Sve je počelo s činjenicom da je moj fotoaparat usmjerio i snimao glatko odbio raditi s baterijama koje su tek izvađene iz punjača - četiri NiMH baterije veličine AA. Uzmite ih kao i obično i bacite. Ali iz nekog razloga, ovaj put je znatiželja prevladala nad zdravim razumom (ili je možda progovorila žaba) i htio sam shvatiti je li moguće iz ovih baterija iscijediti barem nešto drugo. Fotoaparat je vrlo gladan energije, ali postoje i skromniji potrošači - bežični miševi ili tipkovnice, na primjer.

Zapravo, postoje dva parametra koja su zanimljiva potrošaču - kapacitet baterije i njezin unutarnji otpor. Također postoji nekoliko mogućih manipulacija - pražnjenje i punjenje. Mjerenjem struje i vremena tijekom procesa pražnjenja možete procijeniti kapacitet baterije. Po razlici u naponu baterije u stanju mirovanja i pod opterećenjem možete procijeniti unutarnji otpor. Ponavljanjem ciklusa pražnjenje-punjenje (tj. izvođenjem "treninga") nekoliko puta možete shvatiti ima li ta radnja uopće smisla.

Sukladno tome formiran je sljedeći plan - izrađujemo kontrolirano iskrište i punjač s mogućnošću kontinuiranog mjerenja procesnih parametara, izvođenja jednostavnih aritmetičkih operacija nad izmjerenim veličinama, te ponavljanja procesa potreban broj puta. Uspoređujemo, donosimo zaključke i na kraju bacamo baterije.

Stalak za mjerenje

Kompletna zbirka bicikala. Sastoji se od analognog dijela (na dijagramu ispod) i mikrokontrolera. U mom slučaju, intelektualni dio bio je Arduino, iako to uopće nije važno - sve dok postoji potreban skup ulaza/izlaza.

Stalak je napravljen od onoga što je pronađeno u radijusu od tri metra. Ako netko to želi ponoviti, uopće nije potrebno točno slijediti dijagram. Izbor parametara elementa može biti prilično širok, o tome ću komentirati malo kasnije.

Jedinica za pražnjenje je kontrolirani stabilizator struje temeljen na op-amp IC1B (LM324N) i tranzistoru s efektom polja Q1. Gotovo svaki tranzistor, sve dok ima dovoljno dopuštenih napona, struja i rasipanja snage. A svi su ovdje mali. Otpornik povratne veze i ujedno dio opterećenja (zajedno s Q1 i R20) za bateriju - R1. Njegova najveća vrijednost mora biti takva da osigurava potrebnu maksimalnu struju pražnjenja. Ako pretpostavimo da se baterija može isprazniti do 1 V, tada da bi se osigurala struja pražnjenja od, na primjer, 500 mA, otpornik R1 ne bi trebao biti veći od 2 Ohma. Stabilizatorom upravlja trobitni rezistivni DAC (R12-R17). Ovdje je izračun sljedeći - napon na izravnom ulazu operacijskog pojačala jednak je naponu na R1 (koji je proporcionalan struji pražnjenja). Mijenjamo napon na izravnom ulazu - mijenja se struja pražnjenja. Za skaliranje izlaza DAC-a na željeni raspon, postoji otpornik za podešavanje R3. Bolje je ako je višestruki. Vrijednosti R12-R17 mogu biti bilo koje (u području desetaka kilo-ohma), glavna stvar je da je omjer njihovih vrijednosti 1/2. Od DAC-a nije potrebna posebna točnost, budući da se struja pražnjenja (napon na R1) mjeri izravno pomoću instrumentacijskog pojačala IC1D tijekom procesa. Njegovo pojačanje je K=R11/R10=R9/R8. Izlaz se dovodi do ADC mikrokontrolera (A1). Promjenom vrijednosti R8-R11, pojačanje se može podesiti na željenu vrijednost. Napon na bateriji mjeri drugo pojačalo IC1C, K=R5/R4=R7/R6. Zašto kontrolirati struju pražnjenja? Poanta je ovdje u osnovi ovo. Ako praznite konstantnom visokom strujom, tada će, zbog velikog unutarnjeg otpora istrošenih baterija, minimalni dopušteni napon od 1 V (i ne postoji druga referentna točka za zaustavljanje pražnjenja) biti dostignut prije nego što baterija stvarno isprazni ispuštanja. Ako pražnite konstantno niskom strujom, proces će trajati predugo. Stoga se pražnjenje provodi u fazama. Osam koraka činilo mi se dovoljnim. Ako je traženje više/manje, tada možete promijeniti bitnu dubinu DAC-a. Osim toga, uključivanjem i isključivanjem opterećenja možete procijeniti unutarnji otpor baterije. Mislim da algoritam rada regulatora tijekom pražnjenja ne zahtijeva dodatno objašnjenje. Na kraju procesa, Q1 je zaključan, baterija je potpuno odvojena od opterećenja, a kontroler uključuje jedinicu za punjenje.

