Ako správne nabíjať batériu

Na modernom trhu s chemickými zdrojmi opakovane použiteľného jednosmerného prúdu sú najbežnejšie batérie nasledujúcich šiestich typov:

• Olovené batérie;

• Nikel-kadmiové batérie;

• Nikel-metal hydridové batérie;

• Nikel-zinkové batérie;

• Lítium-iónové batérie;

• Lítium-polymérové ​​batérie;

Mnoho ľudí má často veľmi rozumnú otázku, ako správne nabíjať túto alebo tú batériu, aby sa vopred nepokazila, čo najviac predĺžila jej životnosť a zároveň získala vysokú kvalitu našej práce? Tento článok vám pomôže získať odpoveď na túto otázku v súvislosti s rôznymi typmi batérií od tých najbežnejších v súčasnosti.

Najbezpečnejším, tradičným spôsobom nabíjania olovených akumulátorov je nabíjanie jednosmerným prúdom, kedy jeho hodnota v ampéroch nepresahuje 10 % (0,1C) hodnoty kapacity batérie v ampérhodinách.

Napriek tejto tradícii niektorí výrobcovia sami uvádzajú presnú hodnotu maximálneho povoleného nabíjacieho prúdu pre konkrétnu batériu a toto číslo v ampéroch často dosahuje 20-30% (0,2C-0,3C) kapacity batérie pre ampérhodiny.Ak má batéria kapacitu 55 ampér hodín, potom je počiatočný nabíjací prúd 5,5 ampér najbezpečnejším riešením.

Malo by sa pamätať na to, že napätie jedného článku olovenej batérie by nemalo prekročiť 2,3 voltu, preto by ste pri nabíjaní jednosmerným prúdom mali sledovať napätie, napríklad 12-voltová batéria pozostáva zo 6 článkov batérie, čo znamená, že celkové napätie na konci procesu nabíjania batérie by nemalo presiahnuť 13,8 voltov.

Napríklad, ak bola olovená batéria s kapacitou 100 ampérhodín nabíjaná konštantným prúdom 20 ampérov, potom po 6-7 hodinách takéhoto nabíjania bude už nabitých 90% jej kapacity, potom by mala byť konštanta nastavte na napätie a po 17 hodinách sa nabíjanie úplne dokončí.

Prečo tak dlho? Keď bude prúd klesať a napätie sa bude pomaly, exponenciálne približovať k cieľovej hodnote 13,8 voltov. Takto nabitá batéria je spoľahlivá pre prevádzku s vyrovnávacou pamäťou aj pre cyklus.

Existuje ďalší spôsob nabíjania olovených akumulátorov, ktorý je vhodný pre cyklickú prevádzku. Táto metóda umožňuje nabíjať batériu 6 hodín.

Nabíjací prúd je nastavený na 20 % kapacity batérie v ampérhodinách a napätie je nastavené na 14,5 voltov (pre batériu s menovitým napätím 12 voltov), ​​takže batéria sa nabíja 5-6 hodín, potom sa nabijacka vypne...

Úprimne povedané, treba poznamenať, že moderné vysokokvalitné špecializované nabíjačky jednoducho neumožňujú kritické situácie počas procesu nabíjania.

Nikel-kadmiové batérie by sa mali nabíjať opatrne, obávať sa prebitia na samom konci, pretože v procese nabíjania kladnej oxid-niklovej elektródy sa vývoj kyslíka postupne zvyšuje a miera využitia prúdu sa postupne znižuje. Takže proces nabíjania nikel-kadmiovej batérie je sprevádzaný zvýšením jej vnútorného tlaku.

Najlepšie je nabíjať nikel-kadmiové batérie pri teplotách od +10 do +30 stupňov, pretože kyslík je absorbovaný zápornou kadmiovou elektródou optimálnou rýchlosťou.

Pre valcové batérie je povolené vysokorýchlostné nabíjanie, pretože elektródy sú tam tesne namontované, ale ich nabíjacia účinnosť v rozsahu nabíjacích prúdov od 0,1 C do 1 C sa takmer nemení. V štandardnom režime nabíjania pre nikel-kadmiové batérie je článok plne nabitý z 1 voltu na 1,35 voltu pri prúde 0,1 C za 16 hodín, v niektorých prípadoch stačí 14 hodín.

Na urýchlenie nabíjania niektorých moderných nikel-kadmiových batérií je možné aplikovať zvýšený jednosmerný prúd, ale v tomto prípade je potrebný špeciálny riadiaci systém, ktorý neumožňuje dobíjanie.

Vo všeobecnosti možno nikel-kadmiové batérie bezpečne nabíjať konštantným prúdom 0,2C-0,3C po dobu 6 až 3 hodín, dôležité je len sledovať dobu nabíjania. Tu dokonca umožňujeme dobíjanie až na 120-140%, potom sa kapacita vybíjania bude blížiť hodnote batérie.

Pre nikel-kadmiové batérie je vlastný pamäťový efekt, preto by sa mala nabíjať iba úplne vybitá batéria, inak v dôsledku výsledného podvybitia, dodatočnej dvojitej elektrickej vrstvy, nebude batéria schopná úplne vybiť úplne. Nikel-kadmiové batérie skladujte v úplne vybitom stave. Pre nabíjanie nikel-kadmiových batérií, ako aj pre iné typy, sa vyrábajú špeciálne nabíjačky.

