Як заряджати нікель-металогідридні акумулятори? Це питання, а також багато інших, тісно пов’язані з ним, будуть розглянуті в даній статті. Тема є актуальною, так як в даний час існує безліч електричних пристроїв, що працюють від батарей.
Різні види акумуляторів
Електричні батареї існують з різним обсягом заряду. Їх розміри варіюються від тих, що не більше ґудзики, до гігантів, які використовуються на промислових підприємствах. Здавалося б, між деякими акумуляторами, значно відрізняються за зовнішнім виглядом і габаритами, немає нічого спільного.
Однак це не так. Всі вони працюють за схожим принципом і виготовляються з тих же матеріалів.
Трохи історії
Перші акумулятори з’явилися в 19 столітті. Вони виготовлялися з нікелю та кадмію. Тому такі батареї отримали відповідну назву. Спочатку їх робота цілком задовольняла користувачів. Але з часом виникла потреба в більш довговічних батареях. До того ж фахівці, зайняті в області розробки електричних приладів, стали замислюватися про те, щоб прискорити процес зарядки. Матеріалами, які здатні забезпечити акумуляторам наявність таких характеристик, були визнані нікель і металогідридів.
Але процес створення нового типу батарей затягнувся на кілька десятиліть. Вперше про акумулятор нового покоління заговорили в п’ятдесяті роки двадцятого століття, а пробні їх зразки з’явилися тільки в кінці сімдесятих.
Особливості
Пристрій нікель-металлогидридного акумулятора дозволяє накопичувати водень, чиї обсяги в кілька разів перевищують габарити батареї. До того ж він завжди утворюється у певної частини виробу. Його запаси накопичуються ближче до контактів нікель-металогідридних акумуляторів.
Ці, а також ряд інших характеристик дозволяють заряджати такі пристрої до декількох тисяч разів. Однак у нікель-металогідридних акумуляторів є і свої недоліки, про які піде мова в наступному розділі.
Швидке нагрівання
Нікель-металогідридні батареї, з-за особливостей їх конструкції і характеристик матеріалів, з яких вони виготовляються, володіють високим ступенем нагреваемости. Тому процес їх зарядки вимагає особливого, більш “делікатного” підходу, ніж у їх кадмієвих попередників. Фахівці рекомендують серйозно поставитися до вибору зарядних пристроїв.
На це потрібно звернути увагу
Зарядка нікель-металогідридних акумуляторів, як і будь-який інший процес, можна оцінити у вигляді коефіцієнта корисної дії. Як він розраховується в даному випадку? При зарядці нікель-металогідридних акумуляторів електрична енергія, затрачувана на даний процес, викликає виділення тепла. Крім того, вона сприяє протіканню певних хімічних реакцій. ККД зарядки нікель-металогідридних акумуляторів – це і є кількість енергії, витраченої на хімічні процеси. Варто зазначити, що ніколи цей коефіцієнт не дорівнює 100%, навіть якщо мова йде про самих сучасних батареях і найбільш досконалих ЗУ.
Ще варто згадати про те, що цей показник у кадмієвих акумуляторів значно вище, ніж у їх сучасних аналогів.
Швидкість зарядки залежить від величини струму. Для неї були придумані окремі одиниці – частка від усього обсягу. Вони позначаються латинською літерою C. Розрізняють три варіанти здійснення зарядки нікель-металогідридних батарей:
Фактично можна говорити тільки про двох видах, оскільки перший і другий мало відрізняються один від одного.
Крапельної можна вважати ту зарядку, швидкість якої дорівнює 0,1 C. При швидкому варіанті цей показник вищий.
Для використання останнього типу потрібні більш складні пристрої, які здатні розпізнати завершення процесу і автоматично відключитися. При цьому запобігає перегрів батарей і їх пошкодження. Крапельна зарядка через використання низької напруги не призводить до надмірного підвищення температури виробу. А значить, вона не може стати причиною деформації нікель-металогідридних акумуляторів (Ni-MH).
У кожного виду зарядки є свої плюси і мінуси. Деякі з них будуть розглянуті нижче.
Швидка зарядка
При такому варіанті працездатність акумуляторів зберігається на більш тривалий термін. Крім того, як видно з назви, швидкість цього процесу досить швидка. І тому на зарядку витрачається менше часу, ніж при краплинному варіанті. Однак такий сценарій вимагає використання більш складного пристрої з вбудованими датчиками, що визначають рівень заряду батарей. Нерідко подібні прилади, придатні для швидкої зарядки, оснащені дисплеєм, на якому відображається час, необхідний для завершення зарядки, що використовується напруга, а також деякі інші відомості.
А значить, і вартість такої техніки вище, ніж тій, що вимагається для краплинної зарядки.
Повільний варіант
При повільному процесі для нікель-металлогидридного акумулятора ААА не потрібно пристрою, оснащеного датчиками закінчення заряду.
Тому воно, як правило, коштує дешевше. Але з його допомогою акумулятори будуть заряджатися далі. У даного способу є ще один серйозний недолік. Чим довше на батарею впливає електричний струм, тим швидше вона виходить з ладу. А значить, економлячи на зарядному пристрої, можна втратити через необхідність часто купувати нові акумулятори.
Якщо говорити про кадмієвих батареях, то саме такий варіант є для них найкращим. ККД даного виду зарядки найчастіше не перевищує позначки 70%. У зв’язку з негативним впливом на працездатність акумуляторів її не рекомендує використовувати більшість виробників нікель-металогідридних акумуляторів АА, а також інших видів батарейок.
Однак останнім часом у спеціалізованій літературі по електроніці все частіше стали з’являтися статті про нешкідливість повільної зарядки акумуляторів всіх видів, виготовлених за новими технологіями.
Технологія зарядки
Як заряджати нікель-металогідридні акумулятори?
Більшість виробників таких виробів пише в інструкціях до них наступні показники, при яких повинен проходити цей процес. Струм потрібно вибирати, що не перевищує 1C. Якщо це правило не дотримане, то це може призвести до того, що аварійний клапан, стримує надлишкове тиск, спрацює, і акумулятор вийде з ладу.
Заряджаючи акумулятори, слід стежити також за додержанням визначеного температурного режиму. Зазвичай в інструкціях вказується інтервал від 0 до 40 градусів Цельсія. Якщо температура не виходить за ці рамки, то зарядка, швидше за все, буде протікати благополучно. Втім, таке попередження стосується швидше використання промислових акумуляторів. Навряд чи зарядка батареї для звичайного побутового приладу часто здійснюється при температурі вище 40 і нижче 0 градусів Цельсія.
Про напругу та інших параметрах
Напруга, що подається на батареї при їх зарядці, не повинно виходити за межі 0,8-8 вольт. Коефіцієнт корисної дії швидкого варіанти цього процесу дорівнює приблизно 90%, що вважається найвищим значенням. Але ближче до закінчення ККД різко зменшується із-за того, що все більше енергії починає витрачатися на виділення тепла. Тому важливо, щоб відключення пристрою відбувалося своєчасно, без значного запізнення. В іншому випадку висока ймовірність спрацьовування аварійного клапана, службовця для пониження тиску.
Стадії зарядки
Для того щоб краще зрозуміти, як заряджати нікель-металогідридні акумулятори, слід спочатку розглянути докладно, як відбувається цей процес, здійснюваний за допомогою спеціального електричного пристрою.
Отже, спочатку прилад визначає, присутній у ньому акумулятор чи ні. Потім він ідентифікує рівень заряду батареї. Після цього відбувається попередня зарядка, яка перетікає в швидку і додаткову.
Далі буде докладно розкрито сутність кожного з даних етапів.
Присутність акумулятора
Щоб визначити, вставлена чи батарейка у відповідні роз’єми пристрою, апарат подає напругу в 0,1 C на контакти. Щоб почалася зарядка, напруга не повинна перевищувати позначку в 1,8 вольта. Якщо воно більше, то пристрій сприймає це як відсутність акумуляторної батареї або її вихід з ладу. Під час зарядки апарат кілька разів перевіряє наявність в ньому елементів живлення. Для чого це робиться? Іноді користувачі, не дочекавшись закінчення процесу, виймають батарейки. В такому випадку, щоб не витрачати енергію даремно, пристрій припиняє її подачу. Відключення робиться і з іншої причини. Якщо батарея розряджена, то подальша зарядка може призвести до небажаних наслідків, наприклад, до пожежі. Саме тому й відбувається його передчасне відключення.
Визначення рівня заряду
Ця дія виконується пристроєм також для запобігання його можливого ушкодження. Відомо, що при низькому рівні не можна включати швидкий режим зарядки. Тому якщо пристрій визначив, що цей показник у батареї досить високий, то воно спочатку запустить підготовчий режим. Зазвичай цього не потрібно. Найчастіше батарея не розряджається до межі, при якому включається попередній етап. Але він може знадобитися, якщо елемент живлення не використовувався протягом тривалого часу або є зношеним і не тримає в необхідній мірі заряд.
Попередня стадія
Як вже було сказано, вона потрібна, тільки якщо нікель-металлогидридная батарея сильно розряджена. Даний процес займає не більше півгодини. Якщо за цей час батарейка не накопичує потрібного рівня енергії, то вона сприймається пристроєм як пошкоджена. Якщо це сталося, то зарядка припиняється.
Основний етап
Перехід на цю стадію здійснюється не відразу, а поступово. Зазвичай він триває не більше п’яти хвилин. Тут, як і протягом всього процесу зарядки NiMH-акумулятори, здійснюється вимір температури. Якщо вона перевищує критичний рівень, то пристрій відключається. Але найголовніше з того, що відбувається на даному етапі, це поступове посилення зарядного струму.
