Πώς να φορτίσετε σωστά την μπαταρία

Στη σύγχρονη αγορά χημικών πηγών επαναχρησιμοποιήσιμου συνεχούς ρεύματος, οι πιο συνηθισμένες είναι οι μπαταρίες των ακόλουθων έξι τύπων:

• Μπαταρίες μολύβδου-οξέος;

• Μπαταρίες νικελίου-καδμίου;

• Μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου.

• Μπαταρίες νικελίου-ψευδαργύρου;

• Μπαταρίες ιόντων λιθίου;

• Μπαταρίες πολυμερούς λιθίου;

Πολλοί άνθρωποι έχουν συχνά μια πολύ λογική ερώτηση, πώς να φορτίσουμε σωστά αυτή ή εκείνη την μπαταρία, ώστε να μην την χαλάσουμε νωρίτερα, να παρατείνουμε τη διάρκεια ζωής της όσο το δυνατόν περισσότερο και ταυτόχρονα να έχουμε υψηλή ποιότητα της εργασίας μας; Αυτό το άρθρο θα σας βοηθήσει να λάβετε μια απάντηση σε αυτήν την ερώτηση σε σχέση με διαφορετικούς τύπους μπαταριών από τους πιο συνηθισμένους σήμερα.

Η ασφαλέστερη, παραδοσιακή μέθοδος φόρτισης μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι η φόρτιση συνεχούς ρεύματος, όταν η τιμή της σε αμπέρ δεν υπερβαίνει το 10% (0,1 C) της τιμής χωρητικότητας της μπαταρίας σε αμπέρ-ώρες.

Παρά αυτή την παράδοση, ορισμένοι κατασκευαστές υποδεικνύουν οι ίδιοι την ακριβή τιμή του μέγιστου επιτρεπόμενου ρεύματος φόρτισης για μια συγκεκριμένη μπαταρία και αυτό το ποσοστό σε αμπέρ συχνά φτάνει το 20-30% (0,2C-0,3C) της χωρητικότητας της μπαταρίας για αμπέρ-ώρες.Αν λοιπόν η μπαταρία έχει χωρητικότητα 55 αμπέρ-ώρες, τότε ένα ρεύμα αρχικής φόρτισης 5,5 αμπέρ είναι η ασφαλέστερη λύση.

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι η τάση ενός στοιχείου μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2,3 βολτ, επομένως, κατά τη φόρτιση με συνεχές ρεύμα, θα πρέπει να παρακολουθείτε την τάση, για παράδειγμα, μια μπαταρία 12 βολτ αποτελείται από 6 στοιχεία μπαταρίας, πράγμα που σημαίνει ότι η συνολική τάση στο τέλος της διαδικασίας φόρτισης της μπαταρίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 13,8 βολτ.

Για παράδειγμα, εάν μια μπαταρία μολύβδου-οξέος χωρητικότητας 100 αμπέρ ωρών φορτίστηκε με σταθερό ρεύμα 20 αμπέρ, τότε μετά από 6-7 ώρες τέτοιας φόρτισης το 90% της χωρητικότητάς της θα έχει ήδη φορτιστεί, τότε η σταθερά θα πρέπει ρυθμιστεί στην τάση και μετά από 17 ώρες η φόρτιση θα ολοκληρωθεί πλήρως.

Γιατί τόσο καιρό; Καθώς το ρεύμα θα πέσει και η τάση αργά, πλησιάζει εκθετικά την τιμή στόχο των 13,8 βολτ. Μια μπαταρία που φορτίζεται με αυτόν τον τρόπο είναι αξιόπιστη τόσο για λειτουργία buffer όσο και για λειτουργία κύκλου.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος φόρτισης μπαταριών μολύβδου-οξέος που είναι κατάλληλος για κυκλική λειτουργία. Αυτή η μέθοδος σάς επιτρέπει να φορτίζετε την μπαταρία για 6 ώρες.

Το ρεύμα φόρτισης έχει ρυθμιστεί στο 20% της χωρητικότητας της μπαταρίας σε αμπ-ώρες και η τάση ρυθμίζεται στα 14,5 βολτ (για μπαταρία με ονομαστική τάση 12 βολτ) και έτσι η μπαταρία φορτίζεται για 5-6 ώρες, μετά σβήνει ο φορτιστής...

Για να είμαστε ειλικρινείς, πρέπει να σημειωθεί ότι οι σύγχρονοι εξειδικευμένοι φορτιστές υψηλής ποιότητας απλά δεν επιτρέπουν κρίσιμες καταστάσεις κατά τη διαδικασία φόρτισης.

Οι μπαταρίες νικελίου καδμίου πρέπει να φορτίζονται με προσοχή, φοβούμενοι την υπερφόρτιση στο τέλος, επειδή κατά τη διαδικασία φόρτισης του θετικού ηλεκτροδίου οξειδίου-νικελίου, η έκλυση οξυγόνου σταδιακά αυξάνεται και ο ρυθμός χρήσης του ρεύματος σταδιακά μειώνεται. Έτσι η διαδικασία φόρτισης μιας μπαταρίας νικελίου-καδμίου συνοδεύεται από αύξηση της εσωτερικής της πίεσης.

Είναι καλύτερο να φορτίζετε τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου σε θερμοκρασίες από +10 έως +30 βαθμούς, καθώς το οξυγόνο απορροφάται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο καδμίου με βέλτιστο ρυθμό.

Για κυλινδρικές μπαταρίες κυλίνδρου, επιτρέπεται η φόρτιση υψηλής ταχύτητας επειδή τα ηλεκτρόδια είναι σφιχτά συναρμολογημένα εκεί, αλλά η απόδοση φόρτισής τους στην περιοχή των ρευμάτων φόρτισης από 0,1 C έως 1 C είναι σχεδόν αμετάβλητη. Στην τυπική λειτουργία φόρτισης για μπαταρίες νικελίου-καδμίου, σε 16 ώρες το στοιχείο φορτίζεται πλήρως από 1 βολτ σε 1,35 βολτ σε ρεύμα 0,1 C και σε ορισμένες περιπτώσεις αρκούν 14 ώρες.

Για να επιταχυνθεί η φόρτιση ορισμένων σύγχρονων μπαταριών νικελίου-καδμίου, μπορεί να εφαρμοστεί αυξημένο συνεχές ρεύμα, αλλά σε αυτή την περίπτωση απαιτείται ειδικό σύστημα ελέγχου που δεν επιτρέπει την επαναφόρτιση.

Γενικά, οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου μπορούν να φορτιστούν με ασφάλεια με σταθερό ρεύμα 0,2C-0,3C για μια περίοδο 6 έως 3 ωρών, είναι σημαντικό μόνο να παρακολουθείτε τον χρόνο φόρτισης. Εδώ επιτρέπουμε ακόμη και την επαναφόρτιση έως και 120-140%, τότε η χωρητικότητα εκφόρτισης θα είναι κοντά στην ονομαστική τιμή της μπαταρίας.

Για τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, το φαινόμενο μνήμης είναι εγγενές, επομένως, θα πρέπει να φορτίζεται μόνο μια πλήρως αποφορτισμένη μπαταρία, διαφορετικά, λόγω της προκύπτουσας υποεκφόρτισης, ενός επιπλέον διπλού ηλεκτρικού στρώματος, η μπαταρία δεν θα μπορεί να αποφορτίσει πλήρως τη φόρτιση εντελώς. Αποθηκεύστε τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου σε πλήρως αποφορτισμένη κατάσταση. Για τη φόρτιση μπαταριών νικελίου-καδμίου, καθώς και για άλλους τύπους, παράγονται ειδικοί φορτιστές.

Οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου αναπτύχθηκαν για να αντικαταστήσουν τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου. Με τις ίδιες διαστάσεις, έχουν 20% μεγαλύτερη χωρητικότητα και είναι απαλλαγμένα από το εφέ μνήμης, ώστε να μπορούν να φορτιστούν σε οποιαδήποτε κατάσταση. Ωστόσο, εάν η μπαταρία NiMH έχει αποθηκευτεί μερικώς αποφορτισμένη για περισσότερες από 30 ημέρες, πρέπει να αποφορτιστεί πλήρως πριν από τη χρήση και στη συνέχεια να φορτιστεί ξανά πλήρως.

Είναι απαραίτητο να αποθηκεύονται οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου σε μερικώς φορτισμένη κατάσταση, περίπου το 40% της ονομαστικής χωρητικότητάς τους. Πριν φορτίσετε τις νέες μπαταρίες για χρήση, είναι χρήσιμο να τις εκπαιδεύσετε με πλήρη αποφόρτιση και φόρτισή τους 4-5 φορές, τότε η ικανότητα εργασίας των μπαταριών θα είναι μεγαλύτερη από ό,τι χωρίς τέτοια εκπαίδευση.

Οι συνθήκες φόρτισης είναι παρόμοιες με το νικέλιο-κάδμιο - σε ρεύμα 0,1 C, η φόρτιση θα διαρκέσει από 15 έως 16 ώρες στο χρόνο, αυτές οι συστάσεις είναι τυπικές για όλους τους κατασκευαστές μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου. Όπως οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου, οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι ευαίσθητες στην υπερθέρμανση και δεν πρέπει να αφήνονται να θερμανθούν πάνω από 50 βαθμούς.

Οι μπαταρίες αυτού του τύπου φορτίζονται με συνεχές ρεύμα σε τάση 1,4 έως 1,6 βολτ ανά στοιχείο μπαταρίας και μια μπαταρία με τάση 0,9 βολτ θεωρείται πλήρως αποφορτισμένη, η περαιτέρω αποφόρτιση θα είναι επιβλαβής για την μπαταρία.

