Ni MH акумулятори: характеристика, особливості заряджання

Ni-Mh з'явилися ще в середині минулого сторіччя. Винайдені вони були як спадкоємці нікель-кадмієвих АКБ, з метою нівелювати недоліки, якими вони мали.

Дослідження, що проводяться вченими, дозволили винайти нікель-водневі АКБ, що використовуються в космічній техніці. Професори зуміли вивести новий метод накопичення водню: у цьому типі електронакопичувачів водень накопичувався у сплавах. Такі матеріали мали можливість накопичувати об'єм водню, що в тисячу разів перевищує їх особистий об'єм.

Сплав складався мінімум із 2-х металів. Один з них відповідав за накопичення водню, інший був каталізатором, що забезпечує перехід водневих атомів у металеві ґрати. Може застосовуватися різноманітне поєднання металів, що дозволяє змінювати властивості сплаву. Спеціально було налагоджено виробництво сплавів, що функціонують при кімнатній температурі та зниженому тиску водню.

Нові сплави розробляються і сьогодні, а також повним ходом йде модернізація виробництва Ni-Mh. Успіхи скаже так: деякі девайси цього типу витримують до 2000 циклів. При цьому, ємність "-" електрода падає не більше ніж на 30%. Розробникам вдається досягти такого результату завдяки застосуванню сплавів нікелю з різними рідкісноземельними металами.

1975 ознаменувався отриманням патенту на сплав LaNi5. Матеріал застосовувався в Ni-Mh електронакопичувачі як активну речовину. Якщо брати до уваги попередні версії акумуляторів з іншими метал-гідридними металами, то вони не забезпечували прийнятну ємність.

Промисловий випуск електронакопичувачів, що обговорюються, стартував у середині 80-х років, коли вчені отримали сплав La-Ni-Co. Матеріал давав можливість здійснювати оборотне абсорбування водню понад сотню циклів. Надалі всі модернізації нікель-металогідриду були спрямовані на нарощування енергетичної щільності.

Під час удосконалень, заміні піддався мінусовий електрод, що збільшило активну масу електрода «+» в 1,3-2 рази. Власне від позитивного електрода має залежність ємність нікель-металогідридного пристрою. Такий різновид пропонує більш солідні питомі енергетичні показники, якщо порівнювати з нікель-кадмієм.

До складу нікель-металогідридних джерел енергії входять нетоксичні матеріали, що полегшує експлуатацію апаратури та її утилізацію. Ці позитивні сторони допомогли Ni-Mh здобути популярність у широких мас.

Приблизно до середини 1990-х років у галузі портативної електроніки переважали нікель-кадмієві джерела живлення. Проте через норми екології, що посилюються, промисловці стали віддавати перевагу нікель-металогідридним виконанням.

Принцип роботи

Щоб зрозуміти принцип роботи нікель-марганцевого акумулятора, необхідно розглянути кожен із етапів роботи:

• анод - позитивний електрод відповідає за окисну реакцію, в процесі якої абсорбується водень;
• катод - негативний електрод, що відновлює ємність шляхом дисабсорбції водню.

У електродній сітці, укладеній усередині акумулятора, відбувається хімічна реакція, під впливом якої відбувається впорядкований рух частинок. В результаті відбувається накопичення енергії, або розрядка АКБ, що відповідає робочому циклу.

Поширені види нікелевих АКБ

Найпоширенішими видами вважаються нікель-кадмієві, нікель-металогідридні, нікель-цинкові.

Є вторинними різновидами джерел живлення. У них підвищена енергетична ємність у порівнянні з кадмієвими, але термін експлуатації нижчий. Застосовуються такі моделі у багатьох напрямах конструювання. Винятком є ​​лише авіаційна техніка, оскільки марганцеві елементи за вагою важчі за інші різновиди. Створювати їх почали ще минулого століття, щоб замінити кадмієві акумулятори. Цілком витіснити їх не вийшло, оскільки деякі переваги за собою зберегли кадмієві типи. Після 10 років виробництва все ж таки вдалося досягти хорошого результату. Акумуляторні батареї стали стабільнішими, а також знизився ефект пам'яті. Процес, що провокується неправильною зарядкою. Установка АКБ при заряді вище 20 відсотків або її зняття не до кінця заповненої електроенергією призводить до цього процесу. Але навіть незважаючи на всі переваги, кадмієві моделі все одно продовжують використовувати багато виробників. Металогідридні елементи більш чутливі до перегріву через особливості своєї конструкції. Тому іноді кадмієві можуть заряджатися підвищеними технічними параметрами.

Кадмієві типи, як уже було сказано, не втрачають своєї популярності і донині. Випускаються вони вже досить давно. Є однією з найстародавніших моделей. Якщо правильно виконувати всі вимоги щодо зарядки та експлуатувати акумулятор як слід, то термін служби буде приблизно на рівні всіх нових моделей, лише іноді поступаючись. Виробники останнім часом оновлюють моделі, при цьому значно покращуючи їх.Хімічні реакції всередині кадмієвих АКБ є екзотермічними. У металогідридних різновидах хімічні реакції під час заряджання будуть ендотермічними.

