Зарядное для никель кадмиевых аккумуляторов: как заряжать, параметры и зарядные устройства

Содержание

как заряжать, параметры и зарядные устройства

Сегодня Ni─Cd аккумуляторы используются в большинстве портативных инструментов и различных электронных устройствах (фотоаппараты, плееры и т. п.). Правда, в последнее время наблюдается тенденция замещения их литий─ионными аккумуляторами. Для того чтобы аккумулятор вашей аппаратуры служил долго, никель─кадмиевые батареи нужно правильно эксплуатировать, вовремя и своевременно заряжать и время от времени проводить циклы разряда-заряда. Тогда Ni─Cd аккумулятор будет служить вам долго. Сегодня мы поговорим о том, как заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы по всем правилам.


 

Содержание статьи

Особенности Ni-Cd эксплуатации аккумуляторов

Для того чтобы никель-кадмиевые аккумуляторы работали продолжительное время, нужно их полностью разряжать.

Ni─Cd аккумуляторные батареи имеют ярко выраженный эффект памяти. Если разрядка в процессе эксплуатации будет неполной, то эффективная площадь электродов аккумулятора будет постоянно снижаться.


Никель─кадмиевые батареи запоминают нижнюю отметку разряда. В результате при разряде до этой отметки они перестают работать, хотя возможность для этого есть. Это явление получило название «эффект памяти».

Поэтому, перед тем как зарядить никель кадмиевый аккумулятор нужно полностью разрядить элементы батареи до напряжения 0,9─1 вольт. Это позволить как можно дольше сохранить параметры батареи и увеличить срок службы Ni─Cd аккумуляторных батарей. Стоит отметить, что слишком сильный разряд, ниже порогового значения также не рекомендуется.


Нужно также сказать, что новые никель─кадмиевые батарейки необходимо предварительно потренировать. Эта тренировка подразумевает активацию работы аккумулятора. При этом делается 3─5 циклов разряд-заряд. Такой разряд и заряд Ni─Cd аккумуляторов «разгоняет» их и они начинают работать на заявленных параметрах. После выполнения тренировки никель─кадмиевые батарейки хорошо держат нагрузки и имеют менее выраженный «эффект памяти». Иногда можно встретить рекомендации о том, что Ni─Cd батареи низкого качества требуют тренировки до 70─80 циклов разряд-заряд. Здесь стоит придерживаться рекомендаций производителя и зависит это в основном от технологии изготовления батареек.

Процесс «тренировки» или циклирования также нужно выполнять после длительного (более 6 месяцев) хранения Ni─Cd аккумуляторов. Но сильно усердствовать также не стоит, поскольку излишнее циклирование снижает ресурс аккумулятора. Стоит отметить ещё один момент. Если вы не собираетесь использовать никель─кадмиевые батарейки, то не нужно их заряжать. Этот тип батарей может вполне нормально храниться в разряженном состоянии. В заряженном состоянии никель─кадмиевый аккумулятор постепенно теряет первоначальные характеристики.

Теперь несколько слов о том, какие есть зарядные устройства для Ni─Cd аккумуляторов.
Вернуться к содержанию
 

Разновидности зарядных устройств для никель─кадмиевых аккумуляторов

Сегодня на рынке можно выделить две основные группы устройств, предназначенных для заряда никель кадмиевых аккумуляторов:

  • Автоматические ЗУ;
  • Реверсивные импульсные ЗУ.

Автоматические зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторных батарей. Это простые и доступные по цене устройства. Они менее сложные и выпускаются в конструкции, которая позволяет заряжать по два или 4 батарейки одновременно. Чтобы запустить заряд никель кадмиевых аккумуляторов, вставьте в батарейки в зарядное устройство. Переключателем ЗУ нужно установить количество заряжаемых батареек и подключить устройство к сети.

Как правило, автоматическое зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов имеет следующую цветовую индикацию. Красный цвет индикатора показывает, что идёт процесс заряда батареек. Чтобы сделать разряд аккумуляторов, на устройстве имеется переключатель «разряд». В процессе разряда индикатор будет иметь жёлтый цвет. После того, как пройдёт разряд, зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов само запустит зарядку. Зелёный цвет индикатора говорит о том, что цикл разряд-заряд закончен.

Пример зарядного устройства для Ni-Cd аккумуляторов

Дополнительно можете прочитать отдельную статью о про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.


В данном случае речь идёт о заряде никель─кадмиевых батареек по отдельности. Если это аккумуляторы для шуруповёрта или другого электроинструмента, то с ними в комплекте идёт штатное зарядное устройство, которое позволяет заряжать всю батарею сразу от бытовой электросети.

Реверсивное импульсное ЗУ. Эти устройства более сложные и стоят дороже, чем модели первого типа. Обычно производители позиционируют их как профессиональные. Такое зарядное устройство для Ni─Cd аккумуляторов циклически проводит разряд-заряд с разным временным интервалом.

Устанавливается аккумулятор, выставляется режим и запускается работа. Индикатор даст сигнал об окончании зарядки. С помощью таких ЗУ можно не только выполнять заряд никель─кадмиевых аккумуляторов, но и поддерживать их в рабочем состоянии. В качестве примера можно привести широко распространённое универсальное зарядное устройство iMAX B6.

Никель─кадмиевые АКБ менее требовательны к характеристикам зарядного устройства, чем Ni-MH аккумуляторы. Но экономить на нём нельзя, поскольку дешевые устройства сокращают срок эксплуатации батарей. Теперь, давайте, разберёмся, как зарядить никель кадмиевый аккумулятор.

Вернуться к содержанию
 

Процесс разряда и заряда Ni─Cd аккумуляторов

Процесс разряда никель─кадмиевых батарей

Для этого типа батарей (как впрочем, и для других) разрядные характеристики зависят от особенностей аккумуляторов, которые определяют его внутреннее сопротивление. Среди таких особенностей можно отметить структуру и толщину электродов. На разрядные характеристики влияют:

  • толщина сепаратора и его структура;
  • плотность сборки;
  • объём электролита;
  • некоторые характеристики конструкции.

При работе в условиях продолжительного разряда используются дисковые батарейки с прессованными электродами большой толщины. Для них разрядная кривая показывает постоянное медленное снижение напряжения до величины 1,1 вольта. Разрядная ёмкость в случае дальнейшего разряда до 1 вольта равна от 5 до 10 процентов от номинального значения. Особенностью этого типа батарей является существенно падение разрядной ёмкости и напряжения при увеличении тока до 0,2*С. Объяснение этому достаточно простое ─ невозможность разряда активной массы равномерно по всей электрода.

Дисковые Ni-Cd аккумуляторы

Если уменьшить толщину электродов и увеличить их количество до четырёх, то ток разряда для дискового аккумулятора может быть увеличен до величины 0,6*С.

Аккумуляторные батареи с электродами из металлокерамики имеют малое внутреннее сопротивление и высокие энергетические характеристики. На их разрядных характеристиках заметно меньшее падение напряжения. У этого типа аккумуляторов величина напряжения держится выше 1,2 вольта до отдачи 0,9 от номинальной ёмкости. При дальнейшем разряде и падении напряжения с 1,1 до 1 вольта отдаётся около 3 процентов номинальной ёмкости. Допускается разряжать этот тип аккумуляторов разрядными токами величиной до 3─5*С.

Ni─Cd аккумуляторы цилиндрической формы можно разряжать более высокими токами. В них используются рулонные электроды, что позволяет разряжать их максимальным током 7─10*С.

Цилиндрические Ni─Cd аккумуляторы

На изображениях ниже можно видеть влияние тока разряда и температуры на значение разрядной ёмкости.

Разрядная характеристика никель─кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда


Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от температуры ОС


Разрядная характеристика никель-кадмиевого аккумулятора в зависимости от тока разряда при различных температурах



Наибольшее значение ёмкости достигается при температуре 20 градусов Цельсия. Ёмкость практически не снижается, если увеличивать температуру. А вот при температуре ОС ниже ноля значение разрядной ёмкости падает пропорционально увеличению разрядного тока. Уменьшение ёмкости при низких температурах объясняется уменьшением разрядного напряжения щелочной аккумуляторной батареи из-за увеличения сопротивления.

Увеличение сопротивления объясняется ограниченным объёмом электролита в герметичной батарейке. Состав и концентрация электролита сильно отражаются на характеристиках. От них напрямую зависит температура образования твёрдой фазы. Это могут кристаллогидраты, лёд, соли и т. п. При замёрзшем электролите разряд вообще отсутствует. Работоспособность Ni─Cd в большинстве случае ограничена температурой минус 20 градусов Цельсия. В некоторых случаях при корректировке состава электролита и его концентрации производители выпускают модели Ni─Cd батарей работоспособных при минус 40.

Если у вас электроинструмент или электронный гаджет работает на металлогидридных батарейках, вам будет интересно прочитать о том, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию

 

Процесс заряда никель─кадмиевых батарей

В процессе зарядки никель─кадмиевых аккумуляторов важным моментом является ограничение излишнего заряда. Это важный момент, поскольку при заряде никель─кадмиевых аккумуляторов внутри них растёт давление. В процессе зарядки выделяется кислород и постепенно снижается коэффициент использования тока. На графике ниже можно видеть зависимость разрядной ёмкости от скорости заряда. Данные приводятся для цилиндрических батарей.

Эффективность заряда никель-кадмиевого аккумулятора при различной скорости зарядки

Чтобы аккумулятор полностью зарядился, ему требуется сообщить до 160 процентов от номинальной ёмкости. Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов должна вестись в интервале температур 0─40 С. Рекомендуемый интервал 10─30 С. При понижении температуры на отрицательном электроде снижается поглощение кислорода и растёт давление. В результате при сильном перезаряде из-за увеличения давления может открыться аварийный клапан. При увеличении температуры потенциал растёт и на положительном электроде очень рано выделяется кислород, что сокращает процесс зарядки в штатном режиме.

Если температура поддерживается стабильной, то на процесс заряда сильно влияет ток. Его увеличение вызывает рост скорости выделения кислорода. А скорость его поглощения при этом не меняется, поскольку зависит от особенностей конструкции аккумуляторной батареи. Влияние на газопоглощение оказывает компоновка, структура, толщина электродов, материал сепаратора, объем электролита.


В частности, чем плотность компоновки электродов больше и их толщина меньше, тем зарядка идёт с большей скоростью. Поэтому цилиндрические батареи заряжаются с большой скоростью. На кривых заряда можно заметить, что у таких моделей Ni─Cd аккумуляторов при токе 0,1─1С эффективность зарядки почти не меняется. Снижение тока заряда вызывает существенное уменьшение ёмкости, которую батарея отдаст при разряде.

Стандартный режим зарядки считается следующий. Никель─кадмиевый аккумулятор с напряжением 1 вольт заряжается примерно 14─16 часов током 0,1С. Детали процесса зарядки оговариваются производителями аккумуляторов. Они могут отличаться из-за особенностей конструкции или увеличенной закладки активной массы (это делается для наращивания ёмкости). Для Ni-Cd аккумуляторов может использоваться зарядка постоянным током в течение всего времени. А может использоваться схема ступенчатого или плавного снижения тока зарядки во время процесса. Это позволяет проводить длительную зарядку без риска повредить аккумулятор. При таких режимах ток зарядки на первой стадии может значительно превышать значение 0,1*С.

Часто есть необходимость в увеличении скорости зарядки. Производители решают эту проблему выпуском батарей, которые способны эффективно заряжаться большими токами. При этом используются различные системы контроля, охраняющие никель─кадмиевый аккумулятор от сильного перезаряда. Эти системы контроля могут содержать, как сами аккумуляторы, так и зарядное устройство для никель─кадмиевых аккумуляторов.

Для цилиндрических Ni-Cd аккумуляторов рекомендуется выполнять зарядку постоянным током величиной 0,2 С в течение 6─7 часов. Также используется режим током 0,3 С в течение 3─4 часов. В последнем случае контроль по времени заряда обязателен. Если ведётся ускоренный заряд, то перезаряд должен составлять до 120─140 процентов от ёмкости и не более. В этом случае Ni─Cd аккумулятор набирает разрядную ёмкость не меньше номинальной. Для работы в ускоренных режимах производители даже предлагают аккумуляторы, которые могут заряжаться за один час. В таком режиме используются различные средства контроля за температурой и напряжением, чтобы никель─кадмиевые батарейки не деградировали в результате резкого роста давления.

После того, как заряд прекращается давление внутри аккумуляторной батареи ещё продолжает расти, поскольку окисление гидроксильных ионов на оксидно─никелевых электродах продолжается. Постепенно скорость выделения кислорода на положительном электроде сравнивается с поглощением на отрицательном (кадмиевом) электроде. Поэтому давление в батарее постепенно понижается. Если был существенный перезаряд, то давление будет снижаться медленнее. Рекомендуем также прочитать о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.

