Kako pravilno polniti NiMH baterije

2024 Avtor: Trinity Chesterton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 08:23

NiMH pomeni Nickel Metal Hydride. Pravilno polnjenje je ključno za ohranjanje zmogljivosti in dolgo življenjsko dobo. To tehnologijo morate poznati za polnjenje NiMH. Obnova NiMH celic je precej zapleten proces, saj sta napetostni vrh in kasnejši padec manjša, zato je kazalnike težje določiti. Prekomerno polnjenje vodi do pregrevanja in poškodbe celice, po kateri se zmogljivost izgubi, kar povzroči izgubo funkcionalnosti.

Zasnova in princip delovanja

Baterija je elektrokemična naprava, v kateri se električna energija pretvarja in shranjuje v kemični obliki. Kemična energija se zlahka pretvori v električno energijo. NiMH deluje na principu absorbiranja, sproščanja in transporta vodika znotraj dveh elektrod.

NiMH baterije so sestavljene iz dveh kovinskih trakov, ki delujeta kot pozitivna in negativna elektroda, in ločevalnika iz izolacijske folije med njima. Ta energijski "sendvič" se navije in skupaj s tekočino postavi v baterijoelektrolit. Pozitivna elektroda je običajno sestavljena iz niklja, negativna elektroda iz kovinskega hidrida. Od tod tudi ime "NiMH" ali "nikelj kovinski hidrid".

Prednosti:

1. Vsebuje manj toksinov in je okolju prijazen in ga je mogoče reciklirati.
2. Učinek spomina je višji od Ni-Cad.
3. Veliko varnejši od litijevih baterij.

Pomanjkljivosti:

1. Globoko praznjenje skrajša življenjsko dobo in ustvarja toploto med hitrim polnjenjem in visoko obremenitvijo.
2. Samopraznjenje je višje v primerjavi z drugimi baterijami in ga je treba upoštevati pred polnjenjem NiMH.
3. Potrebna je visoka raven vzdrževanja. Baterija mora biti popolnoma izpraznjena, da preprečite nastanek kristalov med polnjenjem.
4. Dražja od Ni-Cad baterije.

Značilnosti polnjenja/praznjenja

Nickel-Metal Hydride celica ima številne lastnosti, podobne NiCd, kot je krivulja praznjenja (z dodatnim polnjenjem), ki jo baterija lahko sprejme. Ne prenaša prekomernega polnjenja, ki povzroča poslabšanje zmogljivosti, kar je velika težava za oblikovalce polnilnikov.

Trenutne specifikacije, potrebne za pravilno polnjenje NiMH baterije:

1. Nazivna napetost je 1,2 V.
2. Specifična energija - 60-120 Wh/kg.
3. Energijska gostota - 140-300 Wh/kg.
4. Specifična moč - 250-1000 W/kg.
5. Učinkovitost polnjenja/praznjenja -90%.

Učinkovitost polnjenja nikljevih baterij se giblje od 100 % do 70 % polne zmogljivosti. Sprva pride do rahlega zvišanja temperature, kasneje pa, ko se raven polnjenja dvigne, učinkovitost pade, kar ustvarja toploto, kar je treba upoštevati pred polnjenjem NiMH.

Ko se baterija NiCD izprazni do določene minimalne napetosti in nato napolni, je treba paziti, da zmanjšate učinek kondicioniranja (približno vsakih 10 ciklov polnjenja/praznjenja), sicer bo začela izgubljati zmogljivost. Za NiMH ta zahteva ni potrebna, saj je učinek zanemarljiv.

Vendar je tak postopek obnovitve primeren tudi za naprave NiMH, priporočamo, da ga razmislite pred polnjenjem NiMH baterij. Postopek se ponovi tri do petkrat, preden dosežejo polno zmogljivost. Proces kondicioniranja baterij za ponovno polnjenje zagotavlja, da bodo zdržale več let.

