечивать только 0,75 В.Таким образом, вы можете легко следить за текущим состоянием заряда штатного аккумулятора, достаточно измерить его вольтметром.

Итак, когда NiCd частично заряжен, когда нельзя сказать, действительно ли он частично заряжен или полностью заряжен, потому что в обоих сценариях батарея будет обеспечивать 1,2 В на своем выходе.

Никель-кадмиевые батареи «разряжаются» всякий раз, когда на их выходе присутствует напряжение 1 В. Проблема, как мы уже говорили ранее, заключается в том, что если вы продолжите использовать батарею ниже этого значения, вы ее повредите.Именно тогда ваш беспроводной телефон начинает издавать звуковой сигнал, сообщая вам, например, о разряде аккумулятора. Пора сразу же его перезарядить.

Таким образом, правильный способ подзарядить никель-кадмиевый аккумулятор - полностью зарядить его, использовать и подождать, пока он достигнет уровня 1 В на элемент, и только потом перезарядить. Это также известно как «полный цикл перезарядки». Никель-кадмиевые батареи могут пройти не более 500 полных циклов перезарядки. После этого батарея начинает давать проблемы.

Как мы уже упоминали, обычно электронные устройства сообщают вам, когда батарея достигает этого состояния: это точный момент, когда ваш гаджет начинает жаловаться на низкий заряд батареи.

В некоторых старых портативных компьютерах с никель-кадмиевыми батареями использовалась уловка, позволяющая пользователю узнать, сколько заряда осталось в батарее. Производитель знал, сколько времени проработает компьютер с полностью заряженной батареей. Итак, в ту минуту, когда вы отключили свой ноутбук от сети, он начал измерять время, в течение которого он работал от батареи, и сделал расчет, сколько осталось батареи. Таким образом, он на самом деле не измерял состояние батареи (потому что, как мы уже говорили, почти невозможно узнать состояние заряда NiCd), а вместо этого показывал «предположение».

Еще одна большая проблема с никель-кадмиевыми батареями заключается в том, что они теряют заряд, когда они не используются, со скоростью 1% в день. Это означает, что неиспользуемая никель-кадмиевая батарея будет терять заряд со скоростью 30% в месяц. Через три с половиной месяца он полностью исчезнет, ​​что может привести к необратимому повреждению - как мы уже говорили, никель-кадмиевые батареи не могут быть полностью разряжены.

[nextpage title = ”Dead Batteries”]

Некоторые люди заявляют, что восстанавливают разряженные никель-кадмиевые батареи - т. Е. Батареи, показывающие 0 В на вольтметре, и которые не восстанавливаются путем подключения их к зарядному устройству - путем выполнения сильноточной быстрой зарядки, процесса, известного как «разрядка», и их положить их обратно в зарядное устройство для регулярной зарядки.

Фактически, это сработает, если в батарее есть внутреннее короткое замыкание, вызванное небольшим дендритом, который представляет собой небольшой кусок материала, соединяющий два полюса батареи изнутри. Что делает этот дендрит, так это сжигает этот дендрит, как если бы это был предохранитель, решая проблему короткого замыкания.

Но проблема может вернуться, потому что могут образоваться не только другие дендриты, но и испарившийся материал теперь находится внутри батареи, который может действовать как резистор, заставляя батарею удерживать меньше заряда, чем когда она была хорошей.

Однако разрядка аккумулятора, если проблема не во внутреннем коротком замыкании, может привести к еще большему повреждению аккумулятора. Как мы уже упоминали, если вы позволите своей никель-кадмиевой батарее полностью разрядиться, она может быть повреждена - то есть полностью разряжена навсегда - и проблема здесь не будет в каких-либо дендритах внутри, создающих внутреннее короткое замыкание.

Имейте в виду, что этот метод не имеет ничего общего с «эффектом памяти». Некоторые люди могут утверждать, что этим они решили «эффект памяти» батареи, но на самом деле проблема с батареей была другой (внутреннее короткое замыкание).

