Jak by měla být renovována baterie Ni─MH a proč je to důležité? Držáky AA prvků. Pokus o obnovení kapacity použitých NiCd a NiMh baterií

Ni-MH baterie (nikl-metal hydridové) patří do alkalické skupiny. Jsou to zdroje proudu chemického typu, kde oxid niklu působí jako katoda a elektroda hydridu vodíku jako anoda. Alkálie je elektrolyt. Jsou podobné nikl-vodíkovým bateriím, ale mají lepší energetickou kapacitu.

Výroba Ni-MH baterií začala v polovině dvacátého století. Byly vyvinuty s ohledem na nedostatky zastaralých nikl-kadmiových baterií. NiNH může používat různé kombinace kovů. Pro jejich výrobu byly vyvinuty speciální slitiny a kov, které fungují při pokojové teplotě a nízkém tlaku vodíku.

Průmyslová výroba začala v osmdesátých letech. Slitiny a kovy pro Ni-MH se vyrábí a zdokonalují dodnes. Moderní zařízení tohoto typu mohou poskytnout až 2 tisíce cyklů nabití a vybití. Podobný výsledek je dosažitelný díky použití slitin niklu s kovy vzácných zemin.

Jak se tato zařízení používají

Nikl-metal hydridová zařízení se široce používají k napájení různých typů elektroniky, která pracuje offline. Obvykle jsou vyráběny ve formě AAA nebo AA baterií. Nechybí ani další představení. Například průmyslové baterie. Rozsah použití Ni-MH baterií je o něco širší než u nikl-kadmiových baterií, protože neobsahují toxické materiály.

V současné době jsou nikl-metal hydridové baterie prodávané na domácím trhu rozděleny do 2 skupin podle kapacity - 1500-3000 mAh a 300-1000 mAh:

1. První používá se v zařízeních se zvýšenou spotřebou energie v krátké době. Jedná se o všechny druhy přehrávačů, modely s rádiovým ovládáním, fotoaparáty, videokamery. Obecně zařízení, která rychle spotřebovávají energii.
2. Druhý používá se, když spotřeba energie začne po určitém časovém intervalu. Jedná se o hračky, baterky, vysílačky. Baterie používají zařízení, která spotřebovávají středně elektřinu a jsou dlouhou dobu offline.

Nabíjení Ni-MH zařízení

Nabíjení je kapací a rychlé. Výrobci nedoporučují první, protože to ztěžuje přesné určení přerušení dodávky proudu do zařízení. Z tohoto důvodu může dojít k silnému přebití, které povede k degradaci baterie. pomocí rychlé volby. Účinnost je zde o něco vyšší než u kapkového typu nabíjení. Proud je nastaven - 0,5-1 C.

Jak se nabíjí hydridová baterie:

• je určena přítomnost baterie;
• kvalifikace zařízení;
• přednabíjení;
• rychlé nabíjení;
• dobíjení;
• podporovat nabíjení.

Při rychlém nabíjení je potřeba mít dobrou paměť. Měl by řídit konec procesu podle různých na sobě nezávislých kritérií. Například Ni-Cd zařízení mají dostatečné řízení delta napětí. A NiMH potřebuje baterii alespoň ke sledování teploty a delta.

Aby Ni-MH fungoval správně, pamatujte na "pravidlo tří R": " Nepřehřívat", "Nepřebíjet", "Nepřebíjet".

Aby se zabránilo přebíjení baterií, používají se následující způsoby ovládání:

1. Ukončení nabíjení rychlostí změny teploty . Díky této technice je během nabíjení neustále monitorována teplota baterie. Když indikátory rostou rychleji, než je nutné, nabíjení se zastaví.
2. Způsob ukončení nabíjení jeho maximálním časem .
3. Ukončení nabíjení absolutní teplotou . Zde je během nabíjení sledována teplota baterie. Po dosažení maximální hodnoty se rychlé nabíjení zastaví.
4. Metoda zakončení záporného napětí delta . Před dokončením nabíjení baterie zvýší kyslíkový cyklus teplotu NiMH zařízení, což způsobí pokles napětí.
5. Maximální napětí . Metoda se používá k vypnutí nabíjení zařízení s vysokým vnitřním odporem. Ten se objeví na konci životnosti baterie kvůli nedostatku elektrolytu.
6. Maximální tlak . Metoda se používá pro vysokokapacitní prizmatické baterie. Úroveň povoleného tlaku v takovém zařízení závisí na jeho velikosti a provedení a pohybuje se v rozmezí 0,05-0,8 MPa.

Chcete-li objasnit dobu nabíjení baterie Ni-MH, s přihlédnutím ke všem charakteristikám, můžete použít vzorec: doba nabíjení (h) \u003d kapacita (mAh) / proud nabíječky (mA). K dispozici je například baterie s kapacitou 2000 miliampérhodin. Nabíjecí proud v paměti je 500 mA. Kapacita se vydělí proudem a vyjde 4. To znamená, že baterie se bude nabíjet 4 hodiny.