Вернуться к содержанию
 

Режим заряда Ni─Cd аккумулятора

Давайте, суммируем, что нужно знать о режиме зарядки Ni─Cd аккумуляторов. Речь, естественно, о тех случаях, когда у вас есть возможность выставить параметры. Как вы уже поняли, при заряде никель─кадмиевого аккумулятора его напряжение растёт до определённого значения, а затем стабилизируется. Когда батарея полностью заряжается, то напряжение понижается. По этому падению зарядные устройства чаще всего отслеживают окончание заряда. Это падение напряжения ещё называется Delta Peak. Чем точнее отслеживается эта дельта, тем батарейка заряжается более качественно и не будет перезаряда.

Итак, рекомендуется следующий режим. Ток заряда до 2С (номинальная ёмкость батарейки). Если доступен, то выбирается вид импульса (Re-Flex, Flex, Normal). Delta Peak должна составлять 7─10 мВ на один элемент батареи. Ток подкачки (ещё называемый trickle) составляет 50─100 мА-ч.

Следует помнить, что нельзя допускать перегрев аккумулятора выше 50 градусов Цельсия. Для того, чтобы продлить срок службы Ni─Cd аккумулятора, то выставляйте Delta Peak по минимуму. Недозарядка составит примерно 50 мА-ч. Стоит отметить и ещё ряд деталей процесса зарядки. Советуем также прочитать материал о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Для полноценного использования мощности аккумулятора его следует заряжать большим током зарядки. Если важно использовать его мощность по максимуму, то нужно заряжать в нормальном режиме малым током. Величина тока около 0,1С. При этом время заряда составит 14─16 часов. С помощью ступенчатой подачи тока можно зарядить Ni─Cd аккумуляторную батарею в ускоренном режиме. Для этого 10 процентов ёмкости батареи набирается током 1С, затем до 80 процентов током 1,5С, а остаток добивается током 0,5С.


Теперь вы знаете, как зарядить никель─кадмиевый аккумулятор в различных режимах. Главное, не допускать сильного переразряда и вести контроль и отключение зарядки по ряду параметров. Если у вас есть дополнения к статье или вопросы, пишите их в комментариях ниже. Также предлагаем проголосовать в опросе и оценить материал.
Вернуться к содержанию

Ni-Cd аккумуляторы: восстановление и ремонт

Работоспособность Ni─Cd аккумуляторов (как и любых других) со временем ухудшается и через некоторое время они могут прийти к состоянию разряда «в ноль». При этом зарядка ни это состояние никак повлиять не может. Они просто отказываются принимать заряд. При этом аккумуляторы имеют ещё достаточно ресурсов для дальнейшей эксплуатации. Поэтому со временем появились некоторые способы их восстановления. Покупать новый никель-кадмиевый аккумулятор или восстанавливать старый, решать вам. Мы лишь постарались обобщить данные, которые удалось найти в интернете о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.


 

Содержание статьи

В чём проблема при эксплуатации Ni─Cd аккумуляторов?

При эксплуатации Ni─Cd постепенно происходит снижение напряжения и разрядной ёмкости. Ниже приводятся основные факторы, обуславливающие эти процессы:

  • уменьшение рабочей поверхности положительных и отрицательных электродов;
  • потеря активной массы, а также её перераспределение по электродам;
  • возникновение утечек тока из-за образования дендритов металлического Cd;
  • процессы, в результате которых происходит необратимое потребление воды и кислорода;
  • изменение состава и объёма электролита.

Подобные процессы происходят, когда эксплуатируются Ni-MH аккумуляторы. Разница только в используемых материалах электродов.


В процессе эксплуатации Ni─Cd аккумуляторов из-за перераспределения активной массы по электродам происходит изменение механической прочности и объёма оксидно-никелевого (положительного) электрода. В результате ухудшается контакт м/у активной массой и электродом. Все это вызывает снижение проводимости и падению ёмкости. В запущенном варианте просто разрывается контакт между положительным и отрицательным электродами. В результате аккумулятор перестаёт подавать признаки жизни.

Все эти изменения оксидно─никелевого электрода вызываются постоянными перезарядами, при которых в пространстве положительного электрода идёт процесс выделения кислорода. Чем больше аккумуляторов проходит циклов заряд-разряд, тем больше наблюдается укрупнение кристаллов активной массы положительного электрода. Поэтому уменьшается рабочая поверхность, а, значит, и ёмкость батареи.

На кадмиевом электроде процесс деградации определяется в основном миграцией активной массы. В результате происходит некоторая её потеря. Кроме того, активная масса забивает поры в поверхностном слое отрицательного электрода. Из-за этого затрудняется доступ электролита в глубинные слои. Результатом миграции активной массы становится рост дендритных мостиков сквозь сепаратор до положительного электрода. Эти приводит к многочисленным коротким микрозамыканиям и увеличивает саморазряд. На кадмиевом электроде при эксплуатации также происходит рост кристаллов и увеличение объёма активной массы.

Кроме вышеописанных процессов, в Ni─Cd аккумуляторах протекают процессы окисления различных добавок, которые присутствуют в аккумуляторе. Металлокерамика положительного электрода постепенно окисляется с потреблением воды. И ещё один неприятный процесс, который приводит к потере работоспособности Ni─Cd аккумулятора, это отбор электролита из сепаратора. Это происходит из-за изменения пористой структуры электродов и приводит к росту внутреннего сопротивления никель-кадмиевого аккумулятора.
Состав электролита также меняется при эксплуатации. В частности, растёт объем карбонатов. Уменьшается электропроводность электролита и падают все параметры Ni─Cd аккумулятора при разряде. Картина становится особенно заметной при низких температурах. Что же делать в таких случаях?

Вернуться к содержанию
 

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

Аккумулятор от шуруповёрта



А на следующем фото представлена одна батарейка этой сборки.

Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора

Если сказать коротко, то метод восстановления заключается Ni─Cd аккумулятора высоким током короткими импульсами в течение нескольких секунд. При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз).

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить.
Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

  • другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
  • крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм2;
  • мультиметр для контроля напряжения;
  • средства защиты (перчатки, очки).

Внимание! Не пренебрегайте средствами защиты. Обязательно надевайте защитные очки и перчатки, чтобы защитить глаза и руки.

В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).

Итак, по порядку, что нужно делать:

  • Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус;
  • Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы;
  • Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода;
  • После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта. Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды. Важно не допускать приварки провода в месте касания.

Перезапуск аккумулятора



Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.

После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.

Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.

После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Улучшенный метод восстановления шуруповёрта аккумуляторов

Автор метода разобрал несколько банок аккумулятора в ходе и обратил внимание на разрыв положительного контакта с отрицательным корпусом. Он предположил, что это вызвано деградацией электролита и оказался прав. Как говорилось выше, в ходе эксплуатации идёт процесс окисления с расходом воды. В результате уменьшения воды в составе щелочного электролита менялись и его эксплуатационные характеристики.

Что было предложено:

  • перед тем, как проводить какие-либо манипуляции с подачей импульсного тока и зарядкой, автор метода отобрал из сборки элементы, напряжение на которых было нулевым;
  • в их корпусе микродрелью и тоненьким сверлом было сделано отверстие;
  • в отверстие каждого элемента был закачан кубический сантиметр дистиллированной воды;
  • после этого батарейки отстоялись некоторое время и было измерено их напряжение. Элементы с нулевым напряжением «взбодрили» импульсным током;
  • затем была произведена зарядка элементов;
  • после этого рекомендуется оставить их на несколько дней, а затем снова проверить напряжение;
  • если элементы живы, то отверстия заделываются герметиком или запаиваются. Батарея собирается, заряжается и шуруповёрт готов к работе;
  • если напряжение опять нулевое, то добавляется еще «кубик» дистиллированной воды, и процесс повторяется до успешного завершения.

Возможно, вас заинтересует статья о том, как проверить ёмкость аккумулятора телефона.


Ниже можно посмотреть, как выглядел процесс:

Сверлится отверстие


Заливается дистиллированная вода


Отверстие запаивается


При таком способе восстановление Ni─Cd аккумулятора более эффективное и долгосрочное. Можете прочитать отдельную статью про восстановление Ni─Cd аккумулятора для шуруповерта.


В интернете также можно встретить рекомендации по восстановлению никель─кадмиевых аккумуляторов путем заморозки. В этом случае щелочные аккумуляторы помещаются в морозилку на пару часов, а затем быстро и резко стучат по корпусу батареи. Смысл здесь в том, что дендриты в замороженном состоянии становятся хрупкими и разрушаются от ударного воздействия. В комментариях к этому способу восстановления говорится, что он рекомендуется, если не помог метод с воздействием током. Однако отзывов о результатах его использования мне найти не удалось.

Вот и все, что хотелось сказать по теме восстановления Ni─Cd аккумуляторов. Если у вас есть поправки к статье или дополнения, пишите их в комментариях. Дополнительно рекомендуем прочитать материал о том, как заряжать Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию

Как заряжать Ni Сd и Ni Mh аккумуляторы: сходства и отличия

Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы – два основных вида щелочных химических источников тока для автономного питания различной аппаратуры. Они сходны по своей структуре.  В качестве электролита используется щёлочь, в качестве катода — оксид никеля.

Первым был изобретён Ni-cd. Этой технологии более ста лет. NI-MH широко применятся в бытовых устройствах, начали только в 90-х годах двадцатого века. Массовое появление на рынке более ёмких (NI-MH) батарей поначалу вызвало настоящий фурор. Но потом выявились и недостатки.

Особенности и применение Ni-cd батарей

По сравнению с металлогидридными батареями, Ni-cd имеют два главных недостатка.   Это меньшая ёмкость  и эффект памяти. Эффектом памяти называют “запоминание” батареей нижнего предела разряда. Той есть, если такую батарею разрядить не полностью, длительность работы в следующем цикле будет меньше на эту самую величину от полного разряда до того предела, который “запомнил” аккумулятор. Чтобы “сбросить” память , нужно два-три раза полностью зарядить-разрядить такую батарею.

Казалось бы, при таких свойствах, этот тип батарей должен уйти в небытие. Но этого не происходит. Благодаря двум другим свойствам этого типа батарей – высокая токоотдача и способность хорошо работать при отрицательных температурах.

Приблизительно 90% Ni-cd на сегодняшний день, это аккумуляторные сборки для электроинструмента, детских игрушек, электробритв, автономных пылесосов, медицинского оборудования и т.д. Применение в бытовом сегменте (вместо обычных первичных батареек) практически сведено к нулю.

Некоторые страны законодательно ограничивают использование Ni-cd элементов в связи с токсичностью кадмия. В новых устройствах их место занимают литий-ионные аккумуляторы с большой токоотдачей.

Зарядка ni cd аккумуляторов

Один элемент имеет номинальное напряжение 1,2V. При работе это значение может меняться от 1,35V (полностью заряжен) до 1V (полный разряд). У этих элементов есть одна интересная особенность, на которой завязан режим отключения в зарядном устройстве (если оно автоматическое). После набора ёмкости, напряжение на выводах несколько снижается на 50-70 mV. Такой скачок обозначают  ΔV(дельта V). Зарядное реагирует на такое снижение и отсекает ток заряда.

На практике срабатывать по  ΔV умеют только зарядные устройства среднего и продвинутого уровня. И часто приходится вручную просчитывать, как заряжать ni cd аккумуляторы.

Напряжение заряда любая зарядка будет выдавать из расчёта 1,5-1,6v на один элемент. А вот ток заряда может быть разным. Его всегда можно посмотреть на самом зарядном устройстве (как правило, с тыльной стороны).

Ёмкость аккумулятора нужно поделить на ток заряда и умножить на коэффициент потерь 1,4. Например, 1000mAh/200mA=5 часов*1,4 = 7 часов. Каким током заряжать? Номинальный ток заряда 0,1С, где С- ёмкость батареи. Для 1000mAh номинальным является ток 100mA. Время заряда в таком случае составит 14 часов. Не очень удобно. Почти всегда используется ускоренный режим 0,2-0,5С. Это несколько сокращает срок службы аккумуляторов, но повышает удобство использования.

Важно! Средний срок службы никель-кадмиевых аккумуляторов составляет 500 циклов заряд-разряд. Производитель заявляет, как правило, ДО 1000. Таких показателей можно достичь только в идеальных условиях и чётко выдерживая номинальные режимы работы.

Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов

  • перед зарядом аккумуляторы обязательно разрядить;
  • подключить зарядное устройство (или установить в него аккумуляторы при бытовом исполнении) и дождаться отключения при полном заряде;
  • в случае если зарядное не обеспечивает автоотключение, рассчитать необходимое время заряда и по его истечении произвести отключение;
  • хранить ni cd аккумуляторы в разряженном состоянии.