Blok naplate. Također i stabilizator struje, samo nekontroliran, ali preklopiv. Struja se postavlja izvorom referentnog napona na IC2 (2,5 V, točnost 1% prema podatkovnoj tablici) i otporniku R21. Kod mene je struja punjenja bila klasična - 1/10 nominalnog kapaciteta baterije. Otpornik povratne veze - R20. Možete koristiti bilo koji drugi izvor referentnog napona - ovisno o vašem ukusu i dostupnosti dijelova. Tranzistor Q2 radi u krućem načinu rada od Q1. Zbog primjetne razlike između Vcc i napona baterije, značajna snaga se rasipa preko njega. Ovo je cijena koju treba platiti za jednostavnost sklopa. Ali radijator spašava situaciju. Tranzistor Q3 služi za prisiljavanje Q2 na isključenje, tj. isključivanje nabojne jedinice. Upravlja se signalom 12 mikrokontrolera. Drugi izvor referentnog napona (IC3) potreban je za rad ADC kontrolera. Točnost mjerenja našeg postolja ovisi o njegovim parametrima. LED1 - za označavanje statusa procesa. U mom slučaju ne svijetli tijekom procesa pražnjenja, svijetli tijekom punjenja i treperi kad je ciklus završen.
Napon napajanja je odabran kako bi se osiguralo da se tranzistori otvore i rade u potrebnim rasponima. U ovom slučaju, oba tranzistora imaju prilično visok napon otključavanja vrata - oko 2-4 V. Osim toga, Q2 je "pomoću" napona baterije i R20, tako da napon otključavanja vrata počinje od približno 3,5-5,5 V. turn LM323 ne može podići izlazni napon iznad Vcc minus 1,5 V. Stoga Vcc mora biti prilično velik i u mom slučaju iznosi 9 V.

Algoritam kontrole punjenja temeljio se na klasičnoj verziji praćenja trenutka kada napon baterije počne padati. Međutim, u stvarnosti se pokazalo da sve nije sasvim točno, ali o tome kasnije.
Sve izmjerene vrijednosti tijekom procesa “istraživanja” zapisane su u datoteku, zatim su napravljeni izračuni i iscrtani grafikoni.

Mislim da je s mjernim postoljem sve jasno, pa prijeđimo na rezultate.

Rezultati mjerenja

Dakle, imamo napunjene (ali neispravne) baterije koje praznimo i mjerimo pohranjeni kapacitet, a ujedno i unutarnji otpor. Izgleda otprilike ovako.

Grafikoni na osi: vrijeme, sati (X) i snaga, W (Y) za najbolje i najgore baterije. Vidi se da je pohranjena energija (površina ispod grafova) bitno drugačija. Brojčano gledano, izmjereni kapaciteti baterija bili su 1196, 739, 1237 i 1007 mAh. Nije puno, s obzirom da je nazivni kapacitet (koji je naznačen na kućištu) 2700 mAh. A raspon je prilično velik. Što je s unutarnjim otporom? Bio je 0,39, 0,43, 0,32 odnosno 0,64 Ohma. Strašno. Jasno je zašto je posuda za sapun odbila raditi - baterije jednostavno nisu u stanju isporučiti veliku struju. Pa, krenimo s treninzima.

Ciklus jedan. Opet izlazna snaga najbolje i najgore baterije.

Napredak je vidljiv golim okom! Brojke to potvrđuju: 1715, 1444, 1762 i 1634 mAh. Unutarnji otpor se također poboljšao, ali vrlo neujednačeno - 0,23, 0,40, 0,1, 0,43 Ohma. Čini se da postoji šansa. Ali nažalost, daljnji ciklusi pražnjenja/punjenja nisu proizveli ništa. Vrijednosti kapaciteta, kao i unutarnjeg otpora, varirale su od ciklusa do ciklusa unutar oko 10%. Što se nalazi negdje blizu granica točnosti mjerenja. Oni. Dugi treninzi, barem za moje baterije, nisu učinili ništa. Ali postalo je jasno da su baterije zadržale više od polovice svog kapaciteta i da će i dalje raditi na niskoj struji. Bar neka ušteda na farmi.

Sada se želim malo zadržati na procesu punjenja. Možda će moja zapažanja biti korisna nekome tko planira dizajnirati pametni punjač.
Ovdje je tipičan grafikon napunjenosti (lijevo je skala napona baterije u voltima).

Nakon početka punjenja uočava se pad napona. U različitim ciklusima može biti veće ili manje dubine, malo drugačijeg trajanja, a ponekad i odsutan. Zatim, oko 10 sati, dolazi do ravnomjernog porasta, a zatim gotovo horizontalnog platoa. Teorija kaže da s niskom strujom punjenja nema pada napona na kraju punjenja. Bio sam strpljiv i još sam čekao ovu jesen. Mali je (gotovo nevidljiv oku na grafikonu), morate ga jako dugo čekati, ali uvijek je tu. Nakon deset sati punjenja i prije pada, napon na bateriji je, iako raste, krajnje beznačajan. To nema gotovo nikakvog utjecaja na konačno punjenje, nema nikakvih neugodnih pojava poput zagrijavanja baterije. Stoga, kada se dizajniraju punjači niske struje, nema smisla opremati ih inteligencijom. Dovoljan je mjerač vremena za 10-12 sati, a posebna točnost nije potrebna.