[nextpage title = ”Summary”]


  • Чтобы избежать «эффекта памяти», вы должны выполнить «полный цикл перезарядки», то есть использовать гаджет без зарядного устройства до тех пор, пока он не разрядится (т. Е. Когда вы беспроводной телефон начинает пищать) и только после этого заряжайте его.

  • Никель-кадмиевые батареи выдерживают около 500 полных циклов перезарядки.

  • Никель-кадмиевые батареи не могут быть полностью разряжены (напряжение ниже 1 В на элемент). Это повреждает аккумулятор.

  • Не замыкайте накоротко никель-кадмиевые батареи и не выполняйте другие действия, связанные с «быстрой разрядкой».Это повреждает батарею (хотя некоторые люди утверждают, что таким образом они могут восстановить никель-кадмиевые батареи с «эффектом памяти»). Суть в том, что такая уловка не растворяет кристаллы кадмия, которые ответственны за проблему «эффекта памяти».

  • «Подзарядка» никель-кадмиевой батареи (сильноточная быстрая зарядка) может решить некоторые проблемы с разряженной батареей, однако этот метод не имеет отношения к решению проблемы «эффекта памяти».

  • Когда никель-кадмиевые батареи не используются, они теряют 1% заряда в день.Через три с половиной месяца аккумулятор полностью разряжается, что приводит к повреждению аккумулятора.

  • Не подвергайте никель-кадмиевые батареи воздействию высоких температур.

  • Батареи не на основе кадмия не подвержены «эффекту памяти».

Знания об аккумуляторах

О аккумуляторной батарее

В продаже имеется пять типов аккумуляторных батарей. В следующей таблице сравниваются их производительность и применение.В настоящее время наиболее популярными аккумуляторными батареями являются Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion в индустрии бытовой электроники, которые входят в число наших основных продуктов.

Использование перезаряжаемой батареи может сэкономить окружающую среду и сэкономить ваши деньги. Например, одну никель-металлгидридную батарею размера AA можно использовать не менее 500 раз, что равно 500 щелочной батарее AA, это будет стоить вам менее 0,002 доллара за каждый раз.

Сравнение характеристик различных аккумуляторных батарей

Параметры

Свинцово-кислотный

Ni-Cd

Ni-M-H

Жидкость

Литий-ионный

Полимер

Литий-ионный

Напряжение (В)

2

1. 2

1,2

3,6

3,6

Весовая плотность энергии (Втч / кг)

35

50

80

125

170

Объемная энергия Плотность (Втч / л)

80

150

200

320

400

Срок службы (раз)

300

500

500

800

1000

Саморазряд
(% / мес)

0

25-30

30-35

6-9

2-5

Состояние электролита

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Полимерный гель

мин. толщина

> 10 мм

> 3 мм

> 3 мм

> 3 мм

<1 мм

Эффект памяти

да

Загрязнение

да

да

Себестоимость

самый низкий

Низкий

средний

Высокая

Средний

Преимущества

Большой ток стока и низкая стоимость

Средний ток стока и низкая стоимость, меньший объем

Средний ток стока и стоимость, большая емкость

больший объем и меньший вес

Максимальная емкость, меньший вес и гибкая форма

Недостатки

Слишком тяжелый

Экологичность не безопасна

Высший саморазряд и вес

Низкий ток стока и более высокая стоимость

Низкий ток стока и очень высокая стоимость

Приложения

Автомобиль и освещение

Электроинструмент, беспроводной телефон, аварийное освещение и т. Д.

Игрушка, КПК, MP3, цифровая камера и т. Д.

