Как восстановить никель металл гидридный аккумулятор


Восстановление Ni─MH аккумуляторов

Ni─MH аккумуляторы рекламируются производителями, как батареи с большой энергоёмкостью, устойчивые к холоду, и лишённые недостатков кадмиевых. Действительно, этот тип батарей не имеет в своём составе такого вредного вещества, как кадмий. Производство и переработка Ni─MH аккумуляторов не имеют тех сложностей, что для Ni─Cd. Но некоторые недостатки кадмиевых батарей у них остались. К примеру, сохранился «эффект памяти». Да и вообще, Ni─MH очень чувствительны к режимам зарядки и разрядки. Для заряда никель─металлогидридных аккумуляторов требуются продвинутые устройства. Кроме того, чтобы продлить срок службы таких элементов, нужно их периодически восстанавливать. Поговорим о том, как это можно сделать.

 

Содержание статьи

О чём нужно помнить при эксплуатации Ni─MH аккумуляторов?

Несмотря на преимущества никель─металлогидридных аккумуляторов перед никель─кадмиевыми, у них имеется ряд недостатков. И их нужно учитывать при эксплуатации.


Для начала нужно отметить, что Ni-MH аккумуляторы дороже Ni─Cd. Правда, технологии не стоят на месте и цена этих типов батарей постепенно сравнивается. Речь в этом случае ведётся об аккумуляторах распространённого форм-фактора АА («пальчиковые») и ААА («мизинчиковые»). Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют более выраженный «эффект памяти», но, тем не менее, никель─металлогидридные батареи то же сталкиваются с этой проблемой.

Никель─металлогидридные аккумуляторные батареи имеют меньшее количество циклов заряд-разряд. Первые ухудшения их эксплуатационных характеристик наблюдаются уже после 200─300 циклов заряд-разряд. Этот тип аккумуляторов имеет больший саморазряд по сравнению с Ni─Cd батарейками (примерно в 1,5 раза).

Стоит отметить и ещё один момент. Никель─металлогидридные батарейки могут отдавать большой ток, но не рекомендуется при разряде устанавливать значения, больше 0,5*С. Это приводит к значительному сокращению числа циклов заряд-разряд и уменьшению срока службы. Пока там, где требуются высокие разрядные токи, по-прежнему используются Ni─Cd аккумуляторы.

Не забывайте о том, что зарядное устройство для Ni─MH аккумуляторов будет без проблем работать с никель─кадмиевыми, но не наоборот.
Вернуться к содержанию
 

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов

Зарядка никель─металлогидридных аккумуляторов бывает капельная и быстрая. Капельная зарядка не рекомендуется производителями из-за того, что при ней возникает сложность с определением прекращения подачи тока на аккумулятор. В результате может идти сильный перезаряд и деградация аккумуляторов. Как правило, заряд Ni─MH аккумуляторов выполняется при помощи быстрого или ускоренного варианта зарядки. При этом КПД зарядки выше, чем при капельной. Ток заряда в этом случае ставится 0,5─1С.


Быстрая зарядка никель─металлогидридных аккумуляторных элементов включает в себя несколько этапов:
  • определение наличия батарейки;
  • квалификация аккумулятора;
  • предварительная зарядка;
  • переход к быстрой зарядке;
  • быстрая зарядка;
  • дозарядка;
  • поддерживающая зарядка.

В случае быстрой или ускоренной зарядки нужно иметь качественное ЗУ, которое может вести контроль окончания зарядки по нескольких независимым друг от друга критериям. В случае Ni─Cd аккумуляторов вполне достаточно контроля по дельте напряжения в конце заряда. В случае с никель─металлогидридными желательно, чтобы устройство вело контроль по температуре и её дельте, а также по общему времени заряда. Рекомендуем также прочитать статью о том, как заряжать Ni-MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Восстановление Ni─MH аккумуляторов

Из-за «эффект памяти» никель─металлогидридные элементы могут терять значительную часть своей ёмкости. Он проявляется меньше, чем в никель─кадмиевых, но все равно присутствует. Эффект памяти проявляется при многократных циклах неполного разряда и последующего заряда. В результате такой эксплуатации аккумулятор «запоминает» всё меньшую нижнюю границу разряда, из-за чего уменьшается ёмкость. Часть активной массы аккумуляторной батареи выпадает из процесса.

Процесс деградации Ni─MH аккумуляторов



Для устранения этого эффекта рекомендуется регулярно проводить восстановление или тренировку аккумуляторов. Для этого зарядным устройством или лампочкой проводится разрядка батареи до 0,8─1 вольта, а затем полный процесс зарядки. Если аккумулятор не проходил восстановление длительное время, то рекомендуется сделать несколько таких циклов. Рекомендуемая периодичность такой тренировки – раз в месяц.

Производители Ni─MH аккумуляторов заявляют, что «эффект памяти» отнимает около 5 процентов ёмкости. Восстановление такого количества ёмкости в результате тренировки вполне реально. В принципе, это можно измерить, разрядив полностью заряженный аккумулятор. Для этого нужно будет засечь время разрядки и умножить его на ток разряда. Это и будет ёмкость, которую нужно сравнить с номиналом. Некоторые устройства, например, iMAX B6, проводят измерения в автоматическом режиме.

Важным моментом при восстановлении Ni─MH аккумуляторов является наличие у зарядного устройства функции разряда батареи с контролем по минимальному напряжению. Это нужно для того, чтобы не допустить глубокого разряда аккумулятора при восстановлении (ниже 0,8─1 вольта). Это незаменимо для тех случаев, когда вам неизвестна начальная степень заряда батарейки, и прикинуть примерное время разряда не представляется возможным.

Когда вы не знаете степень заряженности аккумуляторной батареи, разряжать лампочкой или другим сопротивлением его нужно под постоянным контролем напряжения. Иначе такое восстановление аккумуляторной батареи кончится её глубоким разрядом. Если вы делаете восстановление целой батареи, последовательно соединённых элементов, то сначала лучше провести их полную зарядку для выравнивания степени заряженности.

Вообще, по восстановлению никель─металлогидридных аккумуляторных батарей нужно отметить следующий момент. Если батарейка уже отработала несколько лет, то подобное восстановление полным разрядом и зарядом может оказаться бесполезным. Такое восстановление полезно в качестве периодической профилактики в процессе эксплуатации батареи. Дело в том, что в процессе эксплуатации Ni─MH аккумуляторов параллельно с возникновением «эффекта памяти» происходит изменение состава и объёма электролита. Для никель─кадмиевых батарей есть примеры восстановления с помощью доливки в элементы дистиллированной воды. Об этом говорилось в статье о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

Также хотелось бы отметить, что лучше всего проводить восстановление элементов по отдельности, а не всей аккумуляторной батареи целиком.
Вернуться к содержанию
 

Процессы взаимодействия элементов в аккумуляторной батарее

В заключение стоит рассмотреть состояние элементов в аккумуляторной батарее. Вы, наверняка, знаете, что никель─металлогидридные аккумуляторные батареи редко используются по одному элементу. Чаще они используются в наборе какой-нибудь аккумуляторной батареи. Например, аккумулятор для шуруповёрта с рабочим напряжением 14,4 вольта может набираться из 10─12 отдельных элементов, соединяемых последовательно.

Аккумуляторная батарея шуруповёрта Bosch



Разные элементы при производстве получают определённый разброс характеристик. У одних ёмкость больше, а у других меньше. В результате постоянной зарядки в связке элементы с меньшей ёмкостью постоянно перезаряжаются. Из-за этого идёт их быстрая деградация. Если же в сборке есть закороченные элементы, то из-за этого будет идти постоянный перезаряд остальных.

Батарейки с меньшей ёмкостью будут деградировать и при разрядке. Они разряжаются раньше, чем остальные элементы. Дальнейшая разрядка приводит к их глубокому разряду, а иногда переполюсовке. Поэтому, ремонт аккумулятора шуруповёрта часто делается простым набором исправных элементов из основной и запасной батареи.

При эксплуатации по возможности нужно стремиться к тому, чтобы степень заряженности отдельных батареек была одинаковой. Так, что при периодическом восстановлении можно проводить тренировку элементов по отдельности. Поскольку для этого требуется разбирать сборку, могут возникнуть сложности. Поэтому продвинутые зарядные устройства оснащаются режимом балансировки или выравнивания. Её можно рекомендуется проводить для новых и глубоко разряженных щелочных аккумуляторов.