Όταν μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι σχεδόν πλήρως φορτισμένη, αρχίζει να θερμαίνεται περισσότερο επειδή η πηγή ενέργειας δεν πρόκειται πλέον να υποστηρίξει τη χημική αντίδραση της φόρτισης και εάν το ρεύμα φόρτισης είναι αρκετά υψηλό, η θερμοκρασία της μπαταρίας ξεκινά να ανέβει απότομα μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας εκκίνησης. Έτσι, εγκαθιστώντας έναν αισθητήρα θερμοκρασίας, μπορείτε να παρακολουθείτε την κατάσταση φόρτισης ενώ η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τους +60 βαθμούς. Διατίθενται ειδικοί φορτιστές για τη φόρτιση μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου.

Μια μπαταρία νικελίου-ψευδαργύρου έχει ονομαστική τάση 1,6 βολτ, δηλαδή για φόρτιση πρέπει να εφαρμόσετε 1,9 βολτ σε αυτήν, με ρεύμα 0,25 C. Μπορεί να φορτιστεί πλήρως σε 12 ώρες με ειδικό φορτιστή και από οποιαδήποτε χώρα. Δεν έχει αποτέλεσμα μνήμης, αλλά για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής, να αυξήσει τον αριθμό των κύκλων λειτουργίας μιας μπαταρίας νικελίου-ψευδαργύρου, χρειάζεται μόνο να φορτιστεί σε 90% της χωρητικότητάς του.

Διαφορετικά, είναι παρόμοια με μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου, αλλά η τάση εκφόρτισης εδώ είναι 1,2 βολτ και ο αριθμός των κύκλων λειτουργίας είναι τρεις φορές μικρότερος. Η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία είναι +40 βαθμοί.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως φορτίζονται πρώτα με σταθερό ρεύμα από 0,2 C έως 1 C σε τάση 4 έως 4,2 βολτ για 40 λεπτά και στη συνέχεια με σταθερή τάση 4,2 βολτ ανά στοιχείο. Εάν η φόρτιση γίνεται με ρεύμα 1C, ο χρόνος για την πλήρη φόρτιση της μπαταρίας ιόντων λιθίου θα είναι μόνο 2-3 ώρες.

Εάν η τάση φόρτισης υπερβαίνει τα 4,2 βολτ, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας ιόντων λιθίου θα μειωθεί. Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποθαρρύνονται ιδιαίτερα από την επαναφόρτιση. αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι το μέταλλο λιθίου εναποτίθεται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και το οξυγόνο απελευθερώνεται ενεργά στην άνοδο, ως αποτέλεσμα της οποίας μπορεί να προκληθεί θερμική διαρροή, αύξηση της πίεσης στο εσωτερικό της θήκης της μπαταρίας και αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της πίεση.

Έτσι, είναι ασφαλές και σωστό να φορτίζετε την μπαταρία Li-ion με τέτοιο τρόπο ώστε η τάση να μην υπερβαίνει την τιμή που συνιστά ο κατασκευαστής της μπαταρίας.

Ορισμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν κυκλώματα προστασίας που προστατεύουν το στοιχείο ιόντων λιθίου από υπερφόρτιση, η προστασία ενεργοποιείται όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας φτάσει τους +90 βαθμούς. Ορισμένες μπαταρίες έχουν ενσωματωμένο μηχανικό διακόπτη που ανταποκρίνεται στην υπερπίεση στη θήκη της μπαταρίας.

Συχνά, ένα σύστημα παρακολούθησης ενσωματωμένο σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου παρακολουθεί την τιμή της τάσης φόρτισης εισόδου και όταν η τιμή είναι εντός του επιτρεπόμενου εύρους, ξεκινά η διαδικασία φόρτισης. Εάν η οριακή τάση ξεπεραστεί ή είναι κάτω από την κατώτερη επιτρεπόμενη τιμή, η φόρτιση απλά δεν θα ξεκινήσει.

Ωστόσο, θα πρέπει να είστε προσεκτικοί με τη διαδικασία φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου, να παρακολουθείτε την τάση και το ρεύμα. Βασικά, κάθε συσκευή που χρησιμοποιεί μπαταρία ιόντων λιθίου έχει συχνά ενσωματωμένο φορτιστή ή συνοδεύεται από εξωτερικό φορτιστή.

Οι μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς δεν διαφέρουν στον τρόπο φόρτισης από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.Η μόνη διαφορά είναι ότι μια μπαταρία λιθίου-πολυμερούς περιέχει ηλεκτρολύτη που μοιάζει με γέλη, όχι υγρό, και ακόμη και όταν υπερφορτίζεται ή υπερθερμαίνεται, δεν εκρήγνυται όπως η αντίστοιχη μπαταρία ιόντων λιθίου, απλώς διογκώνεται. Αυτό εξηγεί την τάση μετατόπισης από την αγορά μπαταριών ιόντων λιθίου πολυμερούς λιθίου.

Διαβάστε επίσης για αυτό το θέμα: Πώς λειτουργούν και λειτουργούν οι μπαταρίες;