Nikel-metal hydridové batérie boli vyvinuté ako náhrada nikel-kadmiových batérií. Pri rovnakých rozmeroch majú o 20 % väčšiu kapacitu a sú bez pamäťového efektu, takže sa dajú nabíjať v akomkoľvek stave. Ak však bola batéria NiMH skladovaná čiastočne vybitá dlhšie ako 30 dní, je potrebné ju pred použitím úplne vybiť a potom znova úplne nabiť.

Nikel-metal hydridové batérie je potrebné skladovať v čiastočne nabitom stave, približne na 40 % ich nominálnej kapacity. Pred nabíjaním nových batérií na použitie je užitočné ich trénovať úplným vybitím a nabitím 4-5 krát, potom bude pracovná kapacita batérií väčšia ako bez takéhoto školenia.

Podmienky nabíjania sú podobné ako nikel-kadmium - pri prúde 0,1C bude nabíjanie trvať 15 až 16 hodín, tieto odporúčania sú štandardné pre všetkých výrobcov nikel-metalhydridových batérií; Rovnako ako nikel-kadmiové batérie sú nikel-metal hydridové batérie citlivé na prehriatie a nemali by sa zahriať nad 50 stupňov.

Batérie tohto typu sa nabíjajú jednosmerným prúdom pri napätí 1,4 až 1,6 voltu na batériový článok a batéria s napätím 0,9 voltu sa považuje za úplne vybitú, ďalšie vybíjanie bude pre batériu škodlivé.

Keď je nikel-metal hydridová batéria takmer úplne nabitá, začne sa viac zahrievať, pretože zdrojová energia už nebude podporovať chemickú reakciu nabíjania a ak je nabíjací prúd dostatočne vysoký, začne sa teplota batérie po dokončení procesu zavádzania sa prudko zvýši. Takže inštaláciou teplotného snímača môžete sledovať stav nabíjania, pričom maximálna povolená teplota nie je vyššia ako +60 stupňov. Na nabíjanie nikel-metal hydridových batérií sú k dispozícii špeciálne nabíjačky.

Nikel-zinková batéria má menovité napätie 1,6 voltu, to znamená, že na nabíjanie je potrebné použiť 1,9 voltu s prúdom 0,25 ° C. Špeciálnou nabíjačkou a z ktorejkoľvek krajiny sa dá plne nabiť za 12 hodín.Nemá pamäťový efekt, ale pre predĺženie životnosti, zvýšenie počtu pracovných cyklov nikel-zinkovej batérie stačí nabiť 90 % svojej kapacity.

Inak je to podobné ako nikel-metal hydridová batéria, ale vybíjacie napätie je tu 1,2 voltu a počet pracovných cyklov je trikrát menší. Maximálna povolená teplota je +40 stupňov.

Lítium-iónové batérie sa zvyčajne nabíjajú najskôr konštantným prúdom 0,2C až 1C pri napätí 4 až 4,2V po dobu 40 minút a potom konštantným napätím 4,2V na článok. Ak sa nabíjanie vykonáva prúdom 1C, doba úplného nabitia lítium-iónovej batérie bude len 2-3 hodiny.

Ak nabíjacie napätie presiahne 4,2 V, životnosť Li-ion batérie sa zníži. Lítium-iónové batérie navyše veľmi neodporúčame nabíjať. to vedie k tomu, že lítium sa ukladá na zápornej elektróde a kyslík sa aktívne uvoľňuje na anóde, v dôsledku čoho môže dôjsť k úniku tepla, zvýšeniu tlaku vo vnútri puzdra batérie, čo môže viesť k zníženiu tlak.

Preto je bezpečné a správne nabíjať lítium-iónovú batériu tak, aby napätie neprekročilo hodnotu odporúčanú výrobcom batérie.

Niektoré lítium-iónové batérie obsahujú ochranné obvody, ktoré chránia lítium-iónový článok pred prebitím, ochrana sa spustí, keď teplota batérie dosiahne +90 stupňov. Niektoré batérie majú zabudovaný mechanický spínač, ktorý reaguje na pretlak v puzdre batérie.

Často monitorovací systém zabudovaný do lítium-iónovej batérie monitoruje hodnotu vstupného nabíjacieho napätia a keď hodnota spadne do povoleného rozsahu, začne proces nabíjania; ak je limitné napätie prekročené alebo pod dolnou povolenou hodnotou, nabíjanie sa jednoducho nespustí.

Pri nabíjaní lítium-iónových batérií by ste však mali byť opatrní, sledovať napätie a prúd. V podstate každé zariadenie používajúce lítium-iónovú batériu má často vstavanú nabíjačku alebo je dodávané s externou nabíjačkou.

Lítium-polymérové ​​batérie sa spôsobom nabíjania nelíšia od lítium-iónových batérií.Jediný rozdiel je v tom, že lítium-polymérová batéria obsahuje gél podobný elektrolytu, nie kvapalinu a aj keď je prebitá alebo prehriata, nevybuchne ako jej lítium-iónový náprotivok, iba sa nafúkne. To vysvetľuje trend vytláčania z trhu lítium-iónových batérií lítium-polymérových.

Prečítajte si aj na túto tému: Ako fungujú a fungujú batérie?