Tutto è iniziato con il fatto che il mio portasapone fotografico si rifiutava categoricamente di funzionare con le batterie appena rimosse dal caricabatterie: quattro batterie NiMH formato AA. Sarebbero stati presi, come al solito, e gettati via. Ma per qualche motivo, questa volta, la curiosità ha prevalso sul buon senso (o forse era un rospo che ha dato voce), e volevo capire: è possibile spremere almeno qualcos'altro da queste batterie. La fotocamera è molto affamata di energia, ma ci sono anche consumatori più modesti, ad esempio mouse o tastiere wireless.

In realtà, ci sono due parametri che interessano il consumatore: la capacità della batteria e la sua resistenza interna. Ci sono anche poche possibili manipolazioni: scaricare e caricare. Misurando la corrente e il tempo durante la scarica, è possibile stimare la capacità della batteria. Dalla differenza di tensione della batteria al minimo e sotto carico, è possibile stimare la resistenza interna. Ripetendo più volte il ciclo di scarica-carica (cioè, dopo aver completato l '"allenamento"), si può capire se questa azione ha senso.

Di conseguenza, è stato formato un tale piano: realizziamo uno spinterometro e un caricatore controllati con la possibilità di misurare continuamente i parametri di processo, eseguire semplici operazioni aritmetiche sui valori misurati, ripetere il processo tutte le volte che è necessario. Confrontiamo, traiamo conclusioni, infine buttiamo via le batterie.

Supporto di misurazione

Una collezione completa di biciclette. Consiste in una parte analogica (nel diagramma sottostante) e un microcontrollore. Nel mio caso, arduino era la parte intellettuale, anche se questo non è affatto importante, purché ci sia un insieme necessario di input / output.

La tribuna è stata ricavata da quanto rinvenuto in un raggio di tre metri. Se qualcuno vuole ripetere, non è affatto necessario seguire esattamente lo schema. La scelta dei parametri degli elementi può essere piuttosto ampia, lo commenterò un po 'più tardi.

L'unità di scarica è uno stabilizzatore di corrente controllato basato sull'amplificatore operazionale IC1B (LM324N) e sul transistor ad effetto di campo Q1. Quasi tutti i transistor, se solo ci fossero tensioni, correnti e dissipazione di potenza sufficienti. E sono tutti piccoli. Resistore di retroazione e allo stesso tempo parte del carico (insieme a Q1 e R20) per la batteria - R1. Il suo valore massimo deve essere tale da fornire la massima corrente di scarica richiesta. Se procediamo dal fatto che la batteria può essere scaricata fino a 1 V, quindi per garantire la corrente di scarica, ad esempio 500 mA, il resistore R1 non dovrebbe essere superiore a 2 ohm. Lo stabilizzatore è controllato da un DAC resistivo a tre bit (R12-R17). Qui il calcolo è il seguente: la tensione all'ingresso diretto dell'amplificatore operazionale è uguale alla tensione su R1 (che è proporzionale alla corrente di scarica). Cambiamo la tensione all'ingresso diretto: la corrente di scarica cambia. Per scalare l'uscita del DAC all'intervallo desiderato, è presente un resistore di sintonia R3. È meglio che sia multigiro. Le valutazioni R12-R17 possono essere qualsiasi cosa (nella regione di decine di kilo-ohm), la cosa principale è che il rapporto tra i loro valori è 1/2. Non è richiesta una precisione particolare dal DAC, poiché la corrente di scarica (tensione ai capi di R1) nel processo viene misurata direttamente dall'amplificatore di strumentazione IC1D. Il suo guadagno è K=R11/R10=R9/R8. L'uscita viene inviata all'ADC del microcontrollore (A1). Modificando i valori di R8-R11, il guadagno può essere regolato su quello desiderato. La tensione della batteria è misurata dal secondo amplificatore IC1C, K=R5/R4=R7/R6. Perché scaricare il controllo della corrente? Il punto qui è fondamentalmente questo. Se si scarica con una corrente elevata costante, a causa dell'elevata resistenza interna delle batterie esaurite, la tensione minima consentita di 1 V (e non esiste altro punto di riferimento per arrestare la scarica) verrà raggiunta prima che la batteria sia effettivamente scaricata. dimesso. Se scarichi con una corrente bassa costante, il processo si allungherà troppo a lungo. Pertanto, lo scarico viene eseguito gradualmente. Otto passi mi sembravano sufficienti. Se la caccia è più / meno, puoi modificare la profondità di bit del DAC. Inoltre, accendendo e spegnendo il carico, è possibile stimare la resistenza interna della batteria. Penso che l'algoritmo del funzionamento del controller durante la scarica non richieda ulteriori spiegazioni. Al termine del processo, Q1 è bloccato, la batteria è completamente scollegata dal carico e il controller accende l'unità di carica.

Blocco di carica. Anche uno stabilizzatore di corrente, solo incontrollato, ma commutabile. La corrente è impostata dal riferimento di tensione su IC2 (2,5 V, precisione 1% secondo il foglio dati) e dal resistore R21. Nel mio caso, la corrente di carica era classica: 1/10 della capacità nominale della batteria. Resistore di retroazione - R20. Puoi utilizzare qualsiasi altra fonte di tensione di riferimento, secondo i tuoi gusti e la disponibilità dei dettagli. Il transistor Q2 funziona in una modalità più rigida rispetto a Q1. A causa della notevole differenza tra la tensione Vcc e la tensione della batteria, su di essa viene dissipata una notevole potenza. Questo è un prezzo da pagare per la semplicità dello schema. Ma il radiatore salva la situazione. Il transistor Q3 serve per forzare lo spegnimento di Q2, cioè per spegnere l'unità di carica. Controllato dal segnale 12 del microcontrollore. Un'altra sorgente di tensione di riferimento (IC3) è necessaria per il funzionamento del controller ADC. L'accuratezza delle misurazioni del nostro stand dipende dai suoi parametri. LED1 LED - per indicare lo stato del processo. Nel mio caso non si accende durante il processo di scarica, si illumina durante la ricarica e lampeggia quando il ciclo è completato.
La tensione di alimentazione è scelta in modo da garantire l'apertura dei transistor e il loro funzionamento negli intervalli richiesti. In questo caso, per entrambi i transistor, la tensione di rilascio del gate è piuttosto elevata - circa 2-4 V. Inoltre, Q2 è "supportato" dalla tensione della batteria e da R20, quindi la tensione di rilascio del gate inizia a circa 3,5-5,5 V A sua volta, l'LM323 non può aumentare la tensione di uscita sopra Vcc meno 1,5 V. Pertanto, Vcc deve essere abbastanza grande e nel mio caso è 9 V.

L'algoritmo di controllo della carica è stato guidato dalla versione classica del controllo del momento in cui inizia la caduta di tensione sulla batteria. Tuttavia, in realtà, tutto si è rivelato non proprio così, ma ne parleremo più avanti.
Tutte le quantità misurate nel processo di "ricerca" sono state scritte in un file, quindi sono stati effettuati i calcoli e sono stati costruiti i grafici.

Penso che tutto sia chiaro con il supporto di misurazione, quindi passiamo ai risultati.

Risultati della misurazione

Quindi, abbiamo batterie cariche (ma non funzionanti), che scarichiamo e misuriamo la capacità immagazzinata, e allo stesso tempo la resistenza interna. Sembra così.

Grafici negli assi tempo, ore (X) e potenza, W (Y) per la migliore e la peggiore delle batterie. Si può vedere che l'energia immagazzinata (l'area sotto i grafici) è significativamente diversa. In termini numerici, la capacità della batteria misurata era di 1196, 739, 1237 e 1007 mAh. Non molto, visto che la capacità nominale (che è indicata sul case) è di 2700 mAh. E lo spread è molto ampio. E la resistenza interna? Era rispettivamente di 0,39, 0,43, 0,32 e 0,64 Ω. Terribile. È chiaro perché il portasapone si è rifiutato di funzionare: le batterie semplicemente non sono in grado di fornire una corrente elevata. Bene, iniziamo ad allenarci.

Ciclo uno. Ancora una volta, le uscite di potenza delle batterie migliori e peggiori.

Il progresso è visibile ad occhio nudo! I numeri lo confermano: 1715, 1444, 1762 e 1634 mAh. Anche la resistenza interna è migliorata, ma in modo molto irregolare: 0,23, 0,40, 0,1, 0,43 Ohm. Sembrerebbe che ci sia una possibilità. Ma ahimè, ulteriori cicli di scarica / carica non hanno dato nulla. I valori di capacità, così come la resistenza interna, variavano da ciclo a ciclo entro circa il 10%. Ciò si trova da qualche parte vicino ai limiti dell'accuratezza della misurazione. Quelli. un lungo allenamento, almeno per le mie batterie, non ha fatto nulla. Ma d'altra parte, è diventato chiaro che le batterie conservavano più della metà della loro capacità e avrebbero comunque funzionato a bassa corrente. Almeno qualche risparmio economico.

Ora voglio soffermarmi un po 'sul processo di ricarica. Forse le mie osservazioni saranno utili a qualcuno che progetterà un caricabatterie intelligente.
Ecco un tipico grafico di carica (a sinistra è la scala di tensione sulla batteria in volt).

Dopo l'inizio della carica, si osserva un calo di tensione. Nei diversi cicli può essere più o meno approfondito, leggermente diverso nella durata, a volte assente. Inoltre, per circa 10 ore, c'è una crescita uniforme e quindi un'uscita su un plateau quasi orizzontale. La teoria dice che con una piccola corrente di carica, non c'è caduta di tensione alla fine della carica. Ero paziente e aspettavo ancora questo autunno. È piccolo (quasi impercettibile sul grafico), devi aspettarlo per molto tempo, ma è sempre lì. Dopo dieci ore di ricarica e prima della caduta, la tensione sulla batteria, sebbene cresca, è estremamente insignificante. Questo non ha quasi alcun effetto sulla carica finale, non si osservano fenomeni spiacevoli come il riscaldamento della batteria. Pertanto, quando si progettano caricabatterie a bassa corrente, non ha senso fornire loro intelligenza. È sufficiente un timer per 10-12 ore e non è richiesta alcuna precisione speciale.

Tuttavia, questo idillio è stato rotto da uno degli elementi. Dopo circa 5-6 ore di ricarica, si sono verificate fluttuazioni di tensione molto evidenti.

All'inizio l'ho considerato un difetto di progettazione nel mio stand. La foto mostra che tutto è stato assemblato mediante montaggio superficiale e il controller è stato collegato con fili piuttosto lunghi. Tuttavia, ripetuti esperimenti hanno dimostrato che tali sciocchezze si verificano costantemente con la stessa batteria e non si verificano mai con altre. Con mia vergogna, non ho trovato il motivo di questo comportamento. Tuttavia (e questo è chiaramente visibile sul grafico), il valore medio della tensione cresce come dovrebbe.

Epilogo

Di conseguenza, abbiamo quattro batterie, che hanno trovato una nicchia ecologica utilizzando precisi metodi scientifici. Siamo delusi dalle possibilità del processo di formazione. E abbiamo un effetto inspiegabile che si verifica durante la ricarica.
Il prossimo in linea è una batteria più grande: una batteria per auto. Ma lì i resistori di carico sono un paio di ordini di grandezza più potenti. Da qualche parte attraversano le distese dell'Eurasia.

È tutto. Grazie per l'attenzione.

Agenzia federale per l'istruzione

Istituto di istruzione statale di istruzione professionale superiore

"UNIVERSITÀ POLITECNICA DI TOMSK"

Istituto Elettrotecnico

Direzione 551300 – Ingegneria Elettrica, Elettromeccanica ed Elettrotecnica

Dipartimento - Azionamento elettrico e apparecchiature elettriche

Disciplina astratta

"Fonti di alimentazione elettrica garantita e ininterrotta delle imprese industriali"

in tema di BATTERIE NICHEL-IDRURI METALLICI

Studenti del gruppo 7M142

Krupina N.V._______________

Kondrashov S.A._____________

«_____»________________

Professore capo, dottore in scienze tecniche

Garganeev A.G._______________

"_____" ___________2009

Tomsky - 2009

introduzione

1. Terminologia

3. Batterie al nichel-metallo idruro

4. Processi di base delle batterie Ni-MH

5. Costruzione degli elettrodi della batteria Ni-MH

6. Progettazione di batterie Ni-MH

7. Caratteristiche delle batterie Ni-MH

8. Ricarica della batteria Ni-MH

9. Vantaggi e svantaggi delle batterie Ni-MH

10. Standard e designazioni delle batterie HM

11. Stoccaggio e manipolazione delle batterie Ni-MH

12. Produttori e prospettive di batterie HM

13. Smaltimento

Conclusione

Elenco delle fonti utilizzate

introduzione

È quasi impossibile immaginare il mondo moderno senza alcun tipo di tecnologia elettronica. Le tecnologie digitali si sono adattate così bene alle nostre vite, rendendole più convenienti e interessanti, che semplicemente non possiamo rifiutarle.

Tuttavia, non dimenticare che i dispositivi mobili richiedono alimentatori portatili in grado di soddisfare le esigenze sempre crescenti dell'elettronica moderna. Abbiamo Wi-Fi e Bluetooth, che ci liberano dai cavi dati, ma siamo ancora legati alle reti elettriche.

La scienza applicata, tuttavia, non si ferma, offrendo sempre più nuovi tipi di fonti energetiche. D'altra parte, è ancora strano che con così tante nuove tecnologie, le batterie di telefoni, smartphone, palmari e altri gadget stiano ancora "muore" nel nostro Paese. Questo accade perché le persone pensano alla corretta gestione della batteria solo quando è completamente guasta e può essere rottamata con tranquillità. Dovrebbe essere chiaro che la sostituzione della batteria può costare un bel centesimo. Non discutiamo, a poche persone piace seguire rigorosamente le regole di funzionamento, ma, sfortunatamente, solo in questo modo è possibile massimizzare la durata della batteria.

Ad oggi, le batterie di cinque diversi circuiti elettrochimici sono comuni al nichel-cadmio (Ni-Cd), al nichel-metallo idruro (Ni-MH), al piombo-acido (Sealed Lead Acid, SLA), agli ioni di litio (Li-Ion) e polimero di litio (Li-Polymer). Il fattore determinante per tutte le batterie elencate non è solo la portabilità (ovvero volume e peso ridotti), ma anche un'elevata affidabilità, nonché un lungo tempo di funzionamento. I parametri principali della batteria sono la densità energetica (o energia specifica di massa), il numero di cicli di carica/scarica, i tassi di carica e autoscarica. Una batteria al piombo è solitamente costituita da due piastre (elettrodi) poste in un elettrolita (una soluzione acquosa di acido solforico). In una cella al nichel-cadmio, le piastre negative e positive vengono arrotolate insieme e poste in un cilindro metallico. La piastra positiva è idrossido di nichel e la piastra negativa è idrossido di cadmio. Le due piastre sono isolate con un separatore che viene bagnato con un elettrolita.

Una batteria al nichel-metallo idruro è strutturalmente simile a una batteria al nichel-cadmio, ma ha una diversa composizione chimica dell'elettrolita e degli elettrodi. In una batteria agli ioni di litio, gli elettrodi e il separatore (separatore) sono posti in un elettrolita di sale di litio.

Esiste un numero enorme di miti e leggende sulla modalità di funzionamento presumibilmente ideale, sui metodi di "allenamento", conservazione, metodi e modalità di ricarica e ripristino delle batterie, ma proviamo a capirlo.

1. Terminologia

Accumulatore (dal lat. accumulatore - collettore, accumulo - raccogliere, accumulare) - un dispositivo per immagazzinare energia ai fini del suo successivo utilizzo. Una batteria elettrica converte l'energia elettrica in energia chimica e, se necessario, provvede alla conversione inversa. La batteria viene caricata facendo passare una corrente elettrica attraverso di essa. Come risultato delle reazioni chimiche provocate, uno degli elettrodi acquisisce una carica positiva e l'altro diventa negativo.

Una batteria, in quanto dispositivo elettrico, è caratterizzata dai seguenti parametri principali: sistema elettrochimico, tensione, capacità elettrica, resistenza interna, corrente di autoscarica e durata.

Capacità della batteria: la quantità di energia che deve avere una batteria completamente carica. Nei calcoli pratici, la capacità è solitamente espressa in ampere-ora (

). Il numero di ampere-ora mostra il periodo di tempo durante il quale questa batteria funzionerà con una corrente di 1 ampere. Vale la pena aggiungere, tuttavia, che i moderni dispositivi mobili utilizzano correnti molto più basse, quindi la capacità della batteria viene spesso misurata in milliampere-ora ( o , o mAh). La capacità nominale (come dovrebbe essere) è sempre indicata sulla batteria stessa o sulla sua confezione. Tuttavia, la capacità reale non sempre coincide con quella nominale. In pratica, la capacità effettiva della batteria varia dall'80% al 110% del valore nominale.

Capacità specifica: il rapporto tra la capacità della batteria e le sue dimensioni o peso.

Un ciclo è una sequenza di carica e scarica di una batteria.

Effetto memoria: perdita di capacità della batteria durante il suo funzionamento. Si manifesta nella tendenza della batteria ad adattarsi al ciclo di lavoro che la batteria ha eseguito per un certo periodo di tempo. In altre parole, se si carica la batteria più volte senza scaricarla completamente prima, in un certo senso "ricorda" il suo stato e la volta successiva semplicemente non può essere scaricata completamente, quindi la sua capacità diminuisce. All'aumentare del numero di cicli di carica-scarica, l'effetto memoria diventa più pronunciato.

In tali condizioni operative, i cristalli sulla piastra aumentano all'interno della batteria (la struttura delle batterie verrà discussa di seguito), che riduce la superficie dell'elettrodo. Con piccole formazioni cristalline della sostanza di lavoro interna, la superficie dei cristalli è massima, quindi anche la quantità di energia immagazzinata dalla batteria è massima. Con l'allargamento delle formazioni cristalline durante il funzionamento, la superficie dell'elettrodo diminuisce e, di conseguenza, diminuisce la capacità reale.

La Figura 1 mostra come funziona l'effetto memoria.

Figura 1 - Effetto memoria.

L'autoscarica è la perdita spontanea di energia immagazzinata da una batteria nel tempo. Questo fenomeno è causato da processi redox che si verificano spontaneamente ed è inerente a tutti i tipi di batterie, indipendentemente dal loro sistema elettrochimico. Per quantificare l'autoscarica viene utilizzata la quantità di energia persa dalla batteria in un certo tempo, espressa in percentuale del valore ottenuto subito dopo la ricarica. L'autoscarica è massima nelle prime 24 ore dopo la ricarica, quindi è stimata sia per il primo giorno che per il primo mese dopo la ricarica. La quantità di autoscarica della batteria dipende in gran parte dalla temperatura ambiente. Pertanto, quando la temperatura supera i 100°C, l'autoscarica può raddoppiare.

2. Batterie: tipi e provenienza

Giappone, Taiwan, Cina, Corea del Sud occupano la posizione di leader nel mercato della produzione di batterie e aumentano costantemente la scala della loro "modesta" presenza nel mercato mondiale.

Esistono oggi sul mercato dozzine di diversi design di batterie e ogni produttore cerca di ottenere la combinazione ottimale di caratteristiche: capacità elevata, dimensioni e peso ridotti, prestazioni in un ampio intervallo di temperature e in condizioni estreme.

Allo stesso tempo, gli studi dimostrano che oltre il 65% degli utenti di tecnologia mobile e portatile desidera batterie ancora più capienti e sono disposti a pagare molto per la possibilità di utilizzare la "macchina" (o telefono) per diversi giorni senza ricaricare. Ecco perché, nella maggior parte dei casi, è necessario acquistare una batteria più capiente di quella fornita con il kit.

Secondo il sistema elettrochimico, le batterie sono suddivise in diversi tipi:

Piombo acido (piombo acido sigillato, SLA);

Nichel-cadmio (Ni-Cd);

idruro di nichel metallico (Ni-MH);

Agli ioni di litio (Li-Ion);

Polimero di litio (Li-Pol);

Carburante.

Le batterie al piombo non sono più utilizzate nella moderna elettronica portatile, quindi inizieremo il nostro tour con le batterie al nichel, ancora utilizzate nelle batterie per fotocamere, laptop, videocamere e altri dispositivi.

L'antenato delle batterie al nichel erano le batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd), inventate nel 1899 dallo scienziato svedese Waldemar Jungner. Il principio del loro lavoro era che il nichel funge da elettrodo positivo (catodo) e il cadmio da negativo (anodo). Inizialmente si trattava di una batteria aperta, in cui l'ossigeno rilasciato durante la ricarica andava direttamente nell'atmosfera, il che impediva la creazione di un involucro sigillato e, unito all'elevato costo dei materiali necessari, rallentava notevolmente l'avvio della produzione di massa .

Come dovrebbe essere rinnovata una batteria Ni─MH e perché è importante?

Le batterie Ni─MH sono pubblicizzate dai produttori come ad alta capacità, resistenti al freddo e prive degli svantaggi del cadmio. In effetti, questo tipo di batteria non contiene una sostanza così dannosa come il cadmio. La produzione e la lavorazione delle batterie Ni─MH non presenta le stesse difficoltà del Ni─Cd. Ma hanno ancora alcuni svantaggi delle batterie al cadmio. Ad esempio, l '"effetto memoria" è stato preservato. In generale, i Ni─MH sono molto sensibili alle modalità di carica e scarica. La ricarica delle batterie al nichel-metallo idruro richiede dispositivi avanzati. Inoltre, per prolungare la vita utile di tali elementi, devono essere periodicamente ripristinati. Parliamo di come questo può essere fatto.

Nonostante i vantaggi delle batterie al nichel-metallo idruro rispetto al nichel-cadmio, presentano una serie di svantaggi. E devono essere presi in considerazione durante il funzionamento.

Per cominciare, va notato che Ni─Cd è più costoso. È vero, la tecnologia non si ferma e il prezzo di questi tipi di batterie viene gradualmente confrontato. In questo caso, stiamo parlando di batterie con fattore di forma comune AA ("dito") e AAA ("mignolo"). hanno un "effetto memoria" più pronunciato, ma, tuttavia, anche le batterie al nichel-metallo idruro affrontano questo problema.

Le batterie al nichel-metallo idruro hanno meno cicli di carica-scarica. Il primo deterioramento delle loro prestazioni si osserva dopo 200-300 cicli di carica-scarica. Questo tipo di batteria ha un'autoscarica maggiore rispetto alle batterie Ni─Cd (circa 1,5 volte).

Vale la pena notare un'altra cosa. Le batterie al nichel-metallo idruro possono fornire corrente elevata, ma non è consigliabile impostare valori superiori a 0,5 * C durante la scarica. Ciò comporta una significativa riduzione del numero di cicli di carica-scarica e una diminuzione della durata. Finora, dove sono richieste elevate correnti di scarica, sono ancora utilizzate batterie Ni─Cd.

Tieni presente che un caricabatterie Ni-MH funzionerà senza problemi con batterie al nichel-cadmio, ma non viceversa.

Ricarica di batterie al nichel-metallo idruro

La ricarica delle batterie al nichel-metallo idruro può essere rapida e veloce. La ricarica di mantenimento non è consigliata dai produttori a causa del fatto che con essa vi è una difficoltà nel determinare la cessazione della fornitura di corrente alla batteria. Di conseguenza, può verificarsi un forte sovraccarico e degrado delle batterie. Di norma, le batterie Ni─MH vengono caricate utilizzando un'opzione di ricarica rapida o accelerata. Allo stesso tempo, l'efficienza di ricarica è superiore rispetto alla ricarica a goccia. La corrente di carica in questo caso è impostata a 0.5÷1C.

A causa dell '"effetto memoria", le celle al nichel-metallo idruro possono perdere una parte significativa della loro capacità. Appare meno che nel nichel-cadmio, ma è ancora presente. L'effetto memoria si verifica con più cicli di scarica incompleta e successiva carica. Come risultato di tale operazione, la batteria "ricorda" un limite inferiore di scarica sempre più piccolo, a causa del quale la capacità diminuisce. Parte della massa attiva della batteria esce dal processo.

Per eliminare questo effetto, si consiglia di ripristinare o allenare regolarmente le batterie. Per fare ciò, un caricabatterie o una lampadina scarica la batteria a 0,8-1 volt, quindi il processo di ricarica completo. Se la batteria non è stata ripristinata per molto tempo, si consiglia di eseguire diversi cicli di questo tipo. La frequenza raccomandata di tale formazione è una volta al mese.

I produttori di batterie Ni─MH affermano che "l'effetto memoria" occupa circa il 5 percento della capacità. Ripristinare questa quantità di capacità come risultato dell'allenamento è abbastanza reale. In linea di principio, questo può essere misurato scaricando una batteria completamente carica. Per fare ciò, sarà necessario rilevare il tempo di scarica e moltiplicarlo per la corrente di scarica. Questa sarà la capacità che deve essere confrontata con il valore nominale. Alcuni dispositivi, ad esempio, effettuano misurazioni automaticamente.

Un punto importante nel ripristino delle batterie Ni─MH è che il caricabatterie ha la funzione di scaricare la batteria con controllo sulla tensione minima. Ciò è necessario per evitare che la batteria si scarichi completamente durante il ripristino (sotto 0,8-1 volt). Ciò è indispensabile nei casi in cui non si conosce il grado di carica iniziale della batteria e non è possibile stimare il tempo approssimativo di scarica.

Quando non si conosce lo stato di carica della batteria, è necessario scaricarla con una lampadina o altra resistenza sotto controllo di tensione costante. In caso contrario, tale ripristino della batteria terminerà con la sua scarica completa. Se stai ripristinando un'intera batteria di celle collegate in serie, è meglio caricarle completamente prima per equalizzare il grado di carica.

In generale, è necessario notare il seguente punto per quanto riguarda il recupero delle batterie al nichel-metallo idruro. Se la batteria ha già funzionato per diversi anni, un tale ripristino mediante scarica e carica completa potrebbe essere inutile. Tale recupero è utile come manutenzione preventiva periodica durante il funzionamento della batteria. Il fatto è che durante il funzionamento delle batterie Ni─MH, parallelamente al verificarsi dell '"effetto memoria", si verifica un cambiamento nella composizione e nel volume dell'elettrolita. Per le batterie al nichel-cadmio, ci sono esempi di recupero aggiungendo acqua distillata alle celle. Questo è stato discusso in un articolo su.

Vorrei anche sottolineare che è meglio ripristinare gli elementi singolarmente e non l'intera batteria nel suo insieme.

Tra le altre batterie, vengono spesso utilizzate batterie Ni Mh. Queste batterie hanno elevate caratteristiche tecniche che consentono di utilizzarle nel modo più efficiente possibile. Questo tipo di batteria è utilizzato quasi ovunque, di seguito considereremo tutte le caratteristiche di tali batterie, oltre ad analizzare le sfumature di funzionamento e i noti produttori.

Manutenzione

Cos'è una batteria al nichel-metallo idruro

Per cominciare, vale la pena notare che l'idruro di nichel metallico si riferisce a fonti di energia secondarie. Non produce energia e richiede una ricarica prima del funzionamento.

Consiste di due componenti:

• anodo - idruro di nichel-litio o nichel-lantanio;
• il catodo è ossido di nichel.

Viene utilizzato anche un elettrolita per eccitare il sistema. L'idrossido di potassio è considerato l'elettrolita ottimale. Questa è una fonte di cibo alcalino secondo la classificazione moderna.

Questo tipo di batteria ha sostituito la batteria al nichel-cadmio. Gli sviluppatori sono riusciti a ridurre al minimo gli svantaggi caratteristici dei precedenti tipi di batterie. I primi design industriali furono immessi sul mercato alla fine degli anni '80.

Al momento, è stato possibile aumentare significativamente la densità dell'energia immagazzinata rispetto ai primi prototipi. Alcuni esperti ritengono che il limite di densità non sia ancora stato raggiunto.

Il principio di funzionamento e il dispositivo batteria Ni Mh

Per cominciare, vale la pena considerare come funziona una batteria NiMh. Come già accennato, questa batteria è composta da diversi componenti. Analizziamole più nel dettaglio.

L'anodo qui è una composizione che assorbe idrogeno. È in grado di assorbire una grande quantità di idrogeno, in media la quantità dell'elemento assorbito può superare di 1000 volte il volume dell'elettrodo. Per ottenere una stabilizzazione completa, alla lega viene aggiunto litio o lantanio.

I catodi sono fatti di ossido di nichel. Ciò consente di ottenere una carica di qualità tra il catodo e l'anodo. In pratica, è possibile utilizzare una varietà di tipi di catodi in base al loro design tecnico:

• lamellare;
• metallo-ceramica;
• feltro metallico;
• premuto;
• nichel espanso (polimero espanso).

I catodi in schiuma polimerica e feltro metallico sono caratterizzati dalla massima capacità e durata.

Il conduttore tra di loro è alcalino. Utilizza idrossido di potassio concentrato.

Il design della batteria può variare a seconda degli scopi e degli obiettivi. Molto spesso si tratta di un anodo e di un catodo arrotolati in un rotolo, tra i quali è presente un separatore. Ci sono anche opzioni in cui le lastre vengono posizionate alternativamente, spostate da un separatore. Un elemento obbligatorio del design è una valvola di sicurezza, attivata da un aumento di emergenza della pressione all'interno della batteria fino a 2-4 MPa.

Cosa sono le batterie Ni-Mh e le loro caratteristiche tecniche

Tutte le batterie Ni-Mh sono batterie ricaricabili (tradotte come batterie ricaricabili). Le batterie di questo tipo sono prodotte in diversi tipi e forme. Tutti sono destinati a una varietà di scopi e compiti.

Ci sono batterie che al momento non vengono quasi mai utilizzate o vengono utilizzate in misura limitata. Tali batterie includono il tipo Krona, era contrassegnato con 6KR61, erano utilizzate ovunque, ora possono essere trovate solo in vecchie apparecchiature. Le batterie tipo 6KR61 avevano una tensione di 9v.

Analizzeremo i principali tipi di batterie e le loro caratteristiche, che vengono utilizzate ora.

• AA.. La capacità varia da 1700-2900 mAh.
• AAA.. A volte etichettato MN2400 o MX2400. Capacità: 800-1000 mAh.
• CON. Batterie nella media. Hanno una capacità compresa tra 4500 e 6000 mAh.
• D. Il tipo di batteria più potente. Capacità da 9000 a 11500 mAh.

Tutte le batterie elencate hanno una tensione di 1,5 V. Ci sono anche alcuni modelli con una tensione di 1.2v. Tensione massima 12v (collegando 10 batterie da 1,2v).

Pro e contro della batteria Ni-Mh

Come già accennato, questo tipo di batteria ha sostituito le varietà più vecchie. A differenza degli analoghi, ha ridotto significativamente l '"effetto memoria". Hanno anche ridotto la quantità di sostanze dannose per la natura nel processo di creazione.

Pacco batterie da 8 batterie 1.2v

I vantaggi includono le seguenti sfumature.

• Funziona bene a basse temperature. Ciò è particolarmente importante per le apparecchiature utilizzate all'aperto.
• "Effetto memoria" ridotto. Ma, tuttavia, è presente.
• Batterie atossiche.
• Maggiore capacità rispetto agli analoghi.

Inoltre, questo tipo di batteria presenta degli svantaggi.

• Maggiore autoscarica.
• Più costoso da produrre.
• Dopo circa 250-300 cicli di carica/scarica, la capacità inizia a diminuire.
• Vita utile limitata.

Dove vengono utilizzate le batterie al nichel-metallo idruro?

Grazie alla grande capacità, queste batterie possono essere utilizzate ovunque. Che si tratti di un cacciavite o di un dispositivo di misurazione complesso, in ogni caso una tale batteria gli fornirà energia nella giusta quantità senza problemi.

Nella vita di tutti i giorni, tali batterie vengono spesso utilizzate nei dispositivi di illuminazione portatili e nelle apparecchiature radio. Qui mostrano buone prestazioni, mantenendo a lungo proprietà di consumo ottimali. Inoltre, possono essere utilizzati sia elementi usa e getta che riutilizzabili, regolarmente ricaricati da fonti di alimentazione esterne.

Un'altra applicazione sono gli elettrodomestici. Grazie alla loro capacità sufficiente, possono essere utilizzati anche in apparecchiature mediche portatili. Funzionano bene nei tonometri e nei glucometri. Poiché non ci sono picchi di tensione, non c'è alcuna influenza sul risultato della misurazione.

Molti dispositivi di misurazione nella tecnologia devono essere utilizzati all'aperto, anche in inverno. Qui, le batterie all'idruro di metallo sono semplicemente insostituibili. A causa della bassa reazione alle temperature negative, possono essere utilizzati nelle condizioni più difficili.

Regole operative

Va tenuto presente che le nuove batterie hanno una resistenza interna abbastanza grande. Per ottenere una certa riduzione di questo parametro, è necessario scaricare più volte la batteria “a zero” all'inizio dell'utilizzo. Per fare ciò, utilizzare caricabatterie con questa funzione.

Attenzione! Questo non si applica alle batterie usa e getta.

Spesso puoi sentire la domanda su quanti volt può essere scaricata una batteria Ni-Mh. Può infatti essere scaricato quasi a zero parametri, nel qual caso la tensione non sarà sufficiente a supportare il funzionamento del dispositivo collegato. A volte si consiglia persino di attendere una scarica completa. Ciò riduce l'"effetto memoria". Di conseguenza, la durata della batteria è estesa.

Altrimenti, il funzionamento di batterie di questo tipo non differisce dagli analoghi.

Devo far oscillare le batterie Ni-Mh

Una fase importante del funzionamento è l'accumulo della batteria. Anche le batterie al nichel-metallo idruro richiedono questa procedura. Ciò è particolarmente importante dopo una conservazione a lungo termine per ripristinare la capacità e la tensione massima.

Per fare ciò, è necessario scaricare la batteria a zero. Si noti che è necessario scaricare la corrente. Di conseguenza, dovresti ottenere la tensione minima. Quindi puoi far rivivere la batteria, anche se è passato molto tempo dalla data di produzione. Più a lungo è rimasta la batteria, più cicli di accumulo sono necessari. Di solito sono necessari 2-5 cicli per ripristinare capacità e resistenza.

Come ripristinare una batteria Ni Mh

Nonostante tutti i vantaggi e le caratteristiche, tali batterie hanno ancora un "effetto memoria". Se la batteria ha iniziato a perdere prestazioni, dovrebbe essere ripristinata.

Prima di iniziare il lavoro, è necessario verificare la capacità della batteria. A volte risulta che è quasi impossibile migliorare le prestazioni, nel qual caso è sufficiente sostituire la batteria. Controlliamo anche la batteria per un malfunzionamento.

Direttamente il lavoro stesso è simile all'accumulo. Ma qui non ottengono una scarica completa, ma riducono semplicemente la tensione a un livello di 1v. Ci vogliono 2-3 cicli. Se durante questo periodo non è stato possibile ottenere il risultato ottimale, vale la pena riconoscere la batteria come inutilizzabile. Durante la ricarica, è necessario mantenere il parametro Delta Peak per una particolare batteria.

Stoccaggio e smaltimento

Vale la pena conservare la batteria a una temperatura vicina a 0°C. Questo è lo stato ottimale. È inoltre necessario tenere conto del fatto che la conservazione dovrebbe avvenire solo durante la data di scadenza, questi dati sono indicati sulla confezione, ma la decodifica può variare a seconda del produttore.

Produttori da tenere d'occhio

Le batterie Ni-Mh sono prodotte da tutti i produttori di batterie. Nell'elenco sottostante puoi vedere le aziende più famose che offrono prodotti simili.

• Energizzante;
• Varta;
• Duracell;
• Minamoto;
• Eneloop;
• cammello;
• Panasonic;
• Io Robot;
• Sanjo.

Se guardi la qualità, sono tutti più o meno uguali. Ma è possibile individuare le batterie Varta e Panasonic, hanno il rapporto ottimale tra prezzo e qualità. In caso contrario, è possibile utilizzare una qualsiasi delle batterie elencate senza alcuna restrizione.

La principale differenza tra le batterie Ni-Cd e le batterie Ni-Mh è la composizione. La base della batteria è la stessa: è nichel, è il catodo e gli anodi sono diversi. Per una batteria Ni-Cd, l'anodo è di metallo cadmio, per una batteria Ni-Mh, l'anodo è un elettrodo di idrogeno metallo idruro.

Ogni tipo di batteria ha i suoi pro e contro, conoscendoli sarai in grado di selezionare con maggiore precisione la batteria di cui hai bisogno.

	professionisti	Svantaggi
Ni-cad	Prezzo basso. In grado di fornire un'elevata corrente di carico. Ampia gamma di temperature di esercizio da -50°C a +40°C. Le batterie Ni-Cd possono essere caricate anche a temperature sotto lo zero. Fino a 1000 cicli di carica-scarica, con uso corretto.	Tasso di autoscarica relativamente alto (circa 8-10%% nel primo mese di stoccaggio) Dopo una conservazione a lungo termine, sono necessari 3-4 cicli completi di carica-scarica per ripristinare completamente la batteria. Assicurarsi di scaricare completamente la batteria prima della ricarica, per evitare "l'effetto memoria" Maggiore peso rispetto alla batteria Ni-Mh delle stesse dimensioni e capacità.
Ni-Mh	Grande capacità specifica relativa alla batteria Ni-Cd (ovvero minor peso a parità di capacità). Praticamente nessun "effetto memoria". Buone prestazioni alle basse temperature, anche se inferiori alla batteria Ni-Cd.	Batterie più costose rispetto al Ni-Cd. Maggiore tempo di ricarica. Minore corrente di esercizio. Meno cicli di carica-scarica (fino a 500). Il livello di autoscarica è 1,5-2 volte superiore a quello del Ni-Cd.

Il vecchio caricabatterie funzionerà con la nuova batteria se cambio la batteria da Ni-Cd a Ni-Mh o viceversa?

Il principio di ricarica per entrambe le batterie è esattamente lo stesso, quindi il caricabatterie può essere utilizzato dalla batteria precedente. La regola di base per caricare queste batterie è che possono essere caricate solo dopo che sono completamente scariche. Questo requisito è una conseguenza del fatto che entrambi i tipi di batterie sono soggetti all'"effetto memoria", sebbene questo problema sia minimizzato con le batterie Ni-Mh.

Come conservare correttamente le batterie Ni-Cd e Ni-Mh?

Il posto migliore per conservare la batteria è un luogo fresco e asciutto, poiché maggiore è la temperatura di conservazione, più velocemente si scarica automaticamente la batteria. La batteria può essere conservata in qualsiasi condizione diversa da completamente scarica o completamente carica. La carica ottimale è del 40-60%%. Una volta ogni 2-3 mesi, dovrebbe essere effettuato un addebito aggiuntivo (a causa dell'autoscarica presente), scaricare e ricaricare fino al 40-60% della capacità. Lo stoccaggio fino a cinque anni è accettabile. Dopo la conservazione, la batteria deve essere scaricata, caricata e quindi utilizzata normalmente.

Posso utilizzare batterie con una capacità maggiore o minore rispetto alla batteria del kit originale?

La capacità della batteria è la quantità di tempo in cui l'utensile elettrico può funzionare a batteria. Di conseguenza, per un utensile elettrico non c'è assolutamente alcuna differenza nella capacità della batteria. La vera differenza sarà solo nel tempo di ricarica della batteria e nella durata della batteria dell'utensile elettrico. Quando si sceglie una capacità della batteria, è necessario partire dalle proprie esigenze, se è necessario lavorare più a lungo utilizzando una batteria: una scelta a favore di batterie più capienti, se le batterie complete sono completamente soddisfatte, è necessario fermarsi a batterie uguali o simili capacità.