Сотовый телефон и портативный компьютер

Портативные компьютеры


Промышленные стандартные размеры цилиндрической батареи

Размер элемента Диаметр (мм) Длина (мм) NiCad Вес (граммы) NiMH Вес (граммы)
Размер A Аккумуляторы
AAAA 8.4 40,2 10 10
4/3 AAAA 8,4 67 12-13 13
1/4 AAA 10,5 14 2,5–3,5 2,5-4
1/3 AAA 10,5 16 5,5 5,5
1/2 AAA 10. 5 22 7
2/3 AAA 10,5 30 6-8 8-9
AAA36 10,5 36 11
4/5 AAA 10,5 37 11
AAA38 10.5 38 11
3/4 AAA 10,5 39,5 12 12
AAA42 10,5 42 12
AAA 10,5 44,5 10 13
5/4 AAA 10.5 50 14 15
L-AAA 10,5 50 13 14
4/3 AAA 10,5 67 17 18
5/3 AAA 10,5 67 19 19
LL-AAA 10. 5 67 17 18
3/2 AAA 10,5 67 19 20
6/4 AAA 10,5 67 20 20
7/5 AAA 10,5 66,5 15 15
7/4 AAA 10.5 76 19 20-21
7/3 AAA 10,5 80 23
SL AAA 10,5 80 23
1/3 AA 14,2 17,5 6,5 7
1/2 AA 14.2 30 12 15
2/3 AA 14,2 28,7 13-15 13-16
4/5 AA 14,2 43 20 22
AA 14,2 50 21 27
AA с плоским верхом 14. 2 48 21 27

5/4 AA

14,2

64,5 29
L-AA 14,2 65 29 30
4/3 AA 14,2 65,2 30 30
7/5 AA 14.2 70 29 39
1/3 А 17 21
1/2 А 17 25 17 21
2/3 А 17 28,5 18-20 20-23
4/5 А 17 43 26-31 32-35
А 17 50 32 40
4/3 А 17 67 50 55
L-A 17 67 48 53
7/5 А 17 70 44. 8 56
Жир А 18 50 38 42
4/3 жира A 18 67 56 60
L-жир A 18 67 55 60

Батареи размера Sub C

1/2 SC 23 26 30
2/3 SC 23 28 25 28
4/5 SC 23 34 38 42
SC (под C) 23 43 52 55
5/4 Sub C 23 49.5 65-67 70
4/3 SC 23 50 60 66
L-SC 23 50 57 63

Размер C Батареи

1/2 С 26 24 31 34
3/5 С 26 30 40 44
2/3 С 26 31 45 50
С 26 46 72 80
5/4 С 26 58 90 100

Размер D Батареи

1/2 D 33 37 81-84 81
2/3 D 33 43. 4 98-105 115
Д 33 58 105-145 105-160
4/3 D 33 89 140-190 175
3/2 D 33 90,3 195-236 240

F Батареи

Ф 33 91.2 231 255
SF (супер F) 41,4 89,1 393 425
  • Диаметр и длина могут варьироваться от 0,1 мм до 1 мм у разных производителей
  • Вес ячейки зависит от производителя. Назначение столбца веса - дать представление о том, насколько тяжелой будет ячейка. Ваши результаты могут отличаться.

Каков срок службы аккумуляторной батареи?

Когда батарея заряжается и разряжается, мы называем цикл или период.В заявленных принципах заряда и разряда и снижении емкости до достижения установленного стандарта общее количество циклов, которое он может пройти, называется сроком службы аккумулятора.


Что такое саморазряд аккумуляторной батареи?

Первичная батарея или полностью заряженная вторичная батарея, если отложить ее на время, емкость снизится или потеряется, это явление вызывает саморазряд, то есть утечку электричества. Это определяется внутренней электрохимической системой, подобно утечке воды из пруда или водоема.


Какое внутреннее сопротивление батареи?

Импеданс батареи - это сопротивление при протекании тока через рабочую ячейку, как правило, внутреннее сопротивление учитывается как постоянный ток. и переменного тока сопротивление. Поскольку сопротивление перезаряжаемого элемента невелико, электрод легко поляризовать, создавая поляризационное сопротивление при измерении постоянного тока. сопротивление, точное значение не может быть измерено.


Что такое эффект памяти?