No, tu idilu poremetila je jedna stihija. Nakon otprilike 5-6 sati punjenja pojavile su se vrlo osjetne fluktuacije napona.

Isprva sam to pripisao nedostatku u dizajnu mog postolja. Na fotografiji se vidi da je sve montirano pomoću zglobne instalacije, a kontroler je povezan prilično dugim žicama. Međutim, ponovljeni eksperimenti pokazali su da se takve besmislice stalno događaju s istom baterijom, a nikad s drugima. Na svoju sramotu, nisam našao razlog ovakvom ponašanju. Ipak (a to je jasno vidljivo na grafu) prosječna vrijednost napona raste kako treba.

Epilog

Kao rezultat imamo četiri baterije za koje je preciznim znanstvenim metodama pronađena ekološka niša. Razočarani smo u mogućnosti trenažnog procesa. I imamo jedan neobjašnjiv efekt koji se javlja tijekom punjenja.
Sljedeći je veći akumulator – akumulator za automobil. Ali tamo su otpornici opterećenja nekoliko redova veličine jači. Negdje putuju prostranstvima Euroazije.

To je sve. Hvala vam na pažnji.

Federalna agencija za obrazovanje

Državna obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja

"VELITEHNIČKO SVEUČILIŠTE TOMSK"

Elektrotehnički institut

Smjer 551300 – Elektrotehnika, elektromehanika i elektrotehnika

Odjel – Elektropogoni i elektrooprema

Sažetak o disciplini

“Izvori zajamčenog i neprekidnog napajanja za industrijska poduzeća”

na temu NIKAL-METAL-HIDRIDNE BATERIJE

Učenici grupe 7M142

Krupina N.V._____________

Kondrashov S.A. ____________

«_____»________________

Glavni profesor, doktor tehničkih znanosti

Garganeev A.G._______________

"_____"___________2009

Tomsk – 2009

Uvod

1. Terminologija

3. Nikal-metal-hidridne baterije

4. Osnovni procesi Ni-MH baterija

5. Dizajn elektroda Ni-MH baterija

6. Dizajn Ni-MH baterije

7. Karakteristike Ni-MH baterija

8. Punjenje Ni-MH baterije

9. Prednosti i nedostaci Ni-MH baterija

10. Norme i oznake NM baterija

11. Skladištenje i rad Ni-MH baterija

12. Proizvođači i perspektive NM baterija

13. Odlaganje

Zaključak

Popis korištenih izvora

Uvod

Gotovo je nemoguće zamisliti moderni svijet bez bilo kakve elektroničke tehnologije. Digitalne tehnologije toliko su se dobro uklopile u naše živote, čineći ih praktičnijim i zanimljivijim, da ih jednostavno ne možemo odbiti.

No, ne treba zaboraviti da su za rad mobilnih uređaja potrebni prijenosni izvori napajanja koji bi mogli zadovoljiti sve veće potrebe suvremene elektronike. Dobili smo WiFi i Bluetooth, oslobodili se podatkovnih kabela, ali smo i dalje vezani za električne mreže.

Primijenjena znanost, međutim, ne stoji mirno, nudeći sve više i više novih vrsta izvora električne energije. S druge strane, još uvijek je čudno da unatoč prisutnosti toliko novih tehnologija, baterije naših telefona, pametnih telefona, dlanovnika i drugih gadgeta i dalje umiru. To se događa zato što ljudi razmišljaju o pravilnom rukovanju baterijom tek kada ona potpuno pokvari i može se mirno odbaciti. Treba imati na umu da zamjena baterije može koštati prilično peni. Ne tvrdimo da malo ljudi voli striktno slijediti pravila rada, ali, nažalost, samo na ovaj način može se maksimizirati trajanje baterije.

Danas su uobičajene baterije pet različitih elektrokemijskih shema: nikal-kadmijeve (Ni-Cd), nikal-metal-hidridne (Ni-MH), olovno-kiselinske (Sealed Lead Acid, SLA), litij-ionske (Li-Ion) i litij-polimer (Li-Polymer). Odlučujući faktor za sve navedene baterije nije samo prenosivost (tj. mali volumen i težina), već i visoka pouzdanost, kao i dugo vrijeme rada. Glavni parametri baterije su gustoća energije (ili specifična energija po masi), broj ciklusa punjenja/pražnjenja, brzine punjenja i samopražnjenja. Olovni akumulator obično se sastoji od dvije ploče (elektrode) smještene u elektrolit (vodenu otopinu sumporne kiseline). Nikal-kadmijeva ćelija ima negativnu i pozitivnu ploču smotanu zajedno i smještenu u metalni cilindar. Pozitivna ploča izrađena je od nikal hidroksida, a negativna ploča od kadmijeva hidroksida. Dvije su ploče izolirane separatorom koji je natopljen elektrolitom.

Nikal-metal-hidridna baterija strukturno je slična nikal-kadmijevoj bateriji, ali ima drugačiji kemijski sastav elektrolita i elektroda. U litij-ionskoj bateriji, elektrode i separator smješteni su u elektrolit od litijeve soli.

