Kaip tinkamai įkrauti akumuliatorių

Šiuolaikinėje daugkartinio naudojimo nuolatinės srovės cheminių šaltinių rinkoje labiausiai paplitusios yra šių šešių tipų baterijos:

• Švino rūgšties akumuliatoriai;

• Nikelio-kadmio baterijos;

• Nikelio-metalo hidrido baterijos;

• Nikelio-cinko baterijos;

• Ličio jonų baterijos;

• Ličio polimerų baterijos;

Daugeliui žmonių dažnai kyla labai pagrįstas klausimas, kaip tinkamai įkrauti tą ar kitą akumuliatorių, kad nesugadintumėte jo anksčiau laiko, kuo ilgiau pailgintumėte jo tarnavimo laiką ir tuo pačiu gautume kokybišką darbą? Šis straipsnis padės gauti atsakymą į šį klausimą, susijusį su įvairių tipų baterijomis, kurios šiandien dažniausiai naudojamos.

Saugiausias, tradicinis švino rūgšties akumuliatorių įkrovimo būdas yra nuolatinės srovės įkrovimas, kai jo vertė amperais neviršija 10% (0,1C) akumuliatoriaus talpos vertės ampervalandėmis.

Nepaisant šios tradicijos, kai kurie gamintojai patys nurodo tikslią konkretaus akumuliatoriaus didžiausios leistinos įkrovimo srovės vertę, o šis skaičius amperais dažnai siekia 20-30% (0,2C-0,3C) akumuliatoriaus talpos ampervalandėmis.Taigi, jei akumuliatoriaus talpa yra 55 ampervalandžiai, 5,5 amperų pradinė įkrovimo srovė yra saugiausias sprendimas.

Reikėtų prisiminti, kad švino rūgšties akumuliatoriaus vieno elemento įtampa neturi viršyti 2,3 volto, todėl kraunant nuolatine srove reikia stebėti įtampą, pavyzdžiui, 12 voltų akumuliatorių sudaro 6 akumuliatoriaus elementai, o tai reiškia, kad bendra įtampa akumuliatoriaus įkrovimo proceso pabaigoje neturi viršyti 13,8 volto.

Pavyzdžiui, jei 100 ampervalandžių talpos švino rūgšties akumuliatorius buvo įkraunamas pastovia 20 amperų srove, tai po 6-7 valandų tokio įkrovimo jau bus įkrauta 90% jo talpos, tada konstanta turėtų būti nustatyta įtampa ir po 17 valandų įkrovimas bus visiškai baigtas.

Kodėl taip ilgai? Srovei mažėjant, o įtampai lėtai, eksponentiškai artėjant prie tikslinės 13,8 voltų vertės. Tokiu būdu įkrauta baterija yra patikima ir buferiniam, ir ciklo darbui.

Yra dar vienas būdas įkrauti švino rūgšties baterijas, tinkamas cikliniam veikimui. Šis metodas leidžia įkrauti akumuliatorių 6 valandas.

Įkrovimo srovė nustatoma iki 20% akumuliatoriaus talpos ampervalandėmis, o įtampa – 14,5 volto (akumuliatoriui, kurio vardinė įtampa 12 voltų), taigi akumuliatorius kraunamas 5–6 valandas, tada pakrovėjas išsijungia...

Tiesą sakant, reikia pastebėti, kad šiuolaikiniai aukštos kokybės specializuoti įkrovikliai tiesiog neleidžia įkrauti kritinių situacijų.

Nikelio kadmio baterijas reikia įkrauti atsargiai, baiminantis perkrovimo pačioje pabaigoje, nes teigiamo oksido-nikelio elektrodo įkrovimo procese palaipsniui didėja deguonies išsiskyrimas, o srovės panaudojimo greitis palaipsniui mažėja. Taigi nikelio-kadmio akumuliatoriaus įkrovimo procesą lydi jo vidinio slėgio padidėjimas.

Nikelio-kadmio baterijas geriausia krauti nuo +10 iki +30 laipsnių temperatūroje, nes neigiamas kadmio elektrodas deguonį sugeria optimaliu greičiu.

Cilindriniams ritininiams akumuliatoriams greitas įkrovimas yra leistinas, nes ten elektrodai yra sandariai sumontuoti, tačiau jų įkrovimo efektyvumas įkrovimo srovių diapazone nuo 0,1C iki 1C beveik nekinta. Standartiniu nikelio-kadmio baterijų įkrovimo režimu elementas visiškai įkraunamas nuo 1 volto iki 1,35 volto, esant 0,1 C srovei, o kai kuriais atvejais pakanka 14 valandų.

Kai kurių šiuolaikinių nikelio-kadmio baterijų įkrovimui paspartinti galima pritaikyti padidintą nuolatinę srovę, tačiau tokiu atveju reikalinga speciali valdymo sistema, kuri neleidžia įkrauti.

Apskritai nikelio-kadmio baterijas galima saugiai įkrauti pastovia 0,2C-0,3C srove 6-3 valandas, tik svarbu stebėti įkrovimo laiką. Čia netgi leidžiame įkrauti iki 120-140%, tada iškrovimo talpa bus artima akumuliatoriaus nominaliajai galiai.

Nikelio-kadmio baterijoms atminties efektas yra būdingas, todėl reikia įkrauti tik visiškai išsikrovusią bateriją, kitaip dėl nepakankamo išsikrovimo, papildomo dvigubo elektrinio sluoksnio, akumuliatorius negalės visiškai iškrauti įkrovos. visiškai. Nikelio-kadmio baterijas laikykite visiškai išsikrovusias. Nikelio-kadmio baterijoms įkrauti, kaip ir kitoms rūšims, gaminami specialūs įkrovikliai.

Nikelio-metalo hidrido baterijos buvo sukurtos pakeisti nikelio-kadmio baterijas. Tokių pačių matmenų jie turi 20% daugiau talpos ir neturi atminties efekto, todėl gali būti įkraunami bet kokioje būsenoje. Tačiau jei NiMH baterija buvo laikoma iš dalies išsikrovusi ilgiau nei 30 dienų, prieš naudojant ją reikia visiškai iškrauti ir vėl visiškai įkrauti.

Nikelio-metalo hidrido baterijas reikia laikyti iš dalies įkrautas, maždaug 40% nominalios talpos. Prieš įkraunant naujas baterijas naudojimui, pravartu juos treniruoti pilnai iškraunant ir įkraunant 4-5 kartus, tuomet baterijų darbingumas bus didesnis nei be tokio mokymo.

Įkrovimo sąlygos panašios į nikelio-kadmio – esant 0,1C srovei, įkrovimas truks nuo 15 iki 16 valandų, šios rekomendacijos yra standartinės visiems nikelio-metalo hidrido akumuliatorių gamintojams; kaip ir nikelio-kadmio baterijos, nikelio-metalo hidrido baterijos yra jautrios perkaitimui ir neturėtų įkaisti daugiau nei 50 laipsnių.

Šio tipo akumuliatoriai įkraunami nuolatine srove, kurios įtampa yra nuo 1,4 iki 1,6 volto vienam akumuliatoriaus elementui, o akumuliatorius, kurio įtampa yra 0,9 volto, laikomas visiškai išsikrovusiu, tolesnis iškrovimas bus žalingas akumuliatoriui.

Kai nikelio-metalo hidrido akumuliatorius beveik visiškai įkrautas, jis pradeda labiau kaisti, nes šaltinio energija nebepalaiko cheminės įkrovos reakcijos, o jei įkrovimo srovė yra pakankamai didelė, akumuliatoriaus temperatūra pradeda pakilti. staigiai pakilti pasibaigus įkrovos procesui. Taigi, sumontavę temperatūros jutiklį, galite stebėti įkrovimo būseną, kai maksimali leistina temperatūra yra ne didesnė kaip +60 laipsnių. Nikelio-metalo hidrido akumuliatoriams įkrauti yra specialūs įkrovikliai.

Nikelio-cinko akumuliatoriaus vardinė įtampa yra 1,6 volto, tai yra, norint įkrauti, reikia įjungti 1,9 volto įtampą, kurios srovė yra 0,25 C. Su specialiu įkrovikliu ir iš bet kurios šalies pilnai įkraunama per 12 valandų.Neturi atminties efekto, tačiau norint prailginti nikelio-cinko akumuliatoriaus tarnavimo laiką, padidinti darbo ciklų skaičių, tereikia jį įkrauti iki 90% savo talpos.

Priešingu atveju jis panašus į nikelio-metalo hidrido akumuliatorių, tačiau čia iškrovimo įtampa yra 1,2 volto, o darbo ciklų skaičius yra tris kartus mažesnis. Didžiausia leistina temperatūra yra +40 laipsnių.

Ličio jonų akumuliatoriai paprastai pirmiausia įkraunami pastovia 0,2–1 C srove ir 4–4,2 volto įtampa 40 minučių, o vėliau – pastovia 4,2 volto įtampa vienai elementei. Jei įkraunama 1C srove, ličio jonų akumuliatoriaus pilnai įkrovimo laikas bus tik 2-3 valandos.

Jei įkrovimo įtampa viršija 4,2 voltus, ličio jonų akumuliatoriaus tarnavimo laikas sutrumpės. Be to, ličio jonų baterijas labai nerekomenduojama įkrauti. tai lemia tai, kad ant neigiamo elektrodo nusėda ličio metalas, o ant anodo aktyviai išsiskiria deguonis, dėl ko gali atsirasti terminis nuotėkis, padidėti slėgis akumuliatoriaus korpuso viduje, o tai gali sumažinti spaudimas.

Taigi saugu ir tikslinga Li-ion akumuliatorių krauti taip, kad įtampa neviršytų akumuliatoriaus gamintojo rekomenduojamos vertės.

Kai kuriuose ličio jonų akumuliatoriuose yra apsauginės grandinės, kurios apsaugo ličio jonų elementą nuo perkrovimo, apsauga suveikia, kai akumuliatoriaus temperatūra pasiekia +90 laipsnių. Kai kuriose baterijose yra įmontuotas mechaninis jungiklis, kuris reaguoja į viršslėgį akumuliatoriaus korpuse.

Dažnai ličio jonų akumuliatoriuje įmontuota stebėjimo sistema stebi įėjimo įkrovimo įtampos vertę, o kai reikšmė patenka į leistiną diapazoną, prasideda įkrovimo procesas; jei ribinė įtampa viršijama arba mažesnė už apatinę leistiną vertę, įkrovimas tiesiog neprasidės.

Tačiau turėtumėte būti atsargūs kraunant ličio jonų baterijas, stebėti įtampą ir srovę. Iš esmės bet kuris įrenginys, kuriame naudojamas ličio jonų akumuliatorius, dažnai turi įmontuotą įkroviklį arba komplektuojamas su išoriniu įkrovikliu.

Ličio polimerų akumuliatoriai įkrovimo būdu nesiskiria nuo ličio jonų akumuliatorių.Vienintelis skirtumas yra tas, kad ličio polimero akumuliatoriuje yra ne skystis, o gelio pavidalo elektrolitas ir net perkrautas ar perkaitęs jis nesprogsta taip, kaip jo ličio jonų analogas, o tiesiog išsipučia. Tai paaiškina ličio jonų baterijų ličio polimero išstūmimo tendenciją.

Taip pat skaitykite šia tema: Kaip veikia ir veikia baterijos?