Цинкові моделі на відміну від решти різновидів менш поширені. Найчастіше ці елементи застосовуються в непрофесійних фотоапаратах, в окремих випадках це можуть бути дорогі моделі. Одна з головних переваг над іншими — це низький опір та підвищена напруга. Нові акумуляторні батареї з металогідриду можуть включатися навіть тоді, коли вони вже розряджені в нуль. Такого в цинкових моделях не було. Через таку специфічність для цих елементів живлення може знадобитися докупити особливе ЗУ або можна скористатися новими, просунутими, автоматичними, зарядними пристроями. Найпопулярніший напрямок цинкових пристроїв – це дитячі товари та радіокеровані іграшки.

Єдине, що вони є підтипом кадмієвих АКБ. Іноді їх плутають, але відмінності мають. Цей різновид є вдосконаленим у порівнянні з попередниками. У них збільшувалася енергетична ємність та інші важливі параметри. Особливих змін у конструкції не помічено, є лише невеликі доопрацювання та зміни.

Області застосування

Нікель-марганцеві акумулятори встановлюють автомобілі, пульти дистанційного керування, виробниче обладнання, техніку. Популярність пояснюється непоганими споживчими характеристиками, ціною, на відміну Li-Mn АКБ. Акумулятори прості в експлуатації, здатні витримати більше 300 циклів, що не потребує їх частої заміни.

Елементи підбираються з потреб електричного приладу.Місткість АКБ 1500-3000 мАг підходить для плеєрів, фотоапаратів, смартфонів, радіокерованих іграшок. АКБ із ємністю 300-1000 мАг розраховані на пристрої з помірним споживанням – пульти дистанційного керування, світлодіодні ліхтарі, навігатори.

Ni-Mn акумулятор – популярне джерело живлення, яке застосовується повсюдно. Якість АКБ безпосередньо залежить від матеріалів, використаних під час виробництва катодів і технології обробки металу підвищення стабільності реакції. Тому слід ретельно вибирати виробника, орієнтуючись історію, відгуки.

Основні параметри

Серед базових характеристик батареї Ni-Mh-типу:

• енергетична густина – 60-120 Вт-ч/кг;
• внутрішній опір - 200-300 Ом;
• кількість циклів без істотної деградації елемента живлення (падіння трохи більше 20%) – 300-500 зарядів-розрядів;
• час швидкого заряджання – від 2 до 4 годин;
• питома енергія – 100-270 Вт-год/літр;
• номінальна напруга - 1,25 В;
• щомісячний саморозряд за кімнатної температури – 30%;
• оптимальний струм – до 0,5С$;
• періодичність підзарядки під час зберігання – 30-90 днів.

Правила заряджання

Раніше було зазначено, що правила експлуатації – це далеко не єдине, що потрібне для досягнення максимального експлуатаційного терміну нікель-металогідридних АКБ. Крім грамотного використання, подібні батареї дуже важливо грамотно заряджати. Взагалі, відповісти на питання - "Як правильно заряджати акумулятор Ni-MH?", Досить-таки складно. Річ у тім, кожен тип сплавів, використовуваний на електродах батареї, вимагає певних правил цього процесу.

Узагальнивши та усереднивши їх, можна виділити такі фундаментальні основи зарядки нікель-металогідридних акумуляторів:

• По-перше, потрібно дотримуватися правильного часу заряджання. Для більшості АКБ Ni-MH воно становить або 15 годин при зарядному струмі близько 0,1°С, або 1-5 годин при зарядному струмі в межах 0,1-1°С для батарей з високоактивними електродами. Винятками є акумулятори, що відновлюються, які можуть заряджатися більше 30 годин;
• По-друге, важливо відстежувати температуру батареї в процесі заряджання. Багато виробників не рекомендують перевищувати температурний максимум 50-60 градусів за Цельсієм;
• І по-третє, слід безпосередньо враховувати порядок проведення зарядки. Оптимальним вважається такий підхід, коли АКБ розряджається номінальним струмом до напруги на виходах 0,9-1 Вольт, після чого заряджається на 75-80% від своєї максимальної ємності. При цьому важливо враховувати, що при швидкій зарядці (струм, що подається більше 0,1) важливо організувати передзарядку з подачею високого струму на акумулятор близько 8-10 хвилин. Після цього процес зарядки варто організувати з плавним підвищенням напруги, що подається на АКБ, до 1,6-1,8 Вольт. До речі, при звичайній підзарядці нікель-металогідридного акумулятора напруга часто не змінюється і в нормі становить 0,3-1 Вольт.

Примітка! Зазначені вище правила зарядки батарей мають усереднений характер. Не забувайте, що для конкретної марки нікель-металогідридної АКБ вони можуть трохи відрізнятися.

Як відбувається крапельна зарядка Ni-MH акумуляторів

Найнеприємніша підзарядка для акумуляторів. Вона знижує термін служби та зменшує коефіцієнт корисної дії. Зумовлено це тим, що електроенергія надходить навіть тоді, коли джерело живлення вже повністю заряджене. Через невелику кількість струму, кількість енергії все одно не вистачить для прогрівання АКБ.

