NiMH înseamnă nichel metal hidrură. Încărcarea corectă este cheia pentru menținerea performanței și longevității. Trebuie să cunoașteți această tehnologie pentru a încărca NiMH. Recuperarea celulelor NiMH este un proces destul de complicat, deoarece vârful de tensiune și căderea ulterioară sunt mai mici și, prin urmare, indicatorii sunt mai dificil de determinat. Supraîncărcarea duce la supraîncălzire și deteriorarea celulei, după care se pierde capacitatea, ceea ce duce la pierderea funcționalității.
Design și principiul de funcționare
Bateria este un dispozitiv electrochimic în care energia electrică este convertită și stocată sub formă chimică. Energia chimică este ușor transformată în energie electrică. NiMH funcționează pe principiul absorbției, eliberării și transportului hidrogenului în interiorul a doi electrozi.
Bateriile NiMH constau din două benzi metalice care acționează ca electrozi pozitivi și negativi și un separator de folie izolatoare între ele. Acest „sandwich” energetic este înfășurat și plasat într-o baterie împreună cu lichidelectrolit. Electrodul pozitiv este de obicei format din nichel, electrodul negativ din hidrură metalică. De aici și numele „NiMH” sau „hidrură metalică de nichel”.
Beneficii:
- Conține mai puține toxine și este ecologic și reciclabil.
- Efectul de memorie este mai mare decât Ni-Cad.
- Mult mai sigure decât bateriile cu litiu.
Defecte:
- Descărcarea profundă scurtează durata de viață și generează căldură în timpul încărcării rapide și al încărcării mari.
- Autodescărcarea este mai mare în comparație cu alte baterii și trebuie luată în considerare înainte de a încărca NiMH.
- Este necesar un nivel ridicat de întreținere. Bateria trebuie să fie complet descărcată pentru a preveni formarea de cristale în timpul încărcării.
- Mai scumpă decât bateria Ni-Cad.
Caracteristicile încărcării/descărcării
Celula de nichel-hidrură metalică are multe caracteristici similare cu NiCd, cum ar fi curba de descărcare (cu încărcare suplimentară) pe care o poate accepta bateria. Este intolerantă ca supraîncărcarea să cauzeze degradarea capacității, ceea ce este o problemă majoră pentru proiectanții de încărcătoare.
Specificații actuale necesare pentru a încărca corect o baterie NiMH:
- Tensiunea nominală este de 1,2V.
- Energie specifică - 60-120 Wh/kg.
- Densitate de energie - 140-300 Wh/kg.
- Putere specifică - 250-1000 W/kg.
- Eficiență de încărcare/descărcare -90%.
Eficiența de încărcare a bateriilor cu nichel variază de la 100% la 70% din capacitatea maximă. Inițial are loc o ușoară creștere a temperaturii, dar ulterior, când nivelul de încărcare crește, eficiența scade, generând căldură, de care trebuie luată în considerare înainte de încărcarea NiMH.
Când o baterie NiCD este descărcată la o anumită tensiune minimă și apoi încărcată, trebuie avut grijă să reduceți efectul de condiționare (aproximativ la fiecare 10 cicluri de încărcare/descărcare), altfel va începe să-și piardă capacitatea. Pentru NiMH, această cerință nu este necesară, deoarece efectul este neglijabil.
Cu toate acestea, un astfel de proces de recuperare este convenabil și pentru dispozitivele NiMH, se recomandă să îl luați în considerare înainte de a încărca bateriile NiMH. Procesul se repetă de trei până la cinci ori înainte ca acestea să atingă capacitatea maximă. Procesul de condiționare al bateriilor reîncărcabile asigură că acestea vor dura mulți ani.
Metode de recuperare NiMH
Există mai multe metode de încărcare care pot fi utilizate cu bateriile NiMH. Ele, ca NiCd-urile, necesită o sursă de curent constantă. Viteza este de obicei indicată pe corpul celulei. Nu trebuie să depășească standardele tehnologice. Limitele limitelor de încărcare sunt reglementate clar de producători. Înainte de a utiliza bateriile, trebuie să știți clar cu ce curent să încărcați bateriile NiMH. Există mai multe metode care sunt utilizate pentru a preveni eșecurile:
- Încărcare prin temporizator. Folosirea timpului pentrudeterminarea sfârșitului procesului este cea mai ușoară cale. Adesea, un cronometru electronic este încorporat în dispozitiv, deși multe dispozitive nu au această caracteristică. Abordarea presupune că celula este încărcată dintr-o stare cunoscută, cum ar fi atunci când este complet descărcată.