Эффект памяти возникает только на никель-кадмиевых батареях.Как и в традиционной технологии, отрицательным элементом никель-кадмиевых аккумуляторов является спекание с толстым кристаллом никеля, если никель-кадмиевые аккумуляторы заряжать до того, как они полностью разрядятся, кристаллы никеля легко собираются, образуя агломерацию, в результате чего возникает платформа первичного разряда. Батарея сохраняет платформу, что будет считаться окончанием разряда для следующего цикла, даже если емкость решает, что аккумулятор может быть разряжен на более низкую платформу. Аккумулятор сохранит этот процесс в своей памяти, поэтому во время следующей разрядки аккумулятор запоминает только эту уменьшенную емкость.Точно так же любая дальнейшая неполная разрядка при каждом использовании усугубит эффект снижения емкости. Эффект Существует два метода устранения эффекта: во-первых, глубокий разряд при слабом токе (т.е. от 0,1C до 0V), во-вторых, несколько циклов при высоких токах (например, 1C).


Как температура окружающей среды влияет на работу аккумулятора?

Низкие температуры (например, -15 ° C), очевидно, уменьшат скорость разряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. При -20? электролит в точке замерзания, скорость заряда сильно замедлится.При низкой температуре (ниже -15 ° C) заряд поднимет внутреннее давление газа и, возможно, откроет предохранительный клапан. Температура окружающей среды от 5? До 30? лучший диапазон для эффективного заряда. Обычно с повышением температуры эффективность заряда повышается. Но когда температура поднимется до 45? или выше, качество материалов в батарее ухудшится, и срок службы батареи значительно сократится.


Как "перезаряд" влияет на производительность аккумулятора?

«Избыточный заряд» описывается как непрерывная зарядка после полной зарядки аккумулятора определенным методом зарядки.Поскольку уровень емкости при положительной полярности выше, чем при отрицательной полярности, при положительной полярности будет генерироваться кислород, который может быть составлен из кадмия, полученного при отрицательной полярности через сепаратор. В общем случае внутреннее давление не будет значительно увеличиваться, однако, если зарядный ток, подаваемый на аккумулятор, слишком велик, время зарядки очень велико и, наконец, кислород не может быть израсходован вовремя, аккумулятор будет поврежден. из-за повышения давления, деформации батареи, утечки и т. д.Однозначно снизится и производительность аккумулятора


Как «Чрезмерный разряд» влияет на производительность аккумулятора?

Если напряжение элемента достигает расчетного значения, это означает, что аккумулятор разрядил сохраненную емкость, но, тем не менее, процесс разряда является непрерывным, что приведет к чрезмерной разрядке. Обычно конечное напряжение можно определить по току разряда, например, конечное напряжение установлено на уровне 1,0 В / элемент, как разряженное при 0,2 ° C-2 ° C, и 0.8 В / элемент при 3 ° C или более, например 5C или 10C. Чрезмерный разряд может вызвать катастрофу, особенно при сильном токе или многократном чрезмерном разряде. Обычно чрезмерная разрядка может вызвать повышение внутреннего давления в ячейке, и обратимость материалов активности как в положительном, так и в отрицательном смысле будет нарушена. Даже при зарядке восстанавливается только часть, и емкость явно уменьшается.


Как короткое замыкание влияет на работу аккумулятора?

Шунтирование любых проводящих материалов с внешними клеммами батареи приведет к короткому замыканию.В зависимости от аккумуляторной системы короткое замыкание может иметь серьезные последствия, например повышение температуры электролита или повышение внутреннего давления газа. Если значение внутреннего давления газа превышает ограничение срока службы крышки элемента, электролит вытечет, что серьезно повредит аккумулятор. Если безопасный вентиль не сработает, произойдет даже взрыв. Поэтому не замыкайтесь.


Каковы характеристики никель-кадмиевого аккумулятора?

      • Низкая стоимость;
      • Отличная выносливость при перезарядке;
      • Отличная быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Саморазряд средней степени;
      • Хорошие показатели безопасности.

Каковы характеристики никель-металлогидридной батареи?

      • Низкая стоимость;
      • Хорошая быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Нет накопления в памяти;
      • Зеленые источники энергии, без загрязнения;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Хорошие показатели безопасности.

Каковы характеристики литий-ионного аккумулятора?

