Com carregar correctament la bateria

En el mercat modern de fonts químiques de corrent continu reutilitzable, les més habituals són les bateries dels sis tipus següents:

• bateries de plom-àcid;

• bateries de níquel-cadmi;

• Bateries de níquel-hidrur metàl·lic;

• Bateries de níquel-zinc;

• bateries de ions de liti;

• bateries de polímer de liti;

Moltes persones solen tenir una pregunta molt raonable, com carregar correctament aquesta o aquella bateria per no espatllar-la abans d'hora, allargar la seva vida útil tant com sigui possible i, al mateix temps, obtenir una alta qualitat del nostre treball? Aquest article us ajudarà a obtenir una resposta a aquesta pregunta en relació als diferents tipus de bateries de les més habituals actuals.

El mètode més segur i tradicional de càrrega de bateries de plom-àcid és la càrrega de corrent continu, quan el seu valor en amperes no supera el 10% (0,1C) del valor de capacitat de la bateria en amperes-hora.

Malgrat aquesta tradició, alguns fabricants indiquen el valor exacte del corrent de càrrega màxim permès per a una bateria en particular, i aquesta xifra en amperes arriba sovint al 20-30% (0,2C-0,3C) de la capacitat de la bateria per amperes-hora.Així, si la bateria té una capacitat de 55 amperes-hora, llavors un corrent de càrrega inicial de 5,5 amperes és la solució més segura.

Cal recordar que la tensió d'una cel·la d'una bateria de plom-àcid no ha de superar els 2,3 volts, per tant, quan es carrega amb corrent continu, hauríeu de controlar la tensió, per exemple, una bateria de 12 volts consta de 6 cel·les de bateria, el que significa que la tensió total al final del procés de càrrega de la bateria no ha de superar els 13,8 volts.

Per exemple, si una bateria de plom-àcid amb una capacitat de 100 amperes-hora es va carregar amb un corrent constant de 20 amperes, després de 6-7 hores d'aquesta càrrega ja es carregarà el 90% de la seva capacitat, llavors la constant hauria de ser s'ajustarà al voltatge i després de 17 hores la càrrega s'haurà completat completament.

Per què tant de temps? A mesura que el corrent caurà i la tensió s'acostarà lentament, s'acostarà exponencialment al valor objectiu de 13,8 volts. Una bateria carregada d'aquesta manera és fiable tant per al funcionament de la memòria intermèdia com del cicle.

Hi ha una altra manera de carregar bateries de plom-àcid que és adequada per al funcionament cíclic. Aquest mètode permet carregar la bateria durant 6 hores.

El corrent de càrrega s'estableix en el 20% de la capacitat de la bateria en amperes-hora i la tensió s'estableix en 14,5 volts (per a una bateria amb una tensió nominal de 12 volts), de manera que la bateria es carrega durant 5-6 hores, llavors el carregador s'apaga...

Per ser honest, cal tenir en compte que els carregadors especialitzats moderns d'alta qualitat simplement no permeten situacions crítiques durant el procés de càrrega.

Les bateries de níquel-cadmi s'han de carregar amb precaució, per por de sobrecàrrega al final, perquè en el procés de càrrega de l'elèctrode positiu d'òxid-níquel, l'evolució de l'oxigen augmenta gradualment i la taxa d'utilització del corrent disminueix gradualment. Així, el procés de càrrega d'una bateria de níquel-cadmi va acompanyat d'un augment de la seva pressió interna.

El millor és carregar bateries de níquel-cadmi a temperatures de +10 a +30 graus, ja que l'oxigen és absorbit per l'elèctrode de cadmi negatiu a una velocitat òptima.

Per a les bateries de rodets cilíndrics, la càrrega d'alta velocitat és permesa perquè els elèctrodes estan ben muntats allà, però la seva eficiència de càrrega en el rang de corrents de càrrega de 0,1C a 1C gairebé no canvia. En el mode de càrrega estàndard per a bateries de níquel-cadmi, en 16 hores la cel·la es carrega completament d'1 volt a 1,35 volts amb un corrent de 0,1 C, i en alguns casos 14 hores són suficients.

Per accelerar la càrrega d'algunes bateries modernes de níquel-cadmi, es pot aplicar un corrent continu augmentat, però en aquest cas es requereix un sistema de control especial que no permeti la recàrrega.

En general, les bateries de níquel-cadmi es poden carregar de manera segura amb un corrent constant de 0,2C-0,3C durant un període de 6 a 3 hores, només és important controlar el temps de càrrega. Aquí fins i tot permetem la recàrrega fins al 120-140%, aleshores la capacitat de descàrrega serà propera a la capacitat de la bateria.

Per a les bateries de níquel-cadmi, l'efecte de memòria és inherent, per tant, només s'ha de carregar una bateria completament descarregada, en cas contrari, a causa de la baixa descàrrega resultant, una doble capa elèctrica addicional, la bateria no podrà descarregar completament la càrrega. completament. Emmagatzemeu les bateries de níquel-cadmi en un estat completament descarregat. Per carregar bateries de níquel-cadmi, així com per a altres tipus, es produeixen carregadors especials.