Postoji ogroman broj mitova i legendi o navodno idealnom načinu rada, metodama "treninga", skladištenja, metodama i načinima punjenja i obnavljanja baterija, ali pokušajmo to shvatiti.

1.Terminologija

Baterija (od lat. akumulator - skupljač, accumulo - sakupljanje, akumuliranje) je uređaj za pohranjivanje energije u svrhu njezine naknadne upotrebe. Električna baterija pretvara električnu energiju u kemijsku energiju i omogućuje obrnutu pretvorbu prema potrebi. Baterija se puni prolaskom električne struje kroz nju. Kao rezultat izazvanih kemijskih reakcija, jedna od elektroda dobiva pozitivan naboj, a druga - negativan.

Bateriju, kao električni uređaj, karakteriziraju sljedeći osnovni parametri: elektrokemijski sustav, napon, električni kapacitet, unutarnji otpor, struja samopražnjenja i vijek trajanja.

Kapacitet baterije je količina energije koju bi trebala imati potpuno napunjena baterija. U praktičnim proračunima, kapacitet se obično izražava u amper satima (

). Broj amper sati označava vremenski period u kojem će određena baterija raditi na 1 amperu struje. Vrijedno je, međutim, dodati da moderni mobilni uređaji koriste mnogo manje struje, pa se kapacitet baterije često mjeri u miliamper satima (ili, ili mAh). Nazivni kapacitet (kao što bi trebao biti) uvijek je naznačen na samoj bateriji ili na njezinoj ambalaži. Međutim, stvarni kapacitet ne podudara se uvijek s nazivnim kapacitetom. U praksi se stvarni kapacitet baterije kreće od 80% do 110% nominalne vrijednosti.

Specifični kapacitet je omjer kapaciteta baterije i njezinih dimenzija ili težine.

Ciklus je jedan niz punjenja i pražnjenja baterije.

Efekt memorije je gubitak kapaciteta baterije tijekom njenog rada. Očituje se u tendenciji baterije da se prilagodi radnom ciklusu u kojem je baterija radila određeno vrijeme. Drugim riječima, ako bateriju punite nekoliko puta, a da je prije toga potpuno ne ispraznite, ona kao da "pamti" svoje stanje i sljedeći put se jednostavno neće moći potpuno isprazniti, stoga se njen kapacitet smanjuje. Kako se broj ciklusa punjenja i pražnjenja povećava, učinak pamćenja postaje sve izraženiji.

U takvim radnim uvjetima dolazi do povećanja kristala na ploči unutar baterije (struktura baterija će biti razmotrena u nastavku), što smanjuje površinu elektrode. S malim kristalnim formacijama unutarnje radne tvari, površina kristala je maksimalna, stoga je i količina energije koju baterija pohranjuje maksimalna. Kada kristalne formacije postanu veće tijekom rada, površina elektrode se smanjuje i, kao rezultat toga, stvarni kapacitet se smanjuje.

Slika 1 prikazuje učinak efekta pamćenja.

Slika 1 – Efekt pamćenja.

Samopražnjenje je spontani gubitak pohranjene energije baterije tijekom vremena. Ovaj fenomen uzrokovan je redoks procesima koji se javljaju spontano, a svojstven je svim vrstama baterija, bez obzira na njihov elektrokemijski sustav. Za kvantificiranje samopražnjenja koristi se količina energije koju baterija izgubi tijekom određenog vremena, izražena kao postotak vrijednosti dobivene neposredno nakon punjenja. Samopražnjenje je maksimalno u prva 24 sata nakon punjenja, pa se procjenjuje i za prvi dan i za prvi mjesec nakon punjenja. Stupanj samopražnjenja baterije uvelike ovisi o temperaturi okoline. Dakle, kada temperatura poraste iznad 100°C, samopražnjenje se može udvostručiti.

2. Baterije: vrste i porijeklo

Vodeće pozicije na tržištu proizvodnje baterija zauzimaju Japan, Tajvan, Kina i Južna Koreja, te stalno povećavaju razmjere svoje “skromne” prisutnosti na svjetskom tržištu.

Danas na tržištu postoje deseci različitih dizajna baterija, a svaki proizvođač nastoji postići optimalnu kombinaciju karakteristika – veliki kapacitet, male dimenzije i težina, performanse u širokom rasponu temperatura i u ekstremnim uvjetima.

Istodobno, studije pokazuju da više od 65% korisnika mobilne i prijenosne tehnologije želi još kapacitetnije baterije, te su spremni platiti puno novca za mogućnost korištenja svog "automobila" (ili telefona) nekoliko dana bez ponovnog punjenja. Zato je u većini slučajeva potrebno kupiti bateriju većeg kapaciteta od one koja je uključena u komplet.

Prema elektrokemijskom sustavu baterije se dijele na nekoliko vrsta:

Olovna kiselina (Sealed Lead Acid, SLA);

Nikal-kadmij (Ni-Cd);

Nikal metal hidrid (Ni-MH);

Litij-ion (Li-Ion);

Litij polimer (Li-Pol);

Gorivo.