З-за всього вищесказаного можна зробити висновок, що для марганцевих різновидів необхідна більша кількість струму, що подається. З'ясувати, коли закінчиться процес зарядки, практично неможливо, якщо тільки вгадати. Також можна обмежитися виставленими опціями. Для цього потрібно знати вік акумулятора та його природне зношування.

Сама процедура також займає багато часу. Достоїнств у крапельної зарядки практично немає, а головною перевагою вважається простота цього способу. Не потрібно стежити за процесом, оскільки він більш-менш безпечний. В іншому сказати нічого, спосіб погано впливає на термін експлуатації акумуляторної батареї.

Швидка зарядка нікель-металогідридних акумуляторів: основні етапи

Швидка зарядка - це процедура, якою користуються багато вмілих автовласників. Фаз стало так багато, що вони одержали свої назви. Виконувати рекомендується по порядку. Небезпекою даного методу є можливість виникнення пожежі або повного виходу з ладу пристрою. Перегрів – це причина небезпеки. Уникнути її допоможе постійне спостереження за зарядкою та дотримання температурних умов.

Поділ фаз наступні:

• кваліфікація акумулятора;
• фаза заряджання;
• перехідний етап до швидкої зарядки:
• швидкий підзаряд;
• фаза дозарядки;
• підтримуюча зарядка.

Усі вони мають свої позитивні та негативні сторони. Деякі з них рекомендується пропустити, наприклад, фазу заряджання, що підтримує.

Визначення наявності акумуляторної батареї

Перевірка акумулятора на наявність означає не в прямому сенсі її перевірка, а трохи по-іншому. Напруга акумулятора повинна перебувати в межах від 0,8 до 1,8 Вольт.Якщо параметр буде перевищено або навпаки занижено, то зарядний пристрій розпізнає це як відсутність акумулятора або наявність серйозної неполадки.

Кваліфіковані показники. Це фаза, коли використання вихідної напруги нижче 0,8 Вольт поміняти не можна. При адекватній експлуатації акумуляторної батареї на марганці значення напруги при підзарядці не будуть падати нижче 1 Вольта. Якщо ж так сталося, що воно впало, це означає або глибокий розряд, через те, що пристрій занадто довго зберігався. А також причиною може бути якась інша серйозна проблема з акумуляторною батареєю.

Фаза передзаряджання. Зазвичай вона включається, коли акумулятор практично в нуль розрядженим. Приблизний час роботи в даній фазі має становити приблизно 30 хвилин. Після проведення заходу слід провести тестування на кількість напруги. Якщо воно не досягло мінімального значення 0,8 Вольт, то це означає, що акумуляторна батарея не підлягає відновленню.

Перехід до швидкої зарядки

Перехід має здійснюватися у кілька етапів. Насамперед необхідно переконатися, що акумуляторна батарея здатна підтримувати функцію швидкого заряджання. Зазвичай це вказується в інструкціях або у вигляді маркувальних позначень. Перед процедурою акумулятор не повинен перебувати в глибокому розряді.

Щоб зарядити марганцеві моделі швидкою зарядкою, потрібно видати напругу не вище 1,8 Вольт і не нижче 0,8 Вольт. Дані параметри не викликатимуть сильного перегріву та не виведуть з ладу джерело живлення.Щоб зрозуміти, чи можна заряджати акумулятор чи ні за допомогою швидкого заряджання, необхідно прочитати інструкцію, яка йде в комплекті до будь-якої моделі пристроїв. Якщо застосовується цей різновид заряджання, потрібно виконувати кілька послідовних етапів або алгоритмів.

Наявність акумуляторної батареї. Щоб перевірити наявність, потрібно подати електричний струм 0,1 С. Параметр напруги повинен перевищувати більше 1,8 Вольт. Більше видавати не можна, це буде розцінюватися зарядним пристроєм як відсутність акумуляторної батареї або її якусь неполадку. Як наслідок, підзарядка проводитися не буде.

Після того як буде проведено швидке підзаряджання, акумуляторної батареї потрібно дати невеликий відпочинок. Вже після невеликої перерви приступати до процедури дозарядки. Вона дозволяє вирівняти подачу електроенергії та збалансувати налаштування АКБ. Процедура виконується протягом півгодини з силою електричного струму в 0,3 С. Проводити захід з дозарядки довше за цей термін, вкрай не рекомендується. Акумуляторна батарея поступово почне втрачати свою ефективність та енергетичну ємність, а також зменшиться термін служби пристрою.

Такий метод застосовується лише тоді, коли марганцеві елементи живлення тривалий час не використовувалися після того, як було здійснено останній заряд. Для виконання підтримуючої зарядки може знадобитися покупка нового зарядного пристрою, який здатний підтримувати регулювання електроенергії. Зокрема, потрібна функція з мінімально можливою подачею електричного струму. Завдяки маленькому струму можна спробувати компенсувати саморозряджання акумуляторної батареї.

Що таке надшвидка зарядка Ni-MH акумуляторів

Надшвидка зарядка підтримується далеко не у всіх моделях нікелевих акумуляторних батарей. Здебільшого цього здатні лише нові технології виробництва.