Особенности и применение NI MH аккумуляторов

Область применения металлогидридных батарей напрямую связана с их свойствами. Максимальная ёмкость при минимальном объёме позволила им занять место в той электронике, где одноразовые батарейки приходится менять очень часто. Это фотоаппараты, беспроводные мыши и клавиатуры, радиопульты, детские игрушки.

В основном используется два размера таких элементов – это АА и ААА. Использовать такие элементы можно в любом месте, где используются одноразовые батарейки. Но часто это не имеет экономического смысла (в том случае, если одноразовая батарейка служит в устройстве годами)

Номинальное напряжение ni mh аккумулятора 1,2v. С незначительным отклонением под нагрузкой такое напряжение держится в течение всего цикла работы батареи. Напряжение одноразовой батарейки в работе плавно падает от 1,5 до 1 вольта. Той есть 1,2-среднее значение. Это позволяет аккумулятору отлично заменять одноразовую батарейку в 99% случаев. Случаи, когда необходимо именно 1,5v для работы устройства единичные и часто “лечатся” сменой режима в меню устройства “батарейка/аккумулятор”.

Внимание! Максимальная ёмкость (физический предел) для аккумулятора АА составляет 2700mAh,для ААА 1000mAh.В случае, если на этикетке большее значение и “загадочное” название фирмы-изготовителя, перед вами гарантированный обман.

Эффект памяти при заряде никель металлогидридных аккумуляторов менее заметен, чем у Ni-cd элементов. Первые несколько лет массовых продаж производители размещали надпись “без эффекта памяти”.  Впоследствии эту надпись убрали. Рекомендация “заряд после разряда” актуальна и для  металлогидридных аккумуляторов.

Напряжение зарядки ni mh такое же, как и у никель-кадмиевых батарей. Зарядное устройство будет подавать на один элемент 1,5-1,6v. Ток заряда ni mh аккумуляторов может меняться от 0,1 до 1С. Но любой производитель бытовых батарей обязательно указывает на них свою рекомендацию этого параметра.  Рекомендация производителей составляет 0,1С. Например для 2500mAh номинальный ток заряда ni mh аккумуляторов составляет 250mA. Время заряда номинальным током 14 часов. По той же формуле. Ёмкость/ток заряда, результат умножить на 1,4. При таком режиме можно рассчитывать на заявленное производителем, количество циклов. При ускоренном режиме срок службы уменьшается.

Металлогидридные батареи плохо переносят перегрев, глубокий разряд, сильный перезаряд. Перегрев может возникнуть при большом токе заряда, повышенном внутреннем сопротивлении. При сильном нагреве заряд следует прекратить. Глубокий разряд возникает при длительном неиспользовании элемента. При бездействии в течение года и более, аккумулятор, скорее всего, придётся заменить. Избыточный перезаряд случается при использовании зарядного устройства без функции отключения или неправильно просчитанном времени заряда.

Зарядные устройства и методы заряда

Зарядных устройств в продаже представлено огромное количество. В них реализованы разные схемы отключения или отключение не реализовано вообще. Можно легко их разделить на подвиды по внешнему виду.

  1. Простейшие. Включили в розетку — заряд пошёл, выключили – заряд закончен. Контроль над временем заряда лежит на пользователе. Такие устройства имеют право на существование с целью экономии средств. Необходимо лишь выбрать из них такое, которое будет заряжать каждый элемент отдельно. Если каналы заряда спарены, возникает перекос. Такой режим сокращает срок службы батарей. Отличить несложно. Количество светодиодных индикаторов должно совпадать с количеством каналов заряда.
  2. С надписью AUTO. Такая надпись говорит о том, что здесь реализовано отключение по таймеру. Обычно от 6 до 12 часов. Не самый плохой вариант. Перезаряда точно не будет. Но скорее всего не будет и полного заряда. В таком случае можно подобрать аккумуляторы именно под это зарядное устройство. Но корректной работа зарядного устройства будет первые 100-200 циклов.
  3. ΔV контроль. Если у производителя реализована эта функция, он обязательно напишет это на упаковке. Если надписи нет, зарядное устройство относится к пункту 2. С наличием ΔV контроля, зарядное устройство уже полноценно автоматическое. Не забываем о раздельной зарядке каждого канала (популярные лет 10-12 назад зарядные с индексом 508 имеют контроль ΔV, но воспринимают установленные в него аккумуляторы как одну батарею).
  4. С жидкокристаллическим дисплеем. Как правило, его наличие говорит о том, что реализовано всё, что перечислено выше и плюс температурный контроль. Зарядные устройства с дисплеем начального уровня не предполагают программирование режима и тока заряда, но со своей функцией — правильно заряжать ni mh батареи, справляются отлично.
  5. Зарядка – комбайн.  Больше размером, чем в пункте 4. Предполагают программирование пользователем режимов и тока заряда. Если ничего не программировать в режиме “по умолчанию” заряжают батареи минимальным током и отключают заряд по ΔV контролю.

Чем более функциональное зарядное устройство, тем оно дороже. Но даже в дорогом исполнении, стоимость равна примерно 50 щелочным батарейкам. Окупаемость наступает достаточно быстро. Зарядное устройство такого класса обычно универсальное. И позволяет заряжать кроме никелевых аккумуляторов, ещё и литиево-ионные батареи. А также имеет функции измерения ёмкости, внутреннего сопротивления батарей, режим сброса эффекта памяти у никелевых аккумуляторов.

NI-MH аккумуляторы с низким саморазрядом

Это достаточно новая технология. Иногда применяется аббревиатура LSD. Что в переводе с английского “low self-discharge” – низкий саморазряд.

В продаже такие батареи появились чуть больше 10 лет назад и зарекомендовали себя очень хорошо. По сравнению с обычными аккумуляторами, они имеют более низкое внутреннее сопротивление и как следствие большие токи разряда. Ёмкость у них несколько ниже, чем у обычных NI-MH батарей. Но за счёт того, что у обычной батареи саморазряд в первые сутки около 10%, показывают себя не менее эффективно.

Отличить такой аккумулятор от обычного, достаточно несложно. На упаковке и на самом элементе будет присутствовать надпись “ready to use” т.е. “готово к использованию”. Продаются такие элементы уже заряженные. Это оптимальный выбор для любительской фотосъёмки, когда не стоит задача сделать несколько тысяч кадров за один день.

Правила заряда NI MH

Ответ на вопрос — как заряжать ni mh аккумуляторы зависит, прежде всего, от того, какое у пользователя зарядное устройство. Для того, чтобы заряжать правильно, достаточно придерживаться  простых норм.

  • Перед зарядом, аккумуляторы желательно разрядить. Это не строгая норма в отличие от Ni-cd батарей, но желательная.
  • Температура окружающего воздуха должна быть не ниже 5oC. Верхний предел температуры 50oC. Такая температура может возникнуть летом при попадании прямых солнечных лучей.
  • Изучить функции зарядного устройства. Если оно не обеспечивает автоматическое отключение, рассчитать время заряда.
  • Установить батареи в зарядное устройство и подключить его к сети. Через некоторое время проверить степень нагрева аккумуляторов. В случае сильного нагрева, заряд прекратить.
  • Отключить зарядное устройство либо по истечении расчётного времени, либо после включения соответствующей индикации (зависит от типа зарядного устройства).
  • Хранить Ni-MH элементы заряженными на 10-20% ёмкости. Напряжение не должно падать ниже, чем 0,9v.

 

При правильном заряде никель металлогидридных аккумуляторов, служат они достаточно долго. От 500 до 1000 циклов заряд-разряд. Основная причина преждевременного выхода из строя – длительное неиспользование и как следствие глубокий разряд. Часто желание пользователей отказаться от технологии Ni-MH или Ni-cd и перевести всю свою технику на литий ионные батареи, совершенно не оправдано. Эти батареи прочно занимают своё место, как в бытовом сегменте, так и в промышленности.

Самодельное зарядное устройство для аккумуляторной дрели на NiCd батареях

В этой статье описываются пошаговые инструкции по созданию зарядного устройства для аккумуляторной батареи NiCd (ni-cad).

** Предупреждение **
С помощью описанного метода можно заряжать только никель-кадмиевые батареи. Тип батарей обычно пишется на батарейных блоках. Новые дрели и шуруповерты используют другие типы батарей (Li-Ion, NiMh), которые будут взрываться, если использовать ниже описанный способ зарядного устройства. Если нет уверенности, то лучше не пытайтесь использовать данную инструкцию. Неправильная конструкция или расчет компонентов, также могут привести к воспламенению или взрыву батареи.


Необходимые материалы и инструменты:

Материалы:

— деревянный брусок;
— доска, толщиной 20 – 25 мм. или фанера 10 мм.;
— саморезы 32 или 41 мм.;
— медная проволока, диаметром 6 мм.;
— диод;
— светодиод;
— несколько резисторов;
— выходной трансформатор;

Инструменты:

— шуруповерт или отвертка;
— настольная пила;
— электролобзик;
— вольтметр;
— сверло 3и 4 мм.;
— паяльник, припой, флюс;


Шаг первый: Изготовление брусков

Отрежьте два деревянных бруска, толщиной и размером с выступающую часть аккумуляторного блока. Бруски будут удерживать аккумуляторный блок на месте.


Блоки должны быть одинаковой толщины. На одном бруске сделайте v-образную канавку, чтобы в неё поместилась закругленная часть батарейного блока. На втором бруске, с помощью настольной пилы, сделайте два паза. Данные пазы могут отличаться по форме. Все зависит от формы аккумуляторного блока. С помощью небольшого куска дерева скрепите два бруска с помощью саморезов. После этого проверьте плотность подгонки деревянных деталей.

Шаг второй: Изготовление второй части держателя батареи

Из тонкой доски вырежьте деталь для второй стороны. Чем тоньше, тем лучше. Можно использовать фанеру. Для удобства дальнейшей работы, с помощью электролобзика, вырежьте фигурный рисунок. С помощью данного выреза будет понятно, где именно будут располагаться клеммы питания на аккумуляторном блоке.


Шаг третий: Установка медных контактов в держатель батареи

Для медных контактов мастер использовал одножильный медный кабель, диаметром 6 мм. Для контакта проволоки и клемм аккумуляторного блока были просверлены два отверстия. Одно отверстие для положительной клеммы и одно для отрицательной клеммы аккумулятора.
Затем необходимо снять изоляцию с проводов. После чего, зачищенную часть согнуть в U-образную форму, чтобы проволока торчала. Вставить проволоку в отверстия. Провода должны касаться клемм на аккумуляторе. Для проверки работоспособности необходимо использовать вольтметр.


Шаг четвертый: Сборка держателя батареи

Держатель батареи должен плотно подходить к батарейному блоку. Контакты должны касаться обеих клемм аккумуляторного блока.

Шаг пятый: Пайка электрической цепи


Диод, светодиод и несколько резисторов необходимы для того, чтобы аккумулятор заряжался с безопасной скоростью.
Мастер данной самоделки стремится к хорошей и медленной скорости зарядки в 1/16 С (емкость делится на 16). Поскольку у него выходной трансформатор переменного тока, то пришлось удвоить его до 1/8. Предпочтительней использовать 1/16 С для зарядных устройств постоянного тока, иначе могут разрушиться или загореться батареи.


Производительность 1,6 ампер-часа / 8 = 0,2А.
Номинальное напряжение полностью заряженного никель-кадмиевого элемента составляет 1,2 В. Так что в 12V аккумуляторе от шуруповерта, содержится 10 пальчиковых аккумуляторов. (12 В / 1,2 = 10 аккумуляторов).

Напряжение полностью разряженного никель-кадмиевого элемента составляет 0,8 В. 10 аккумуляторов * 0,8 В на 1 акк. = 8 В.
Зарядное устройство на 20 В — батарея на 8 В = разница в 12 В.
Уровень заряда 12 В / 0,2 А = 60 Ом.
12 В * 0,2 А = 2,4 Вт тепла, которое будет выделяться.
2,4 Вт / 2 (из-за трансформатора переменного тока) = 1,6 Вт.

Мастер использовал набор из 6 резисторов, чтобы приблизиться к расчетным 60 Ом. Это дало около 3,0 Вт рассеиваемой мощности при использовании резисторов 0,5 Вт. Поскольку используется зарядное устройство переменного тока, мощности 3,0 Вт более чем достаточно, поскольку резисторы отдыхают во время отрицательного полупериода переменного тока. В действительности они выдают только 1.6 Вт.

Для зарядного устройства постоянного тока на 20 В требуемая скорость зарядки составила бы 1/16 = 0,1 А и 120 Ом. 12 В * 0,1 А = 1,2 Вт. Шесть резисторов 0,5 Вт, вероятно, тоже подойдут для этого, но значения будут другими (120 Ом вместо 60).
*Обязательно делайте свои расчеты – это только пример.*

Светодиод индикации заряда должен получить около 0,02 А макс.
(Прямое падение напряжения 12В — 1,7В) = 10,3В. 10,3 В / 0,02 А = 515 Ом. Резистор 680 Ом будет в самый раз. Светодиод, чтобы не умер резистор.