Olovne baterije se više ne koriste u modernoj prijenosnoj elektronici, pa ćemo naš izlet započeti s nikl baterijama, koje se još uvijek koriste u baterijama za fotoaparate, prijenosna računala, video kamere i druge uređaje.

Predak nikl baterija bile su nikl-kadmijeve (Ni-Cd) baterije, koje je davne 1899. izumio švedski znanstvenik Waldmar Jungner. Princip njihovog rada bio je da nikal djeluje kao pozitivna elektroda (katoda), a kadmij kao negativna elektroda (anoda). U početku je to bila otvorena baterija, u kojoj je kisik oslobođen tijekom punjenja odlazio ravno u atmosferu, što je spriječilo stvaranje zatvorenog kućišta i, zajedno s visokim troškovima potrebnih materijala, značajno usporilo početak masovne proizvodnje .

Kako obnoviti Ni─MH bateriju i zašto je to važno?

Ni─MH baterije proizvođači reklamiraju kao baterije visokog energetskog kapaciteta, otporne na hladnoću i bez nedostataka kadmijevih baterija. Doista, ova vrsta baterije ne sadrži tako štetnu tvar kao što je kadmij. Proizvodnja i obrada Ni─MH baterija nema iste poteškoće kao Ni─Cd. Ali još uvijek imaju neke nedostatke kadmijskih baterija. Na primjer, ostao je "efekt pamćenja". I općenito, Ni─MH su vrlo osjetljivi na načine punjenja i pražnjenja. Nikal-metal-hidridne baterije zahtijevaju napredne uređaje za punjenje. Osim toga, kako bi se produžio životni vijek takvih elemenata, potrebno ih je povremeno obnavljati. Razgovarajmo o tome kako se to može učiniti.

Unatoč prednostima nikal-metal-hidridnih baterija u odnosu na nikal-kadmijeve baterije, one imaju brojne nedostatke. I oni se moraju uzeti u obzir tijekom rada.

Za početak treba napomenuti da je Ni─Cd skuplji. Istina, tehnologija ne stoji mirno i cijena ovih vrsta baterija postupno postaje usporediva. U ovom slučaju govorimo o baterijama zajedničkog faktora oblika AA ("prst") i AAA ("mali prst"). imaju izraženiji “efekt pamćenja”, no, unatoč tome, nikal-metal-hidridne baterije također se suočavaju s tim problemom.

Nikal metal hidridne baterije imaju manje ciklusa punjenja i pražnjenja. Prvo pogoršanje njihovih radnih karakteristika uočeno je nakon 200-300 ciklusa punjenja i pražnjenja. Ova vrsta baterije ima veće samopražnjenje u usporedbi s Ni─Cd baterijama (oko 1,5 puta).

Vrijedi napomenuti još jednu točku. Nikal-metal-hidridne baterije mogu isporučiti jaku struju, ali se ne preporuča postavljati vrijednosti veće od 0,5*C prilikom pražnjenja. To dovodi do značajnog smanjenja broja ciklusa punjenja i pražnjenja i smanjenja vijeka trajanja. Za sada, tamo gdje su potrebne velike struje pražnjenja, još uvijek se koriste Ni─Cd baterije.

Ne zaboravite da će punjač za Ni-MH baterije raditi bez problema s nikal-kadmijevim baterijama, ali ne i obrnuto.

Punjenje nikal-metal hidridnih baterija

Punjenje nikal-metal-hidridnih baterija može biti kap po kap i brzo. Proizvođači ne preporučuju kontinuirano punjenje zbog poteškoća u otkrivanju kada je struja do baterije prestala. Kao rezultat toga, može doći do ozbiljnog prekomjernog punjenja i degradacije baterije. U pravilu se Ni─MH baterije pune pomoću opcije brzog ili ubrzanog punjenja. U isto vrijeme, učinkovitost punjenja je veća nego kod punjenja kap po kap. Struja punjenja u ovom slučaju postavljena je na 0,5─1C.

Zbog "efekta pamćenja", nikal metal hidridne ćelije mogu izgubiti značajan dio svog kapaciteta. Manifestira se manje nego u nikal-kadmiju, ali je još uvijek prisutan. Efekt pamćenja očituje se tijekom ponovljenih ciklusa nepotpunog pražnjenja i naknadnog punjenja. Kao rezultat takvog rada baterija “pamti” sve nižu granicu pražnjenja, zbog čega se smanjuje kapacitet. Dio aktivne mase baterije ispada iz procesa.

Kako biste uklonili ovaj učinak, preporuča se redovito obnavljanje ili osposobljavanje baterija. Da biste to učinili, punjač ili žarulja isprazni bateriju na 0,8-1 volti, a zatim dovrši proces punjenja. Ako se baterija nije obnovila dulje vrijeme, preporučuje se napraviti nekoliko takvih ciklusa. Preporučena učestalost takvog treninga je jednom mjesečno.