      • Высокая плотность энергии;
      • Высокое рабочее напряжение;
      • Нет накопления в памяти;
      • Длительный срок службы;
      • Без загрязнения;
      • Легкий вес;
      • Очень низкая скорость саморазряда.

Каковы характеристики литий-ионного полимерного аккумулятора?

      • Нет жидкого электролита, поэтому никогда не протекайте;
      • Может иметь различную форму;
      • Может быть изготовлен в виде тонкой батареи, например, 3,6 В, 400 мАч, толщина может уменьшиться до 0,5 мм;
      • Высокое напряжение в аккумуляторе: несколько аккумуляторов с жидким электролитом можно соединить последовательно, чтобы получить только высокое напряжение; литий-полимерный аккумулятор может получать высокое напряжение в ячейке посредством многопользовательской комбинации;
      • Емкость литий-полимерных аккумуляторов того же объема в два раза больше, чем у литий-ионных аккумуляторов.

Каковы характеристики литиевых батарей MnO2 и Li-SOCL2?

      • Высокая плотность энергии;
      • Длительный срок хранения;
      • Широкий диапазон рабочих температур;
      • Хорошая герметичность;
      • Постоянное напряжение разряда

Почему аккумуляторные батареи имеют нулевое или низкое напряжение?

(1) Напряжение одной из ячеек равно 0 В;

(2) Свечи имеют короткое замыкание, обрыв или плохой контакт;

(3) Провода отведены от пайки или плохо припаяны;

(4) Неправильное соединение аккумулятора или контакты соединительных пластин отсутствуют, плохо приварены или сломаны.


Меры предосторожности:

1. Внимательно прочтите спецификацию или проконсультируйтесь, как правильно использовать.
2. В соответствии с индикацией электроприбора правильно установите положительный и отрицательный полюсы аккумулятора.
3. Не используйте вместе новую и старую батареи или батареи другого типа и модели.
4. Не заряжайте основную батарею.
5. Не нагревайте и не разбирайте аккумулятор, даже не бросайте его в огонь или воду.
6.Не допускайте короткого замыкания в случае взрыва батареи, протечки или других травм.
7. При обнаружении исключительных условий, таких как ужасный запах, протечка, трещины и деформация корки батареи, немедленно прекратите использование батареи.
8. Поместите аккумулятор в недоступном для детей месте.
9. Если вытекшая жидкость попала в глаза, тщательно промойте глаза чистой водой не менее 15 минут, приподнимая верхние и нижние веки, пока не исчезнут следы химического вещества. Обратитесь за медицинской помощью.
10.Если электрический прибор не используется в течение длительного времени, выньте аккумулятор и храните его в прохладном, хорошо вентилируемом месте.


Почему литий-ионный аккумулятор имеет нулевое напряжение?

Из соображений безопасности наш литий-ионный аккумулятор имеет защиту печатной платы, которая защищает аккумуляторные блоки от чрезмерной зарядки и разрядки. Когда литий-ионный аккумулятор перезаряжается или разряжается, печатная плата автоматически отключается. Тогда вы можете обнаружить, что аккумулятор имеет нулевое напряжение.Это не означает, что аккумулятор разряжен. Вы можете просто зарядить его с помощью нашего зарядного устройства, и все вернется в норму. Убедитесь, что используете рекомендованные зарядные устройства batteryspace. Мы не несем ответственности за зарядные устройства других производителей. Однако это не относится к батарее, которая не заряжалась более двух месяцев. Вы должны заряжать аккумулятор каждые 2 месяца, чтобы он оставался свежим, если вы не используете его.


Как восстановить низкое напряжение аккумуляторной батареи 7,2–9,6 В NMh (уровень 0,5 В на элемент) методом электрошока?

Если напряжение NiMH аккумулятора меньше 1.0 В / элемент. Это не означает, что батарея неисправна или зарядное устройство не может распознать батарею. Ударьте аккумулятор или батарею от адаптера переменного тока 12 В постоянного тока 0,5 А в течение 1 минуты. Тогда ваше зарядное устройство распознает элемент или батарею и сможет заряжать номинальным зарядным током. Дополнительная информация, пожалуйста, скачайте инструкцию, как восстановить NiMH элемент / NiMH блок.