- Detecție termică. Determinarea sfârșitului procesului se realizează prin monitorizarea temperaturii elementului. Deși dispozitivul se va încălzi la supraîncărcare, este dificil să măsurați cu exactitate creșterea temperaturii, deoarece centrul bateriei va fi mult mai fierbinte decât exteriorul.
- Detecția tensiunii delta negative. NiMH detectează căderea de tensiune (5 mV). Înainte de a încărca bateriile NiMH, filtrarea zgomotului este introdusă pentru a capta în mod fiabil o astfel de scădere pentru a se asigura că senzorul „parazit” și alte zgomote nu duc la sfârșitul încărcării.
Furnizare paralelă de elemente
Încărcarea paralelă a bateriilor face dificilă determinarea calitativă a sfârșitului procesului. Acest lucru se datorează faptului că nu se poate fi sigur că fiecare celulă sau pachet are aceeași rezistență și, prin urmare, unele vor consuma mai mult curent decât altele. Aceasta înseamnă că trebuie utilizat un circuit de încărcare separat pentru fiecare linie din unitatea paralelă. Ar trebui stabilit cât de mult curent să încărcați NiMH prin echilibrare, de exemplu, folosind rezistențe de o asemenea valoare încât acestea vor domina parametrii de control.
Algoritmi moderni au fost dezvoltați pentru a asigura o încărcare precisă fără utilizarea unui termistor. Acestedispozitivele sunt similare cu Delta V, dar au metode speciale de măsurare pentru detectarea încărcării complete, implicând de obicei un fel de ciclu în care tensiunea este măsurată pe un interval de timp și între impulsuri. Pentru pachetele cu mai multe elemente, dacă nu sunt în aceeași stare și nu sunt echilibrate ca capacitate, ele se pot umple pe rând, semnalând sfârșitul unei etape.
Va dura mai multe cicluri pentru a le echilibra. Când bateria ajunge la sfârșitul încărcării sale, oxigenul începe să se formeze la electrozi și se recombină la catalizator. Noua reacție chimică creează căldură care poate fi măsurată cu ușurință cu un termistor. Acesta este cel mai sigur mod de a detecta sfârșitul unui proces în timpul unei restaurări rapide.
Mod ieftin de regenerare
Încărcarea peste noapte este cea mai ieftină modalitate de a încărca o baterie NiMH la C/10, care este sub 10% din capacitatea nominală pe oră. Acest lucru trebuie luat în considerare pentru a încărca corect NiMH. Deci, o baterie de 100 mAh se va încărca la 10 mA timp de 15 ore. Această metodă nu necesită un senzor de sfârșit de proces și oferă o încărcare completă. Celulele moderne au un catalizator de reciclare a oxigenului care previne deteriorarea bateriei atunci când sunt expuse la curent electric.
Această metodă nu poate fi utilizată dacă viteza de încărcare este peste C/10. Tensiunea minimă necesară pentru o reacție completă depinde de temperatură (cel puțin 1,41 V per celulă la 20 de grade), care trebuie luată în considerare pentru a încărca corect NiMH. Recuperarea prelungită nu provoacă ventilație. Incalzeste putin bateria. Pentru a păstra durata de viață, se recomandă utilizarea unui cronometru cu o gamă de 13 până la 15 ore. Încărcătorul Ni-6-200 are un microprocesor care raportează starea de încărcare prin intermediul unui LED și îndeplinește și o funcție de sincronizare.
Proces de încărcare rapidă
Folosind temporizatorul, puteți încărca C/3.33 timp de 5 ore. Acest lucru este puțin riscant, deoarece bateria trebuie mai întâi descărcată complet. O modalitate de a vă asigura că acest lucru nu se întâmplă este să descărcați automat bateria de către încărcător, care apoi începe procesul de recuperare timp de 5 ore. Această metodă are avantajul de a elimina orice posibilitate de a crea o memorie negativă a bateriei.
În prezent, nu toți producătorii produc astfel de încărcătoare, dar placa cu microprocesor este utilizată, de exemplu, în încărcătorul C/10 /NiMH-NiCad-solar-controller-charge-controller și poate fi ușor modificată pentru a efectua o descărcare. Va fi necesar un disipator de putere pentru a disipa energia unei baterii parțial încărcate într-un interval de timp rezonabil.
Dacă se folosește un monitor de temperatură, bateriile NiMH pot fi încărcate la până la 1C, cu alte cuvinte, o capacitate de 100% amperi-oră timp de 1,5 ore. Controlerul de încărcare a bateriei PowerStream face acest lucru împreună cu o placă de control care este capabilă să măsoare tensiunea și curentul pentru algoritmi mai complexi. Când temperatura crește, procesul trebuie oprit și cândValoarea dT/dt trebuie setată la 1-2 grade pe minut.
Există algoritmi noi care folosesc controlul cu microprocesor atunci când se utilizează semnalul -dV pentru a determina sfârșitul încărcării. În practică, funcționează foarte bine, motiv pentru care dispozitivele moderne folosesc această tehnologie, care include procese de pornire și oprire pentru măsurarea tensiunii.
Specificații adaptor
O problemă importantă este durata de viață a bateriei sau costul total al sistemului. În acest caz, producătorii oferă dispozitive cu control cu microprocesor.
Algoritm pentru încărcătorul perfect:
- Pornire uşoară. Dacă temperatura este peste 40 de grade sau sub zero, începeți prin a încărca C/10.
- Opțiune. Dacă tensiunea bateriei descărcate este mai mare de 1,0 V/celulă, descărcați bateria la 1,0 V/celulă, apoi treceți la încărcare rapidă.
- Încărcare rapidă. La 1 grad până când temperatura atinge 45 de grade sau dT indică încărcare completă.
- După finalizarea încărcării rapide, încărcați la C/10 timp de 4 ore pentru a asigura o încărcare completă.
- Dacă tensiunea unei baterii NiMH încărcate crește la 1,78 V/celulă, opriți funcționarea.
- Dacă timpul de încărcare rapidă depășește 1,5 ore fără întrerupere, acesta va fi oprit.
Teoretic, reîncărcarea este o rată de încărcare suficient de rapidă pentru a menține bateria complet încărcată, dar suficient de lentă pentru a evita supraîncărcarea. Determinarea ratei optime de reîncărcare pentru o anumită bateriepuțin greu de descris, dar se acceptă în general că este de aproximativ zece la sută din capacitatea bateriei, de exemplu, pentru Sanyo 2500 mAh AA NiMH, rata optimă de reîncărcare este de 250 mA sau mai mică. Trebuie luat în considerare pentru a încărca corect bateriile NiMH.
Procese de deteriorare a bateriei
Cea mai frecventă cauză a defecțiunii premature a bateriei este supraîncărcarea. Tipurile de încărcătoare care îl provoacă cel mai adesea sunt așa-numitele „încărcătoare rapide” pentru 5 sau 8 ore. Problema cu aceste instrumente este că nu au cu adevărat un mecanism de control al procesului.
Majoritatea dintre ele au funcționalități simple. Se încarcă la viteză maximă pentru o perioadă fixă de timp (de obicei cinci sau opt ore) și apoi se opresc sau trec la o viteză „manuală” mai mică. Dacă sunt folosite corect, atunci totul este în ordine. Dacă sunt aplicate incorect, durata de viață a bateriei va fi scurtată în mai multe moduri:
- Când bateriile complet încărcate sau parțial încărcate sunt introduse în dispozitiv, acesta nu le poate detecta, așa că încarcă complet bateriile pentru care a fost proiectat. Deci, capacitatea bateriei scade.
- O altă situație comună este întreruperea ciclului de încărcare în curs. Cu toate acestea, aceasta este urmată de o reconectare. Din păcate, acest lucru face ca un ciclu de încărcare complet să fie repornit, chiar dacă ciclul anterior este aproape complet.
Cea mai ușoară calePentru a evita aceste scenarii, utilizați un încărcător inteligent controlat de microprocesor. Poate detecta când bateria este complet încărcată și apoi, în funcție de designul său, fie să se oprească complet, fie să comute în modul de încărcare continuă.
dispozitive inteligente iMax B6
Pentru a încărca NiMH iMax, veți avea nevoie de un încărcător dedicat, deoarece utilizarea unei metode greșite poate face bateria inutilă. Mulți utilizatori consideră că iMax B6 este cea mai bună alegere pentru încărcarea NiMH. Acceptă procesul de până la 15 baterii celule, precum și multe setări și configurații pentru diferite tipuri de baterii. Timpul de încărcare recomandat nu trebuie să depășească 20 de ore.
De obicei, producătorul garantează 2000 de cicluri de încărcare/descărcare de la o baterie standard NiMH, deși acest lucru poate varia în funcție de condițiile de utilizare.
Algoritm de lucru:
- Încărcare NiMH iMax B6. Este necesar să conectați cablul de alimentare la priza din partea stângă a dispozitivului, ținând cont de forma de la capătul cablului pentru a vă asigura că se realizează conexiunea corectă. Îl introducem până la capăt și încetăm să apăsăm când pe ecranul de afișare apar un semnal sonor și un mesaj de bun venit.
- Folosiți butonul argintiu din extrema stângă pentru a derula prin primul meniu și pentru a selecta tipul de baterie de încărcat. Apăsarea butonului din stânga va confirma selecția. Butonul din dreapta va derula prin opțiunile: încărcare, descărcare, echilibrare, încărcare rapidă, stocare și altele.
- Două butoane centrale de control vă vor ajuta să selectați numărul dorit. Apăsând butonul din extrema dreaptă pentru a intra, puteți trece la setarea de tensiune, derulând din nou cu cele două butoane centrale și apăsând enter.
- Folosiți mai multe cabluri pentru a conecta bateria. Primul set arată ca un echipament de sârmă de laborator. Adesea vine la pachet cu cleme de crocodil. Prizele pentru conectare sunt situate pe partea dreaptă a dispozitivului, aproape de jos. Sunt destul de ușor de observat. Acesta este modul în care puteți încărca NiMH cu iMax B6.
- Apoi trebuie să conectați cablul bateriei liber la capătul clemelor roșii și negre, creând o buclă închisă. Acest lucru poate fi puțin riscant, mai ales dacă utilizatorul face setările greșite pentru prima dată. Apăsați și mențineți apăsat butonul Enter timp de trei secunde. Ecranul ar trebui să informeze apoi că verifică bateria, după care utilizatorului i se va cere să confirme setarea modului.
- În timp ce bateria se încarcă, puteți derula prin diferitele ecrane de pe afișaj folosind cele două butoane centrale care oferă informații despre procesul de încărcare în diferite moduri.
Sfaturi pentru optimizarea performanței bateriei
Sfatul cel mai standard este să descărcați complet bateriile și apoi să le reîncărcați. Deși acesta este un tratament pentru „efectul de memorie”, trebuie avută grijă la bateriile cu nichel-cadmiu, deoarece este ușor să le deteriorezi din cauza supradescărcării, ceea ce duce la „inversarea polului” și la procese ireversibile. În unele cazuri, se fabrică electronica baterieiîntr-un mod care previne procesele negative prin oprire înainte ca acestea să se întâmple, dar dispozitivele mai simple, cum ar fi lanternele, nu o fac.
Necesar:
- Fii gata să le înlocuiești. Bateriile nichel-hidrură metalică nu rezistă pentru totdeauna. După încheierea resursei, acestea nu vor mai funcționa.
- Cumpărați un încărcător inteligent care controlează electronic procesul și previne supraîncărcarea. Nu numai că este mai bun pentru baterii, dar și consumă mai puțină energie.
- Scoateți bateria când reîncărcarea este completă. Timpul inutil pe dispozitiv înseamnă că se folosește mai multă energie pentru a-l încărca, crescând astfel uzura și consumând mai multă putere.
- Nu descărcați complet bateriile pentru a le prelungi durata de viață. În ciuda tuturor sfaturilor contrare, o descărcare completă le va scurta de fapt viața.
- Depozitați bateriile NiMH la temperatura camerei într-un loc uscat.
- Căldura în exces poate deteriora bateriile și poate duce la descărcarea rapidă a acestora.
- Luați în considerare utilizarea unui model cu baterie scăzută.
Astfel, puteți trage o linie. Într-adevăr, bateriile NiMH sunt mai pregătite de producător pentru mediul actual, iar încărcarea corectă a bateriilor folosind un dispozitiv inteligent le va asigura performanța și longevitatea.