Шаг шестой: Проверка зарядной цепи

Мастер смастерил крышку для закрытия электроники. Обрезал доску (можно фанеру) до размера, равного боковым сторонам держателя батареи. Протянул шнур от трансформатора через доску и подпаял к электрической цепи.
Также просверлил отверстие для светодиода. При включении вилки в розетку, светодиод должен загореться.

Шаг седьмой: Сокрытие электроники

Убедившись, что все работает, пришло время закрыть электронику. Отрежьте две прокладочные планки, чтобы крышка не сломала электронику. Автор использовал тонкий кусок древесноволокнистой плиты. Просверлите одновременно отверстия в доске (или фанере) и проставках.

Шаг восьмой: Финал

Закрутите последние саморезы и попробуйте зарядить аккумулятор.
Мастер также прикрутил деревянный брусок к стене, на котором закрепил зарядное устройство. Теперь оба аккумулятора будут готовы к работе тогда, когда они будут нужны.


Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Зарядка никель-кадмиевых аккумуляторов: эксплуатация, уровень разрядки

Автор Aluarius На чтение 9 мин. Просмотров 1k. Опубликовано

Как заряжать Ni-Cd аккумуляторы — предназначение батарей

NiCad и NiMH аккумуляторы являются одними из самых сложных аккумуляторов для зарядки. В то время как с ионно-литиевыми и свинцово-кислотными батареями вы можете контролировать перезарядку, просто устанавливая максимальное зарядное напряжение, никелевые батареи не имеют напряжения «заряда на поплавке». Таким образом, зарядка основана на протекании тока через аккумулятор. Напряжение для этого не зафиксировано в камне, как для других батарей.

Это делает эти элементы и батареи особенно трудными для параллельной зарядки. Это потому, что вы не можете быть уверены, что каждая ячейка или пакет имеют одинаковое сопротивление и поэтому некоторые из них будут потреблять больше тока, чем другие, даже когда они заполнены. Это означает, что вам нужно использовать отдельную цепь зарядки для каждой строки в параллельном блоке или балансировать ток каким-либо другим способом, например, используя резисторы такого сопротивления, что оно будет доминировать в управлении током.

Особенности использования

Эффективность кулонометрической зарядки никель-кадмия составляет около 83% для быстрой зарядки (от C / 1 до C / 0,24) и 63% для зарядки C / 5. Это означает, что в C / 1 вы должны использовать 120 ампер-часов на каждые 100 ампер-часов, которые вы получаете. Чем медленнее вы заряжаете, тем хуже становится. В С / 10 это 55%, в С / 20 он может получить менее 50%. (Эти цифры только для того, чтобы дать вам представление, производители батарей отличаются).

Когда заряд завершен, кислород начинает генерироваться на никелевом электроде. Этот кислород диффундирует через сепаратор и реагирует с кадмиевым электродом с образованием гидроксида кадмия. Это вызывает снижение напряжения элемента, которое можно использовать для определения конца заряда. Этот так называемый минус дельта V / дельта t удар, который указывает на конец заряда, гораздо менее выражен в NiMH, чем NiCad, и очень сильно зависит от температуры. Многие из перечисленных здесь зарядных устройств используют сложный алгоритм, который использует -deltaV для точной зарядки пакетов NiMH и NiCad.

Никель кадмиевые аккумуляторы правила эксплуатации и зарядки

Производители никель-кадмиевых аккумуляторов не полностью форматируют свои аккумуляторы перед отправкой, чтобы при хранении они не ухудшались. В результате лучше всего дать новым батарейкам медленный заряд перед использованием. Обычно это занимает от 15 до 24 часов. Это гарантирует, что каждый элемент имеет одинаковый уровень заряда, так как саморазряжается с разной скоростью во время транспортировки.

Кроме того, установлено, что производительность новых элементов достигает оптимального значения только после ряда циклов зарядки / разрядки. Обычно элементы должны достигать своего определенного уровня производительности после пяти-десяти циклов разрядки.

Помимо этого, пиковая емкость может быть достигнута после примерно 100 или более циклов зарядки-разрядки, после которых производительность начнет падать.

Это предполагает, что никель-кадмиевые батареи заряжаются и разряжаются требуемым образом, и они не подлежат злоупотреблению.

Как продлить срок работы

Как правильно разряжать батарею

Независимо от того, используется ли медленная или быстрая зарядка, необходимо следить за тем, чтобы ни один из элементов NiCd не перезаряжался. Поэтому необходимо уметь определять конец заряда. Есть несколько методов достижения этого.

  • Базовое зарядное устройство: некоторые базовые зарядные устройства NiCd, которые можно купить, просто заряжают около C / 10. Они не включают в себя таймер и предполагают, что пользователь снимает зарядку, когда заряжается элемент. Этот режим не совсем удовлетворителен, так как ячейки будут перегружены, если пользователь забудет и в результате получит повреждение. Также нет возможности узнать точное состояние зарядки перед началом зарядки.
  • Истекшее время / таймер: некоторые из самых основных зарядных устройств предполагают, что элементам потребуется полная зарядка, и, зная их емкость, им можно дать заряд в течение заданного времени. Это простой способ зарядки никель-кадмиевых элементов и аккумуляторов. Одним из основных недостатков этой формы прекращения зарядки является то, что предполагается, что все батареи полностью разряжены до того, как их зарядить. Чтобы обеспечить разрядку аккумуляторов, зарядное устройство может поместить элемент в цикл разрядки.Это не особенно точный метод перезарядки батарей и элементов, потому что количество заряда, которое они могут удерживать, изменяется в течение их полезного срока службы. Однако это лучше, чем отсутствие какой-либо формы прекращения заряда.
  • Подпись напряжения: Подпись напряжения Зарядные устройства NiCd используют подпись напряжения никель-кадмиевого элемента, чтобы определить, где он находится в пределах своего цикла зарядки.Обнаружено, что, когда никель-кадмиевая батарея полностью заряжена, наблюдается небольшое падение напряжения на клеммах. Микропроцессорные зарядные устройства способны контролировать напряжение и определять точку полной зарядки, когда они прекращают процесс зарядки.Эту форму прекращения заряда NiCd часто называют отрицательным дельта-напряжением, NDV. Он обеспечивает наилучшую производительность при быстрой зарядке, поскольку отрицательная точка дельта-напряжения более очевидна при использовании быстрой зарядки.
  • Повышение температуры. Метод определения времени окончания быстрой зарядки – это метод измерения температуры. Проблема в том, что это неточно, потому что ядро ячейки будет иметь гораздо более высокую температуру, чем периферия. Для нормальных скоростей зарядки скорость повышения температуры может быть недостаточной для точного определения.

До какого уровня надо разряжать

Когда батарея достигает конца заряда, кислород начинает образовываться на электродах и рекомбинировать на катализаторе. Эта новая химическая реакция создает тепло, которое можно легко измерить с помощью термистора. Это самый безопасный способ определения конца заряда во время быстрой зарядки. Этот метод часто используется с многоэлементными батареями , а в зарядных устройствах на 20, 30 и 40 батарей здесь используется термистор.

Зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов должны отключать заряд, когда температура превышает максимальную температуру зарядки, обычно 45 градусов C для контролируемой быстрой зарядки и 50 градусов C для быстрой или быстрой зарядки в течение ночи.

Как часто надо производить разрядку

В отличие от свинцово-кислотных элементов, NiCad заряжаются с использованием источника постоянного тока. Их внутреннее сопротивление таково, что, если бы использовалось постоянное напряжение, они потребляли бы чрезмерно большие токи, которые могли бы повредить ячейки.

Обычно клетки заряжаются со скоростью около C / 10. Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 100 мА. Время зарядки обычно превышает десять часов, потому что не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.

Обнаружено, что во время первой стадии зарядки, до примерно 70% полной зарядки, процесс зарядки эффективен почти на 100%. После этого он падает.

Как заряжать никель-кадмиевые аккумуляторы

Иногда оборудование с использованием никель-кадмиевых элементов требует использования методов быстрой зарядки.

Как правило, зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd работает правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.

Поскольку эффективность зарядки составляет почти 100% вплоть до примерно 70% полной зарядки, полная скорость зарядки поддерживается вплоть до этой точки, после чего скорость зарядки уменьшается по мере повышения температуры по мере снижения эффективности зарядки.

Важно! Обнаружено, что быстрый заряд для NiCd-элементов также повышает эффективность заряда. При скорости зарядки 1C общая эффективность зарядки стандартного NiCd составляет около 90%, а время зарядки составляет чуть более часа.

Условия зарядки для новых аккумуляторов

Ni cd аккумуляторы как заряжать?

Обычно в качестве температуры отсечки используется температура 50 ° C. Хотя короткий период выше температуры 45 ° C может быть приемлемым, если температура способна быстро падать, любой длительный период, равный или превышающий это, приводит к ухудшению состояния ячейки.

Более быстрые зарядные устройства, использующие более продвинутые методы, стали доступны для быстрых зарядных устройств. Основываясь на микропроцессорной технологии, они способны определять скорость изменения температуры. Обычно прекращение зарядки происходит, когда достигается скорость повышения температуры на 1 ° C в минуту или достигается предельная заданная температура (часто между 50 ° C и 60 ° C).

Определение скорости повышения температуры важно, потому что оно определяет, когда элемент полностью заряжен и энергия, поступающая в элемент, не преобразуется в накопленную энергию за счет потери тепла.

Одним из недостатков этого метода является то, что никель-кадмиевые элементы или батареи, вставленные в зарядное устройство, чувствительное к температуре, которое, вероятно, является быстрым зарядным устройством, могут вызвать опасную перезарядку, если батарея вставляется без полной разрядки, как в случае, если кто-то хочет чтобы убедиться, что батарея заряжена.

Напряжение зарядки

Часто необходимо держать NiCd-элементы и батареи в полном заряде и преодолевать любой саморазряд элемента с течением времени, который делает их непригодными для немедленного использования.

После полной зарядки можно поддерживать NiCd в состоянии полной зарядки путем подачи капельной зарядки. Этого струйного заряда можно безопасно достичь путем подачи небольшого тока на элемент или элементы на уровне примерно от 0,05 до 0,1 С. Этого необходимо достичь, используя источник тока, поскольку фактическое напряжение элементов может изменяться в зависимости от температуры.

Ток заряда

Часто к элементу или элементам может быть приложен намного более высокий заряд струйки, что может привести к перегреву и некоторому повреждению.

даже при том, что часто требуется держать элементы или батареи перезаряжаемыми, чтобы гарантировать, что они готовы к работе, если срок службы батареи имеет значение, не стоит оставлять никель-кадмиевые элементы на подзарядке более чем на несколько дней. Гораздо лучше снять их и перезарядить перед использованием.

Зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов

Схема устройства выглядит так:

Трансформатор Т1 снижает сетевое напряжение до 7-12 В, которое после стабилизируется импульсным элементом ализованным на транзисторах Т1-Т4 на уровне 4,9В. При одновременной зарядке четырех аккумуляторов стабилизатор получается ток примерно 1 А, но благодаря импульсному режиму работы теплоотводы транзисторам не нужны.

Технические параметры

  • сопротивление R5 в пределах сотен Ом;
  • напряжение стабилизации 4,9В;
  • стабильность напряжения, при изменении нагрузки от 20 мА до 1 А;
  • верхний предел тока 0,5 А;
  • нагрев транзистора не более 50-60oС;
  • зарядный ток 200 мА.

Разновидности по типу зарядки

Выделяют два типа:

  1. Автоматические. Такие устройства сами выбирают ток и длительность, нужно только указать параметры аккумулятора.
  2. Реверсивные импульсные. Все настраивается вручную, что иногда может ускорить процесс, а иногда и сильно замедлить.

Для новичков и тех, кто не занимается профессионально, рекомендуется именно автоматические варианты.

Как пользоваться устройствами, инструкция

Стандартный алгоритм:

  1. Замерить мультиметром заряд аккумулятора.
  2. Если он ниже 20%, можно приступать к зарядке.
  3. Установить аккумулятор на позицию заряда.
  4. Выбрать режим, длительность, ток, сопротивление.
  5. Дождаться окончания зарядки.
  6. Протестировать, замерив мультиметром.

Некоторые аккумуляторы можно заряжать без вреда, даже если заряд выше 20%.

Неправильная зарядка, её последствия

При неправильной зарядке батарея будет разряжаться намного быстрее, а так же будет иметь пониженную емкость из-за того, что контакты и проводники будет работать некорректно и окислится раньше задуманного производителем срока.

