Зарядка никель кадмиевых аккумуляторов- как правильно?

Никель-кадмиевые аккумуляторы

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.

— что это, история создания

Батарея была создана Вагнером 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 состоят из двух разноимённо заряженных электродов, разделённых . 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.

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.

Циклы заряд-разряд

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

Обязательно герметичный и прочный.

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

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

Как правильно заряжать

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 аккумулятором — не нужно его заряжать, ни отлично хранятся в разряженном состоянии. При долгом хранении в заряженном виде характеристики батареи начинают снижаться.

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.

Режим стандартной зарядки

Производители в обязательном порядке указывают в инструкциях, как долго следует заряжать никель-кадмиевый аккумулятор и каким током его следует заряжать. Это делается стандартным способом для большинства разновидностей батарей. Если напряжение батареи составляет 1 вольт, она должна зарядиться за 14-16 часов. Ток должен составлять 0,1 C.

В некоторых случаях характеристики процесса могут незначительно отличаться. На это влияют конструктивные особенности устройства, а также повышенный заряд активной массы. Это необходимо для того, чтобы увеличить емкость батареи.

Пользователю также может быть интересно, каким током заряжать Ni-Cd аккумулятор. В этом случае есть две возможности. В первом случае ток будет постоянным на протяжении всего процесса. Второй вариант позволяет заряжать аккумулятор в течение длительного времени без риска его повреждения. Схема заключается в использовании ступенчатого или постепенно уменьшающегося тока. На первом этапе она будет намного выше 0,1 C.

Какое количество времени оптимально для зарядки?

Период зарядки обычно указывается в руководстве пользователя устройства. В большинстве случаев устройство имеет специальный световой индикатор, который поможет вам понять, как долго нужно продолжать зарядку. По окончании зарядки отключите устройство от сети, чтобы не повредить аккумулятор. Среднее время зарядки шуруповерта составляет от 30 минут до семи часов. Ni-Cd аккумуляторы с напряжением 1,2 В имеют наибольшую продолжительность работы, при токе 250 мА их хватает примерно на семь часов.

Различают также два типа зарядных устройств: стандартные и импульсные. Стандартное зарядное устройство часто используется с непрофессиональными инструментами и работает от трех до семи часов. Импульсное зарядное устройство предназначено для профессиональных моделей и заряжает аккумулятор примерно за один час.

Преимущества

Для того чтобы понять, как правильно заряжать Ni-Cd аккумуляторы шуруповерта, фотоаппарата, видеокамеры и других портативных устройств, необходимо ознакомиться с технологией этого процесса. Она проста и не требует от пользователя специальных знаний или навыков. Даже после длительного хранения аккумулятор можно быстро зарядить. Это одно из преимуществ представленных устройств, которое делает их востребованными.

Никель-кадмиевые батареи характеризуются большим количеством циклов заряда и разряда. В зависимости от производителя и условий эксплуатации это может быть более 1 000 циклов. Преимуществом никель-кадмиевой батареи является ее долговечность и способность работать в сложных условиях. Даже при работе в условиях отрицательных температур оборудование будет функционировать должным образом. Его емкость не изменяется в этих условиях. Батарея может храниться в течение длительного времени с любой степенью заряда. Важным преимуществом является его низкая стоимость.

Недостатки

Недостатком представленных устройств является то, что пользователь должен обязательно научиться правильно заряжать Ni-Cd аккумуляторы. Представленные батареи, как уже упоминалось выше, обладают присущим им «эффектом памяти». Поэтому пользователь должен периодически проводить профилактические мероприятия по его устранению.

Энергетическая плотность представленных батарей будет несколько ниже, чем у других разновидностей автономных источников питания. Кроме того, при производстве этих устройств используются токсичные материалы, опасные для окружающей среды и здоровья. При использовании таких материалов возникают дополнительные расходы на утилизацию. По этой причине использование таких батарей ограничено в некоторых странах.

Никель-кадмиевые батареи требуют цикла перезарядки после длительного хранения. Это связано с их высокой скоростью саморазряда. Это также является дефектом их конструкции. Однако, зная, как правильно заряжать никель-кадмиевые батареи и правильно их эксплуатировать, вы сможете обеспечить свои машины автономным источником питания на долгие годы

Основные правила заряда никель кадмиевых аккумуляторов

При восстановлении емкости никель-кадмиевых источников питания используется принудительное ограничение скорости зарядки. В процессе зарядки выделяется кислород, который повышает давление внутри аккумулятора, а происходящие электрохимические процессы снижают емкость поступающего тока.

Часть поставляемой электроэнергии преобразуется в тепло, а дренажный клапан используется для выпуска избыточного газа, если давление поднимается выше допустимого уровня.

Долговечность батареи зависит от силы тока, которым она заряжается. Для достижения максимальной эффективности ток устанавливается в 1,6-2,0 раза больше номинальной емкости заряжаемого элемента. Аккумулятор рассчитан на зарядку при температуре от 0°C до 40°C, но рекомендуется достигать температуры от 10°C до 30°C.

При попытке зарядить замерзшую батарею выделяющийся кислород не поглощается материалом отрицательного электрода, что приводит к повышению давления и деформации металлического корпуса батареи.

При повышении температуры происходит более быстрое высвобождение ионов кислорода на положительном электроде, что ускоряет процедуру заправки. Когда температура поддерживается стабильной, интенсивность заряда регулируется током, подаваемым на клеммы, что изменяет интенсивность высвобождения ионов.

Однако скорость поглощения не зависит от степени нагрева, а определяется конструкцией никель-кадмиевого элемента.

Поскольку интенсивность поглощения кислорода зависит от конфигурации электродов, конструкции сепаратора и объема электролита, можно разработать батареи, допускающие ускоренную зарядку. Для этого используются источники тока с увеличенным количеством электродов, имеющих уменьшенную площадь поперечного сечения. Например, цилиндрические элементы заряжаются в 2-3 раза быстрее, чем плоские батареи.

Существуют также методы зарядки никель-кадмиевых батарей с деградированным электролитом. В теле клетки просверливается отверстие, через которое подается дистиллированная вода. Если необходимо восстановить аккумуляторную батарею, состоящую из нескольких батарей, необходимо предварительно определить детали с напряжением на клеммах около 0 В.

Батареи, заполненные водой, выдерживаются при комнатной температуре в течение 10-12 часов, после чего на клеммы подается напряжение для активации электрохимических процессов.

Как только на выходах появляется напряжение, отличное от 0 В, происходит стандартная зарядка. Рекомендуется оставить источники питания на 2 — 3 дня, а затем проверить напряжение. Если напряжение упало, долейте дистиллированную воду (объем зависит от размера корпуса).

Если напряжение не упало, отверстия затыкаются, а ячейки заряжаются и разряжаются 2-3 раза; при необходимости компоненты собираются в одну банку.

Что делать, если не идёт заряд

Если аккумулятор не заряжается, могут возникнуть следующие причины

Целостность зарядного устройства можно проверить с помощью вольтметра или другой батареи.

Если один элемент вышел из строя, об этом свидетельствует напряжение заряженной батареи. Аккумулятор должен быть заряжен до номинального напряжения, даже если он не имеет емкости. Если номинальное напряжение соответствует, то все элементы имеют определенную емкость и выдают напряжение, близкое к номинальному. Проведите тренировочные циклы: если емкость увеличивается, значит, батарея пригодна для регенерации. Продолжайте тренировочные циклы, пока время заряда и разряда не перестанет увеличиваться.

Когда напряжение заряженной батареи кратно 1 элементу, существует высокая вероятность выхода из строя отдельных элементов, из которых состоит батарея. Батарея разбирается, и каждый элемент проверяется. Дефектные элементы удаляются, а на их место впаиваются дефектные элементы. Из оставшихся исправных элементов можно собрать две неисправные батареи.