Načini obnovitve NiMH

Obstaja več načinov polnjenja, ki jih je mogoče uporabiti z NiMH baterijami. Tako kot NiCds potrebujejo vir konstantnega toka. Hitrost je običajno navedena na telesu celice. Ne sme presegati tehnoloških standardov. Proizvajalci jasno določajo meje polnjenja. Pred uporabo baterij morate jasno vedeti, s kakšnim tokom polniti NiMH baterije. Obstaja več metod, ki se uporabljajo za preprečevanje neuspeha:

1. Polnjenje s časovnikom. Uporaba časa zadoločitev konca postopka je najlažji način. Pogosto je v napravo vgrajen elektronski časovnik, čeprav veliko naprav te funkcije nima. Pristop predpostavlja, da je celica napolnjena iz znanega stanja, na primer, ko je popolnoma izpraznjena.
2. Termično zaznavanje. Določanje konca procesa se izvede s spremljanjem temperature elementa. Čeprav se bo naprava ob prenapolnjenosti segrela, je težko natančno izmeriti dvig temperature, saj bo središče baterije veliko bolj vroče kot zunaj.
3. Zaznavanje negativne delta napetosti. NiMH zazna padec napetosti (5 mV). Pred polnjenjem NiMH baterij je uvedeno filtriranje hrupa, da se zanesljivo zajame takšen padec, da se zagotovi, da "parazitski" senzor in drugi šumi ne privedejo do konca polnjenja.

Vzporedna dobava elementov

Vzporedno polnjenje baterij otežuje kakovostno določitev konca procesa. To je zato, ker ne moremo biti prepričani, da ima vsaka celica ali paket enako upornost in zato bodo nekatere črpale več toka kot druge. To pomeni, da je treba za vsako linijo v vzporedni enoti uporabiti ločen polnilni krog. Treba je določiti, kolikšen tok napolniti NiMH z uravnoteženjem, na primer z uporabo uporov takšne vrednosti, da bodo prevladovali nad kontrolnimi parametri.

Razviti so sodobni algoritmi, ki zagotavljajo natančno polnjenje brez uporabe termistorja. Tenaprave so podobne Delta V, vendar imajo posebne merilne metode za odkrivanje polne napolnjenosti, ki običajno vključujejo nekakšen cikel, kjer se napetost meri v časovnem intervalu in med impulzi. Za pakete z več elementi, če niso v istem stanju in niso uravnoteženi po zmogljivosti, se lahko polnijo enega za drugim, kar pomeni konec stopnje.

Za njihovo uravnoteženje bo potrebnih več ciklov. Ko baterija doseže konec napolnjenosti, se na elektrodah začne tvoriti kisik in se rekombinirati na katalizatorju. Nova kemična reakcija ustvarja toploto, ki jo je mogoče enostavno izmeriti s termistorjem. To je najvarnejši način za zaznavanje konca postopka med hitro obnovitvijo.

Poceni način regeneracije

Nočno polnjenje je najcenejši način za polnjenje NiMH baterije pri C/10, kar je pod 10 % nazivne zmogljivosti na uro. To je treba upoštevati za pravilno polnjenje NiMH. Tako se bo baterija 100 mAh polnila pri 10 mA 15 ur. Ta metoda ne zahteva senzorja ob koncu postopka in zagotavlja polno polnjenje. Sodobne celice imajo katalizator za recikliranje kisika, ki preprečuje poškodbe baterije, ko so izpostavljene električnemu toku.

Te metode ni mogoče uporabiti, če je hitrost polnjenja večja od C/10. Najmanjša napetost, potrebna za popolno reakcijo, je odvisna od temperature (vsaj 1,41 V na celico pri 20 stopinjah), kar je treba upoštevati za pravilno polnjenje NiMH. Dolgotrajno okrevanje ne povzroči prezračevanja. Rahlo segreje baterijo. Da bi ohranili življenjsko dobo, je priporočljivo uporabljati časovnik z razponom od 13 do 15 ur. Polnilnik Ni-6-200 ima mikroprocesor, ki poroča o stanju napolnjenosti preko LED diode in opravlja tudi funkcijo sinhronizacije.

postopek hitrega polnjenja

Z uporabo časovnika lahko C/3.33 polnite 5 ur. To je nekoliko tvegano, saj je treba baterijo najprej popolnoma izprazniti. Eden od načinov, da se prepričate, da se to ne zgodi, je, da baterijo samodejno izpraznite s polnilnikom, ki nato začne postopek obnovitve za 5 ur. Prednost te metode je, da odpravlja vsako možnost ustvarjanja negativnega pomnilnika baterije.

Trenutno ne proizvajajo vsi proizvajalci takšnih polnilnikov, vendar se mikroprocesorska plošča uporablja na primer v polnilniku C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller in jo je mogoče enostavno spremeniti za izvedbo praznjenja. Za razpršitev energije delno napolnjene baterije v razumnem času bo potreben razpršilnik moči.

Če uporabljate merilnik temperature, lahko NiMH baterije polnite do 1C, z drugimi besedami, 100 % zmogljivost amper-ure 1,5 ure. Krmilnik polnjenja baterije PowerStream to počne v povezavi z nadzorno ploščo, ki je sposobna meriti napetost in tok za bolj zapletene algoritme. Ko se temperatura dvigne, je treba postopek ustaviti in kdajVrednost dT/dt mora biti nastavljena na 1-2 stopinji na minuto.

Obstajajo novi algoritmi, ki uporabljajo mikroprocesorsko krmiljenje pri uporabi signala -dV za določitev konca polnjenja. V praksi delujejo zelo dobro, zato sodobne naprave uporabljajo to tehnologijo, ki vključuje procese vklopa in izklopa za merjenje napetosti.

specifikacije adapterja

Pomembno vprašanje je življenjska doba baterije ali skupni strošek življenjske dobe sistema. V tem primeru proizvajalci ponujajo naprave z mikroprocesorskim krmiljenjem.

Algoritem za popoln polnilnik:

1. Mehak zagon. Če je temperatura nad 40 stopinj ali pod ničlo, začnite s polnjenjem C/10.
2. Možnost. Če je napetost izpraznjene baterije višja od 1,0 V/celico, izpraznite baterijo na 1,0 V/celico in nato nadaljujte s hitrim polnjenjem.
3. Hitro polnjenje. Pri 1 stopinji, dokler temperatura ne doseže 45 stopinj ali dT označuje polno napolnjenost.
4. Po končanem hitrem polnjenju polnite pri C/10 4 ure, da zagotovite popolno polnjenje.
5. Če napetost napolnjene NiMH baterije naraste na 1,78 V/celico, prenehajte z delovanjem.
6. Če čas hitrega polnjenja preseže 1,5 ure brez prekinitve, bo ustavljen.

Teoretično je polnjenje hitrost polnjenja, ki je dovolj hitra, da ostane baterija popolnoma napolnjena, vendar dovolj počasna, da se izognemo prekomernemu polnjenju. Določanje optimalne stopnje polnjenja za določeno baterijomalo težko opisati, vendar je splošno sprejeto, da gre za približno deset odstotkov kapacitete baterije, na primer za Sanyo 2500 mAh AA NiMH je optimalna hitrost polnjenja 250 mA ali manj. To je treba upoštevati za pravilno polnjenje NiMH baterij.

Postopki poškodbe baterije

Najpogostejši vzrok prezgodnje okvare baterije je prekomerno polnjenje. Vrste polnilnikov, ki ga najpogosteje povzročajo, so tako imenovani "hitri polnilci" za 5 ali 8 ur. Težava s temi instrumenti je, da v resnici nimajo mehanizma za nadzor procesa.

Večina jih ima preprosto funkcionalnost. Polnijo s polno hitrostjo določen čas (običajno pet ali osem ur), nato pa se izklopijo ali preklopijo na nižjo »ročno« hitrost. Če se uporabljajo pravilno, je vse v redu. Če jih uporabite napačno, se bo življenjska doba baterije skrajšala na več načinov:

1. Ko v napravo vstavite popolnoma napolnjene ali delno napolnjene baterije, tega ne zazna, zato v celoti napolni baterije, za katere je bila zasnovana. Torej, zmogljivost baterije pade.
2. Druga pogosta situacija je prekinitev cikla polnjenja v teku. Vendar temu sledi ponovna povezava. Na žalost se zaradi tega znova zažene celoten cikel polnjenja, tudi če je prejšnji cikel skoraj končan.

Najlažji načinDa bi se izognili tem scenarijem, uporabite inteligentni polnilnik, ki ga krmili mikroprocesor. Zazna lahko, ko je baterija popolnoma napolnjena, in nato - odvisno od njene zasnove - se popolnoma izklopi ali preklopi na način polnjenja.

pametne naprave iMax B6

Če želite napolniti NiMH iMax, boste potrebovali namenski polnilnik, saj lahko z napačno metodo baterija postane neuporabna. Mnogi uporabniki menijo, da je iMax B6 najboljša izbira za polnjenje NiMH. Podpira proces do 15 celičnih baterij ter številne nastavitve in konfiguracije za različne vrste baterij. Priporočeni čas polnjenja ne sme presegati 20 ur.

Običajno proizvajalec zagotavlja 2000 ciklov polnjenja/praznjenja iz standardne NiMH baterije, čeprav se to lahko razlikuje glede na pogoje uporabe.

Delovni algoritem:

1. Polnjenje NiMH iMax B6. Napajalni kabel je treba priključiti v vtičnico na levi strani naprave, pri čemer upoštevajte obliko na koncu kabla, da zagotovite pravilno povezavo. Vstavimo ga do konca in nehamo pritiskati, ko se na zaslonu prikaže zvočni signal in pozdravno sporočilo.
2. S srebrnim gumbom na skrajni levi strani se pomikajte po prvem meniju in izberite vrsto baterije, ki jo želite polniti. S pritiskom na skrajni levi gumb potrdite izbiro. Gumb na desni se bo pomikal po možnostih: polnjenje, praznjenje, ravnovesje, hitro polnjenje, shranjevanje indrugi.
3. Dva osrednja krmilna gumba vam bosta pomagala izbrati želeno številko. S pritiskom na skrajni desni gumb za vstop se lahko pomaknete na nastavitev napetosti tako, da se znova pomaknete z dvema osrednjima gumboma in pritisnete enter.
4. Za priključitev baterije uporabite več kablov. Prvi sklop je videti kot laboratorijska žična oprema. Pogosto je v paketu s krokodilskimi sponkami. Vtičnice za priključitev se nahajajo na desni strani naprave blizu dna. Dovolj enostavno jih je opaziti. Tako lahko polnite NiMH z iMax B6.
5. Potem morate priključiti kabel brezplačne baterije na konec rdeče in črne sponke, tako da ustvarite zaprto zanko. To je lahko nekoliko tvegano, še posebej, če uporabnik prvič naredi napačne nastavitve. Pritisnite in držite gumb za vnos tri sekunde. Zaslon mora nato obvestiti, da preverja baterijo, nato pa bo uporabnik pozvan, da potrdi nastavitev načina.
6. Medtem ko se baterija polni, se lahko pomikate po različnih zaslonih na zaslonu z uporabo dveh osrednjih gumbov, ki zagotavljata informacije o procesu polnjenja v različnih načinih.

Nasveti za optimizacijo zmogljivosti baterije

Najbolj standardni nasvet je, da popolnoma izpraznite baterije in jih nato napolnite. Čeprav gre za zdravljenje »spominskega učinka«, je treba pri nikelj-kadmijevih baterijah biti previden, saj jih je zaradi prekomernega praznjenja zlahka poškodovati, kar vodi v »obrat polov« in nepopravljive procese. V nekaterih primerih je izdelana baterijska elektronikana način, ki preprečuje negativne procese z zaustavitvijo, preden se zgodijo, vendar preprostejše naprave, kot so svetilke, ne.

Obvezno:

1. Bodite pripravljeni, da jih zamenjate. Nikelj-metal hidridne baterije ne zdržijo večno. Po koncu vira bodo prenehali delovati.
2. Kupite pametni polnilnik, ki elektronsko nadzoruje proces in preprečuje prekomerno polnjenje. To ni samo boljše za baterije, ampak tudi porabi manj energije.
3. Odstranite baterijo, ko je polnjenje končano. Nepotreben čas na napravi pomeni, da se za njeno polnjenje porabi več energije curka, s čimer se poveča obraba in porabi več energije.
4. Baterij ne izpraznite popolnoma, da bi podaljšali njihovo življenjsko dobo. Kljub vsem nasprotnim nasvetom bo popolna odvajanja dejansko skrajšala njihovo življenje.
5. NiMH baterije hranite pri sobni temperaturi v suhem prostoru.
6. Presežna toplota lahko poškoduje baterije in povzroči, da se hitro izpraznijo.
7. Razmislite o uporabi modela z nizko baterijo.

Tako lahko narišete črto. Dejansko so NiMH baterije s strani proizvajalca bolj pripravljene na današnje okolje in pravilno polnjenje baterij s pametno napravo bo zagotovilo njihovo delovanje in dolgo življenjsko dobo.