характеристики, как зарядить, проверка и восстановление

Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 569 Опубликовано

Изобретённые больше ста лет назад, Ni-Cd аккумуляторы сохраняют свою популярностью до сих пор. Это обусловлено долговечностью, морозостойкостью и быстрой зарядкой. Сейчас такие аккумуляторы можно встретить как в бытовой технике, так и в промышленных, и военных масштабах.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — что это, история создания

Батарея была создана Вагнером Юнгером в 1899 году. Но из-за дороговизны добычи используемых материалов, дальнейшие разработки отложили. Приобрёл большую популярность использования после 1932 года, когда изобрели метод, как осадить активное вещество на никелевый электрод. С 1947 года, когда учёными был разработан способ восстановления газов внутри батарее при зарядке, начали производить аккумуляторы в герметичном корпусе. Такие мы видим сейчас в электрических приборах.

Ni cad аккумуляторы состоят из двух разноимённо заряженных электродов, разделённых сепаратом. Все элементы помещены в электролит и находятся в герметичном корпусе из пластика или металла.

В отличие от других батарей, никелевые аккумуляторы не перегреваются из-за низкого сопротивления, что уменьшает возможность перегрева. Нагревается только после полной зарядки, как индикатор окончания заряда.

Сфера применения

Широко применяются для бытовой техники и аппаратуры, потребляющие большое количество тока. В портативной технике: шуруповерты и дрели. В общественном транспорте используют для питания цепей управления троллейбусов и трамваев, а в морском и речном транспорте и самолётах в качестве вторичного источника сырья.
Плюсы применения: долговечны, простота обслуживания, легкие и почти не чувствительны к низким температурам.

Минусы: содержат ядовитый кадмий, неэкологичное использование. Запрещено утилизировать в бытовой мусор, нужно использовать специальные контейнеры для переработки батареек.

Основные характеристики

Ёмкость аккумулятора: 45-65Вт

Циклы заряд-разряд

При соблюдении условий эксплуатации количество циклов доходит до 1000. Промышленные сохраняют работоспособность в течение 25 лет.

Никель-кадмиевые аккумуляторы могут стареть раньше из-за наличия эффекта памяти – при зарядке не полностью разряженной батарее, следующий разряд происходит до этого значения ёмкости. Перед зарядкой рекомендуется определить уровень заряженности элементов.

В отличие от других не теряет свои свойства при хранении в разряженном состоянии.

Тепловыделение

Небольшой нагрев снижает риск перегрева и увеличивает срок эксплуатации аккумулятора. Это обусловлено протекающими внутри эндотермическими химическими реакциями, поглощающими выделяемое тепло.

Рабочая температура:

Аккумулятор работает при большой амплитуде температур: от -50 до +40оС.
корпус батареи:
Обязательно герметичный и прочный.

По форме:

  • Плоский;
  • Кубический;
  • Цилиндрический.

На рынке существуют разные размеры батарей, наибольшей популярностью пользуются «банки».

Правила эксплуатации

Чтобы аккумулятор служил как можно дольше, нужно правильно его заряжать и соблюдать правила эксплуатации.

Как правильно заряжать аккумулятор

Для того, чтобы увеличить срок службы, перед зарядкой необходимо убедиться, что аккумулятор полностью разряжен. При неполной разрядке во время эксплуатации, эффективная площадь электродов будет снижаться. Разряжая каждый раз батарею до 0,9-1 Вольт, можно сохранить параметры батареи на более долгое время.

Перед первым использованием аккумулятора, его нужно потренировать – провести несколько полных циклов заряд-разряд. Обычно достаточно пяти, но на некоторых моделей производители рекомендуют провести больше, поэтому соблюдайте указанные в инструкции эксплуатации рекомендации. Так батарея начнет работать на заявленных параметрах.

Также, цикл тренировки нужно проводить после хранения дольше полугода.

Как хранить батареи

Если вы не планируете пользоваться Ni-Cd аккумулятором – не нужно его заряжать, ни отлично хранятся в разряженном состоянии. При долгом хранении в заряженном виде характеристики батареи начинают снижаться.

Восстановление ni-cd аккумуляторов

Выбрасывать вышедшие из строя батареи – неэкологично и не так выгодно. Во многих случаях, неработающие батареи можно восстановить самостоятельно. Сделать ремонт батарей можно при помощи дистиллированной воды или импульса тока.

Как проверить батареи

Для начала нужно проверить исправность аккумулятора. Сделать это можно самостоятельно при помощи мультиметра. Во время первой диагностике определяем силу и напряжение аккумулятора при зарядке устройства. Через полчаса после начала зарядки, прибор должен показывать 13В, спустя час значение должно увеличиться на 0,5В. Максимальная отметка напряжения -17В. Сила тока у исправного устройства за час – 1 ампер.

При проверке тестовое устройство переводим в режим DC – проверка напряжения. А переключатель режимов в значении – 20В, то есть напряжение устройства не превысит эту отметку. Величина измерения напряжения у полностью заряженного аккумулятора должна быть равна количеству батареек в нём, умноженной на напряжение каждой из них.
если значение напряжения ниже – аккумулятор неисправен.

Теперь нужно понять, какая из батареек не работает. Выпаиваем каждую из них и измеряем напряжение на полюсах. Красный щуп нужно приложить к положительному полюсу, а чёрный – к отрицательному. В электрических приборах напряжение должно быть 3,6-3,8В.
Если параметры отклоняются, значит батарейки неисправны.

Как восстановить никель кадмиевый аккумулятор читайте далее.

Восстановление водой, пошагово

Восстановление дистиллированной водой считается более эффективным и долговечным.

  1. Перед тем, как восстанавливать аккумулятор, необходимо обнаружить элементы с нулевым напряжением.
  2. Затем, в их корпусе с помощью шуруповерта с тонким сверлом проделываем небольшое отверстие в батарее с нулевым напряжением.
    Заливаем в это отверстие 1см3 дистиллированной воды.
  3. Оставляем на некоторое время батареи.
  4. Замеряем напряжение.
  5. Заряжаем батареи.
  6. Если восстановление произошло успешно – запаиваем батареи или заделываем герметиком.
    Собираем аккумулятор.
  7. Проводим полную зарядку аккумулятора.
  8. Если напряжение не увеличилось – проделываем процедуру ещё до тех пор, пока напряжение не восстановится.

Восстановление с помощью высокого тока

Восстановить аккумулятор так же можно при помощи импульсного разряда.

Необходимые для восстановления приборы:

  • Мультиметр;
  • Источник питания;
  • Средства защиты.

Восстановление:

  1. Разбираем аккумулятор устройства и измеряем напряжение полюсов каждой банки.
  2. Подключаем отрицательную клему к источнику питания – для этого можно использовать автомобильный аккумулятор или источник бесперебойного тока с напряжением 12В. Если вы восстанавливаете аккумулятор с напряжением более 9,6В, то нужно использовать цепь из 2 аккумуляторов.
  3. Другой кабель прикрепляем к положительному полюсу.
  4. На краткое время подключаем к положительному полюсу источник питания. Рекомендуется подключать на 4-5 секунд, чтобы кабель не приварился к источнику питания.
  5. Измеряем напряжение на полюсах банки, если оно не увеличилось, то проводим повторную подачу тока.
  6. Выполняем несколько циклов заряд-разряд для восстановления ёмкости аккумулятора.
  7. Недостаток такого метода – через несколько десятков циклов разрядки ёмкость аккумулятора снижается, так как во время подачи происходит саморазряд, но это не восстанавливает химический состав рабочей жидкости электролита.

Зарядное устройство для ni-cd своими руками

Комплектующие детали:

  • USB кабель или Конденсатор
  • Диоды
  • Радиатор
  • Термистор (сопротивление 10кОМ)
  • Резисторы
  • Транзистор
  • Трансформатор
  • Сдвоенный компаратор 1401СА3
  • Медная проволока 6мм.

Инструменты:

  • Шуруповёрт;
  • Настольная пила;
  • Вольтметр;
  • Лобзик;
  • Паяльник.

Инструкция по сборке:

Полученное зарядное устройство – мощность 470 мА.

Собрать зарядное устройство можно по указанной ниже схеме:

Важно установить транзистор на радиатор, чтобы избежать сильного нагрева.

Термистор нужно установить близко к аккумулятору, чтобы он реагировал на изменение температуры.

Дополнительные функции: автоматическое отключение при полной зарядке, контролирует температуру, что позволяет аккумулятору не перегреваться и служить дольше.

Ni-Cd или Li-ion, какие лучше. Сравнение батарей

Достоинства никелево-ионных аккумуляторов:

  • Низкая стоимость по сравнению с аналогами;
  • Быстрый заряд аккумулятора;
  • Большой срок эксплуатации;
  • Морозостойкость, работает при большом спектре температур;

Недостатки:

  • Наличие эффекта памяти – снижает работоспособность при неполном разряде;
  • Не сохраняет заряд при долгом хранении;
  • Требуется тренировка аккумулятора для восстановления характеристик после длительного хранения;
  • Высокий уровень саморазряда.

Также существуют литий-ионные аккумуляторы, которые являются более дорогим аналогом. Лучше всего применяются в устройствах с постоянным напряжением.

Достоинства:

  • Отсутствие «эффекта памяти» – можно заряжать по мере необходимости, не дожидаясь полной разрядки;
  • Высокая ёмкость;
  • Лёгкость;
  • Относительно низкий уровень саморазряда – около 5% в месяц;
  • Быстрая зарядка.

Недостатки:

  • Высокая стоимость по сравнению с аналогами;
  • Использование на морозе сокращает срок эксплуатации;
  • Сравнительно небольшой срок службы: 200-300 циклов заряд-разряд.

Выбор типа аккумулятора зависит от назначения: если вы планируете использовать устройство на морозе – лучше подойдет никелево-кадмиевый, а для домашнего использования при небольших нагрузках тока – литий-ионные батареи.

Никелево-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на наличие современных аналогов, не теряют своей популярности из-за небольшой цены. При соблюдении правил по эксплуатации, они будут служить вам долго. Теперь вы знаете, как можно самостоятельно восстановить аккумулятор, правильно его использовать и даже собрать зарядное устройство к нему своими руками.

Никель-кадмий Зарядка »Электроника

Правильная зарядка никель-кадмиевых, никель-кадмиевых аккумуляторов является ключевым моментом. Заряжайте их правильно, и они будут работать нормально, при плохом обращении с ними срок их службы сократится.


Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотный

Никель-кадмиевый аккумулятор включает: NiCad зарядка Эффект памяти NiCad


Зарядка или перезарядка аккумуляторной батареи требует осторожности.Перезаряжаемые батареи и элементы необходимо заряжать надлежащим образом, иначе они могут быть повреждены.

Если никель-кадмиевые батареи правильно заряжены, они прослужат намного дольше, принимая и сохраняя полный уровень заряда.

Неправильная зарядка или никель-кадмиевые батареи могут привести к сокращению срока службы или, в некоторых случаях, когда зарядка неуместна, это может привести к пожару или даже взрыву.

К счастью, никель-кадмиевые и никель-кадмиевые методы зарядки относительно просты, и на рынке было много подходящих зарядных устройств для этих батарей и элементов.

Основная зарядка NiCd аккумуляторов

Производители никель-кадмиевых аккумуляторов

не полностью форматируют свои аккумуляторы перед отправкой, чтобы они не сильно ухудшались при хранении. В результате лучше всего перед использованием дать новым батареям медленную зарядку. Обычно это занимает от 15 до 24 часов. Это гарантирует, что каждая ячейка будет иметь одинаковый уровень заряда, поскольку они саморазрядились с разной скоростью во время транспортировки.

Кроме того, установлено, что характеристики новых элементов достигают оптимальных значений только после нескольких циклов заряда / разряда.Обычно элементы должны достичь заданного уровня производительности после пяти-десяти циклов заряда-разряда.

Помимо этого, пиковая емкость может быть достигнута примерно после 100 или более циклов зарядки-разрядки, после которых производительность начнет падать.

Предполагается, что никель-кадмиевые батареи заряжаются и разряжаются надлежащим образом и не могут быть использованы неправильно.

Основы зарядки NiCd

В отличие от свинцово-кислотных элементов, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются от источника постоянного тока.Их внутреннее сопротивление таково, что при использовании постоянного напряжения они потребляли бы чрезмерно большие токи, которые могли бы повредить элементы.

Обычно элементы заряжаются со скоростью около C / 10. Другими словами, если их емкость составляет 1 ампер-час, они будут заряжаться со скоростью 100 мА. Время зарядки обычно превышает десять часов, поскольку не вся энергия, поступающая в элемент, преобразуется в накопленную электрическую энергию.

Было обнаружено, что на первом этапе зарядки, до примерно 70% полной зарядки, процесс зарядки почти 100% эффективен.После этого он падает.