Povinná pravidla, která je nutné dodržovat pro správnou funkci nikl-metalhydridového zařízení:

1. Tyto baterie jsou mnohem citlivější na teplo než nikl-kadmiové baterie a neměly by se přetěžovat. . Přetížení nepříznivě ovlivní proudový výstup (schopnost udržet a dodat nahromaděný náboj).
2. Metal hydridové baterie po zakoupení lze "trénovat" . Proveďte 3-5 nabíjecích/vybíjecích cyklů, které vám umožní dosáhnout limitu kapacity ztracené během přepravy a skladování zařízení po opuštění dopravníku.
3. Baterie skladujte s malým množstvím nabití , přibližně 20-40% jmenovité kapacity.
4. Po vybití nebo nabití nechte zařízení vychladnout. .
5. Pokud elektronické zařízení používá stejnou sestavu baterií v režimu dobíjení , pak čas od času musíte každou z nich vybít na napětí 0,98 a poté plně nabít. Tento postup cyklování se doporučuje provádět každých 7-8 cyklů nabití baterie.
6. Pokud potřebujete vybít NiMH, pak byste měli dodržet minimální hodnotu 0,98 . Pokud napětí klesne pod 0,98, může se přestat nabíjet.

Rekuperace Ni-MH baterií

Kvůli „paměťovému efektu“ tato zařízení občas ztrácejí část výkonu a většinu kapacity. K tomu dochází při opakovaných cyklech neúplného vybití a následného nabíjení. V důsledku takové práce si zařízení „pamatuje“ menší limit vybíjení, z tohoto důvodu klesá jeho kapacita.

Abyste se zbavili tohoto problému, musíte neustále provádět trénink a zotavení. Žárovka nebo nabíječka se vybije na 0,801 V, poté je baterie plně nabitá. Pokud baterie po dlouhou dobu neprošla procesem obnovy, je vhodné provést 2-3 takové cykly. Trénovat je vhodné jednou za 20-30 dní.

Výrobci Ni-MH baterií tvrdí, že „paměťový efekt“ ubere asi 5 % kapacity. Můžete jej obnovit pomocí tréninku. Důležitým bodem při obnově Ni-MH je, že nabíječka má vybíjecí funkci s minimálním napětím. Co potřebujete, abyste zabránili silnému vybití zařízení během obnovy. To je nezbytné, když počáteční stupeň nabití není znám a není možné předpokládat přibližnou dobu vybíjení.

Pokud není stav nabití baterie znám, měla by být vybita pod plnou kontrolou napětí, jinak takové obnovení povede k hlubokému vybití. Při obnově celé baterie se doporučuje nejprve ji plně nabít, aby se vyrovnal stav nabití.

Pokud baterie fungovala několik let, může být obnova nabíjením a vybíjením k ničemu. Je to užitečné pro prevenci během provozu zařízení. Během provozu NiMH dochází spolu s výskytem „paměťového efektu“ ke změnám objemu a složení elektrolytu. Je třeba připomenout, že je rozumnější obnovovat články baterie jednotlivě než celou baterii. Baterie mají životnost jeden až pět let (v závislosti na konkrétním modelu).

Výhody a nevýhody

Výrazné zvýšení energetických parametrů nikl-metalhydridových baterií není jejich jedinou výhodou oproti kadmiovým. Výrobci odmítli použití kadmia a začali používat kov šetrnější k životnímu prostředí. Je mnohem snazší vyřešit problémy s.

Díky těmto výhodám a skutečnosti, že kovem použitým při výrobě je nikl, se výroba Ni-MH zařízení dramaticky zvýšila ve srovnání s nikl-kadmiovými bateriemi. Jsou také vhodné, protože pro snížení vybíjecího napětí při dlouhém nabíjení je nutné provést úplné vybití (až 1 volt) jednou za 20-30 dní.

Pár nedostatků:

1. Výrobci omezují Ni-MH baterie na deset článků , protože s rostoucími cykly nabíjení-vybíjení a životností hrozí nebezpečí přehřátí a přepólování.
2. Tyto baterie pracují v užším teplotním rozsahu než nikl-kadmiové baterie. . Již při -10 a +40°С ztrácejí účinnost.
3. Baterie Ni-MH při nabíjení generují velké množství tepla , takže potřebují pojistky nebo teplotní relé.
4. Zvýšené vlastní zatížení , jehož přítomnost je způsobena reakcí elektrody oxidu niklu s vodíkem z elektrolytu.

Degradace Ni-MH baterií je dána poklesem sorpční kapacity záporné elektrody během cyklování. V cyklu vybíjení-nabíjení se mění objem krystalové mřížky, což přispívá k tvorbě rzi, praskání při reakci s elektrolytem. Ke korozi dochází, když baterie absorbuje vodík a kyslík. To vede ke snížení množství elektrolytu a zvýšení vnitřního odporu.

Je třeba vzít v úvahu, že vlastnosti baterií závisí na technologii zpracování slitiny záporné elektrody, její struktuře a složení. Důležitý je také kov pro slitiny. To vše nutí výrobce velmi pečlivě vybírat dodavatele slitin a spotřebitelé si vybírají výrobce.

Výzkum nikl-metal hydridových baterií začal v 70. letech minulého století jako vylepšení nikl-vodíkových baterií, protože hmotnost a objem nikl-vodíkových baterií neuspokojovaly výrobce (vodík v těchto bateriích byl pod vysokým tlakem, což vyžadovalo silný a těžký ocelové pouzdro). Použití vodíku ve formě hydridů kovů umožnilo snížit hmotnost a objem baterií a snížilo se také riziko výbuchu baterie při přehřátí.

Od 80. let 20. století se technologie výroby NiMH baterií značně zdokonalila a začalo se komerční využití v různých oblastech. Úspěch NiNH baterií je dán zvýšenou kapacitou (až o 40 % ve srovnání s NiCd), použitím recyklovatelných materiálů („ekologicky šetrných“) a velmi dlouhou životností, často převyšující NiCd baterie.

Výhody a nevýhody NiMH baterií

Výhody

・ Vyšší kapacita – o 40 % nebo více než běžné NiCd baterie
・ mnohem méně výrazný „paměťový“ efekt ve srovnání s nikl-kadmiovými bateriemi – cykly údržby baterie lze provádět 2-3krát méně často
・ jednoduchá možnost přepravy - letecké společnosti přepravují bez jakýchkoliv předpokladů
・ šetrné k životnímu prostředí - recyklovatelné

Nedostatky

・ omezená životnost baterie - obvykle asi 500-700 cyklů úplného nabití / vybití (ačkoli v závislosti na provozních režimech a vnitřním zařízení se mohou občas vyskytnout rozdíly).
・ paměťový efekt – baterie NiMH vyžadují pravidelné školení (cyklus úplného vybití/nabití)
・ Relativně krátká životnost baterie - obvykle ne více než 3 roky při skladování ve vybitém stavu, poté se hlavní charakteristiky ztratí. Skladování v chladu s částečným nabitím 40-60% zpomaluje proces stárnutí baterií.
・ Vysoké samovybíjení baterie
・ Omezená kapacita napájení – Pokud dojde k překročení povolené zátěže, zkrátí se životnost baterie.
・ Je vyžadována speciální nabíječka s algoritmem postupného nabíjení, protože během nabíjení vzniká velké množství tepla a proho baterie NiMH vydrží přebíjení.
・ Špatná tolerance vůči vysokým teplotám (nad 25-30 Celsia)

Konstrukce NiMH baterií a baterií

Moderní nikl-metal hydridové baterie mají vnitřní design podobný jako u nikl-kadmiových baterií. Kladná elektroda oxidu niklu, alkalický elektrolyt a konstrukční tlak vodíku jsou v obou bateriových systémech stejné. Liší se pouze záporné elektrody: nikl-kadmiové baterie mají kadmiovou elektrodu, nikl-metalhydridové baterie mají elektrodu na bázi slitiny kovů absorbujících vodík.

Moderní nikl-metal hydridové baterie používají složení slitiny absorbující vodík typu AB2 a AB5. Jiné slitiny typu AB nebo A2B se příliš nepoužívají. Co znamenají tajemná písmena A a B ve složení slitiny? - Pod symbolem A se skrývá kov (nebo směs kovů), při jehož tvorbě hydridů se uvolňuje teplo. Symbol B tedy označuje kov, který reaguje s vodíkem endotermicky.

Pro záporné elektrody typu AB5 se používá směs prvků vzácných zemin skupiny lanthanu (složka A) a niklu s nečistotami jiných kovů (kobalt, hliník, mangan) - složka B. Pro elektrody typu AB2 titan a nikl s nečistotami zirkonia, vanadu, železa, manganu, chromu.

Nikl-metal hydridové baterie s elektrodami typu AB5 jsou běžnější díky lepšímu výkonu cyklu, a to navzdory skutečnosti, že baterie s elektrodami typu AB2 jsou levnější, mají větší kapacitu a lepší výkon.

V procesu cyklování objem záporné elektrody kolísá až o 15-25 % původního v důsledku absorpce/uvolňování vodíku. V důsledku kolísání objemu vzniká v materiálu elektrody velké množství mikrotrhlin. Tento jev vysvětluje, proč nová nikl-metal hydridová baterie vyžaduje několik „tréninkových“ cyklů nabíjení/vybíjení, aby se výkon a kapacita baterie dostaly na nominální hodnoty. Tvorba mikrotrhlin má také negativní stránku - zvětšuje se povrch elektrody, která podléhá korozi se spotřebou elektrolytu, což vede k postupnému zvyšování vnitřního odporu prvku a snižování kapacity. Pro snížení rychlosti korozních procesů se doporučuje skladovat nikl-metal hydridové baterie v nabitém stavu.

Záporná elektroda má přebytečnou kapacitu vzhledem ke kladné elektrodě jak z hlediska přebíjení, tak přebíjení, aby byla zajištěna přijatelná úroveň vývoje vodíku. Vlivem koroze slitiny se postupně snižuje kapacita nabíjení záporné elektrody. Jakmile dojde k vyčerpání přebytečné kapacity pro dobíjení, začne se na konci nabíjení na záporné elektrodě uvolňovat velké množství vodíku, což povede k uvolnění přebytečného vodíku přes ventily článků, k varu elektrolytu. pryč“ a selhání baterie. Pro nabíjení nikl-metal hydridových baterií je proto nutná speciální nabíječka, která zohledňuje specifické chování baterie, aby se předešlo riziku samodestrukce článku baterie. Při sestavování bateriového bloku udržujte články dobře větrané a v blízkosti nabíjené vysokokapacitní NiMH baterie nekuřte.

V průběhu času se v důsledku cyklování také zvyšuje samovybíjení baterie v důsledku výskytu velkých pórů v materiálu separátoru a vytvoření elektrického spojení mezi deskami elektrod. Tento problém lze dočasně vyřešit několikanásobným hlubokým vybitím baterie a jejím úplným nabitím.

Nikl-metal hydridové baterie generují při nabíjení poměrně velké množství tepla, zejména na konci nabíjení, což je jeden ze znaků, že je nabíjení potřeba dokončit. Při montáži několika bateriových článků do baterie je nutný systém monitorování parametrů baterie (BMS) a také přítomnost tepelně otevřených vodivých propojovacích propojek mezi částí bateriových článků. Je také žádoucí připojit baterie v baterii spíše bodovým svařováním propojkami než pájením.

Vybíjení nikl-metalhydridových baterií při nízkých teplotách je omezeno tím, že tato reakce je endotermická a na záporné elektrodě se tvoří voda ředící elektrolyt, což vede k vysoké pravděpodobnosti zamrznutí elektrolytu. Proto čím nižší je okolní teplota, tím nižší je výstupní výkon a kapacita baterie. Naopak při zvýšené teplotě během procesu vybíjení bude vybíjecí kapacita nikl-metal hydridové baterie maximální.

Znalost konstrukce a principů provozu vám umožní přistupovat k provozu nikl-metal hydridových baterií s větším porozuměním. Doufám, že informace nasbírané v tomto článku prodlouží životnost vaší baterie a vyhnou se možným nebezpečným následkům v důsledku nepochopení zásad bezpečného používání nikl-metal hydridových baterií.

Vybíjecí charakteristiky NiMH baterií při různých
vybíjecí proudy při okolní teplotě 20 °C

obrázek převzat z www.compress.ru/Article.aspx?id=16846&iid=781

Nikl-metal hydridová baterie Duracell

obrázek převzat z www.3dnews.ru/digital/1battery/index8.htm

P.P.S.
Schéma slibného směru tvorby bipolárních baterií

diagram převzatý z bipolárních olověných baterií

Srovnávací tabulka parametrů různých typů baterií

Mezi jinými bateriemi se často používají baterie Ni Mh. Tyto baterie mají vysoké technické vlastnosti, které vám umožňují používat je co nejefektivněji. Tento typ baterie se používá téměř všude, níže zvážíme všechny vlastnosti takových baterií a analyzujeme nuance provozu a známých výrobců.

Údržba

Co je to nikl-metal hydridová baterie

Pro začátek stojí za zmínku, že nikl-metal hydrid se týká sekundárních zdrojů energie. Nevyrábí energii a před provozem vyžaduje dobíjení.

Skládá se ze dvou složek:

• anoda - nikl-lithiumhydrid nebo nikl-lanthan;
• katodou je oxid niklu.

K buzení systému se také používá elektrolyt. Hydroxid draselný je považován za optimální elektrolyt. Jedná se o alkalický zdroj potravy podle moderní klasifikace.

Tento typ baterie nahradil nikl-kadmiovou baterii. Vývojářům se podařilo minimalizovat nevýhody charakteristické pro dřívější typy baterií. První průmyslové vzory byly uvedeny na trh koncem 80. let.

V současné době se podařilo výrazně zvýšit hustotu akumulované energie ve srovnání s prvními prototypy. Někteří odborníci se domnívají, že hranice hustoty ještě nebylo dosaženo.

Princip činnosti a zařízení Ni Mh baterie

Pro začátek stojí za zvážení, jak funguje NiMh baterie. Jak již bylo zmíněno, tato baterie se skládá z několika komponent. Pojďme je analyzovat podrobněji.

Anodou je zde kompozice absorbující vodík. Je schopen přijmout velké množství vodíku, v průměru může množství absorbovaného prvku překročit objem elektrody 1000krát. Pro dosažení úplné stabilizace se do slitiny přidává lithium nebo lanthan.

Katody jsou vyrobeny z oxidu niklu. To vám umožní získat kvalitní náboj mezi katodou a anodou. V praxi lze použít různé typy katod podle jejich technického provedení:

• lamelární;
• kovokeramické;
• kovová plsť;
• lisovaný;
• pěnový nikl (pěnový polymer).

Katody z polymerové pěny a kovové plsti se vyznačují nejvyšší kapacitou a životností.

Vodič mezi nimi je alkalický. Používá koncentrovaný hydroxid draselný.

Konstrukce baterie se může lišit v závislosti na cílech a záměrech. Nejčastěji se jedná o anodu a katodu svinuté v roli, mezi kterými je separátor. Existují také možnosti, kdy jsou desky umístěny střídavě, posunuty o separátor. Povinným prvkem konstrukce je pojistný ventil, spouští se nouzovým zvýšením tlaku uvnitř baterie až na 2-4 MPa.

Co jsou Ni-Mh baterie a jejich technické vlastnosti

Všechny Ni-Mh baterie jsou dobíjecí baterie (v překladu dobíjecí baterie). Baterie tohoto typu se vyrábí v různých typech a tvarech. Všechny jsou určeny pro různé účely a úkoly.

Existují baterie, které se v současné době téměř nepoužívají, nebo se používají v omezené míře. Mezi takové baterie patří typ Krona, měl označení 6KR61, dříve se používaly všude, nyní je najdeme jen ve starém vybavení. Baterie typu 6KR61 měly napětí 9v.

Budeme analyzovat hlavní typy baterií a jejich vlastnosti, které se nyní používají.

• AA.. Kapacita se pohybuje od 1700-2900 mAh.
• AAA.. Někdy označeno MN2400 nebo MX2400. Kapacita - 800-1000 mAh.
• S. Průměrné baterie. Mají kapacitu v rozmezí 4500-6000 mAh.
• D. Nejvýkonnější typ baterie. Kapacita od 9000 do 11500 mAh.

Všechny uvedené baterie mají napětí 1,5V. Existují také některé modely s napětím 1,2V. Maximální napětí 12V (při připojení 10 1,2V baterií).

Výhody a nevýhody Ni-Mh baterie

Jak již bylo zmíněno, tento typ baterií nahradil starší odrůdy. Na rozdíl od analogů výrazně snižuje "paměťový efekt". Snížili také množství látek škodlivých přírodě v procesu tvorby.

Mezi výhody patří následující nuance.

• Pracujte dobře při nízkých teplotách. To je důležité zejména pro zařízení provozovaná venku.
• Snížený „paměťový efekt“. Ale přesto je přítomen.
• Netoxické baterie.
• Vyšší kapacita ve srovnání s analogy.

Tento typ baterie má také nevýhody.

• Vyšší samovybíjení.
• Nákladnější na výrobu.
• Po cca 250-300 cyklech nabití/vybití začne kapacita klesat.
• Omezená životnost.

Kde se používají nikl-metal hydridové baterie?

Díky velké kapacitě lze tyto baterie použít všude. Ať už se jedná o šroubovák, nebo složité měřící zařízení, v každém případě mu taková baterie bez problémů dodá energii ve správném množství.

V každodenním životě se takové baterie nejčastěji používají v přenosných osvětlovacích zařízeních a rádiových zařízeních. Zde vykazují dobrý výkon, udržují si optimální spotřebitelské vlastnosti po dlouhou dobu. Navíc lze použít jak jednorázové, tak opakovaně použitelné prvky, pravidelně dobíjené z externích zdrojů energie.

Další aplikací jsou spotřebiče. Vzhledem k dostatečné kapacitě je lze použít i v přenosných zdravotnických zařízeních. Dobře fungují v tonometrech a glukometrech. Protože nedochází k žádnému přepětí, nemá to žádný vliv na výsledek měření.

Mnoho měřicích zařízení v technice musí být používáno venku, a to i v zimě. Zde jsou metal hydridové baterie prostě nenahraditelné. Díky nízké reakci na záporné teploty je lze použít i v nejtěžších podmínkách.

Provozní řád

Je třeba si uvědomit, že nové baterie mají poměrně velký vnitřní odpor. Pro dosažení určitého snížení tohoto parametru je nutné baterii na začátku používání několikrát vybít „na nulu“. K tomu použijte nabíječky s touto funkcí.

Pozornost! Toto neplatí pro jednorázové baterie.

Často můžete slyšet otázku, na kolik voltů lze vybít Ni-Mh baterii. Ve skutečnosti se dá vybít téměř na nulové parametry, v takovém případě nebude napětí stačit na podporu provozu připojeného zařízení. Dokonce se někdy doporučuje počkat na úplné vybití. Tím se snižuje „paměťový efekt“. V souladu s tím se prodlužuje životnost baterie.

Jinak se provoz baterií tohoto typu neliší od analogů.

Musím vyměnit Ni-Mh baterie

Důležitou fází provozu je nahromadění baterie. Tento postup vyžadují také nikl-metal hydridové baterie. To je zvláště důležité po dlouhodobém skladování, aby se obnovila kapacita a maximální napětí.

K tomu je nutné vybít baterii na nulu. Upozorňujeme, že je nutné vybít proud. V důsledku toho byste měli získat minimální napětí. Baterii tak můžete oživit, i když od data výroby uplynulo hodně času. Čím déle baterie leží, tím více cyklů nahromadění je zapotřebí. Obnovení kapacity a odporu obvykle trvá 2-5 cyklů.

Jak obnovit Ni Mh baterii

Přes všechny výhody a vlastnosti mají takové baterie stále „paměťový efekt“. Pokud baterie začala ztrácet výkon, měla by být obnovena.

Před zahájením práce je třeba zkontrolovat kapacitu baterie. Někdy se ukáže, že je téměř nemožné zlepšit výkon, v takovém případě stačí vyměnit baterii. Kontrolujeme také poruchu baterie.

Přímo samotná práce je podobná nahromadění. Zde však nedosahují úplného vybití, ale jednoduše sníží napětí na úroveň 1V. Trvá to 2-3 cykly. Pokud během této doby nebylo možné dosáhnout optimálního výsledku, stojí za to uznat baterii jako nepoužitelnou. Při nabíjení je potřeba zachovat parametr Delta Peak pro konkrétní baterii.

Skladování a likvidace

Baterii se vyplatí skladovat při teplotě blízké 0°C. Toto je optimální stav. Je také nutné počítat s tím, že skladování by mělo probíhat pouze po dobu spotřeby, tyto údaje jsou uvedeny na obalu, ale dekódování se může u různých výrobců lišit.

Výrobci, na které si dát pozor

Ni-Mh baterie vyrábí všichni výrobci baterií. V seznamu níže můžete vidět nejznámější společnosti nabízející podobné produkty.

• Energizer;
• Varta;
• Duracell;
• Minamoto;
• Eneloop;
• velbloud;
• Panasonic;
• Já robot;
• Sanyo.

Pokud se podíváte na kvalitu, jsou všechny přibližně stejné. Je však možné vyzdvihnout baterie Varta a Panasonic, mají nejoptimálnější poměr ceny a kvality. Jinak můžete používat kteroukoli z uvedených baterií bez omezení.

Hlavním rozdílem mezi Ni-Cd bateriemi a Ni-Mh bateriemi je složení. Základ baterie je stejný - je to nikl, je to katoda a anody jsou jiné. U Ni-Cd baterie je anodou kov kadmium, u Ni-Mh baterie je anodou vodíková metalhydridová elektroda.

Každý typ baterie má své klady a zápory, pokud je budete znát, budete moci přesněji vybrat baterii, kterou potřebujete.

Bude stará nabíječka fungovat s novou baterií, pokud vyměním Ni-Cd za Ni-Mh baterii nebo naopak?

Princip nabíjení obou baterií je naprosto stejný, takže nabíječku lze použít z předchozí baterie. Základním pravidlem pro nabíjení těchto baterií je, že je lze nabíjet až po jejich úplném vybití. Tento požadavek je důsledkem toho, že oba typy baterií podléhají "paměťovému efektu", i když u Ni-Mh baterií je tento problém minimalizován.

Jak správně skladovat Ni-Cd a Ni-Mh baterie?

Nejlepší místo pro skladování baterie je chladné a suché místo, protože čím vyšší je skladovací teplota, tím rychleji se baterie samovolně vybije. Baterii lze skladovat v jakémkoli jiném stavu, než je zcela vybitá nebo plně nabitá. Optimální nabití je 40-60%. Jednou za 2-3 měsíce je třeba provést dodatečné nabití (kvůli samovybíjení), vybití a znovu nabití až na 40-60 % kapacity. Skladování po dobu až pěti let je přijatelné. Po uskladnění je třeba baterii vybít, nabít a poté normálně používat.

Mohu použít baterie s větší nebo menší kapacitou než baterie z originální sady?

Kapacita baterie je doba, po kterou může vaše elektrické nářadí běžet na baterie. V souladu s tím není u elektrického nářadí absolutně žádný rozdíl v kapacitě baterie. Skutečný rozdíl bude pouze v době nabíjení baterie a životnosti baterie elektrického nářadí. Při výběru kapacity baterie byste měli vycházet ze svých požadavků, pokud potřebujete pracovat déle s jednou baterií - volba ve prospěch kapacitnějších baterií, pokud jsou kompletní baterie zcela spokojeny, měli byste se zastavit u baterií stejných nebo podobných kapacita.

Všechno to začalo tím, že moje miska na mýdlo rozhodně odmítla pracovat s bateriemi čerstvě vyjmutými z nabíječky – čtyřmi NiMH bateriemi velikosti AA. Jako obvykle by je vzali a vyhodili. Ale z nějakého důvodu tentokrát zvědavost zvítězila nad zdravým rozumem (nebo to možná byla ropucha, která dala hlas) a chtěl jsem pochopit - je možné z těchto baterií vymáčknout alespoň něco jiného. Fotoaparát je velmi hladový po energii, ale najdou se i skromnější spotřebitelé – například bezdrátové myši nebo klávesnice.

Ve skutečnosti existují dva parametry, které jsou pro spotřebitele zajímavé - kapacita baterie a její vnitřní odpor. Je také málo možných manipulací - vybít a nabíjet. Měřením proudu a času během vybíjení můžete odhadnout kapacitu baterie. Podle rozdílu napětí baterie při nečinnosti a při zátěži můžete odhadnout vnitřní odpor. Několikanásobným opakováním cyklu vybíjení a nabíjení (tj. po dokončení „tréninku“) lze pochopit, zda má tato akce vůbec smysl.

Podle toho vznikl takový plán - vyrobíme řízené jiskřiště a nabíječ s možností kontinuálního měření parametrů procesu, na naměřených hodnotách provádíme jednoduché aritmetické operace, proces opakujeme tolikrát, kolikrát je potřeba. Porovnáváme, vyvozujeme závěry, nakonec vyhazujeme baterie.

Měřicí stojan

Stojan byl vyroben z toho, co se našlo v okruhu tří metrů. Pokud chce někdo opakovat, tak není vůbec nutné přesně dodržet schéma. Výběr parametrů prvku může být poměrně široký, k tomu se vyjádřím o něco později.

Vybíjecí jednotka je řízený stabilizátor proudu založený na operačním zesilovači IC1B (LM324N) a tranzistoru Q1 s efektem pole. Téměř jakýkoli tranzistor, pokud by existoval dostatek povolených napětí, proudů a ztrátového výkonu. A všechny jsou malé. Zpětnovazební rezistor a zároveň část zátěže (spolu s Q1 a R20) pro baterii - R1. Jeho maximální hodnota musí být taková, aby poskytovala požadovaný maximální vybíjecí proud. Pokud vycházíme z toho, že baterii lze vybíjet až do 1 V, pak pro zajištění vybíjecího proudu např. 500 mA by odpor R1 neměl být větší než 2 ohmy. Stabilizátor je řízen tříbitovým odporovým DAC (R12-R17). Zde je výpočet následující - napětí na přímém vstupu operačního zesilovače se rovná napětí na R1 (které je úměrné vybíjecímu proudu). Měníme napětí na přímém vstupu - mění se vybíjecí proud. Pro přizpůsobení výstupu DAC na požadovaný rozsah je zde ladicí odpor R3. Je lepší, aby byl víceotáčkový. Hodnocení R12-R17 může být cokoliv (v oblasti desítek kiloohmů), hlavní věc je, že poměr jejich hodnot je 1/2. Od DAC není vyžadována zvláštní přesnost, protože vybíjecí proud (napětí na R1) v procesu je měřen přímo přístrojovým zesilovačem IC1D. Jeho zisk je K=R11/R10=R9/R8. Výstup je přiveden do ADC mikrokontroléru (A1). Změnou hodnot R8-R11 lze zisk upravit na požadovanou hodnotu. Napětí baterie je měřeno druhým zesilovačem IC1C, K=R5/R4=R7/R6. Proč regulace vybíjecího proudu? Tady jde v podstatě o tohle. Pokud vybíjíte konstantním vysokým proudem, pak kvůli vysokému vnitřnímu odporu opotřebovaných baterií bude dosaženo minimálního povoleného napětí 1 V (a neexistuje žádný jiný referenční bod pro zastavení vybíjení) dříve, než bude baterie skutečně vybitý. Pokud vybíjíte konstantním nízkým proudem, proces se protáhne příliš dlouho. Proto se vypouštění provádí postupně. Osm kroků se mi zdálo dost. Pokud je lov více / méně, můžete změnit bitovou hloubku DAC. Navíc zapnutím a vypnutím zátěže můžete odhadnout vnitřní odpor baterie. Myslím, že algoritmus činnosti regulátoru při vybíjení nevyžaduje další vysvětlení. Na konci procesu se Q1 zablokuje, baterie je zcela odpojena od zátěže a regulátor zapne nabíjecí jednotku.

Nabíjecí blok. Také stabilizátor proudu, pouze neřízený, ale vypínatelný. Proud je nastaven napěťovou referencí na IC2 (2,5 V, přesnost 1% dle datasheetu) a rezistoru R21. V mém případě byl nabíjecí proud klasický - 1/10 jmenovité kapacity baterie. Zpětnovazební rezistor - R20. Můžete použít jakýkoli jiný zdroj referenčního napětí - podle vašeho vkusu a dostupnosti detailů. Tranzistor Q2 pracuje v tužším režimu než Q1. Kvůli znatelnému rozdílu mezi napětím Vcc a napětím baterie se na něm rozptýlí znatelný výkon. To je cena, kterou je třeba zaplatit za jednoduchost systému. Situaci ale zachraňuje radiátor. Tranzistor Q3 slouží k donucení Q2 k vypnutí, tedy k vypnutí nabíjecí jednotky. Řízeno signálem 12 mikrokontroléru. Další zdroj referenčního napětí (IC3) je nutný pro provoz ADC regulátoru. Přesnost měření našeho stánku závisí na jeho parametrech. LED1 LED - pro indikaci stavu procesu. V mém případě nesvítí během procesu vybíjení, svítí při nabíjení a bliká po dokončení cyklu.
Napájecí napětí se volí tak, aby bylo zajištěno otevření tranzistorů a jejich provoz v požadovaných rozsazích. V tomto případě je pro oba tranzistory poměrně vysoké spouštěcí napětí hradla - asi 2-4 V. Q2 je navíc „zálohován“ napětím baterie a R20, takže napětí spouště hradla začíná asi na 3,5-5,5 V LM323 zase nemůže zvýšit výstupní napětí nad Vcc minus 1,5 V. Proto musí být Vcc dostatečně velké, a v mém případě je to 9V.

Algoritmus řízení nabíjení se řídil klasickou verzí řízení okamžiku začátku poklesu napětí na baterii. Ve skutečnosti se však všechno ukázalo ne tak docela, ale o tom později.
Všechny naměřené veličiny v procesu „výzkumu“ byly zapsány do souboru, poté byly provedeny výpočty a sestaveny grafy.

Myslím, že s měřícím stojanem je vše jasné, takže přejděme k výsledkům.

Výsledky měření

Grafy v osách čas, hodiny (X) a výkon, W (Y) pro nejlepší a nejhorší z baterií. Je vidět, že akumulovaná energie (plocha pod grafy) je výrazně odlišná. V číselném vyjádření byla naměřená kapacita baterie 1196, 739, 1237 a 1007 mAh. Není to moc, vzhledem k tomu, že jmenovitá kapacita (která je uvedena na pouzdře) je 2700 mAh. A rozptyl je velmi velký. A co vnitřní odpor? Bylo to 0,39, 0,43, 0,32 a 0,64 Ω. Hrozný. Je jasné, proč miska na mýdlo odmítla fungovat - baterie prostě nejsou schopny dát velký proud. No, začněme trénovat.

Cyklus jedna. Opět výkony nejlepších a nejhorších baterií.

Pokrok je viditelný pouhým okem! Potvrzují to čísla: 1715, 1444, 1762 a 1634 mAh. Vnitřní odpor se také zlepšil, ale velmi nerovnoměrně - 0,23, 0,40, 0,1, 0,43 Ohm. Zdálo by se, že šance je. Ale bohužel, další cykly vybíjení / nabíjení nic nedaly. Hodnoty kapacity, stejně jako vnitřní odpor, se měnily cyklus od cyklu v rozmezí asi 10 %. To leží někde blízko mezí přesnosti měření. Tito. dlouhé cvičení, alespoň pro mé baterie, nic neudělalo. Ale na druhou stranu se ukázalo, že baterie si zachovaly více než polovinu své kapacity a stále by fungovaly při nízkém proudu. Alespoň nějaká ekonomická úspora.

Nyní se chci trochu zastavit u procesu nabíjení. Snad se moje postřehy budou hodit někomu, kdo se chystá navrhnout inteligentní nabíječku.
Zde je typický graf nabíjení (vlevo je stupnice napětí na baterii ve voltech).

Po začátku nabíjení je pozorován pokles napětí. V různých cyklech může být více či méně do hloubky, mírně se liší v trvání, někdy chybí. Dále po dobu asi 10 hodin dochází k rovnoměrnému růstu a poté k výstupu na téměř horizontální plošinu. Teorie říká, že při malém nabíjecím proudu nedochází k poklesu napětí na konci nabíjení. Byl jsem trpělivý a stále jsem čekal na letošní podzim. Je malý (na grafu téměř není patrný), musíte na něj čekat velmi dlouho, ale vždy je tam. Po deseti hodinách nabíjení a před poklesem je napětí na baterii, i když roste, extrémně nepatrné. Na konečné nabití to nemá téměř žádný vliv, nejsou pozorovány žádné nepříjemné jevy jako zahřívání baterie. Při návrhu slaboproudých nabíječek tak nemá smysl dodávat jim inteligenci. Stačí časovač na 10-12 hodin a není potřeba žádná zvláštní přesnost.

Tuto idylku však narušil jeden z živlů. Po cca 5-6 hodinách nabíjení došlo k velmi znatelným výkyvům napětí.

Nejprve jsem to odepsal jako designovou vadu ve svém stánku. Fotografie ukazuje, že vše bylo smontováno povrchovou montáží a ovladač byl připojen poměrně dlouhými vodiči. Opakované experimenty však ukázaly, že k takovému nesmyslu dochází trvale u stejné baterie a nikdy se nevyskytuje u jiných. Ke své hanbě jsem nenašel důvod tohoto chování. Přesto (a na grafu je to dobře vidět) průměrná hodnota napětí roste, jak má.

Epilog

To je vše. Děkuji za pozornost.