Рекомендується застосовувати цю процедуру тільки в тому випадку, якщо є досвід роботи з електронними пристроями, а також за хороших знань і розуміння їх пристрою.

Після того, як акумуляторна батарея досягне 70-75 відсотків, потрібно відразу ж знизити подачу електроенергії. Також якщо почнеться різке підвищення температури, процес потрібно відразу припинити. При використанні методу надшвидкої зарядки потрібно постійно відстежувати весь процес. Виникнути може будь-яка неполадка. Все може дійти навіть до пожежі, що не є рідкістю при різкому підвищенні температури. Виробники рекомендують не застосовувати цей метод на старих акумуляторах, а фахівці просять не робити самостійних процедур у такий спосіб.

Як визначити рівень заряду NiMH акумуляторів

1. Рівень заряджання можна визначити за допомогою спеціальних інструментів. До них входить мультиметр або вилка навантаження.
2. Вилка навантаження є популярним інструментом для вимірювання акумулятором, що видається напруги. Купити його можна у будь-якому магазині автозапчастин.
3. Крім цього зрозуміти скільки залишилося заряду можна за спеціальними світловими індикаторами в нових джерелах живлення. Поряд з лампочкою вказується колір та підпис, що він означає. Зазвичай зеленим позначена повністю заряджена АКБ, а червоним або відсутністю підсвічування означає розряд.

Ni-MH акумулятори з низьким саморозрядом

Ця модель акумуляторів відрізняється своєю низькою чутливістю до саморозрядження. Тобто при тривалому зберіганні пристрій повільно витрачає електроенергію.Відбувається це рахунок невеликих особливостей конструкції.

Відновлення акумулятора

Поряд із дорожнечею та швидким саморозрядом, у акумуляторів Ni-MH є ще один недолік – яскраво виражений «ефект пам'яті». Його суть полягає в тому, що при систематичній зарядці не повністю розрядженої батареї вона як би запам'ятовує це і з часом істотно втрачає свою ємність. Для нейтралізації подібних ризиків власникам подібних АКБ потрібно заряджати максимально розряджені батареї, а також періодично тренувати їх шляхом процесу відновлення.

Відновлювати нікель-металогідридні акумулятори при «тренуванні» або при їх сильному розряді необхідно наступним чином:

1. Насамперед необхідно підготуватися. Для відновлення знадобляться:
   • якісний та, бажано, розумний зарядний прилад;
   • інструменти для вимірювання напруги та сила струму;
   • будь-який пристрій, здатний споживати енергію з АКБ.
2. Після підготовки можна вже поставити запитання щодо того, як відновити батарею. Спочатку необхідно за всіма правилами зарядити акумулятор, а потім розрядити його по напругі на виходах батареї в 0,8-1 Вольт;
3. Потім починається безпосередньо відновлення, яке, знову ж таки, повинно проводитись відповідно до всіх правил зарядки нікель-металогідридних акумуляторів. Стандартний процес відновлення може бути проведений двома способами:
   • Перший - якщо АКБ подає ознаки "життя" (як правило, при розряді на рівні 0,8-1 Вольт). Зарядка проходить з постійним збільшенням напруги, що подається з 0,3 до 1 Вольта з силою струму 0,1 С протягом 30-60 хвилин, після чого вольтаж залишається незмінним, а сила струму збільшується до 0,3-0,5 С;
   • Другий - якщо АКБ не подає ознак "життя" (при розряді менше 0,8 Вольт). У такому випадку заряджання здійснюється з 10-хвилинною перед-зарядкою високим струмом протягом 10-15 хвилин. Після цього проводяться описані вище дії.

Варто розуміти, що відновлення нікель-металогідридних АКБ – це процедура, яку потрібно періодично проводити для всіх акумуляторів (і «живих», і «неживих»). Тільки такий підхід до експлуатації даного типу батарей допоможе "вичавити" з них максимум.

Мабуть, на цьому оповідання на сьогоднішню тему можна завершувати. Сподіваємося, представлений вище матеріал був для вас корисним і дав відповіді на запитання, що цікавлять.

Особливості експлуатації

Умови використання багато в чому визначають, скільки робочих циклів витримає АКБ і як довго вона перебуватиме в строю. Два цих показники йдуть на спад при прискоренні розряду та зростанні його глибини. Безпосередньо впливають також швидкість заряду та контроль завершення процедури підзарядки.

Ni-Mh бувають різних типів і в залежності від цього, а також від умов функціонування девайс може забезпечити 500-1000 робочих циклів. За часом це три-п'ять років. Такі показники актуальні за 80-відсоткової глибини розряду.

Щоб забезпечити нікель-металогідридний накопичувач надійне функціонування протягом усього терміну його життя, користувач повинен дотримуватися всіх рекомендацій розробників. Особливу увагу потрібно приділяти температурному режиму, також не можна доводити апаратуру до значного розряду (менше 1 В). Крім того, неприпустиме і коротке замикання. Не можна експлуатувати нові Ni-Mh разом із використаними. Не можна припаювати до батарей проводки та інші пристрої.