Быстрая зарядка NiCd

Иногда оборудование, в котором используются никель-кадмиевые элементы, требует использования методов быстрой зарядки.

Обычно зарядка происходит со скоростью около C. Однако необходимо убедиться, что зарядка NiCd выполняется правильно, и зарядка прекращается сразу после завершения зарядки.

Поскольку эффективность зарядки составляет почти 100% до примерно 70% полной зарядки, полная скорость зарядки сохраняется до этого момента, после чего скорость зарядки снижается с увеличением температуры по мере снижения эффективности зарядки.

Было обнаружено, что быстрая зарядка никель-кадмиевых элементов также улучшает эффективность заряда. При скорости заряда 1С общая эффективность заряда стандартного NiCd составляет около 90%, а время заряда — чуть более часа.

Обнаружение окончания заряда для NiCds

Независимо от того, используется ли медленная или быстрая зарядка, необходимо убедиться, что никель-кадмиевые элементы не перезаряжаются. Поэтому необходимо иметь возможность обнаруживать окончание заряда. Есть несколько способов добиться этого.

  • Базовое зарядное устройство: Некоторые из самых простых никель-кадмиевых зарядных устройств, которые можно купить, достаточно заряжают около C / 10.Они не включают таймер и предполагают, что пользователь снимет зарядку, когда батарея будет заряжена. Этот режим совершенно не удовлетворителен, поскольку если пользователь забудет, заряд батареи будет перезаряжен, и в результате они будут повреждены. Также нет возможности узнать точное состояние заряда до начала зарядки.
  • Истекшее время / таймер: Некоторые из самых простых зарядных устройств предполагают, что элементы потребуют полной зарядки, и, зная их емкость, их можно заряжать на определенное время.Это простой и понятный метод зарядки никель-кадмиевых элементов и батарей. Одним из основных недостатков этой формы прекращения зарядки является то, что она предполагает, что все батареи полностью разряжены перед их перезарядкой. Чтобы батареи были полностью разряжены, зарядное устройство может выполнить цикл разряда.

    Это не очень точный метод подзарядки батарей и элементов, поскольку количество заряда, которое они могут удерживать, меняется в течение их срока службы.Однако это лучше, чем отсутствие прекращения начисления.

  • Сигнатура напряжения: Сигнатура напряжения Зарядные устройства NiCd используют сигнатуру напряжения никель-кадмиевого элемента, чтобы определить, где он находится в цикле зарядки.

    Обнаружено, что когда никель-кадмиевый аккумулятор полностью заряжен, напряжение на клеммах немного падает. Зарядные устройства на базе микропроцессоров могут контролировать напряжение и определять точку полной зарядки, когда они завершают процесс зарядки.

    Эту форму прекращения заряда NiCd часто называют отрицательным дельта-напряжением, NDV. Он обеспечивает наилучшую производительность при быстрой зарядке, поскольку отрицательная точка дельта-напряжения более очевидна при использовании быстрой зарядки.

  • Повышение температуры: Для определения момента окончания быстрой зарядки используется метод измерения температуры. Проблема в том, что это неточно, потому что ядро ​​ячейки будет иметь гораздо более высокую температуру, чем периферия.При нормальной скорости зарядки скорость повышения температуры может быть недостаточной для точного определения.

    Обычно в качестве температуры отключения используется температура 50 ° C. Хотя короткий период при температуре 45 ° C может быть приемлемым, если температура может быстро падать, любой продолжительный период при температуре выше или выше вызывает ухудшение состояния элемента.

    Для быстрых зарядных устройств стали доступны более совершенные зарядные устройства с использованием более совершенных технологий. Основанные на микропроцессорной технологии, они могут определять скорость изменения температуры.Обычно прекращение заряда происходит при достижении скорости повышения температуры на 1 ° C в минуту или при достижении предельной заданной температуры (часто между 50 ° C и 60 ° C).

    Обнаружение скорости повышения температуры важно, поскольку оно определяет, когда элемент полностью заряжен и энергия, поступающая в элемент, не преобразуется в накопленную энергию за счет потери тепла.

    Одним из недостатков этого метода является то, что никель-кадмиевые элементы или батареи, повторно вставленные в зарядное устройство с датчиком температуры, которое, вероятно, будет быстрым зарядным устройством, может вызвать опасный перезаряд, если аккумулятор повторно вставлен без полной разрядки, как в случае кто-то хочет убедиться, что аккумулятор заряжен.

Подзарядка NiCd

Часто необходимо поддерживать никель-кадмиевые элементы и батареи полностью заряженными и преодолевать любой саморазряд элемента с течением времени, который сделает их не пригодными для немедленного использования.

После полной зарядки NiCd можно поддерживать в полностью заряженном состоянии, применяя постоянный заряд. Этот постоянный заряд может быть безопасно достигнут путем подачи небольшого тока к элементу или элементам на уровне примерно от 0,05 C до 0,1 C. Этого необходимо достичь с помощью источника тока, поскольку фактическое напряжение элементов может изменяться в зависимости от температуры. .

Часто к элементу или элементам может применяться гораздо более высокий постоянный заряд, что может привести к перегреву и некоторому повреждению.

даже несмотря на то, что часто требуется поддерживать непрерывный заряд элементов или батарей, чтобы обеспечить их готовность к работе, если срок службы батареи является важным фактором, не рекомендуется оставлять никель-кадмиевые элементы на непрерывной подзарядке более чем на несколько дней. время. Гораздо лучше их снять и зарядить перед использованием.

Если никель-кадмиевые никель-кадмиевые батареи заряжать осторожно, они будут работать в течение длительного времени.Известно, что некоторые NiCd-элементы используются в течение многих лет. Несмотря на то, что мощность неизбежно снижается по мере использования, они могут оставаться в рабочем состоянии в течение длительного времени, обеспечивая хорошее обслуживание.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Никель-кадмиевый аккумулятор

Никель-кадмиевый аккумулятор

Сверху вниз — никель-кадмиевые аккумуляторы типа «Gumstick», AA и AAA.
удельная энергия 40–60 Вт · ч / кг
плотность энергии 50–150 Вт · ч / л
удельная мощность 150 Вт / кг
Эффективность заряда / разряда 70–90% [1]
Скорость саморазряда 10% / мес
Устойчивость к циклам 2000 циклов
Номинальное напряжение ячейки 1.2 В
Аккумулятор Ni – Cd в разобранном виде из аккумуляторной дрели. 1: внешний металлический корпус (также отрицательный вывод) 2: разделитель (между электродами) 3: положительный электрод 4: отрицательный электрод с токосъемником (металлическая сетка, соединенная с металлическим корпусом). Все накатано. Конструкция очень похожа на никель-металлогидридную ячейку. Никель-кадмиевая батарея электромобиля PSA Peugeot Citroën, Museum Autovisionwe, Альтлусхайм, Германия

Никель-кадмиевый аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор) (обычно сокращенно никель-кадмиевый или никель-кадмиевый ) — это тип аккумуляторной батареи, в которой в качестве электродов используются гидроксид никеля и металлический кадмий.

Аббревиатура NiCad является зарегистрированным товарным знаком SAFT Corporation, хотя это название обычно используется для обозначения всех никель-кадмиевых аккумуляторов. Аббревиатура NiCd образована от химических символов никеля (Ni) и кадмия (Cd).

Есть два типа Ni – Cd аккумуляторов: герметичные и вентилируемые. Эта статья в основном посвящена герметичным ячейкам.

Приложения

Герметичные никель-кадмиевые элементы могут использоваться по отдельности или собраны в аккумуляторные блоки, содержащие два или более элемента.Маленькие элементы используются для портативной электроники и игрушек, часто используются элементы того же размера, что и первичные элементы. Когда Ni-Cd батареи заменяются первичными элементами, более низкое напряжение на клеммах и меньшая емкость в ампер-часах могут снизить производительность по сравнению с первичными элементами. Миниатюрные кнопочные элементы иногда используются в фотоаппаратуре, переносных лампах (фонариках или фонариках), резервных компьютерах с памятью, игрушках и новинках.

Аккумуляторы

Specialty Ni – Cd используются в беспроводных и беспроводных телефонах, аварийном освещении и других устройствах.Обладая относительно низким внутренним сопротивлением, они могут обеспечивать высокие импульсные токи. Это делает их подходящим выбором для электрических моделей самолетов, лодок и автомобилей с дистанционным управлением, а также для беспроводных электроинструментов и вспышек для фотоаппаратов. Залитые элементы большего размера используются для пусковых батарей самолетов, электромобилей и резервного питания.

Напряжение

Ячейки Ni – Cd

имеют номинальный потенциал 1,2 В (В). Это ниже 1,5 В щелочных и цинк-углеродных первичных элементов, и, следовательно, они не подходят для замены во всех случаях.Однако 1,5 В первичного щелочного элемента относятся к его начальному, а не среднему напряжению. В отличие от щелочных и цинк-углеродных первичных элементов, напряжение на клеммах никель-кадмиевых элементов незначительно изменяется при разряде. Поскольку многие электронные устройства предназначены для работы с первичными элементами, которые могут разряжаться до 0,90–1,0 В на элемент, относительно стабильного 1,2 В Ni-Cd элемента достаточно для обеспечения работы. Некоторые сочтут почти постоянное напряжение недостатком, поскольку это затрудняет определение низкого заряда батареи.

Никель-кадмиевые батареи, используемые для замены батарей 9 В, обычно имеют только шесть ячеек для напряжения на клеммах 7,2 вольт. В то время как большинство карманных радиостанций будут удовлетворительно работать при этом напряжении, некоторые производители, такие как Varta, сделали батареи на 8,4 В с семью элементами для более важных приложений.

Никель-кадмиевые батареи 12 В состоят из 10 последовательно соединенных элементов.

История

Первая никель-кадмиевая батарея была создана Вальдемаром Юнгнером из Швеции в 1899 году. В то время единственным прямым конкурентом была свинцово-кислотная батарея, которая была менее физически и химически стойкой.После незначительных улучшений первых прототипов плотность энергии быстро увеличилась примерно до половины от плотности первичных батарей и значительно выше, чем у свинцово-кислотных батарей. Юнгнер экспериментировал с заменой кадмия железом в различных количествах, но обнаружил, что составы железа отсутствуют. Работа Юнгнера была в значительной степени неизвестна в Соединенных Штатах. Томас Эдисон адаптировал конструкцию батареи, где он представил никель-железную батарею в США через два года после ее создания Юнгнером. В 1906 году Юнгнер основал завод недалеко от Оскарсхамна, Швеция, по производству никель-кадмиевых аккумуляторов затопленной конструкции.

Производство в США

Первое производство в Соединенных Штатах началось в 1946 году. До этого момента батареи были «карманного типа», состоящие из никелированных стальных карманов, содержащих активные материалы никель и кадмий. Примерно в середине двадцатого века никель-кадмиевые батареи из спеченных пластин стали все более популярными. При плавлении никелевого порошка при температуре значительно ниже его точки плавления с использованием высокого давления образуются спеченные пластины. Сформированные таким образом пластины являются высокопористыми, около 80 процентов по объему.Положительные и отрицательные пластины изготавливаются путем пропитки никелевых пластин в никель- и кадмиево-активных материалах соответственно. Спеченные пластины обычно намного тоньше, чем карманные, что приводит к большей площади поверхности на единицу объема и более высоким токам. Как правило, чем больше площадь поверхности реактивного материала в батарее, тем ниже ее внутреннее сопротивление.

Последние разработки

За последние несколько десятилетий внутреннее сопротивление никель-кадмиевых батарей было таким же низким, как и у щелочных.Сегодня все потребительские Ni – Cd аккумуляторы используют конфигурацию «swiss roll» или «jelly-roll». Эта конструкция включает несколько слоев положительного и отрицательного материала, свернутых в цилиндрическую форму. Такая конструкция снижает внутреннее сопротивление, поскольку большее количество электродов контактирует с активным материалом в каждой ячейке.

Популярность

Развитие технологий производства батарей во второй половине двадцатого века сделало производство батарей все более дешевым.В целом возросла популярность устройств с батарейным питанием. По состоянию на 2000 год ежегодно производилось около 1,5 миллиарда никель-кадмиевых аккумуляторов. [2] До середины 1990-х годов никель-кадмиевые батареи занимали подавляющее большинство рынка аккумуляторных батарей в бытовой электронике.

На никель-кадмиевые батареи

приходится 8% всех продаж портативных вторичных (перезаряжаемых) батарей в ЕС, в Великобритании — 9,2% и в Швейцарии — 1,3% всех продаж портативных батарей. [3] [4] [5]

Характеристики аккумулятора

Сравнение с другими батареями

В последнее время никель-металлогидридные и литий-ионные батареи стали коммерчески доступными и более дешевыми, причем первый тип сейчас конкурирует по стоимости с никель-кадмиевыми батареями.Там, где важна плотность энергии, никель-кадмиевые батареи сейчас находятся в невыгодном положении по сравнению с никель-металлогидридными и литий-ионными батареями. Однако никель-кадмиевые батареи по-прежнему очень полезны в приложениях, требующих очень высокой скорости разряда, поскольку они могут выдерживать такой разряд без повреждений или потери емкости.