Les bateries de níquel-hidrur metàl·lic es van desenvolupar per substituir les bateries de níquel-cadmi. Amb les mateixes dimensions, tenen un 20% més de capacitat i estan lliures de l'efecte memòria, per la qual cosa es poden carregar en qualsevol estat. No obstant això, si la bateria de NiMH s'ha emmagatzemat parcialment descarregada durant més de 30 dies, s'ha de descarregar completament abans d'utilitzar-la i després carregar-la de nou.

Cal emmagatzemar les bateries de níquel-hidrur metàl·lic en estat de càrrega parcial, aproximadament el 40% de la seva capacitat nominal. Abans de carregar piles noves per utilitzar-les, és útil entrenar-les descarregant-les completament i carregant-les 4-5 vegades, aleshores la capacitat de treball de les bateries serà més gran que sense aquesta formació.

Les condicions de càrrega són similars a les de níquel-cadmi: a un corrent de 0,1C, la càrrega durarà de 15 a 16 hores, aquestes recomanacions són estàndard per a tots els fabricants de bateries de níquel-hidrur metàl·lic; com les bateries de níquel-cadmi, les bateries de níquel-hidrur metàl·lic són sensibles al sobreescalfament i no s'han de deixar escalfar per sobre dels 50 graus.

Les bateries d'aquest tipus es carreguen amb corrent continu a una tensió d'1,4 a 1,6 volts per cel·la de la bateria, i una bateria amb una tensió de 0,9 volts es considera completament descarregada, una descàrrega addicional serà perjudicial per a la bateria.

Quan una bateria d'hidrur de níquel-metall està gairebé completament carregada, comença a escalfar-se més perquè l'energia de la font ja no suportarà la reacció química de la càrrega, i si el corrent de càrrega és prou alt, comença la temperatura de la bateria. augmentar bruscament un cop finalitzat el procés d'arrencada. Per tant, instal·lant un sensor de temperatura, podeu controlar l'estat de càrrega mentre la temperatura màxima permesa no sigui superior a +60 graus. Hi ha carregadors especials disponibles per carregar bateries de níquel-hidrur metàl·lic.

Una bateria de níquel-zinc té una tensió nominal d'1,6 volts, és a dir, per a la càrrega cal aplicar-li 1,9 volts, amb un corrent de 0,25C. Es pot carregar completament en 12 hores amb un carregador especial i des de qualsevol país.No té efecte de memòria, però per allargar la vida útil, augmentar el nombre de cicles de treball d'una bateria de níquel-zinc, només cal carregar-la a 90% de la seva capacitat.

En cas contrari, és similar a una bateria d'hidrur de níquel-metall, però la tensió de descàrrega aquí és d'1,2 volts i el nombre de cicles de treball és tres vegades menor. La temperatura màxima permesa és de +40 graus.

Les bateries d'ions de liti es carreguen primer a un corrent constant de 0,2C a 1C a una tensió de 4 a 4,2 volts durant 40 minuts, i després a una tensió constant de 4,2 volts per cèl·lula. Si la càrrega es fa amb un corrent d'1C, el temps per carregar completament la bateria d'ió de liti serà de només 2-3 hores.

Si la tensió de càrrega supera els 4,2 volts, la vida útil de la bateria d'ió de liti es reduirà. A més, es desaconsella que les bateries d'ió de liti es recarreguin. això condueix al fet que el metall de liti es diposita a l'elèctrode negatiu i l'oxigen s'allibera activament a l'ànode, com a resultat de la qual cosa es pot produir una fuita tèrmica, un augment de la pressió dins de la caixa de la bateria i això pot provocar una disminució de la pressió.

Per tant, és segur i adequat carregar la bateria d'ions de liti de manera que la tensió no superi el valor recomanat pel fabricant de la bateria.

Algunes bateries d'ions de liti contenen circuits de protecció que protegeixen la cèl·lula d'ions de liti de la sobrecàrrega, la protecció s'activa quan la temperatura de la bateria arriba a +90 graus. Algunes bateries tenen un interruptor mecànic integrat que respon a la sobrepressió a la caixa de la bateria.

Sovint, un sistema de control integrat en una bateria d'ió de liti controla el valor de la tensió de càrrega d'entrada i, quan el valor entra dins del rang permès, comença el procés de càrrega; si la tensió límit se supera o per sota del valor admissible inferior, la càrrega simplement no començarà.

Tanmateix, heu de tenir cura amb el procés de càrrega de bateries d'ió de liti, controlar la tensió i el corrent. Bàsicament, qualsevol dispositiu que utilitzi una bateria d'ió de liti sovint té un carregador integrat o ve amb un carregador extern.

Les bateries de polímer de liti no difereixen en la forma de càrrega de les bateries d'ió de liti.L'única diferència és que una bateria de polímer de liti conté un electròlit semblant a un gel, no un líquid, i fins i tot quan es sobrecarrega o s'escalfa, no explota com ho fa la seva contrapart d'ions de liti, només s'infla. Això explica la tendència de desplaçament del mercat de bateries d'ions de liti de polímer de liti.

Llegiu també sobre aquest tema: Com funcionen i com funcionen les piles?