Правила ухода за аккумуляторной батареей Powerizer Nimh / Nicd:

Все перезаряжаемые никель-кадмиевые / никель-металлгидридные аккумуляторы, которые мы отправляем, имеют , а не полностью заряженных.Это связано с соображениями безопасности при транспортировке. Чтобы аккумулятор (аккумулятор) прослужил вам долгое время, вам необходимо выполнить следующие действия при получении нашего аккумулятора (аккумулятора).

Для никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов (упаковка):

  1. Перед использованием полностью зарядите аккумулятор (блок).
  2. Полностью разрядите аккумулятор (блок) (до 1,0 В на элемент) перед повторной зарядкой или до тех пор, пока он не перестанет работать с вашим устройством.
  3. Повторите шаги 1 и 2 четыре (4) раза, чтобы привести батарею в рабочее состояние, чтобы она достигла полной емкости
  4. Мы рекомендуем заряжать аккумулятор (блок) не реже одного раза в 2 месяца, чтобы поддерживать емкость аккумулятора.


Как ухаживать за литиевым аккумулятором Powerizer?

Загрузите литий-ионный аккумулятор Take Care.pdf


Какой аккумулятор самый лучший?

Ниже приводится сводная информация о силе и ограничениях популярных сегодня аккумуляторных систем. Хотя плотность энергии имеет первостепенное значение, другими важными атрибутами являются срок службы, характеристики нагрузки, требования к техническому обслуживанию, затраты на саморазряд и безопасность.Никель-кадмиевый аккумулятор - это первая аккумуляторная батарея небольшого формата, которая является стандартом, с которым обычно сравнивают другие химические вещества. Тенденция - к системам на основе лития.

Никель-кадмиевый - зрелый, но с умеренной плотностью энергии. Никель-кадмиевые используются там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и расширенный температурный диапазон. Основные области применения - двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование и электроинструменты. Никель-кадмий содержит токсичные металлы.

Металлогидрид никеля - имеет более высокую удельную энергию по сравнению с никель-кадмиевым за счет сокращения срока службы.Нет токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры. NiMH рассматривается как ступенька к системам на основе лития.

Свинцово-кислотный - наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет большого значения. Свинцово-кислотный - предпочтительный выбор для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП. Свинцово-кислотный недорогой и прочный. Он занимает уникальную нишу, которую сложно заменить другими системами.

Литий-ионный - самая быстрорастущая аккумуляторная система; предлагает высокую плотность энергии и малый вес.Схема защиты необходима для ограничения напряжения и тока по соображениям безопасности. Приложения включают ноутбуки и сотовые телефоны. Доступны сильноточные версии для электроинструментов и медицинских устройств.

В таблице 1 приведены характеристики распространенных батарей. Цифры основаны на средних рейтингах на момент публикации. Литий-ионный делится на три версии: традиционный кобальт, который обычно используется в сотовых телефонах, фотоаппаратах и ​​ноутбуках; марганец (шпинель), которым питаются высокопроизводительные электроинструменты, и новый фосфат, который прямо конкурирует со шпинелью.Литий-ионный полимер не выделен в отдельную систему. Его уникальная конструкция работает так же, как и литий-ионный на основе кобальта.

Таблица 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей.

1) Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала мАч, проводки и количества ячеек. Схема защиты литий-ионная добавляет около 100 мВт.
2) На основе размера ячейки 18650. Размер и конструкция ячейки определяют внутреннее сопротивление.Элементы большего размера могут иметь импеданс <15 мОм,
3) Срок службы батареи зависит от регулярного обслуживания батареи. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
4) Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
5) Саморазряд максимален сразу после заряда, а затем спадает. Потеря емкости никель-кадмий составляет 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Высокая температура увеличивает саморазряд.
6) Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
7) Традиционное номинальное напряжение 1,25 В; 1,2 В чаще используется для согласования с литий-ионным (3 последовательно = 3,6 В).

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *