Totul a început cu faptul că vasul meu de săpun foto a refuzat categoric să funcționeze cu bateriile proaspăt scoase din încărcător - patru baterii NiMH de dimensiune AA. Ar fi luate, ca de obicei, și aruncate. Dar din anumite motive, de data aceasta, curiozitatea a prevalat asupra bunului simț (sau poate a fost o broască râioasă care a dat voce) și am vrut să înțeleg - este posibil să stoarce măcar altceva din aceste baterii. Camera este foarte avidă de energie, dar există și consumatori mai modesti - mouse-uri sau tastaturi wireless, de exemplu.

De fapt, există doi parametri care sunt de interes pentru consumator - capacitatea bateriei și rezistența sa internă. Există, de asemenea, puține manipulări posibile - pentru a descărca și a încărca. Măsurând curentul și timpul în timpul descărcării, puteți estima capacitatea bateriei. Prin diferența de tensiune a bateriei la ralanti și sub sarcină, puteți estima rezistența internă. Repetând ciclul de descărcare-încărcare (adică, după finalizarea „antrenamentului”) de mai multe ori, se poate înțelege dacă această acțiune are sens deloc.

În consecință, s-a format un astfel de plan - facem un eclator controlat și un încărcător cu posibilitatea de măsurare continuă a parametrilor procesului, efectuăm operații aritmetice simple asupra valorilor măsurate, repetă procesul de câte ori este necesar. Comparăm, tragem concluzii, în sfârșit aruncăm bateriile.

Stand de măsurare

O colecție completă de biciclete. Este format dintr-o parte analogică (în diagrama de mai jos) și un microcontroler. În cazul meu, arduino a fost partea intelectuală, deși acest lucru nu este deloc important - atâta timp cât există un set necesar de intrări / ieșiri.

Standul a fost realizat din ceea ce a fost găsit pe o rază de trei metri. Dacă cineva vrea să repete, atunci nu este deloc necesar să urmezi exact schema. Alegerea parametrilor elementului poate fi destul de largă, voi comenta acest lucru puțin mai târziu.

Unitatea de descărcare este un stabilizator de curent controlat bazat pe amplificatorul operațional IC1B (LM324N) și tranzistorul cu efect de câmp Q1. Aproape orice tranzistor, dacă ar fi suficiente tensiuni permise, curenți și disiparea puterii. Și toate sunt mici. Rezistor de feedback și, în același timp, o parte din sarcină (împreună cu Q1 și R20) pentru baterie - R1. Valoarea sa maximă trebuie să fie astfel încât să asigure curentul de descărcare maxim necesar. Dacă pornim de la faptul că bateria poate fi descărcată până la 1 V, atunci pentru a asigura curentul de descărcare, de exemplu, 500 mA, rezistența R1 nu trebuie să fie mai mare de 2 ohmi. Stabilizatorul este controlat de un DAC rezistiv pe trei biți (R12-R17). Aici calculul este după cum urmează - tensiunea de la intrarea directă a amplificatorului operațional este egală cu tensiunea de la R1 (care este proporțională cu curentul de descărcare). Schimbăm tensiunea la intrarea directă - curentul de descărcare se modifică. Pentru a scala ieșirea DAC-ului la intervalul dorit, există un rezistor de reglare R3. Este mai bine să fie cu mai multe ture. Evaluările R12-R17 pot fi orice (în regiunea de zeci de kilo-ohmi), principalul lucru este că raportul dintre valorile lor este de 1/2. Nu este necesară o precizie specială de la DAC, deoarece curentul de descărcare (tensiunea peste R1) în proces este măsurat direct de amplificatorul de instrumentare IC1D. Câștigul său este K=R11/R10=R9/R8. Ieșirea este alimentată la ADC-ul microcontrolerului (A1). Prin modificarea valorilor R8-R11, câștigul poate fi ajustat la cel dorit. Tensiunea bateriei este măsurată de al doilea amplificator IC1C, K=R5/R4=R7/R6. De ce controlul curentului de descărcare? Ideea aici este în esență aceasta. Dacă vă descărcați cu un curent ridicat constant, atunci datorită rezistenței interne mari a bateriilor uzate, tensiunea minimă admisă de 1 V (și nu există un alt punct de referință pentru oprirea descărcării) va fi atinsă înainte ca bateria să fie efectiv. eliberat. Dacă vă descărcați cu un curent scăzut constant, atunci procesul se va întinde prea mult timp. Prin urmare, descărcarea se realizează treptat. Opt pași mi s-au părut de ajuns. Dacă vânătoarea este mai mult/mai puțin, atunci puteți modifica adâncimea de biți a DAC-ului. În plus, pornind și oprind sarcina, puteți estima rezistența internă a bateriei. Cred că algoritmul de funcționare a controlerului în timpul descărcării nu necesită explicații suplimentare. La sfârșitul procesului, Q1 este blocat, bateria este complet deconectată de la sarcină, iar controlerul pornește unitatea de încărcare.

Bloc de încărcare. De asemenea, un stabilizator de curent, doar necontrolat, dar comutabil. Curentul este stabilit de referința de tensiune pe IC2 (2,5 V, precizie 1% conform fișei de date) și rezistența R21. În cazul meu, curentul de încărcare a fost clasic - 1/10 din capacitatea nominală a bateriei. Rezistor de feedback - R20. Puteți folosi orice altă sursă de tensiune de referință - după gustul dvs. și disponibilitatea detaliilor. Tranzistorul Q2 funcționează într-un mod mai rigid decât Q1. Datorită diferenței vizibile dintre tensiunea Vcc și tensiunea bateriei, o putere vizibilă este disipată pe acesta. Acesta este un preț de plătit pentru simplitatea schemei. Dar radiatorul salvează situația. Tranzistorul Q3 servește pentru a forța Q2 să se oprească, adică pentru a opri unitatea de încărcare. Controlat de semnalul 12 al microcontrolerului. O altă sursă de tensiune de referință (IC3) este necesară pentru funcționarea controlerului ADC. Precizia măsurătorilor standului nostru depinde de parametrii acestuia. LED1 LED - pentru a indica starea procesului. În cazul meu, nu se aprinde în timpul procesului de descărcare, se aprinde la încărcare și clipește când ciclul este încheiat.
Tensiunea de alimentare se alege astfel incat sa asigure deschiderea tranzistoarelor si functionarea acestora in intervalele cerute. În acest caz, pentru ambele tranzistoare, tensiunea de eliberare a porții este destul de mare - aproximativ 2-4 V. În plus, Q2 este „susținut” de tensiunea bateriei și R20, astfel încât tensiunea de eliberare a porții începe la aproximativ 3,5-5,5 V. La rândul său, LM323 nu poate ridica tensiunea de ieșire peste Vcc minus 1,5 V. Prin urmare, Vcc trebuie să fie suficient de mare, iar în cazul meu este de 9 V.

Algoritmul de control al încărcării a fost ghidat de versiunea clasică a controlului momentului în care începe căderea de tensiune la baterie. Cu toate acestea, în realitate, totul s-a dovedit a nu fi chiar așa, dar mai multe despre asta mai târziu.
Toate cantitățile măsurate în procesul de „cercetare” au fost scrise într-un fișier, apoi au fost făcute calcule și au fost construite grafice.

Cred că totul este clar cu suportul de măsurare, așa că să trecem la rezultate.

Rezultatele măsurătorilor

Deci, avem baterii încărcate (dar nefuncționale), pe care le descarcăm și le măsurăm capacitatea stocată, și în același timp și rezistența internă. Arata cam asa.

Grafice în axele timp, ore (X) și putere, W (Y) pentru cele mai bune și mai proaste baterii. Se poate observa că energia stocată (zona de sub grafice) este semnificativ diferită. În termeni numerici, capacitatea măsurată a bateriei a fost de 1196, 739, 1237 și 1007 mAh. Nu foarte mult, având în vedere că capacitatea nominală (care este indicată pe carcasă) este de 2700 mAh. Și răspândirea este foarte mare. Dar rezistența internă? A fost 0,39, 0,43, 0,32 și, respectiv, 0,64 Ω. Teribil. Este clar de ce vasul de săpun a refuzat să funcționeze - bateriile pur și simplu nu sunt capabile să dea un curent mare. Ei bine, să începem antrenamentele.

Ciclul unu. Din nou, puterea de ieșire a celor mai bune și mai proaste baterii.

Progresul este vizibil cu ochiul liber! Numerele confirmă acest lucru: 1715, 1444, 1762 și 1634 mAh. Rezistența internă s-a îmbunătățit și ea, dar foarte neuniform - 0,23, 0,40, 0,1, 0,43 Ohm. S-ar părea că există o șansă. Dar, din păcate, ciclurile ulterioare de descărcare/încărcare nu au dat nimic. Valorile capacității, precum și rezistența internă, au variat de la ciclu la ciclu cu aproximativ 10%. Asta se află undeva aproape de limitele preciziei măsurătorii. Acestea. un antrenament lung, cel puțin pentru bateriile mele, nu a făcut nimic. Dar, pe de altă parte, a devenit clar că bateriile își păstrează mai mult de jumătate din capacitatea lor și vor funcționa în continuare la curent scăzut. Măcar niște economii economice.

Acum vreau să mă opresc puțin asupra procesului de încărcare. Poate că observațiile mele vor fi utile cuiva care va proiecta un încărcător inteligent.
Iată un grafic tipic de încărcare (în stânga este scala de tensiune a bateriei în volți).

După începerea încărcării, se observă o scădere de tensiune. În diferite cicluri, poate fi mai mult sau mai puțin în profunzime, ușor diferită ca durată, uneori absentă. Mai departe, timp de aproximativ 10 ore, are loc o creștere uniformă și apoi o ieșire către un platou aproape orizontal. Teoria spune că, cu un curent de încărcare mic, nu există nicio cădere de tensiune la sfârșitul încărcării. Am avut răbdare și am așteptat toamna asta. Este mic (aproape nu se observă pe diagramă), trebuie să îl așteptați foarte mult timp, dar este întotdeauna acolo. După zece ore de încărcare și înainte de cădere, tensiunea bateriei, deși crește, este extrem de nesemnificativă. Acest lucru nu are aproape niciun efect asupra încărcării finale, nu se observă fenomene neplăcute precum încălzirea bateriei. Astfel, atunci când proiectați încărcătoare cu curent redus, nu are sens să le furnizați inteligență. Un cronometru pentru 10-12 ore este suficient și nu este necesară o precizie specială.

Cu toate acestea, această idilă a fost ruptă de unul dintre elemente. După aproximativ 5-6 ore de încărcare, au fost fluctuații de tensiune foarte vizibile.

La început, l-am anulat ca un defect de design în standul meu. Fotografia arată că totul a fost asamblat prin montare la suprafață, iar controlerul a fost conectat cu fire destul de lungi. Cu toate acestea, experimente repetate au arătat că astfel de prostii apar în mod constant cu aceeași baterie și nu apar niciodată cu altele. Spre rusinea mea, nu am gasit motivul acestui comportament. Cu toate acestea (și acest lucru este clar vizibil pe grafic), valoarea medie a tensiunii crește așa cum ar trebui.

Epilog

Ca urmare, avem patru baterii, care și-au găsit o nișă ecologică folosind metode științifice precise. Suntem dezamăgiți de posibilitățile procesului de formare. Și avem un efect inexplicabil care apare la încărcare.
Următorul în linie este o baterie mai mare - o baterie de mașină. Dar rezistențele de sarcină sunt cu câteva ordine de mărime mai puternice. Undeva trec prin întinderile Eurasiei.

Asta e tot. Multumesc pentru atentie.

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

„UNIVERSITATEA POLITEHNICĂ TOMSK”

Institutul Electrotehnic

Direcția 551300 – Inginerie Electrică, Electromecanică și Electrotehnologie

Departament - Acționare electrică și echipamente electrice

Rezumat al disciplinei

„Surse de alimentare garantată și neîntreruptă a întreprinderilor industriale”

pe tema BATERIILOR NICHEL-HIDRURĂ DE METAL

Elevii grupei 7M142

Krupina N.V._______________

Kondrashov S.A._____________

«_____»________________

Profesor șef, doctor în științe tehnice

Garganeev A.G._______________

„_____” ___________2009

Tomsk - 2009

Introducere

1. Terminologie

3. Baterii nichel-hidrură metalică

4. Procese de bază ale bateriilor Ni-MH

5. Construcția electrozilor de baterie Ni-MH

6. Proiectarea bateriilor Ni-MH

7. Caracteristicile bateriilor Ni-MH

8. Încărcarea bateriei Ni-MH

9. Avantajele și dezavantajele bateriilor Ni-MH

10. Standarde și denumiri ale bateriilor HM

11. Depozitarea și manipularea bateriilor Ni-MH

12. Producători și perspective de baterii HM

13. Eliminare

Concluzie

Lista surselor utilizate

Introducere

Este aproape imposibil să ne imaginăm lumea modernă fără niciun fel de tehnologie electronică. Tehnologiile digitale s-au încadrat atât de bine în viața noastră, făcând-o mai convenabilă și mai interesantă, încât pur și simplu nu le putem refuza.

Totuși, nu uitați că dispozitivele mobile necesită surse de alimentare portabile care ar putea răspunde nevoilor tot mai mari ale electronicelor moderne. Avem WiFi și Bluetooth, eliberându-ne de firele de date, dar suntem încă legați de rețelele electrice.

Știința aplicată, însă, nu stă pe loc, oferind din ce în ce mai multe tipuri noi de surse de energie. Pe de altă parte, este încă ciudat că, cu atâtea tehnologii noi, bateriile telefoanelor, smartphone-urilor, PDA-urilor și altor gadget-uri încă „moară” la noi. Acest lucru se întâmplă deoarece oamenii se gândesc la manipularea corectă a bateriei doar atunci când aceasta este complet nefuncțională și poate fi casată cu liniște sufletească. Trebuie înțeles că înlocuirea bateriei poate costa un bănuț destul de. Nu ne certăm, puțini oameni le place să respecte cu strictețe regulile de funcționare, dar, din păcate, doar astfel se poate maximiza durabilitatea bateriei.

Până în prezent, bateriile a cinci circuite electrochimice diferite sunt obișnuite nichel-cadmiu (Ni-Cd), hidrură de nichel-metal (Ni-MH), plumb-acid (Sealed Lead Acid, SLA), litiu-ion (Li-Ion) și litiu-polimer (Li-Polymer). Factorul determinant pentru toate bateriile enumerate nu este doar portabilitatea (adică volumul și greutatea reduse), ci și fiabilitatea ridicată, precum și durata lungă de funcționare. Parametrii principali a bateriei sunt densitatea energiei (sau energia specifică masei), numărul de cicluri de încărcare/descărcare, ratele de încărcare și autodescărcare. O baterie plumb-acid constă de obicei din două plăci (electrozi) plasate într-un electrolit (o soluție apoasă de acid sulfuric). Într-o celulă de nichel-cadmiu, plăcile negative și pozitive sunt rulate împreună și plasate într-un cilindru metalic. Placa pozitivă este hidroxid de nichel, iar placa negativă este hidroxid de cadmiu. Cele două plăci sunt izolate cu un separator care este umezit cu un electrolit.

Bateria nichel-hidrură metalică este similară structural cu bateria nichel-cadmiu, dar are o compoziție chimică diferită a electrolitului și a electrozilor. Într-o baterie litiu-ion, electrozii și separatorul (separatorul) sunt plasați într-un electrolit de sare de litiu.

Există un număr imens de mituri și legende despre modul de funcționare presupus ideal, despre metodele de „antrenament”, stocare, metode și moduri de încărcare și refacere a bateriilor, dar să încercăm să ne dăm seama.

1. Terminologie

Acumulator (din lat. acumulator - colector, accumulato - colectare, acumulare) - un dispozitiv pentru stocarea energiei în scopul utilizării sale ulterioare. O baterie electrică transformă energia electrică în energie chimică și, după cum este necesar, asigură conversia inversă. Bateria se incarca prin trecerea unui curent electric prin ea. Ca urmare a reacțiilor chimice provocate, unul dintre electrozi capătă o sarcină pozitivă, iar celălalt devine negativ.

Bateria, ca dispozitiv electric, se caracterizează prin următorii parametri principali: sistem electrochimic, tensiune, capacitate electrică, rezistență internă, curent de autodescărcare și durată de viață.

Capacitatea bateriei - cantitatea de energie pe care trebuie să o aibă o baterie complet încărcată. În calculele practice, capacitatea este de obicei exprimată în amperi-ore (

). Numărul de amperi-ore arată perioada de timp în care această baterie va funcționa la un curent de 1 amper. Merită să adăugați, totuși, că dispozitivele mobile moderne folosesc curenți mult mai mici, astfel încât capacitatea bateriei este adesea măsurată în miliamperi-oră (sau , sau mAh). Capacitatea nominală (cum ar trebui să fie) este întotdeauna indicată pe baterie în sine sau pe ambalajul acesteia. Cu toate acestea, capacitatea reală nu coincide întotdeauna cu cea nominală. În practică, capacitatea reală a bateriei variază de la 80% la 110% din valoarea nominală.

Capacitate specifică - raportul dintre capacitatea bateriei și dimensiunile sau greutatea acesteia.

Un ciclu este o secvență de încărcare și descărcare a bateriei.

Efect de memorie - pierderea capacității bateriei în timpul funcționării acesteia. Se manifestă prin tendința bateriei de a se adapta la ciclul de funcționare pe care bateria îl rulează de o anumită perioadă de timp. Cu alte cuvinte, dacă încărcați bateria de mai multe ori fără să o descărcați complet înainte, aceasta se „amintește” de starea sa și data viitoare pur și simplu nu poate fi descărcată complet, prin urmare, capacitatea sa scade. Pe măsură ce crește numărul de cicluri de încărcare-descărcare, efectul de memorie devine mai pronunțat.

În astfel de condiții de funcționare, cristalele de pe placă cresc în interiorul bateriei (structura bateriilor va fi discutată mai jos), care reduc suprafața electrodului. Cu formațiuni cristaline mici ale substanței interne de lucru, suprafața cristalelor este maximă, prin urmare, cantitatea de energie stocată de baterie este, de asemenea, maximă. Odată cu mărirea formațiunilor cristaline în timpul funcționării, suprafața electrodului scade și, ca urmare, capacitatea reală scade.

Figura 1 arată cum funcționează efectul de memorie.

Figura 1 - Efect de memorie.

Autodescărcarea este pierderea spontană a energiei stocate de către o baterie în timp. Acest fenomen este cauzat de procesele redox care apar spontan și este inerent tuturor tipurilor de baterii, indiferent de sistemul lor electrochimic. Pentru cuantificarea autodescărcării se folosește cantitatea de energie pierdută de baterie într-un anumit timp, exprimată ca procent din valoarea obținută imediat după încărcare. Autodescărcarea este maximă în primele 24 de ore după încărcare, deci este estimată atât pentru prima zi, cât și pentru prima lună după încărcare. Cantitatea de auto-descărcare a bateriei depinde în mare măsură de temperatura mediului ambiant. Astfel, atunci când temperatura crește peste 100°C, autodescărcarea se poate dubla.

2. Baterii: tipuri și origine

Japonia, Taiwan, China, Coreea de Sud ocupă poziția de lider pe piața producției de baterii și își măresc în mod constant amploarea prezenței lor „modeste” pe piața mondială.

Există zeci de modele diferite de baterii pe piață astăzi și fiecare producător încearcă să obțină combinația optimă de caracteristici - capacitate mare, dimensiuni și greutate reduse, performanță pe o gamă largă de temperaturi și în condiții extreme.

În același timp, studiile arată că peste 65% dintre utilizatorii de tehnologie mobilă și portabilă doresc baterii și mai încăpătoare și sunt dispuși să plătească mulți bani pentru posibilitatea de a folosi „mașina” (sau telefonul) timp de câteva zile. fara reincarcare. De aceea, în cele mai multe cazuri, este necesară achiziționarea unei baterii mai încăpătoare decât cea care vine cu kit-ul.

În funcție de sistemul electrochimic, bateriile sunt împărțite în mai multe tipuri:

Acid de plumb (Sealed Lead Acid, SLA);

Nichel-cadmiu (Ni-Cd);

Hidrură metalică de nichel (Ni-MH);

Litiu-ion (Li-Ion);

polimer de litiu (Li-Pol);

Combustibil.

Bateriile cu plumb nu mai sunt folosite în electronicele portabile moderne, așa că ne vom începe turul cu baterii cu nichel, încă folosite în bateriile pentru camere, laptopuri, camere video și alte dispozitive.

Strămoșul bateriilor cu nichel au fost bateriile cu nichel-cadmiu (Ni-Cd), inventate în 1899 de omul de știință suedez Waldemar Jungner. Principiul muncii lor a fost că nichelul acționează ca un electrod pozitiv (catod), iar cadmiul ca un negativ (anod). La început, a fost o baterie deschisă, în care oxigenul eliberat în timpul încărcării a intrat direct în atmosferă, ceea ce a împiedicat crearea unei carcase sigilate și, împreună cu costul ridicat al materialelor necesare, a încetinit vizibil începerea producției de masă. .

Cum ar trebui recondiționat o baterie Ni─MH și de ce este importantă?

Bateriile Ni─MH sunt promovate de producători ca fiind de mare capacitate, rezistente la frig și lipsite de dezavantajele cadmiului. Într-adevăr, acest tip de baterie nu conține o substanță atât de nocivă precum cadmiul. Producția și prelucrarea bateriilor Ni─MH nu are aceleași dificultăți ca și pentru Ni─Cd. Dar au încă unele dezavantaje ale bateriilor cu cadmiu. De exemplu, „efectul de memorie” a fost păstrat. În general, Ni─MH sunt foarte sensibili la modurile de încărcare și descărcare. Reîncărcarea bateriilor nichel-hidrură metalică necesită dispozitive avansate. În plus, pentru a prelungi durata de viață a unor astfel de elemente, acestea trebuie restaurate periodic. Să vorbim despre cum se poate face acest lucru.

În ciuda avantajelor bateriilor nichel-hidrură metalică față de nichel-cadmiu, acestea au o serie de dezavantaje. Și trebuie luate în considerare în timpul funcționării.

Pentru început, trebuie menționat că Ni─Cd este mai scump. Adevărat, tehnologia nu stă pe loc și prețul acestor tipuri de baterii se compară treptat. În acest caz, vorbim despre baterii cu factor de formă comun AA („degetul”) și AAA („degetul mic”). au un „efect de memorie” mai pronunțat, dar, cu toate acestea, bateriile nichel-hidrură metalică se confruntă și cu această problemă.

Bateriile nichel-hidrură metalică au mai puține cicluri de încărcare-descărcare. Prima deteriorare a performanței lor se observă după 200-300 de cicluri de încărcare-descărcare. Acest tip de baterie are o auto-descărcare mai mare în comparație cu bateriile Ni─Cd (de aproximativ 1,5 ori).

Merită remarcat încă un lucru. Bateriile nichel-hidrură metalică pot furniza un curent ridicat, dar nu este recomandat să setați valori mai mari de 0,5 * C la descărcare. Acest lucru duce la o reducere semnificativă a numărului de cicluri de încărcare-descărcare și o scădere a duratei de viață. Până acum, acolo unde sunt necesari curenți mari de descărcare, bateriile Ni─Cd sunt încă folosite.

Rețineți că un încărcător de baterii Ni-MH va funcționa fără probleme cu bateriile nichel-cadmiu, dar nu invers.

Încărcarea bateriilor nichel-hidrură metalică

Încărcarea bateriilor nichel-hidrură metalică poate fi rapidă și prin picurare. Încărcarea prelungită nu este recomandată de producători din cauza faptului că odată cu aceasta există o dificultate în a determina încetarea alimentării cu curent a bateriei. Ca urmare, poate apărea o supraîncărcare puternică și degradarea bateriilor. De regulă, bateriile Ni─MH sunt încărcate folosind o opțiune de încărcare rapidă sau accelerată. În același timp, eficiența de încărcare este mai mare decât la încărcarea prin picurare. Curentul de încărcare în acest caz este setat la 0,5÷1C.

Datorită „efectului de memorie”, celulele nichel-hidrură metalică își pot pierde o parte semnificativă din capacitatea lor. Apare mai puțin decât în ​​nichel-cadmiu, dar este încă prezent. Efectul de memorie are loc cu mai multe cicluri de descărcare incompletă și încărcare ulterioară. Ca urmare a unei astfel de operațiuni, bateria „își amintește” de o limită inferioară de descărcare tot mai mică, din cauza căreia capacitatea scade. O parte din masa activă a bateriei iese din proces.

Pentru a elimina acest efect, se recomandă restaurarea sau antrenamentul regulat a bateriilor. Pentru a face acest lucru, un încărcător sau un bec descarcă bateria la 0,8-1 volți, apoi procesul de încărcare completă. Dacă bateria nu a fost restaurată o perioadă lungă de timp, se recomandă să faceți mai multe astfel de cicluri. Frecvența recomandată a unui astfel de antrenament este o dată pe lună.

Producătorii de baterii Ni─MH susțin că „efectul de memorie” ocupă aproximativ 5% din capacitate. Restabilirea acestei cantități ca urmare a antrenamentului este destul de reală. În principiu, acest lucru poate fi măsurat prin descărcarea unei baterii complet încărcate. Pentru a face acest lucru, va trebui să detectați timpul de descărcare și să îl înmulțiți cu curentul de descărcare. Aceasta va fi capacitatea care trebuie comparată cu valoarea nominală. Unele dispozitive, de exemplu, fac măsurători automat.

Un punct important la restaurarea bateriilor Ni─MH este că încărcătorul are funcția de a descărca bateria cu control asupra tensiunii minime. Acest lucru este necesar pentru a preveni descărcarea profundă a bateriei în timpul recuperării (sub 0,8-1 volți). Acest lucru este indispensabil pentru acele cazuri în care nu cunoașteți gradul inițial de încărcare a bateriei și nu este posibil să estimați timpul aproximativ de descărcare.

Când nu cunoașteți starea de încărcare a bateriei, trebuie să o descărcați cu un bec sau altă rezistență sub control constant al tensiunii. În caz contrar, o astfel de recuperare a bateriei se va termina cu descărcarea sa profundă. Dacă restabiliți o baterie întreagă de celule conectate în serie, atunci cel mai bine este să le încărcați complet mai întâi pentru a egaliza gradul de încărcare.

În general, trebuie reținut următorul punct referitor la recuperarea bateriilor nichel-hidrură metalică. Dacă bateria a funcționat deja de câțiva ani, atunci o astfel de restaurare printr-o descărcare completă și încărcare poate fi inutilă. O astfel de recuperare este utilă ca întreținere preventivă periodică în timpul funcționării bateriei. Faptul este că în timpul funcționării bateriilor Ni─MH, în paralel cu apariția „efectului de memorie”, are loc o modificare a compoziției și volumului electrolitului. Pentru bateriile cu nichel-cadmiu, există exemple de recuperare prin adăugarea de apă distilată în celule. Acest lucru a fost discutat într-un articol despre.

De asemenea, aș dori să remarc că cel mai bine este să restaurați elementele individual, și nu întreaga baterie în ansamblu.

Printre alte baterii, bateriile Ni Mh sunt adesea folosite. Aceste baterii au caracteristici tehnice ridicate care vă permit să le utilizați cât mai eficient. Acest tip de baterie este folosit aproape peste tot, mai jos vom lua în considerare toate caracteristicile unor astfel de baterii, precum și vom analiza nuanțele de funcționare și producătorii cunoscuți.

întreținere

Ce este o baterie nichel-hidrură metalică

Pentru început, este de remarcat faptul că hidrura de nichel-metal se referă la surse secundare de energie. Nu produce energie și necesită reîncărcare înainte de funcționare.

Este format din două componente:

• anod - hidrură de nichel-litiu sau nichel-lantan;
• catodul este oxid de nichel.

Un electrolit este, de asemenea, folosit pentru a excita sistemul. Hidroxidul de potasiu este considerat electrolitul optim. Aceasta este o sursă de hrană alcalină conform clasificării moderne.

Acest tip de baterie a înlocuit bateria cu nichel-cadmiu. Dezvoltatorii au reușit să minimizeze dezavantajele caracteristice tipurilor anterioare de baterii. Primele modele industriale au fost puse pe piață la sfârșitul anilor 80.

În prezent, a fost posibilă creșterea semnificativă a densității energiei stocate în comparație cu primele prototipuri. Unii experți consideră că limita de densitate nu a fost încă atinsă.

Principiul de funcționare și dispozitiv baterie Ni Mh

Pentru început, merită să luați în considerare modul în care funcționează o baterie NiMh. După cum am menționat deja, această baterie constă din mai multe componente. Să le analizăm mai detaliat.

Anodul de aici este o compoziție care absoarbe hidrogen. Este capabil să preia o cantitate mare de hidrogen, în medie, cantitatea de element absorbit poate depăși volumul electrodului de 1000 de ori. Pentru a obține o stabilizare completă, litiu sau lantan este adăugat aliajului.

Catozii sunt fabricați din oxid de nichel. Acest lucru vă permite să obțineți o încărcare de calitate între catod și anod. În practică, o varietate de tipuri de catozi pot fi utilizate în funcție de designul lor tehnic:

• lamelar;
• metal-ceramic;
• pâslă metalică;
• presat;
• spumă de nichel (spumă de polimer).

Spuma polimerică și catozii metalici din pâslă se caracterizează prin cea mai mare capacitate și durată de viață.

Conductorul dintre ele este alcalin. Utilizează hidroxid de potasiu concentrat.

Designul bateriei poate diferi în funcție de scopuri și obiective. Cel mai adesea, acestea sunt un anod și un catod rulat într-o rolă, între care există un separator. Există și opțiuni în care plăcile sunt așezate alternativ, deplasate de un separator. Un element obligatoriu al designului este o supapă de siguranță, este declanșată de o creștere de urgență a presiunii în interiorul bateriei până la 2-4 MPa.

Ce sunt bateriile Ni-Mh și caracteristicile lor tehnice

Toate bateriile Ni-Mh sunt baterii reîncărcabile (traduse ca baterie reîncărcabilă). Bateriile de acest tip sunt produse în diferite tipuri și forme. Toate sunt destinate unei varietăți de scopuri și sarcini.

Există baterii care nu sunt aproape niciodată folosite în acest moment sau sunt folosite într-o măsură limitată. Astfel de baterii includ tipul Krona, era marcat 6KR61, erau folosite peste tot, acum pot fi găsite doar în echipamente vechi. Bateriile de tip 6KR61 aveau o tensiune de 9v.

Vom analiza principalele tipuri de baterii și caracteristicile acestora, care sunt utilizate acum.

• AA.. Capacitatea variază de la 1700-2900 mAh.
• AAA.. Uneori etichetat MN2400 sau MX2400. Capacitate - 800-1000 mAh.
• DIN. Baterii medii. Au o capacitate în intervalul 4500-6000 mAh.
• D. Cel mai puternic tip de baterie. Capacitate de la 9000 la 11500 mAh.

Toate bateriile enumerate au o tensiune de 1,5 V. Exista si cateva modele cu o tensiune de 1.2v. Tensiune maxima 12v (prin conectarea a 10 baterii de 1.2v).

Avantaje și dezavantaje ale bateriei Ni-Mh

După cum am menționat deja, acest tip de baterie a înlocuit soiurile mai vechi. Spre deosebire de analogi, a redus semnificativ „efectul de memorie”. De asemenea, au redus cantitatea de substanțe dăunătoare naturii în procesul de creație.

Pachet de baterii de 8 baterii 1.2v

Avantajele includ următoarele nuanțe.

• Lucrați bine la temperaturi scăzute. Acest lucru este deosebit de important pentru echipamentele operate în aer liber.
• „efect de memorie” redus. Dar, cu toate acestea, este prezent.
• Baterii netoxice.
• Capacitate mai mare în comparație cu analogii.

De asemenea, acest tip de baterie are dezavantaje.

• Autodescărcare mai mare.
• Mai scump de fabricat.
• După aproximativ 250-300 de cicluri de încărcare/descărcare, capacitatea începe să scadă.
• Durată de viață limitată.

Unde se folosesc bateriile cu hidrură metalică de nichel?

Datorita capacitatii mari, aceste baterii pot fi folosite peste tot. Fie că este vorba despre o șurubelniță, sau un dispozitiv de măsurare complex, în orice caz, o astfel de baterie îi va furniza energie în cantitatea potrivită fără probleme.

În viața de zi cu zi, astfel de baterii sunt cel mai adesea folosite în dispozitive portabile de iluminat și echipamente radio. Aici prezintă performanțe bune, menținând proprietățile optime de consum pentru o lungă perioadă de timp. Mai mult, pot fi folosite atât elementele de unică folosință, cât și cele reutilizabile, reîncărcate regulat din surse externe de alimentare.

O altă aplicație sunt aparatele. Datorita capacitatii lor suficiente, pot fi folosite si in echipamente medicale portabile. Funcționează bine în tonometre și glucometre. Deoarece nu există supratensiuni, nu există nicio influență asupra rezultatului măsurării.

Multe aparate de măsurare din tehnologie trebuie folosite în aer liber, inclusiv iarna. Aici, bateriile cu hidrură metalică sunt pur și simplu de neînlocuit. Datorita reactiei scazute la temperaturi negative, pot fi folosite in cele mai dificile conditii.

Reguli de funcționare

Trebuie avut în vedere faptul că bateriile noi au o rezistență internă destul de mare. Pentru a obține o anumită reducere a acestui parametru, este necesar să descărcați bateria de mai multe ori „la zero” la începutul utilizării. Pentru a face acest lucru, utilizați încărcătoare cu această funcție.

Atenţie! Acest lucru nu se aplică bateriilor de unică folosință.

Puteți auzi adesea întrebarea despre câți volți poate fi descărcată o baterie Ni-Mh. De fapt, poate fi descărcat la parametri aproape zero, caz în care tensiunea nu va fi suficientă pentru a menține funcționarea dispozitivului conectat. Se recomandă chiar uneori să așteptați o descărcare completă. Acest lucru reduce „efectul de memorie”. În consecință, durata de viață a bateriei este prelungită.

În caz contrar, funcționarea bateriilor de acest tip nu diferă de analogii.

Trebuie să schimb bateriile Ni-Mh

O etapă importantă a funcționării este acumularea bateriei. Bateriile nichel-hidrură metalică necesită și ele această procedură. Acest lucru este deosebit de important după depozitarea pe termen lung pentru a restabili capacitatea și tensiunea maximă.

Pentru a face acest lucru, este necesar să descărcați bateria la zero. Vă rugăm să rețineți că este necesar pentru a descărca curent. Ca rezultat, ar trebui să obțineți tensiunea minimă. Așa că puteți reînvia bateria, chiar dacă a trecut mult timp de la data fabricării. Cu cât bateria a stat mai mult timp, cu atât sunt necesare mai multe cicluri de acumulare. De obicei, durează 2-5 cicluri pentru a restabili capacitatea și rezistența.

Cum să restabiliți o baterie Ni Mh

În ciuda tuturor avantajelor și caracteristicilor, astfel de baterii au încă un „efect de memorie”. Dacă bateria a început să-și piardă performanța, atunci ar trebui restaurată.

Înainte de a începe lucrul, trebuie să verificați capacitatea bateriei. Uneori se dovedește că este aproape imposibil să îmbunătățiți performanța, caz în care trebuie doar să înlocuiți bateria. De asemenea, verificăm bateria pentru o defecțiune.

Direct lucrul în sine este similar cu acumularea. Dar, aici nu realizează o descărcare completă, ci pur și simplu reduc tensiunea la un nivel de 1v. Este nevoie de 2-3 cicluri. Dacă în acest timp nu a fost posibil să se obțină rezultatul optim, merită să recunoașteți bateria ca inutilizabilă. La încărcare, trebuie să mențineți parametrul Delta Peak pentru o anumită baterie.

Depozitarea și eliminarea

Merită să păstrați bateria la o temperatură apropiată de 0°C. Aceasta este starea optimă. De asemenea, este necesar să se țină cont de faptul că stocarea ar trebui să aibă loc numai în perioada de expirare, aceste date sunt indicate pe ambalaj, dar decodarea poate diferi de la producător la producător.

Producătorii de care trebuie să ai grijă

Bateriile Ni-Mh sunt produse de toți producătorii de baterii. În lista de mai jos puteți vedea cele mai cunoscute companii care oferă produse similare.

• Energizant;
• Varta;
• Duracell;
• Minamoto;
• Eneloop;
• cămilă;
• Panasonic;
• Irobot;
• Sanyo.

Dacă te uiți la calitate, toate sunt aproximativ la fel. Dar, este posibil să scoateți în evidență bateriile Varta și Panasonic, acestea având cel mai optim raport preț și calitate. În caz contrar, puteți utiliza oricare dintre bateriile enumerate fără nicio restricție.

Principala diferență dintre bateriile Ni-Cd și bateriile Ni-Mh este compoziția. Baza bateriei este aceeași - este nichel, este catodul, iar anozii sunt diferiți. Pentru o baterie Ni-Cd, anodul este metal cadmiu, pentru o baterie Ni-Mh, anodul este un electrod cu hidrogen metal hidrură.

Fiecare tip de baterie are avantajele și dezavantajele sale, cunoscându-le vei putea să selectezi mai precis bateria de care ai nevoie.

	pro	Minusuri
Ni-Cd	Preț scăzut. Capabil să furnizeze un curent de sarcină mare. Gamă largă de temperatură de funcționare de la -50°C la +40°C. Bateriile Ni-Cd pot fi încărcate chiar și la temperaturi sub zero. Până la 1000 de cicluri de încărcare-descărcare, cu utilizare adecvată.	Rata de auto-descărcare relativ ridicată (aproximativ 8-10%% în prima lună de depozitare) După depozitare pe termen lung, sunt necesare 3-4 cicluri complete de încărcare-descărcare pentru a restabili complet bateria. Asigurați-vă că descărcați complet bateria înainte de încărcare, pentru a preveni „efectul de memorie” Greutate mai mare față de bateria Ni-Mh de aceleași dimensiuni și capacitate.
Ni-Mh	Capacitate specifică mare în raport cu bateria Ni-Cd (adică greutate mai mică pentru aceeași capacitate). Practic, nici un „efect de memorie”. Performanță bună la temperaturi scăzute, deși inferioară bateriei Ni-Cd.	Baterii mai scumpe comparativ cu Ni-Cd. Timp de încărcare mai mare. Curent de funcționare mai mic. Mai puține cicluri de încărcare-descărcare (până la 500). Nivelul de autodescărcare este de 1,5-2 ori mai mare decât cel al Ni-Cd.

Vechiul încărcător va funcționa cu noua baterie dacă schimb bateria Ni-Cd cu Ni-Mh sau invers?

Principiul de încărcare pentru ambele baterii este exact același, astfel încât încărcătorul poate fi folosit de la bateria anterioară. Regula de bază pentru încărcarea acestor baterii este că pot fi încărcate numai după ce sunt complet descărcate. Această cerință este o consecință a faptului că ambele tipuri de baterii sunt supuse „efectului de memorie”, deși această problemă este minimizată cu bateriile Ni-Mh.

Cum să depozitați corect bateriile Ni-Cd și Ni-Mh?

Cel mai bun loc pentru depozitarea bateriei este într-un loc răcoros și uscat, deoarece cu cât temperatura de depozitare este mai mare, cu atât bateria se autodescărcă mai repede. Bateria poate fi depozitată în orice stare, în afară de complet descărcată sau complet încărcată. Încărcarea optimă este de 40-60%%. O dată la 2-3 luni, trebuie efectuată încărcare suplimentară (datorită autodescărcării prezente), descărcare și încărcare din nou până la 40-60% din capacitate. Depozitarea timp de până la cinci ani este acceptabilă. După depozitare, bateria trebuie descărcată, încărcată și apoi utilizată în mod normal.

Pot folosi baterii cu o capacitate mai mare sau mai mică decât bateria din kitul original?

Capacitatea bateriei este timpul în care unealta dvs. electrică poate funcționa cu alimentarea bateriei. În consecință, pentru o unealtă electrică nu există absolut nicio diferență în capacitatea bateriei. Diferența reală va fi doar în timpul de încărcare a bateriei și durata de viață a bateriei unealta electrică. Atunci când alegeți capacitatea bateriei, ar trebui să începeți de la cerințele dvs., dacă trebuie să lucrați mai mult folosind o baterie - o alegere în favoarea bateriilor mai încăpătoare, dacă bateriile complete sunt complet satisfăcute, atunci ar trebui să vă opriți la baterii egale sau similare. capacitate.