Нікель-металогідрид набагато більш сприйнятливий до перезаряду, ніж нікель-кадмій. У першому випадку, очікується теплового розгону. Найчастіше Ni-Mh «заправляють» струмом 0,1 С протягом 15 год. Якщо застосовується компенсаційна підзарядка, то величина струму становитиме 0,01-0,03 C, а час, що витрачається на цю процедуру, — 30 годин.

Заряджати джерело енергії можна ще у прискореному та швидкому режимах. Перший варіант передбачає 4-5 годин часу, другий - лише годину. Такі швидкісні процедури підходять для Ni-Mh, оснащених високоактивними електродами. Якщо в хід йдуть швидкісні режими, то користувачеві доведеться ретельно відстежувати процес змін напруги, температури і деяких інших параметрів.

Виробники радять користуватися швидким зарядом у три етапи:

2. Струм 0,1 С. Час від 30 до 60 хвилин.

3. Струм 0,05-0,02 C. Це компенсаційний підзаряд.

Інформація про зарядку АКБ, як правило, знаходиться в інструкції з експлуатації, що додається до накопичувача. Показник струму зарядки, що рекомендується, можна знайти на корпусі накопичувача. Якщо брати загальний випадок, то напруга заряду при зарядному струмі 0,3-1 перебуває в межах 1,4-1,5 V.

Зберігання та утилізація

Зберігайте девайс за нормальної температури близької до нуля — це оптимальні умови. Крім того, враховуйте, що зберігати джерело енергії розумно тільки доки він придатний. Термін придатності можна переглянути на упаковці, проте маркування різних виробників часто розшифровується по-різному.

Коли Ni Mh відпрацювали своє, їх бажано не викидати, а здавати на переробку.

Переваги та недоліки

Значне підвищення енергетичних параметрів нікель-металогідридних акумуляторів не є єдиною гідністю їх перед кадмієвими.Відмовившись від використання кадмію, виробники почали використовувати більш екологічно чистий метал.

Завдяки цим перевагам і тому, що у виготовленні використовується метал - нікель, виробництво Ni-MH пристроїв різко зросло, якщо порівнювати з нікель-кадмієвими акумуляторами. ) треба раз на 20-30 днів.

Трохи про недоліки:

1. Виробники обмежили Ni-MH батареї десятьма елементами, тому що зі збільшенням циклів заряд-розряд та термін служби з'являється небезпека перегріву та переполюсування.
2. Ці акумулятори працюють у вужчому температурному діапазоні, ніж нікель-кадмієві.
3. При зарядці Ni-MH акумулятора виділяють багато тепла, тому потребують запобіжників або температурних реле.
4. Підвищений самозаряд, наявність якого обумовлена ​​реакцією оксидно-нікелевого електрода з воднем електроліту.

Деградація Ni-MH батарей визначається зниженням сорбуючої здатності від'ємного електрода при циклуванні. зменшення кількості електроліту та підвищення внутрішнього опору.

Потрібно враховувати, що характеристики батарей залежать від технології обробки сплаву негативного електрода, його структури та складу Метал для сплавів теж має значення.Все це змушує виробників дуже уважно вибирати постачальників сплавів, а споживачів завод-виробник.

Що віддати перевагу - Ni-Mh або Ni-Cd?

Візьмемо наприклад обладнання, яке буде працювати при низьких температурах, взимку на вулиці або в приміщенні, що не опалюється. Чому віддати перевагу в таких ситуаціях? Нікель-кадмію — його можливості виявляться більш слушними. Ni-Cd ефективніше функціонують на морозі, а також їх дозволяється заряджати при мінусі.

А от якщо дорівнювати по роботі в стандартних тепличних умовах, то нікель-металогідрид об'єктивно переграє за властивостями свого стародавнього конкурента, який може розчарувати користувача меншою ємністю та присутністю ефекту запам'ятовування.

• https://NaToke.ru/articles/276-nikel-metallogidridnye-ni-mh-akkumuljatory.html
• https://probatareiki.ru/akkumulyatory/ni-mn-akkumulyatory-pravila-zaryadki-i-ekspluatatsii
• https://warmsteel.ru/akb/akkumuljatory/ni-mn-akkumuljatory/
• https://SwapMotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/nikel-metallogidridnye-akkumulyatory.html
• https://batteryk.com/ni-mh-akkumulyatory

Як правильно заряджати нікель-металгідридні акумулятори

Технологія, за якою виробляють акумулятори Ni-Mh, стає все більш популярною. Такий склад дозволяє досягти високої ємності, меншої токсичності порівняно з NiCd та безпроблемного обслуговування. Вони добре виявили свій ресурс у фотоапаратах, іграшках, ліхтарях, мобільних телефонах та ін. техніці. Крім цього, нікель-металгідридні АКБ мають низький відсоток саморозрядки, що дозволяє розглядати їх як резервні джерела живлення при відключенні мережі.

Але без розуміння, як заряджати NiMh акумулятори, можна скоротити їхній життєвий цикл і знизити продуктивність.