На основній стадії постійно здійснюється контроль за рівнем заряду. Це необхідно для своєчасного відключення пристрою і припинення процесу. Наскільки в даний момент заряджена батарея, визначається за кількома параметрами.
Відміну від нікель-кадмієвих зразків
Рівень розряду в акумулятор Ni-Cd зазвичай визначається за графіком напруги. Відомо, що воно росте на початку і середині процесу, а ближче до його кінця починає слабшати. Коли напруга досягає встановленого мінімуму, пристрій припиняє свою роботу. Так відбувається при зарядки нікель-кадмієвих акумуляторів. Але у випадку з нікель-металогідридними зразками цей варіант не підходить. Точніше, при вимірюванні заряду тут теж враховується зменшення напруги, але до даного параметру додається ще й температура батарейки. Щоб не допустити перегрівання акумулятора, вимикання відбувається не при досягненні якоїсь конкретної температури, а коли її зростання починає перевищувати 1 градус в хвилину.
Але і таке припинення зарядки теж не є ідеальним варіантом.
Останнім часом з’явилися моделі ЗУ, в яких використовується не звичайний струм, а подається імпульсами. Експерти кажуть, що в таких пристроїв є ряд переваг, в тому числі і рівномірний розподіл заряду по всій батареї. Активні речовини, що накопичуються в результаті даного процесу, не утворюють надто великих кристалів.
Як заряджати нікель-металогідридні акумулятори? Для цього краще всього використовувати пристрій, оснащений описаними вище методами контролю. До того ж не зайвим буде і таймер відключення зарядки, який іноді є в таких приладах. Необхідний час можна легко розрахувати, знаючи ємність акумулятора, величину струму і коефіцієнт корисної дії приладу. До отриманого часу зазвичай додається запас, становить 5-10 відсотків від усього терміну. Відключення відбудеться, якщо до цього жоден з інших методів контролю не перерве роботу пристрою.
Додаткова зарядка
Цей етап починається після закінчення основного процесу. Він необхідний для того, щоб всі що знаходяться в пристрої нікель-металогідридні акумулятори отримали однакову ступінь заряду. Це робить роботу приладів, що використовують акумулятори, більш стабільною.
Екстрена зарядка
Як бути, якщо ви згадали в останній момент, що для роботи якого-небудь приладу знадобляться батарейки? Можна скористатися прискореної зарядкою.
Як заряджати нікель-металогідридні акумулятори таким способом? Експерти стверджують, що до того моменту, як рівень заряду досягне позначки в 70 відсотків, ККД процесу дорівнює майже 100%. Це означає, що енергія витрачається в основному на накопичення в акумуляторі активних речовин, а не на підвищення температури. Тому на даному етапі можна збільшити струм. Проте не рекомендується перевищувати позначку 10C. Головне при такому вигляді зарядки – визначити, коли закінчаться ті самі 70 відсотків. Тому треба точно знати, який заряд вже був присутній в батареї до початку прискореного процесу. Такий варіант, безумовно, підходить тільки людям, добре розбирається в електроніці.
Як зберігати нікель-металогідридні акумулятори? Таким питанням теж задаються багато користувачів електричних приладів, які працюють від батарейок. Відомо, що при тривалій перерві у використанні акумулятори починають деградувати – знижується здатність тримати заряд. Експерти дають наступні поради на цей рахунок.
По-перше, залишати без використання можна лише акумулятори, розряджені більш ніж наполовину. По-друге, при зберіганні оптимальним вважається кімнатний температурний режим. Краще всього не чекати повної розрядки акумулятора, інакше його доведеться відновлювати працездатність.
Друга життя батарейок
Як відновити нікель-металогідридні акумулятори?
Напевно багато хто вже знають про зразкову принципі такої операції. Необхідно кілька разів провести цикл зарядки і майже повної розрядки (не нижче 0,9 вольта). Але з цього правила є й деякі нюанси. Краще всього проводити таку “тренування” для кожної батарейки окремо. Оскільки в силу особливостей виробництва цих виробів характеристики окремих акумуляторів можуть відрізнятися один від одного. Тому зарядження та розрядження будуть проходити у них теж з різною швидкістю. Особливо ця порада стосується нікель-металогідридних акумуляторів для шуруповерта.
Як правило, в подібних електричних приладах використовується не одна батарея, а набір з декількох штук. Ці елементи живлення найкраще відновлювати окремо. Варто зазначити, що існують моделі ЗУ, які здатні проводити розрядку батарей. Але такі зразки коштують дорожче, ніж їх більш прості аналоги. Економити на акумуляторах або зарядних пристроях – вирішувати користувачам.
Висновок
Дана стаття була присвячена питанню “як правильно зарядити металогідридний акумулятор”. У ній розглянуті деякі тонкощі цього процесу. Також наведено основні відмінності NiMH-акумулятори від інших.