Proizvođači Ni─MH baterija tvrde da "efekt pamćenja" zauzima oko 5 posto kapaciteta. Vraćanje ove količine kapaciteta kao rezultat treninga sasvim je moguće. U principu, to se može izmjeriti pražnjenjem potpuno napunjene baterije. Da biste to učinili, morat ćete otkriti vrijeme pražnjenja i pomnožiti ga sa strujom pražnjenja. To će biti kapacitet koji treba usporediti s nominalnom vrijednošću. Neki uređaji, primjerice, automatski vrše mjerenja.

Važna točka kod vraćanja Ni─MH baterija je da punjač ima funkciju pražnjenja baterije s kontrolom minimalnog napona. Ovo je neophodno kako bi se spriječilo duboko pražnjenje baterije tijekom oporavka (ispod 0,8-1 volta). Ovo je neophodno u onim slučajevima kada ne znate početno stanje napunjenosti baterije, a nije moguće procijeniti ni približno vrijeme pražnjenja.

Kada ne znate koliko je baterija napunjena, potrebno ju je isprazniti žaruljom ili drugim otporom uz konstantnu kontrolu napona. Inače će takva obnova baterije završiti dubokim pražnjenjem. Ako obnavljate cijelu bateriju s elementima spojenim u seriju, bolje je prvo ih potpuno napuniti kako biste izjednačili stupanj napunjenosti.

Općenito, što se tiče obnavljanja nikal-metal-hidridnih baterija, treba napomenuti sljedeću točku. Ako je baterija već radila nekoliko godina, tada takva obnova potpunim pražnjenjem i punjenjem može biti beskorisna. Takva obnova je korisna kao periodično preventivno održavanje tijekom rada baterije. Činjenica je da tijekom rada Ni─MH baterija, paralelno s pojavom "efekta pamćenja", dolazi do promjene sastava i volumena elektrolita. Za nikal-kadmijeve baterije postoje primjeri obnove dodavanjem destilirane vode u ćelije. O tome se raspravljalo u članku o.

Također bih želio napomenuti da je najbolje vratiti elemente zasebno, a ne cijelu bateriju.

Među ostalim baterijama često se koriste NiMH baterije. Ove baterije imaju visoke tehničke karakteristike koje vam omogućuju da ih koristite što je moguće učinkovitije. Ova vrsta baterije koristi se gotovo posvuda, u nastavku ćemo pogledati sve karakteristike takvih baterija, a također ćemo analizirati nijanse rada i poznate proizvođače.

Sadržaj

Što je nikal-metal-hidridna baterija

Za početak, vrijedi napomenuti da je nikal-metal hidrid sekundarni izvor energije. Ne proizvodi energiju i potrebno ga je napuniti prije uporabe.

Sastoji se od dvije komponente:

• anoda – nikal-litij ili nikal-lantan hidrid;
• katoda – nikal oksid.

Za pobudu sustava također se koristi elektrolit. Kalijev hidroksid smatra se optimalnim elektrolitom. Ovo je alkalni izvor hrane prema suvremenoj klasifikaciji.

Ovaj tip baterije zamijenio je nikal-kadmijeve baterije. Programeri su uspjeli minimizirati nedostatke karakteristične za ranije tipove baterija. Prvi industrijski dizajni stavljeni su na tržište u kasnim 80-ima.

U ovom trenutku je bilo moguće značajno povećati gustoću pohranjene energije u usporedbi s prvim prototipovima. Neki stručnjaci smatraju da granica gustoće još nije dosegnuta.

Princip rada i dizajn Ni-Mh baterije

Prvo, vrijedi razmotriti kako radi NiMh baterija. Kao što je već spomenuto, ova baterija se sastoji od nekoliko komponenti. Pogledajmo ih detaljnije.

Anoda je ovdje sastav koji apsorbira vodik. Sposoban je apsorbirati velike količine vodika; u prosjeku količina apsorbiranog elementa može premašiti volumen elektrode 1000 puta. Da bi se postigla potpuna stabilizacija, leguri se dodaje litij ili lantan.

Katode su izrađene od oksida nikla. To vam omogućuje postizanje visokokvalitetnog naboja između katode i anode. U praksi se mogu koristiti različite vrste katoda ovisno o njihovom tehničkom dizajnu:

• lamela;
• metal-keramika;
• metalni filc;
• prešano;
• pjena od nikla (polimerna pjena).

Katode od polimerne pjene i metalnog filca imaju najveći kapacitet i vijek trajanja.

Vodič između njih je lužina. Ovdje se koristi koncentrirani kalijev hidroksid.

Dizajn baterije može varirati ovisno o namjeni i zadacima. Najčešće su to anoda i katoda smotane u svitak između kojih se nalazi separator. Postoje i opcije gdje se ploče postavljaju naizmjenično, raspoređene sa separatorom. Obavezni element dizajna je sigurnosni ventil; aktivira se kada tlak unutar akumulatora poraste na 2-4 MPa.

Koje vrste Ni-Mh baterija postoje i njihove tehničke karakteristike

Sve Ni-Mh baterije su Rechargeable Battery (u prijevodu punjiva baterija). Baterije ove vrste proizvode se u različitim vrstama i oblicima. Svi su oni namijenjeni različitim namjenama i zadaćama.

Postoje baterije koje se trenutno gotovo uopće ne koriste ili se koriste u ograničenoj mjeri. U takve baterije spada i tip “Krona”, nosio je oznaku 6KR61, prije su se koristili posvuda, sada ih ima samo u staroj opremi. Baterije tipa 6KR61 imale su napon od 9v.

Analizirat ćemo glavne vrste baterija i njihove karakteristike koje se sada koriste.

• AA.. Kapacitet se kreće od 1700-2900 mAh.
• AAA.. Ponekad označen kao MN2400 ili MX2400. Kapacitet – 800-1000 mAh.
• S. Baterije srednje veličine. Imaju kapacitet u rasponu od 4500-6000 mAh.
• D. Najjači tip baterije. Kapacitet od 9000 do 11500 mAh.

Sve navedene baterije su napona 1,5v. Postoje i neki modeli s naponom od 1,2 V. Maksimalni napon 12v (spajanjem 10 baterija od 1,2v).

Prednosti i mane Ni-Mh baterije

Kao što je već spomenuto, ova vrsta baterije zamijenila je starije varijante. Za razliku od analoga, "učinak pamćenja" značajno je smanjen. Također smo smanjili količinu tvari štetnih za prirodu korištenih tijekom procesa stvaranja.

Paket baterija od 8 baterija od 1,2 V

Prednosti uključuju sljedeće nijanse.

• Dobro rade na niskim temperaturama. Ovo je posebno važno za opremu koja se koristi na otvorenom.
• Smanjeni "efekt pamćenja". Ali ipak je prisutan.
• Neotrovne baterije.
• Veći kapacitet u usporedbi s analogama.

Baterije ove vrste također imaju nedostatke.

• Veća vrijednost samopražnjenja.
• Skuplji za proizvodnju.
• Nakon otprilike 250-300 ciklusa punjenja/pražnjenja, kapacitet se počinje smanjivati.
• Ograničeni vijek trajanja.

Gdje se koriste nikl-metal-hidridne baterije?

Zbog velikog kapaciteta, takve baterije se mogu koristiti posvuda. Bilo da se radi o odvijaču ili složenom mjernom uređaju, u svakom slučaju, takva baterija će mu bez problema osigurati potrebnu količinu energije.

U svakodnevnom životu takve se baterije najčešće koriste u prijenosnim rasvjetnim uređajima i radio opremi. Ovdje pokazuju dobre performanse, održavajući optimalna potrošačka svojstva dugo vremena. Štoviše, mogu se koristiti i elementi za jednokratnu upotrebu i oni za višekratnu upotrebu, koji se redovito pune iz vanjskih izvora napajanja.

Druga primjena su instrumenti. Zbog dovoljnog kapaciteta mogu se koristiti i u prijenosnoj medicinskoj opremi. Dobro funkcioniraju u mjeračima krvnog tlaka i glukometrima. Budući da nema prenapona, nema utjecaja na rezultat mjerenja.

Mnogi mjerni instrumenti u tehnologiji moraju se koristiti na otvorenom, uključujući i zimi. Ovdje su metal-hidridne baterije jednostavno nezamjenjive. Zbog niske reakcije na negativne temperature, mogu se koristiti u najtežim uvjetima.

Pravila rada

Mora se uzeti u obzir da nove baterije imaju prilično visok unutarnji otpor. Da biste postigli određeno smanjenje ovog parametra, trebali biste isprazniti bateriju do nule nekoliko puta na početku korištenja. Da biste to učinili, trebali biste koristiti punjače s ovom funkcijom.

Pažnja! Ovo se ne odnosi na jednokratne baterije.

Često možete čuti pitanje do koliko volti možete isprazniti Ni-Mh bateriju. Zapravo, može se isprazniti na gotovo nulte parametre, u kojem slučaju napon neće biti dovoljan za održavanje rada spojenog uređaja. Čak je preporučljivo ponekad pričekati dok se baterija potpuno ne isprazni. To pomaže smanjiti "učinak pamćenja". Trajanje baterije je u skladu s tim produljeno.

Inače, rad baterija ove vrste ne razlikuje se od analoga.

Je li potrebno pumpati Ni-Mh baterije?

Važna faza rada je pumpanje baterije. Nikal metal hidridne baterije također zahtijevaju ovaj postupak. Ovo je osobito važno nakon dugotrajnog skladištenja kako bi se vratio kapacitet i maksimalni napon.

Da biste to učinili, morate isprazniti bateriju na nulu. Imajte na umu da je strujni udar neophodan. Kao rezultat, trebali biste dobiti minimalni napon. Na ovaj način možete oživjeti bateriju, čak i ako je prošlo dosta vremena od datuma proizvodnje. Što je baterija duže stajala, potrebno je više ciklusa punjenja. Obično je potrebno 2-5 ciklusa za vraćanje kapaciteta i otpora.

Kako obnoviti NiMH bateriju

Unatoč svim prednostima i značajkama, takve baterije još uvijek imaju "efekt pamćenja". Ako baterija počne gubiti performanse, tada je treba vratiti.

Prije početka rada potrebno je provjeriti kapacitet baterije. Ponekad se pokaže da je gotovo nemoguće poboljšati performanse, u tom slučaju samo trebate zamijeniti bateriju. Također provjeravamo neispravnost baterije.

Sam rad je sličan pumpanju. Ali ovdje ne postižu potpuno pražnjenje, već jednostavno smanjuju napon na razinu od 1v. Potrebno je 2-3 ciklusa. Ako tijekom tog vremena nije bilo moguće postići optimalni rezultat, bateriju treba smatrati neupotrebljivom. Prilikom punjenja morate održavati parametar Delta Peak za određenu bateriju.

Skladištenje i zbrinjavanje

Vrijedno je čuvati bateriju na temperaturi blizu 0°C. Ovo je optimalno stanje. Također je potrebno uzeti u obzir da se skladištenje treba odvijati samo tijekom datuma isteka; ti su podaci navedeni na pakiranju, ali dešifriranje se može razlikovati od jednog proizvođača do drugog.

Proizvođači vrijedni pažnje

Svi proizvođači baterija proizvode Ni-Mh baterije. Na donjem popisu možete vidjeti najpoznatije tvrtke koje nude slične proizvode.

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

Ako pogledate kvalitetu, svi su otprilike isti. Ali možemo istaknuti baterije Varta i Panasonic, one imaju najoptimalniji omjer cijene i kvalitete. Inače, možete koristiti bilo koju od navedenih baterija bez ikakvih ograničenja.

Glavna razlika između Ni-Cd baterija i Ni-Mh baterija je sastav. Baza baterije je ista - to je nikl, to je katoda, ali anode su različite. Za Ni-Cd bateriju, anoda je metalni kadmij; za Ni-Mh bateriju, anoda je hidrogen metal hidrid elektroda.

Svaka vrsta baterije ima svoje prednosti i mane, poznavajući ih možete točnije odabrati bateriju koja vam je potrebna.

	profesionalci	minusi
Ni-Cd	Niska cijena. Sposobnost isporuke velike struje opterećenja. Širok raspon radnih temperatura od -50°C do +40°C. Ni-Cd baterije se mogu puniti čak i na temperaturama ispod ništice. Do 1000 ciklusa punjenja i pražnjenja, uz pravilnu upotrebu.	Relativno visoka razina samopražnjenja (otprilike 8-10%% u prvom mjesecu skladištenja) Nakon dugotrajnog skladištenja potrebna su 3-4 potpuna ciklusa punjenja i pražnjenja da bi se baterija u potpunosti obnovila. Pazite da potpuno ispraznite bateriju prije punjenja kako biste spriječili "efekt pamćenja" Veća težina u odnosu na Ni-Mh baterije istih dimenzija i kapaciteta.
Ni-Mh	Veliki specifični kapacitet u odnosu na Ni-Cd baterije (tj. manja težina za isti kapacitet). Praktički nema "efekta pamćenja". Dobre performanse na niskim temperaturama, iako su inferiorni u odnosu na Ni-Cd baterije.	Skuplje baterije u odnosu na Ni-Cd. Dulje vrijeme punjenja. Manja radna struja. Manje ciklusa punjenja i pražnjenja (do 500). Razina samopražnjenja je 1,5-2 puta veća od razine Ni-Cd.

Hoće li stari punjač odgovarati novoj bateriji ako promijenim Ni-Cd u Ni-Mh bateriju ili obrnuto?

Princip punjenja za obje baterije je potpuno isti, tako da se punjač može koristiti od prethodne baterije. Osnovno pravilo za punjenje ovih baterija je da se mogu puniti tek nakon što su potpuno ispražnjene. Ovaj zahtjev je posljedica činjenice da su obje vrste baterija podložne “efektu pamćenja”, iako je kod Ni-Mh baterija taj problem minimiziran.

Kako pravilno čuvati Ni-Cd i Ni-Mh baterije?

Najbolje mjesto za skladištenje baterije je hladna i suha prostorija, jer što je viša temperatura skladištenja, baterija se brže samoprazni. Baterija se može pohraniti u bilo kojem stanju osim potpuno ispražnjena ili potpuno napunjena. Optimalna napunjenost je 40-60%%. Jednom svaka 2-3 mjeseca trebate ponovno napuniti (zbog prisutnosti samopražnjenja), isprazniti i ponovo napuniti do 40-60% kapaciteta. Prihvatljivo je skladištenje do pet godina. Nakon skladištenja, bateriju treba isprazniti, napuniti i zatim normalno koristiti.

Mogu li koristiti baterije većeg ili manjeg kapaciteta od baterije iz originalnog kompleta?

Kapacitet baterije je vrijeme rada Vašeg električnog alata na baterije. Prema tome, nema apsolutno nikakve razlike u kapacitetu baterije za električni alat. Stvarna razlika bit će samo u vremenu punjenja baterije i vremenu rada električnog alata iz baterije. Pri odabiru kapaciteta baterije polazite od svojih zahtjeva, ako trebate dulje raditi s jednom baterijom, birajte baterije većeg kapaciteta, ako su priložene baterije u potpunosti zadovoljavajuće, birajte baterije jednakog ili sličnog kapaciteta.