Особливості та застосування NiMh

Накопичувачі даного типу працюють на основі хімічних реакцій, що протікають усередині них. До складу входять два основні електроди - анод (негативний) і катод (позитивний), розділених електролітом. Як анод застосовується сплав нікелю, а як катод - сплав металів рідкісноземельних елементів і нікелю, включаючи гідриди цих металів. При зарядці йде оборотна реакція, у якій іони металу переносяться на катод, а іони водню з'єднуються з металом як гідриду на аноді. У процесі розрядки - зворотна реакція, коли він гідридний електрод (анод) віддає накопичені у ньому іони водню, а катод віддає іони металу назад у електроліт. Процес повторюється багато разів, що дозволяє зберігати та віддавати електроенергію. Але при використанні хімічні зміни на електродах призводять до втрати ємності, в результаті погіршується продуктивність.

NiMh-акумулятори застосовуються у різних сферах:

• переносні електронні гаджети: мобільні телефони, фотоапарати, відеокамери, ігрові консолі;
• електроінструменти: електродрилі, шуруповерти, лобзики та ін., оскільки NiMh забезпечує високу продуктивність та довгу роботу при великих потужностях;
• автомобільна промисловість: у деяких гібридних видах електрокарів для живлення електромоторів;
• альтернативні джерела енергії: можна використовувати для зберігання енергії від сонячних батарей чи вітряних турбін;
• військова промисловість: як незалежні джерела живлення для радіостанцій, нічних приладів та ін.

Як заряджати акумулятори типу NiMh

Грамотні дії при зарядці важливі для тривалого та безпечного використання нікель-металгідридних елементів.У той час як недотримання їх призводить до зниження ємності, пошкодження елемента, зменшення терміну роботи. Крім того, варто використовувати сумісне зарядне, щоб уникнути пошкоджень.

Крапельна

Метод, у якому ЗУ подає імпульс повільно, постійно контролюючи напругу та температуру. Даний спосіб хоч і не такий швидкий, але більш щадний та ефективний. Основний принцип полягає у безперервному живленні, яке переключається на режим підтримки заряду. Покрокова інструкція виглядає так:

1. переконайтеся, що ЗП підходить безпосередньо для вашої моделі. Потім підключіть до розетки;
2. вставте батарею в ЗУ, дотримуючись полярності;
3. починайте, дотримуючись інструкцій. Зазвичай, на приладі є перемикач, який допомагає вибрати крапельну зарядку;
4. очікуйте повного відновлення енергії, відключіть із мережі.

Серед додаткових переваг даного способу можна назвати економію коштів через низьке споживання енергії, зручність використання у повсякденному житті завдяки автоматичному переходу в режим підтримки, запобігання перегріву.

Прискорена

Між цими двома методами різниця у способі подачі струму та часу. При прискореному подається високий струм заряду, щоб скоротити час: зазвичай близько 1-4 годин. Але надто швидке відновлення може пошкодити акумуляторні елементи та призвести до зношування. Але коли все ж таки потрібно швидко підзарядити пристрій, варто враховувати порядок дій:

1. переконайтеся, що зарядник та батареї підтримують такий спосіб. Не всі пристрої призначені для швидкого живлення;
2. дотримуйтесь інструкцій виробника, щоб уникнути перегріву та пошкоджень;
3. підключіть ЗУ до мережі, вставте акумулятор, перевіривши з'єднання контактів АКБ із контактами зарядника;
4. натисніть кнопку або виберіть відповідний режим;
5. стежте за індикатором, який показує стан та як протікає процес;
6. після завершення вимкніть з розетки.

Важливо пам'ятати, що прискорений метод слід застосовувати лише у разі потреби. Не всі типи акумуляторів можна підживити таким чином, тому перед початком переконайтеся в сумісності.

Зарядні пристрої для NiMh-акумуляторів

Для різних механізмів необхідно використовувати спеціальні зарядні оптимізувати заряд і продовжити життя АКБ. Деякі зарядники можуть бути адаптовані для швидкого струму і не підходять для чутливих акумуляторів. А деякі використовуються для обслуговування та відновлення старих та слабких накопичувачів енергії. В основному поділяються на такі підвиди:

• прості: звичайні і дешеві. Зазвичай заряджають повністю за 12-15 годин та не мають функції автоматичного відключення після закінчення;
• з автовідключенням: відключаються, коли джерело енергії повністю заряджене. Це допомагає запобігти перезарядженню та збільшити службу АКБ. Багато моделей оснащені індикатором, що показує поточний стан;
• з ΔV контролем: використовуються для автозарядки, щоб уникнути надлишкового заряду та перегріву. ΔV-контроль дозволяє визначити кінець процедури на основі зміни напруги. При досягненні заданого рівня настає режим підтримки заряду. Деякі ЗП також мають функцію зворотної полярності, яка оберігає від зарядки при неправильній установці;
• з рідкокристалічним дисплеєм: зазвичай мають безліч налаштувань та функцій.Також показують поточний стан підзарядки АКБ та повідомляють про помилки та проблеми. Такі зарядники забезпечують точність та контроль, що допомагає знизити ризик пошкодження.

Важливо мати на увазі, що параметри в залежності від виробника та зарядного можуть відрізнятися. Перед використанням прочитайте інструкцію та переконайтеся в сумісності з NiMh-акумуляторами. Вивчіть додатково, яким струмом заряджати акумулятор Ni-Mh і уникайте значення більше, ніж рекомендовано. Середні значення параметрів підзарядки виглядають так:

Максимальний струм заряду

Нікель-кадмієві акумулятори: особливості та відновлення

Винайдені понад сто років тому, Ni-Cd акумулятори зберігають свою популярність і досі. Це обумовлено довговічністю, морозостійкістю та швидкою зарядкою. Зараз такі акумулятори можна зустріти як у побутовій техніці, так і в промислових та військових масштабах.

Нікель-кадмієві акумулятори - історія створення

Батарея була створена Вагнер Юнгер в 1899 році. Але через дорожнечу видобутку матеріалів, що використовуються, подальші розробки відклали. Набув великої популярності використання після 1932 року, коли винайшли метод, як осадити активну речовину на нікелевий електрод. З 1947 року, коли вченими було розроблено спосіб відновлення газів усередині батареї під час зарядки, почали виробляти акумулятори в герметичному корпусі. Такі ми зараз бачимо в електричних приладах.

Ni cad акумулятори складаються з двох різноіменно заряджених електродів, розділених сепаратом. Всі елементи поміщені в електроліт і знаходяться у герметичному корпусі із пластику або металу.

На відміну від інших батарей, нікелеві акумулятори не перегріваються через низький опір, що зменшує можливість перегріву. Нагрівається лише після повної зарядки, як індикатор закінчення заряду.

Сфера застосування

Широко застосовуються для побутової техніки та апаратури, що споживають велику кількість струму. У портативній техніці: шуруповерти та дрилі. У громадському транспорті використовують для живлення ланцюгів управління тролейбусів і трамваїв, а в морському та річковому транспорті та літаках як вторинне джерело сировини.
Плюси застосування: довговічні, простота обслуговування, легкі та майже не чутливі до низьких температур.

Мінуси: містять отруйний кадмій, неекологічне використання. Заборонено утилізувати у побутове сміття, потрібно використовувати спеціальні контейнери для переробки батарейок.

Основні характеристики

Ємність акумулятора : 45-65Вт

Цикли заряд-розряд

При дотриманні умов експлуатації кількість циклів сягає 1000. Промислові зберігають працездатність протягом 25 років.

Нікель-кадмієві акумулятори можуть старіти раніше через наявність ефекту пам'яті — при зарядці не повністю розрядженої батареї наступний розряд відбувається до цього значення ємності. Перед заряджанням рекомендується визначити рівень зарядженості елементів.

На відміну від інших не втрачає своїх властивостей при зберіганні в розрядженому стані.

Тепловиділення

Невеликий нагрів знижує ризик перегріву та збільшує термін експлуатації акумулятора. Це зумовлено протікають всередині ендотермічними хімічними реакціями, що поглинають тепло, що виділяється.

Робоча температура:

Акумулятор працює за великої амплітуди температур: від -50 до +40оС.
корпус батареї:
Обов'язково герметичний та міцний.

На ринку існують різні розміри батарей, найбільшою популярністю користуються банки.

Правила експлуатації

Щоб акумулятор служив якомога довше, потрібно правильно його заряджати та дотримуватись правил експлуатації.

Як правильно заряджати акумулятор

Для того, щоб збільшити термін служби, перед заряджанням необхідно переконатися, що акумулятор повністю розряджений. При неповній розрядці під час експлуатації ефективна площа електродів знижуватиметься. Щоразу розряджаючи батарею до 0,9-1 Вольт, можна зберегти параметри батареї на більш тривалий час.

Перед першим використанням акумулятора, його потрібно потренувати провести кілька повних циклів заряд-розряд. Зазвичай достатньо п'яти, але на деяких моделях виробники рекомендують провести більше, тому дотримуйтесь вказаних в інструкції експлуатації рекомендацій. Так, батарея почне працювати на заявлених параметрах.

Також цикл тренування потрібно проводити після зберігання довше півроку.

Як зберігати батареї

Якщо ви не плануєте користуватися Ni-Cd акумулятором - не потрібно його заряджати, ні добре зберігаються в розрядженому стані. При тривалому зберіганні в зарядженому вигляді характеристики батареї починають знижуватися.

Відновлення ni-cd акумуляторів

Викидати батареї, що вийшли з ладу, — неекологічно і не так вигідно. У багатьох випадках непрацюючі батареї можна відновити самостійно. Ремонт батарей можна за допомогою дистильованої води або імпульсу струму.

Як перевірити батареї

Спочатку потрібно перевірити справність акумулятора. Зробити це можна самостійно за допомогою мультиметра.Під час першої діагностики визначаємо силу та напругу акумулятора під час заряджання пристрою. Через півгодини після початку зарядки прилад повинен показувати 13В, через годину значення має збільшитися на 0,5В. Максимальна позначка напруги –17В. Сила струму у справного пристрою за годину – 1 ампер.

При перевірці тестовий пристрій переводимо в режим DC – перевірка напруги. А перемикач режимів у значенні - 20В, тобто напруга пристрою не перевищить цієї позначки. Величина вимірювання напруги у повністю зарядженого акумулятора повинна дорівнювати кількості батарей у ньому, помноженої на напругу кожної з них.
якщо значення напруги нижче, акумулятор несправний.