Преимущества

По сравнению с другими видами аккумуляторных батарей, никель-кадмиевые батареи имеют ряд явных преимуществ:

  • Батареи сложнее повредить, чем другие батареи, так как они длительное время выдерживают глубокую разрядку.Фактически, никель-кадмиевые батареи при длительном хранении обычно хранятся полностью разряженными. Это контрастирует, например, с литий-ионными батареями, которые менее стабильны и будут безвозвратно повреждены, если разрядятся ниже минимального напряжения.
  • Никель-кадмиевые батареи
  • обычно служат дольше с точки зрения количества циклов заряда / разряда, чем другие аккумуляторные батареи, такие как свинцово-кислотные батареи.
  • По сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, никель-кадмиевые аккумуляторы имеют гораздо более высокую плотность энергии. Никель-кадмиевый аккумулятор меньше и легче сопоставимого свинцово-кислотного аккумулятора.В случаях, когда важны размер и вес (например, в самолетах), никель-кадмиевые батареи предпочтительнее более дешевых свинцово-кислотных аккумуляторов.
  • В потребительских приложениях никель-кадмиевые батареи напрямую конкурируют с щелочными батареями. Никель-кадмиевый элемент имеет меньшую емкость, чем эквивалентный щелочной элемент, и стоит дороже. Однако, поскольку химическая реакция щелочной батареи необратима, многоразовая никель-кадмиевая батарея имеет значительно более длительный общий срок службы. Были попытки создать перезаряжаемые щелочные батареи или специализированные зарядные устройства для зарядки одноразовых щелочных батарей, но ни одна из них не нашла широкого применения.
  • Напряжение на клеммах никель-кадмиевой батареи снижается медленнее при ее разряде по сравнению с угольно-цинковыми батареями. Поскольку напряжение щелочной батареи значительно падает при падении заряда, большинство потребительских приложений хорошо приспособлены для работы с немного более низким напряжением никель-кадмиевых элементов без заметной потери производительности.
  • Емкость никель-кадмиевой батареи не сильно зависит от очень высоких разрядных токов. Даже при скорости разряда до 50 ° C никель-кадмиевый аккумулятор почти полностью соответствует своей номинальной емкости.Напротив, свинцово-кислотная батарея обеспечивает только половину своей номинальной емкости при разряде при относительно скромных 1,5 ° C.
  • Никель-металлогидридные (NiMH) батареи являются новейшим и наиболее похожим конкурентом никель-кадмиевых батарей. По сравнению с никель-кадмиевыми батареями, никель-металлгидридные батареи имеют большую емкость, менее токсичны и теперь более рентабельны. Однако никель-кадмиевые батареи имеют более низкую скорость саморазряда (например, 20% в месяц для никель-кадмиевых батарей по сравнению с 30% в месяц для традиционных никель-металлгидридных батарей при идентичных условиях), хотя никель-металлогидридные батареи с низким уровнем саморазряда Сейчас доступны батареи, которые имеют значительно более низкий саморазряд, чем Ni-Cd или традиционные NiMH батареи.Это приводит к предпочтению никель-кадмиевых аккумуляторов перед никель-металлгидридными батареями в приложениях, где ток, потребляемый батареей, ниже, чем собственная скорость саморазряда батареи (например, в пультах дистанционного управления телевизора). В обоих типах элементов скорость саморазряда максимальна для состояния полного заряда и несколько снижается для состояний низкого заряда. Наконец, никель-кадмиевые батареи аналогичного размера имеют немного меньшее внутреннее сопротивление и, следовательно, могут обеспечить более высокую максимальную скорость разряда (что может быть важно для таких приложений, как электроинструменты).
Недостатки
  • Основным недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является их более высокая стоимость и использование кадмия. Этот тяжелый металл представляет опасность для окружающей среды и очень токсичен для всех высших форм жизни. Они также дороже свинцово-кислотных аккумуляторов, потому что никель и кадмий стоят дороже.
  • Одним из самых больших недостатков является то, что батарея имеет очень заметный отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что с повышением температуры ячейки внутреннее сопротивление падает.Это может создать значительные проблемы с зарядкой, особенно с относительно простыми системами зарядки, используемыми для свинцово-кислотных аккумуляторов. В то время как свинцово-кислотные батареи можно заряжать, просто подключив к ним динамо-машину, с простой системой электромагнитного отключения на случай, когда динамо-машина неподвижна или происходит перегрузка по току, никель-кадмиевые батареи при аналогичной схеме зарядки будут демонстрировать тепловую разгон, при котором зарядный ток будет продолжать расти до тех пор, пока не сработает отключение от сверхтока или пока батарея не разрушится.Это главный фактор, препятствующий его использованию в качестве аккумуляторных батарей для запуска двигателя. Сегодня с системами зарядки на основе генераторов с твердотельными регуляторами создание подходящей системы зарядки было бы относительно простым, но производители автомобилей неохотно отказываются от проверенных технологий.

См. Также Никель-кадмиевый аккумулятор # Проблемы с никель-кадмиевыми аккумуляторами.

Наличие

Никель-кадмиевые элементы

доступны в тех же размерах, что и щелочные батареи, от AAA до D, а также в нескольких типоразмерах многоэлементных элементов, включая эквивалент 9-вольтовой батареи.Полностью заряженный одиночный никель-кадмиевый элемент без нагрузки имеет разность потенциалов от 1,25 до 1,35 вольт, которая остается относительно постоянной, когда батарея разряжена. Так как почти полностью разряженная щелочная батарея может упасть до 0,9 вольт, никель-кадмиевые и щелочные элементы, как правило, взаимозаменяемы для большинства применений.

Помимо одиночных ячеек, существуют батареи, содержащие до 300 ячеек (номинально 360 вольт, фактическое напряжение без нагрузки от 380 до 420 вольт).Такое количество ячеек в основном используется в автомобилях и в тяжелых промышленных условиях. Для портативных приложений количество ячеек обычно ниже 18 ячеек (24 В). Промышленные залитые батареи доступны с емкостью от 12,5 Ач до нескольких сотен Ач.

Характеристики

Максимальная скорость разряда никель-кадмиевых батарей зависит от их размера. Для обычного элемента размера AA максимальная скорость разряда составляет примерно 18 ампер; для батареи размера D скорость разряда может достигать 35 ампер [требуется ссылка ] .

Создатели авиамоделей или лодок часто используют гораздо большие токи, до сотни ампер или около того, от специально сконструированных никель-кадмиевых батарей, которые используются для привода главных двигателей. 5–6 минут работы модели легко достижимы от довольно небольших батарей, поэтому достигается достаточно высокий показатель удельной мощности, сравнимый с двигателями внутреннего сгорания, хотя и меньшей продолжительности. В этом, однако, они были в значительной степени вытеснены литий-полимерными (Lipo) и литий-железо-фосфатными (LiFe) батареями, которые могут обеспечивать еще более высокую плотность энергии.

Зарядка

Ni – Cd аккумуляторы можно заряжать с различной скоростью, в зависимости от того, как был изготовлен элемент. Скорость заряда измеряется на основе процентной доли емкости в ампер-часах, которую батарея получает в виде постоянного тока в течение всего времени заряда. Независимо от скорости зарядки, аккумулятор должен получать больше энергии, чем его фактическая емкость, чтобы учесть потери энергии во время зарядки, при этом более быстрые заряды более эффективны. Например, заряд «за ночь» может состоять из подачи тока, равного одной десятой номинальной емкости в ампер-часах (C / 10), в течение 14–16 часов; то есть, аккумулятор емкостью 100 мАч потребляет 10 мА в течение 14 часов, всего 140 мАч для зарядки с такой скоростью.При быстрой зарядке, выполненной при 100% номинальной емкости аккумулятора за 1 час (1С), аккумулятор удерживает примерно 80% заряда, поэтому для зарядки аккумулятора 100 мАч требуется 120 мАч (то есть примерно 1 час пятнадцать минут). Некоторые специализированные батареи можно зарядить всего за 10–15 минут при скорости заряда 4 ° C или 6 ° C, но это очень редко. Это также экспоненциально увеличивает риск перегрева и вентиляции элементов из-за состояния внутреннего избыточного давления: скорость повышения температуры элемента определяется его внутренним сопротивлением и квадратом скорости зарядки.При скорости 4 ° C количество тепла, выделяемого в ячейке, в шестнадцать раз больше, чем при скорости 1 ° C. Обратной стороной более быстрой зарядки является более высокий риск перезарядки, которая может повредить аккумулятор. [6] и повышенные температуры, которые должен выдерживать элемент (что потенциально сокращает срок его службы).

Безопасный диапазон температур при использовании составляет от -20 ° C до 45 ° C. Во время зарядки температура аккумулятора обычно остается низкой, около 0 ° C (реакция зарядки поглощает тепло), но по мере того, как аккумулятор почти полностью заряжен, температура повышается до 45–50 ° C.Некоторые зарядные устройства обнаруживают это повышение температуры, чтобы отключить зарядку и предотвратить чрезмерную зарядку.

Когда никель-кадмиевый аккумулятор не находится под нагрузкой или зарядом, он саморазряжается примерно на 10% в месяц при 20 ° C и до 20% в месяц при более высоких температурах. Можно выполнять постоянный заряд при уровнях тока, достаточно высоких, чтобы компенсировать эту скорость разряда; чтобы аккумулятор был полностью заряжен. Однако, если аккумулятор будет храниться неиспользованным в течение длительного периода времени, его следует разрядить максимум до 40% емкости (некоторые производители рекомендуют полностью разрядить и даже замкнуть накоротко после полной разрядки) и хранить в прохладная, сухая среда.

Состояние заряда

Высококачественные никель-кадмиевые батареи имеют термовыключатель, поэтому, если батарея становится слишком горячей, зарядное устройство останавливается. Если аккумулятор все еще теплый после разряда и был поставлен на зарядку, он не сможет зарядиться полностью. В этом случае дайте батарее остыть до комнатной температуры, а затем зарядите. Следите за правильной полярностью. Во время зарядки оставляйте зарядное устройство в прохладном месте для достижения наилучших результатов.

Метод зарядки

Никель-кадмиевый аккумулятор требует зарядного устройства с немного другим напряжением, чем для свинцово-кислотного аккумулятора, особенно если аккумулятор имеет 11 или 12 ячеек.Также необходим метод прекращения заряда, если используется быстрое зарядное устройство. Часто аккумуляторные блоки имеют внутри термовыключатель, который возвращается к зарядному устройству, сообщая ему о прекращении зарядки после того, как аккумулятор нагревается, и / или цепь измерения пика напряжения. При комнатной температуре при нормальных условиях заряда напряжение элемента увеличивается с начального 1,2 В до конечной точки около 1,45 В. Скорость нарастания заметно увеличивается по мере приближения элемента к полной зарядке. Конечное напряжение немного уменьшается с повышением температуры.

Электрохимия

Полностью заряженный Ni – Cd элемент содержит:

Никель-кадмиевые батареи

обычно имеют металлический корпус с уплотнительной пластиной, снабженный самоуплотняющимся предохранительным клапаном. Пластины положительного и отрицательного электродов, изолированные друг от друга сепаратором, свернуты по спирали внутри корпуса. Это известно как конструкция с желейным валиком и позволяет никель-кадмиевым элементам обеспечивать гораздо более высокий максимальный ток, чем щелочные элементы аналогичного размера. Щелочные элементы имеют каркасную конструкцию, в которой корпус элемента заполнен электролитом и содержит графитовый стержень, который действует как положительный электрод.Поскольку относительно небольшая площадь электрода находится в контакте с электролитом (в отличие от конструкции с желейным валиком), внутреннее сопротивление для щелочного элемента эквивалентного размера выше, что ограничивает максимальный ток, который может подаваться.

Химические реакции при разряде:

на кадмиевом электроде и

на никелевом электроде. Чистая реакция при разряде —

Во время перезарядки реакции идут справа налево.Щелочной электролит (обычно KOH) не расходуется в этой реакции, и поэтому его удельный вес, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, не является показателем его степени заряда.

Когда Юнгнер построил первые никель-кадмиевые батареи, он использовал оксид никеля в положительном электроде и материалы из железа и кадмия в отрицательном. Только позже были использованы чистый металлический кадмий и гидроксид никеля. Примерно до 1960 года химическая реакция не была полностью изучена. Было несколько предположений относительно продуктов реакции.Спор был окончательно разрешен с помощью спектрометрии, которая показала гидроксид кадмия и гидроксид никеля.