При балансировке, если аккумуляторная батарея сильно разряжена (менее 0,8 вольта), проводится зарядка до напряжения 1 вольт током 0,1*С. Далее ведётся зарядка током 0,3*С, ограниченная по времени 4─5 часов. Несколько циклов заряд-разряд рекомендуется делать в случае длительного хранения аккумулятора перед тем, как его использовать.


Если у Вас есть чем дополнить статью, а также дополнения и исправления, пишите в комментариях. Оцените материал и примите участие в опросе ниже. Это поможет нам сделать сайт лучше. Удачного восстановления Ni─MH аккумуляторов!
Вернуться к содержанию

Как восстановить никелевые батареи - Battery University

Узнайте, является ли воспоминание мифом или фактом, и как предотвратить и уничтожить его.

В никель-кадмиевые годы 1970-х и 1980-х годов в плохих аккумуляторах винили «память». Сегодня слово «память» все еще используется, чтобы рекламировать новые батареи как «свободные от памяти». Память происходит из «циклической памяти», что означает, что никель-кадмиевый аккумулятор может запоминать, сколько энергии потреблялось при предыдущих разрядах, и выдает такое же количество при повторных разрядах.Если бы потребовали большего, напряжение резко упало бы, как бы в знак протеста против наложенных сверхурочных.

Память возникает при хранении перезаряженной NiCd батареи. Эффект можно обратить вспять с помощью импульсного заряда, но более эффективно применить полный цикл разряда. На рис. 8-26 показан анод нормального NiCd, сформированная память и восстановленный анод.

Новый никель-кадмиевый элемент. Анод (отрицательный электрод) в свежем состоянии.Гексагональные кристаллы гидроксида кадмия имеют поперечное сечение около 1 микрона, что обеспечивает большую площадь поверхности для электролита для максимальной производительности.

Клетка с кристаллическим образованием. Кристаллы имеют
, выросшие до 50-100 микрон в поперечном сечении, что скрывает большие части активного материала от электролита. Неровные края и острые углы могут пробить сепаратор, что приведет к усилению саморазряда или короткому замыканию.

Восстановленная ячейка. После импульсного заряда кристаллы уменьшаются до 3–5 микрон: почти 100% восстановление. Если импульсный заряд не эффективен, необходимы упражнения или восстановление.

Рис. 1: Кристаллическое образование на никель-кадмиевом элементе. Кристаллообразование происходит в течение нескольких месяцев, если аккумулятор чрезмерно заряжен и не поддерживается периодическими глубокими разрядами.


В современной никель-кадмиевой батарее больше нет циклической памяти, но она страдает от образования кристаллов . Активный кадмиевый материал наносится на отрицательную пластину, и со временем образуется кристаллическое образование, которое уменьшает площадь поверхности и снижает производительность батареи. На поздних стадиях острые края образующихся кристаллов могут проникать в сепаратор, вызывая сильный саморазряд, который может привести к короткому замыканию.


Когда в начале 1990-х годов представили никель-металлогидрид (NiMH), его провозгласили свободным от памяти, но это утверждение верно лишь отчасти.NiMH подвержен запоминанию, но в меньшей степени, чем NiCd. В то время как у NiMH есть только никелевая пластина, о которой нужно беспокоиться, NiCd также включает в себя кадмиевый отрицательный электрод с памятью. Это простое объяснение того, почему NiMH менее восприимчив к памяти, чем NiCd.

Кристаллическое образование происходит, если никелевый аккумулятор остается в зарядном устройстве на несколько дней или повторно заряжается без периодической полной разрядки. Поскольку большинство приложений попадают в этот пользовательский шаблон, NiCd требует периодического разряда до 1 В на элемент для продления срока службы.Цикл разрядки / зарядки в рамках технического обслуживания, известный как , упражнение , следует проводить каждые 1–3 месяца. Избегайте чрезмерных тренировок, так как это приведет к излишнему износу аккумулятора.

Если регулярные упражнения не выполняются в течение 6 месяцев или дольше, кристаллы врастают в себя, и полного восстановления с разрядом до 1 В на элемент может быть недостаточно. Восстановление часто возможно путем применения вторичного разряда, называемого , восстановление . Recond

.

Зарядка никель-металлогидридных батарей - Battery University

Знайте, как правильно подавать заряд для умеренного нагрева и предотвращения перезарядки.

Алгоритм заряда NiMH аналогичен NiCd за исключением того, что NiMH более сложен. Отрицательный Delta V для определения полного заряда слабый, особенно при зарядке при температуре менее 0,5 ° C. Несоответствующий или горячий компресс еще больше уменьшает симптомы.

NDV в зарядном устройстве NiMH должен реагировать на падение напряжения 5 мВ на элемент или меньше.Это требует электронной фильтрации для компенсации шума и колебаний напряжения, вызванных аккумулятором и зарядным устройством. Хорошо продуманные зарядные устройства NiMH включают в себя NDV, плато напряжения, дельта-температуру (dT / dt), температурный порог и таймеры тайм-аута в алгоритме обнаружения полной зарядки. Эти «ворота-организации» используют все, что приходит первым. Многие зарядные устройства включают 30-минутную подзарядку на 0,1 ° C, чтобы увеличить емкость на несколько процентных пунктов.

Некоторые современные зарядные устройства применяют начальную быструю зарядку 1С.При достижении определенного порога напряжения добавляется перерыв в несколько минут, позволяющий батарее остыть. Заряд продолжается с более низким током, а затем применяется дальнейшее уменьшение тока по мере развития заряда. Эта схема продолжается до полной зарядки аккумулятора. Этот метод, известный как «ступенчато-дифференциальный заряд», подходит для всех никелевых аккумуляторов.

Зарядные устройства, использующие ступенчатый дифференциал или другие агрессивные методы зарядки, позволяют увеличить емкость примерно на 6 процентов по сравнению с более простыми зарядными устройствами.Хотя более высокая емкость желательна, заполнение батареи до краев добавляет напряжения и сокращает общий срок службы батареи. Вместо того, чтобы достичь ожидаемых 350–400 циклов обслуживания, агрессивное зарядное устройство может разрядить аккумулятор после 300 циклов.

NiMH не любит перезарядки, а постоянный заряд установлен на уровне 0,05C. NiCd лучше поглощает перезаряд, и оригинальные зарядные устройства NiCd имели постоянный заряд 0,1C. Различия в токе непрерывного заряда и необходимость более точного определения полного заряда делают оригинальное зарядное устройство NiCd непригодным для NiMH аккумуляторов.NiMH в зарядном устройстве NiCd может перегреться, но NiCd в зарядном устройстве NiMH работает хорошо. Современные зарядные устройства подходят для обеих систем аккумуляторов.

Медленно зарядить NiMH аккумулятор сложно, если вообще возможно. При коэффициенте C от 0,1 до 0,3 ° C профили напряжения и температуры не имеют определенного характера

.

Как продлить срок службы никель-металлогидридной (NiMH) батареи?

Способы продления срока службы NiMH аккумулятора

NiMH или никель-металлогидридные батареи являются улучшением по сравнению с более старыми никель-кадмиевыми или никель-кадмиевыми батареями. Проблема с никель-кадмиевыми батареями заключается в том, что они страдают так называемым эффектом памяти или правильно названным понижением напряжения. На самом деле это не «эффект памяти», а понижение напряжения, вызванное кристаллическими образованиями внутри батареи.Эти кристаллы образуются при перезарядке аккумуляторных элементов. NiMH аккумуляторы менее подвержены этим проблемам, но они все же страдают от этих проблем. Чтобы предотвратить эту и другие проблемы и продлить срок службы батареи, попробуйте следующее:

Цикл зарядки. Цикл зарядки означает полную разрядку аккумулятора и его полную зарядку. Когда вы открываете новую батарею батарей, вам следует зарядить их не менее 3 раз, чтобы достичь максимальной производительности.Кроме того, циклически заряжайте NiMH аккумуляторы не реже одного раза в две недели. Это предотвращает накопление кристаллов внутри клеток.

Не смешивать с другими клетками. Не смешивайте NiMH батареи с щелочными и литиевыми батареями. Они ведут себя по-разному и могут оказывать неблагоприятное воздействие на клетки. Кроме того, не используйте одновременно аккумуляторные батареи. Не смешивайте батареи из одного блока в другой. Батарейные блоки соединяются в пары в процессе производства. Те, у которых одинаковое внутреннее сопротивление и выходное напряжение, объединяются в одну батарею.Это предотвращает повреждение одной ячейки другой во время использования. Когда батареи из разных блоков используются вместе, батарея с самым слабым выходным напряжением будет разлагаться быстрее, чем другие.

Защищать от обратной полярности. Я имею в виду две вещи: во-первых, никогда не вставляйте батарею с неправильной полярностью, а во-вторых, чтобы батарея не находилась в состоянии, когда ее полярность меняется на обратную. Обратная полярность может необратимо повредить аккумулятор. Современные электронные устройства имеют функцию безопасности, которая автоматически отключает устройство, когда в ячейках ниже 0.9 вольт. Однако простые устройства, такие как фонарики и радиоприемники, не имеют этой функции. Когда устройство показывает признаки низкого заряда батареи, прекратите их использование и извлеките батарею из устройства.

Магазин в разряженном состоянии. Если вы не планируете использовать батареи в течение длительного времени, разрядите их и храните в сухом прохладном месте. Каждая ячейка имеет разную скорость саморазряда. Хотя это небольшие различия, это может привести к тому, что аккумулятор будет «неровным».«Что произойдет, так это то, что батареи будут саморазряжаться, и одна ячейка будет иметь больше заряда, чем другая. Когда вы их используете, другая ячейка теряет заряд быстрее, поэтому устройство, для которого вы ее используете, перестанет работать раньше, даже если у другой ячейки все еще есть заряд. Когда вы заряжаете элементы, один будет полностью заряжен раньше другого и будет перезаряжен. Как указывалось ранее, перезарядка может повредить NiMH аккумуляторы.

.

Как перерабатывать батареи - Battery University

Узнайте об утилизации и о том, как токсичный материал можно продолжать использовать в батареях при переработке.

Батареи на основе свинца и кадмия представляют наибольшую опасность для окружающей среды, настолько, что никель-кадмиевые батареи были запрещены в Европе в 2009 году. Предпринимаются попытки также запретить батареи на основе свинца, но подходящей замены не существует, поскольку в этом случае никель-кадмий заменен на никель-металлогидрид.Впервые в список загрязняющих веществ добавлен литий-ионный аккумулятор. Этот химический состав был классифицирован как умеренно токсичный, но его объем требует более тщательного изучения.

Свинцово-кислотный проложил путь к успешной переработке, и сегодня более 97 процентов этих батарей перерабатываются в США. Следует отдать должное автомобильной промышленности за раннюю организацию утилизации; однако движущей силой, возможно, были бизнес-причины, а не экологические соображения. Процесс утилизации прост, и 70 процентов веса батареи составляет многоразовый свинец.

Более 50 процентов поставок свинца приходится на переработанные батареи. Другие типы батарей не так экономичны в переработке и не возвращаются с такой же готовностью, как свинцово-кислотные. Несколько организаций работают над программами, которые сделают сбор всех батареек удобным. В настоящее время перерабатывается только от 20 до 40 процентов аккумуляторов мобильных телефонов и других потребительских товаров. Целью переработки является предотвращение попадания опасных материалов на свалки и использование извлеченных материалов для производства новых продуктов.

Отработавшие батареи следует вывозить из дома. Известно, что старые первичные клетки протекают и вызывают повреждение окружающей среды. Не храните старые свинцово-кислотные батареи в местах, где играют дети. Простое прикосновение к свинцовым полюсам может быть вредным. Кроме того, держите кнопочные элементы в тайне от маленьких детей, так как они могут проглотить эти батарейки. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем, связанные с аккумуляторами)

Несмотря на то, что свинцово-кислотные батареи не наносят вреда окружающей среде, они продолжают занимать прочную рыночную нишу, особенно в качестве стартерных батарей.Системы колесной мобильности и ИБП не могли бы работать так экономично, если бы не эта надежная батарея. NiCd также продолжает занимать критическую позицию среди аккумуляторных батарей, поскольку большие затопленные NiCd запускают реактивные самолеты и движут экскурсионные лодки по рекам крупных городов. Хотя эти батареи не загрязняют окружающую среду, они приходят в упадок.

Батареи с токсичными веществами будут по-прежнему у нас, и нет ничего плохого в их использовании, если они утилизируются надлежащим образом.У каждой химии батарей есть своя собственная процедура утилизации и pr

.

Смотрите также