Тепер потрібно зрозуміти, яка батарейка не працює. Випаюємо кожну з них та вимірюємо напругу на полюсах. Червоний щуп потрібно прикласти до позитивного полюса, а чорний до негативного. В електричних приладах напруга має бути 36-38В.
Якщо параметри відхиляються, батареї несправні.

Як відновити нікель кадмієвий акумулятор, читайте далі.

Відновлення водою, покроково

Відновлення дистильованою водою вважається більш ефективним та довговічним.

1. Перед тим, як відновлювати акумулятор, необхідно виявити елементи з нульовою напругою.
2. Потім, в їхньому корпусі за допомогою шуруповерта з тонким свердлом проробляємо невеликий отвір батареї з нульовою напругою.
   Заливаємо в цей отвір 1см3 дистильованої води.
3. Залишаємо на деякий час батареї.
4. Вимірюємо напругу.
5. Заряджаємо батареї.
6. Якщо відновлення відбулося успішно - запаюємо батареї або зашпаровуємо герметиком.
   Збираємо акумулятор.
7. Проводимо повну зарядку акумулятора.
8. Якщо напруга не збільшилася — робимо процедуру ще доти, доки напруга не відновиться.

Відновлення за допомогою високого струму

Відновити акумулятор можна за допомогою імпульсного розряду.

Необхідні для відновлення прилади:

1. Розбираємо акумулятор пристрою та вимірюємо напругу полюсів кожної банки.
2. Підключаємо негативну клему до джерела живлення – для цього можна використовувати автомобільний акумулятор або джерело безперебійного струму з напругою 12В. Якщо ви відновлюєте акумулятор з напругою більше 9,6В, потрібно використовувати ланцюг з 2 акумуляторів.
3. Інший кабель прикріплюємо до позитивного полюса.
4. На короткий час підключаємо до позитивного полюса джерело живлення. Рекомендується підключати на 4-5 секунд, щоб кабель не приварився до джерела живлення.
5. Вимірюємо напругу на полюсах банки, якщо вона не збільшилася, то проводимо повторну подачу струму.
6. Виконуємо кілька циклів заряду-розряду для відновлення ємності акумулятора.
7. Недолік такого методу - через кілька десятків циклів розрядки ємність акумулятора знижується, тому що під час подачі відбувається саморозряд, але це не відновлює хімічний склад робочої рідини електроліту.

Зарядний пристрій для ni-cd своїми руками

Комплектуючі деталі:

• USB кабель або Конденсатор
• Діоди
• Радіатор
• Термістор (опір 10кОМ)
• Резистори
• Транзистор
• Трансформатор
• Здвоєний компаратор 1401СА3
• Мідний дріт 6мм.

Інструменти:

• Шуруповерт;
• Настільна пилка;
• Вольтметр;
• Лобзик;
• Паяльник.

Інструкція зі збирання:

Отриманий зарядний пристрій потужність 470 мА.

Зібрати зарядний пристрій можна за наведеною нижче схемою:

Важливо встановити транзистор на радіатор, щоб уникнути сильного нагрівання.

Термістор слід встановити близько до акумулятора, щоб він реагував на зміну температури.

Додаткові функції: автоматичне відключення при повній зарядці контролює температуру, що дозволяє акумулятору не перегріватись і служити довше.

Ni-Cd або Li-ion, які краще. Порівняння батарей

Переваги нікелево-іонних акумуляторів:

• Низька вартість у порівнянні з аналогами;
• Швидкий заряд акумулятора;
• Великий термін експлуатації;
• Морозостійкість працює при великому спектрі температур;

Недоліки:

• Наявність ефекту пам'яті знижує працездатність при неповному розряді;
• Не зберігає заряд при тривалому зберіганні;
• Потрібне тренування акумулятора для відновлення характеристик після тривалого зберігання;
• Високий рівень саморозряду.

Також існують літій-іонні акумулятори, які є дорожчим аналогом. Найкраще застосовуються у пристроях з постійною напругою.

Переваги:

• Відсутність «ефекту пам'яті» — можна заряджати в міру потреби, не чекаючи повної розрядки;
• Висока ємність;
• Легкість;
• Відносно низький рівень саморозряду – близько 5% на місяць;
• Швидка заряджання.

Недоліки:

• Висока вартість у порівнянні з аналогами;
• Використання на морозі скорочує термін експлуатації;
• Порівняно невеликий термін служби: 200-300 циклів заряд-розряд.

Вибір типу акумулятора залежить від призначення: якщо ви плануєте використовувати пристрій на морозі, краще підійде нікелево-кадмієвий, а для домашнього використання при невеликих навантаженнях струму - літій-іонні батареї.

Нікелево-кадмієві акумулятори, незважаючи на наявність сучасних аналогів, не втрачають своєї популярності через невелику ціну. При дотриманні правил експлуатації, вони будуть служити вам довго. Тепер ви знаєте, як можна самостійно відновити акумулятор, правильно використовувати і навіть зібрати зарядний пристрій до нього своїми руками.