Еще одна исторически важная разновидность основного Ni – Cd элемента — это добавление гидроксида лития к электролиту гидроксида калия. Считалось, что это продлит срок службы, сделав элемент более устойчивым к воздействию электрического тока. Никель-кадмиевые батареи в их современном виде в любом случае чрезвычайно устойчивы к неправильному использованию электричества, поэтому такая практика была прекращена.

Проблемы

Перегрузка

При проектировании большинства аккумуляторных батарей необходимо учитывать перезарядку.В случае никель-кадмиевых аккумуляторов возможны два результата перезарядки:

  • Если отрицательный электрод перегружен, образуется водород.
  • Если положительный электрод перегружен, образуется газообразный кислород.

По этой причине отрицательный электрод всегда рассчитан на большую емкость, чем положительный, чтобы избежать выделения газообразного водорода. По-прежнему существует проблема удаления газообразного кислорода, чтобы избежать разрыва корпуса ячейки. Элементы Ni – Cd вентилируются, а уплотнения выходят из строя при высоком внутреннем давлении газа.Механизм уплотнения должен позволять газу выходить изнутри ячейки и снова должным образом уплотняться при удалении газа. Этот сложный механизм, ненужный в щелочных батареях, способствует их более высокой стоимости.

Ячейки Ni – Cd

, о которых идет речь в этой статье, являются герметичными (см. Также вентилируемые). Ячейки этого типа состоят из сосуда под давлением, который должен содержать любое образование газов кислорода и водорода до тех пор, пока они не смогут рекомбинировать обратно в воду. Такое генерирование обычно происходит во время быстрой зарядки и разрядки и в очень сильной степени при перезарядке.Если давление превышает предел предохранительного клапана, вода в виде газа теряется. Поскольку емкость сконструирована таким образом, чтобы содержать точное количество электролита, эта потеря быстро повлияет на емкость элемента и его способность принимать и передавать ток. Чтобы обнаружить все условия перезарядки, требуется большая сложность схемы зарядки, и дешевое зарядное устройство в конечном итоге повредит даже самые качественные элементы. [7]

Реверс ячейки

Еще одна потенциальная проблема — обратная зарядка.Это может произойти из-за ошибки пользователя или, что чаще всего, когда батарея из нескольких ячеек полностью разряжена. Поскольку емкость ячеек в батарее немного варьируется, одна из ячеек обычно полностью разряжается раньше других, и в этот момент начинается обратная зарядка, серьезно повреждая эту ячейку, сокращая срок службы батареи. Побочным продуктом обратной зарядки является водород, который может быть опасным. Некоторые комментаторы [ кто? ] советуют никогда не разряжать многоэлементные Ni – Cd батареи до нулевого напряжения; например, лампы накаливания следует выключать, когда они желтые; прежде, чем они полностью погаснут.

Распространенная форма этого устаревания возникает, когда элементы, соединенные последовательно, вырабатывают неравные напряжения и разряжаются около нуля. Первая ячейка, которая достигает нуля, подвергается отрицательному напряжению, и образующиеся газы открывают уплотнение и сушат ячейку.

В современных элементах используется избыток антиполярного материала (в основном балласт активного материала на положительном электроде), чтобы обеспечить умеренный отрицательный заряд без повреждения элемента. Этот избыток материала замедляет начало генерации кислорода на отрицательной пластине.Это означает, что элемент может выдержать отрицательное напряжение от -0,2 до -0,4 вольт. Однако, если разряд продолжается и дальше, этот избыточный балласт расходуется, и оба электрода меняют полярность, вызывая деструктивное выделение газа (газообразование).

Батарейные блоки с несколькими последовательно соединенными элементами должны работать при значительном напряжении более 1 В на элемент, чтобы не подвергать элемент с наименьшей емкостью опасность выхода из строя. Аккумуляторные блоки, которые можно разобрать на элементы, необходимо периодически обнулять и заряжать индивидуально для выравнивания напряжений.Однако это не помогает, если старые и новые элементы смешиваются, поскольку их разная емкость приведет к разному времени разряда и разному напряжению. [7]

Эффекты памяти и ленивого аккумулятора

Основная статья: Эффект памяти Никель-кадмиевые батареи

могут страдать от «эффекта памяти», если они разряжаются и заряжаются до одного и того же уровня заряда сотни раз. Очевидным признаком является то, что батарея «запоминает» точку цикла зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования испытывает внезапное падение напряжения в этой точке, как если бы батарея была разряжена.Емкость аккумулятора практически не снижается. Некоторая электроника, рассчитанная на питание от никель-кадмиевых аккумуляторов, способна выдерживать это пониженное напряжение достаточно долго, чтобы напряжение вернулось в норму. Однако, если устройство не может работать в течение этого периода пониженного напряжения, оно не сможет получить достаточно энергии от батареи, и для всех практических целей батарея будет казаться «мертвой» раньше, чем обычно.

Доказательств много [ кто? ] , что история с эффектом памяти произошла от орбитальных спутников, где они обычно заряжались в течение двенадцати часов из двадцати четырех в течение нескольких лет. [8] По прошествии этого времени было обнаружено, что ёмкость батарей значительно снизилась, но они по-прежнему идеально подходят для использования. Маловероятно, что эта точная повторяющаяся зарядка (например, 1000 зарядов / разрядов с вариабельностью менее 2%) когда-либо может быть воспроизведена потребителями, использующими электрические товары.

Эффект с похожими симптомами на эффект памяти — это так называемое снижение напряжения или эффект ленивой батареи . Это результат многократной перезарядки; Симптомом является то, что батарея кажется полностью заряженной, но быстро разряжается после короткого периода работы.В редких случаях большая часть потерянной емкости может быть восстановлена ​​за несколько циклов глубокого разряда, функция часто обеспечивается автоматическими зарядными устройствами. Однако этот процесс может сократить срок годности аккумулятора. [9] При хорошем обращении никель-кадмиевый аккумулятор может работать не менее 1000 циклов, прежде чем его емкость упадет ниже половины исходной емкости.

Дендритное замыкание

При нерегулярном использовании дендриты имеют тенденцию к развитию. Дендриты представляют собой тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами.Это приводит к внутренним коротким замыканиям и преждевременному выходу из строя, задолго до срока службы 800–1000 циклов заряда / разряда, заявленного большинством поставщиков. Иногда нанесение короткого сильноточного зарядного импульса на отдельные клетки может очистить эти дендриты, но обычно они восстанавливаются в течение нескольких дней или даже часов. Ячейки в этом состоянии достигли конца своего срока службы, и их следует заменить. Многие руководства по аккумуляторным батареям, циркулирующие в Интернете и на онлайн-аукционах, обещают восстановить мертвые элементы, используя вышеуказанный принцип, но в лучшем случае достигают очень краткосрочных результатов.

Последствия воздействия кадмия на окружающую среду

Никель-кадмиевые батареи

содержат от 6% (для промышленных аккумуляторов) до 18% (для бытовых аккумуляторов) кадмия, который является токсичным тяжелым металлом и поэтому требует особой осторожности при утилизации аккумуляторов. В Соединенных Штатах часть стоимости батареи — это плата за ее надлежащую утилизацию в конце срока службы. В соответствии с так называемой «директивой о батареях» (2006/66 / EC) продажа потребительских никель-кадмиевых батарей в Европейском союзе запрещена, за исключением использования в медицинских целях; системы сигнализации; аварийное освещение; и переносные электроинструменты.Эта последняя категория подлежит пересмотру через 4 года. Согласно той же директиве ЕС использованные промышленные Ni – Cd батареи должны собираться их производителями для вторичной переработки на специальных предприятиях.

Кадмий, будучи тяжелым металлом, может вызвать значительное загрязнение при захоронении или сжигании. По этой причине во многих странах сейчас действуют программы утилизации старых батарей.

Безопасность

Обычно производители предоставляют инструкции по безопасному обращению, использованию и утилизации.Они предупреждают о физическом повреждении, коротком замыкании при полной зарядке и перезарядке. [10]

См. Также

Список литературы

  • Bergstrom, Sven. «Никель-кадмиевые батареи — карманного типа». Журнал Электрохимического общества, сентябрь 1952 г. 1952 г. Электрохимическое общество.
  • Эллис, Г. Б., Мандель, Х. и Линден, Д. «Спеченные пластинчатые никель-кадмиевые батареи». Журнал Электрохимического общества, сентябрь 1952 г. 1952 г. Электрохимическое общество.

Внешние ссылки

Аккумуляторы и зарядные устройства для никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов.

Информация и предложения продуктов для аккумуляторов и зарядных устройств для аккумуляторов

Сегодня многие бытовые электронные устройства питаются от аккумуляторных блоков, а не от отдельных элементов. Что это значит? Проще говоря, аккумуляторная батарея представляет собой единый блок, состоящий из нескольких (2 или 4) отдельных ячеек. Примером этого является 9.Батарейный блок на 6 В, состоящий из 8 отдельных батарей по 1,2 В внутри. Батарейные блоки могут содержать батареи размера Sub C, в основном используемые в дрелях, или они могут иметь размеры, такие как 2 / 3A, 2 / 3AA, AA или AAA, и, конечно же, многие другие.

При замене батарейных блоков часто это может стоить столько же или дороже, чем покупная цена устройства, которое они питали.

Это побуждает многих потребителей строить (или перестраивать) свои собственные аккумуляторные блоки дома. Конечно, есть много замечательных предложений по аккумуляторным блокам в Интернете, где нет обычных накладных расходов, включенных в стоимость доставки их к вашей двери.Тем не менее, для удобного мастера, который предпочитает сэкономить еще больше денег, это может легко сделать любой, у кого есть возможность управлять простым точечным сварочным аппаратом в своей домашней мастерской. Если вам требуется специальная работа по сборке аккумуляторной батареи, вы можете найти компании по производству аккумуляторов, которые сделают эту работу за вас в Интернете.

Аккумуляторные блоки, содержащие перезаряжаемые батареи , потребуют аккумуляторного блока , зарядного устройства , чтобы заполнить их после разряда.

Давайте немного коснемся аспекта напряжения аккумуляторной батареи.
Ниже вы увидите список различных напряжений и количество ячеек, которые вам понадобятся для их восстановления.

2,4 В: потребуется 2 элемента по 1,2 В каждая

3,6 В: потребуется 3 элемента по 1,2 В каждый или 1 литий-ионный (Li-Ion) элемент

4,8 В: потребуется 4 элемента по 1,2 В каждый

6 В: потребуется 5 ячеек по 1,2 В каждая

7,2 В: потребуется 6 ячеек по 1,2 В каждая

8,4 В: потребуется 7 ячеек по 1.2 вольта каждый

И так далее… ..

Возможно, у вас есть аккумуляторная батарея на 3,7 В, 7,4 В, 11,1 В или 14,4 В, в которой будут установлены литий-ионные элементы (LI-Ion). Это. Литий-ионные элементы отличаются от химических элементов NiCd (никель-кадмий) или NiMh (никель-металлогидридные) .

Если вы исследуете аккумуляторные блоки в Интернете (либо покупаете их в готовом виде, либо элементы, которые вам нужно будет купить, чтобы восстановить их самостоятельно), всегда ищите надежного поставщика аккумуляторов, который будет рад предоставить вам точную техническую информацию. , ДО покупки.

Необходимо знать размеры батарей, которые вы хотите включить в батарейный блок. Найдите поставщика, который будет рад сотрудничать с вами до мельчайших деталей, чтобы убедиться, что вы получите именно то, что вам нужно.

Вверху этой страницы вы найдете наш перечень аккумуляторных блоков и зарядных устройств. Просто щелкните любую ссылку, которая вас интересует, чтобы просмотреть полную информацию о продукте и при желании добавить в корзину.

Если у вас есть какие-либо вопросы о аккумуляторных батареях, мы рекомендуем вам связаться с нами и задать свой вопрос.В рамках нашего стремления к безупречному обслуживанию клиентов мы приветствуем возможность помочь вам ДО покупки, чтобы вы получили именно то, что вам нужно.

Мы принимаем заказ на покупку от: Частный и государственный секторы, некоммерческие организации и учреждения, муниципальные, государственные и федеральные правительственные агентства и департаменты, школы и университеты, лаборатории, гостиничный бизнес и все крупные пользователи Аккумуляторы и зарядные устройства.

Посетите наши многочисленные впечатляющие ЕЖЕДНЕВНЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ , которые, как следует из названия, ЕЖЕДНЕВНО меняются!

Если перед покупкой у вас возникнут какие-либо вопросы о батареях и зарядных устройствах, мы рекомендуем вам связаться с нами, чтобы получить точную техническую информацию, которая вам нужна.Мы всегда рады Вам помочь!

Бесплатный звонок: 1-800-660-7705

Эл. Почта : [email protected]

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *