Jak prawidłowo naładować akumulator

Na współczesnym rynku chemicznych źródeł prądu stałego wielokrotnego użytku najczęściej spotykane są baterie następujących sześciu typów:

• akumulatory kwasowo-ołowiowe;

• Baterie niklowo-kadmowe;

• Akumulatory niklowo-wodorkowe;

• Baterie niklowo-cynkowe;

• Baterie litowo-jonowe;

• Baterie litowo-polimerowe;

Wiele osób często zadaje sobie bardzo rozsądne pytanie, jak prawidłowo naładować ten czy inny akumulator, aby nie zepsuć go przed czasem, maksymalnie wydłużyć jego żywotność i jednocześnie uzyskać wysoką jakość naszej pracy? Ten artykuł pomoże Ci uzyskać odpowiedź na to pytanie w odniesieniu do różnych typów baterii spośród najpopularniejszych obecnie.

Najbezpieczniejszą, tradycyjną metodą ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest ładowanie prądem stałym, gdy jego wartość w amperach nie przekracza 10% (0,1C) wartości pojemności akumulatora w amperogodzinach.

Mimo tej tradycji niektórzy producenci sami podają dokładną wartość maksymalnego dopuszczalnego prądu ładowania dla konkretnego akumulatora, a wartość ta w amperach często sięga 20-30% (0,2C-0,3C) pojemności akumulatora na amperogodziny.Jeśli więc akumulator ma pojemność 55 amperogodzin, to początkowy prąd ładowania 5,5 ampera jest najbezpieczniejszym rozwiązaniem.

Należy pamiętać, że napięcie jednego ogniwa akumulatora kwasowo-ołowiowego nie powinno przekraczać 2,3 V, dlatego przy ładowaniu prądem stałym należy monitorować napięcie, np. akumulator 12 V składa się z 6 ogniw, co oznacza, że ​​całkowite napięcie na końcu procesu ładowania akumulatora nie powinno przekraczać 13,8 V.

Na przykład, jeśli akumulator kwasowo-ołowiowy o pojemności 100 amperogodzin był ładowany stałym prądem 20 amperów, to po 6-7 godzinach takiego ładowania 90% jego pojemności będzie już naładowane, wówczas stała powinna być ustawione na napięcie i po 17 godzinach ładowanie zostanie w pełni zakończone.

Dlaczego tak długo? Gdy prąd spadnie, a napięcie będzie powoli, wykładniczo zbliżać się do docelowej wartości 13,8 wolta. Akumulator ładowany w ten sposób jest niezawodny zarówno w pracy buforowej, jak i cyklicznej.

Istnieje inny sposób ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych, który jest odpowiedni do pracy cyklicznej. Ta metoda pozwala ładować akumulator przez 6 godzin.

Prąd ładowania jest ustawiony na 20% pojemności akumulatora w amperogodzinach, a napięcie na 14,5 V (dla akumulatora o nominalnym napięciu 12 V), a więc akumulator jest ładowany przez 5-6 godzin, wtedy ładowarka się wyłącza...

Szczerze mówiąc, należy zauważyć, że nowoczesne, wysokiej jakości specjalistyczne ładowarki po prostu nie dopuszczają do krytycznych sytuacji podczas procesu ładowania.

Akumulatory niklowo-kadmowe należy ładować ostrożnie, obawiając się przeładowania na samym końcu, ponieważ w procesie ładowania dodatniej elektrody tlenkowo-niklowej wydzielanie tlenu stopniowo wzrasta, a tempo zużycia prądu stopniowo maleje. Tak więc procesowi ładowania akumulatora niklowo-kadmowego towarzyszy wzrost jego ciśnienia wewnętrznego.

Akumulatory niklowo-kadmowe najlepiej ładować w temperaturach od +10 do +30 stopni, ponieważ tlen jest pochłaniany przez ujemną elektrodę kadmową z optymalną szybkością.

W przypadku akumulatorów walcowych cylindrycznych ładowanie z dużą prędkością jest dopuszczalne, ponieważ elektrody są tam ciasno osadzone, ale ich skuteczność ładowania w zakresie prądów ładowania od 0,1C do 1C jest prawie niezmieniona. W standardowym trybie ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych w ciągu 16 godzin ogniwo jest w pełni naładowane od 1 wolta do 1,35 wolta przy prądzie 0,1 C, aw niektórych przypadkach wystarczy 14 godzin.

Aby przyspieszyć ładowanie niektórych nowoczesnych akumulatorów niklowo-kadmowych, można zastosować zwiększony prąd stały, ale w tym przypadku wymagany jest specjalny układ sterowania, który nie pozwala na ładowanie.

Generalnie akumulatory niklowo-kadmowe można bezpiecznie ładować stałym prądem 0,2C-0,3C przez okres od 6 do 3 godzin, ważne jest jedynie monitorowanie czasu ładowania. Tutaj dopuszczamy nawet ładowanie do 120-140%, wtedy pojemność rozładowania będzie zbliżona do znamionowej baterii.

W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych efekt pamięci jest nieodłączny, dlatego należy ładować tylko całkowicie rozładowany akumulator, w przeciwnym razie, w wyniku powstałego niedoładowania, dodatkowej podwójnej warstwy elektrycznej, akumulator nie będzie w stanie całkowicie rozładować ładunku całkowicie. Przechowuj akumulatory niklowo-kadmowe w stanie pełnego rozładowania. Do ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych, a także do innych typów, produkowane są specjalne ładowarki.

Akumulatory niklowo-wodorkowe zostały opracowane w celu zastąpienia akumulatorów niklowo-kadmowych. Przy tych samych wymiarach mają o 20% większą pojemność i są wolne od efektu pamięci, dzięki czemu można je ładować w dowolnym stanie. Jeśli jednak akumulator NiMH był przechowywany w stanie częściowo rozładowanym przez ponad 30 dni, należy go całkowicie rozładować przed użyciem, a następnie ponownie w pełni naładować.

Akumulatory niklowo-wodorkowe należy przechowywać w stanie częściowo naładowanym, około 40% ich pojemności nominalnej. Przed naładowaniem nowych akumulatorów do użytku warto je przeszkolić poprzez całkowite rozładowanie i naładowanie 4-5 razy, wtedy pojemność robocza akumulatorów będzie większa niż bez takiego przeszkolenia.

Warunki ładowania są podobne do niklowo-kadmowych - przy prądzie 0,1C ładowanie potrwa od 15 do 16 godzin, te zalecenia są standardowe dla wszystkich producentów akumulatorów niklowo-wodorkowych; podobnie jak akumulatory niklowo-kadmowe, akumulatory niklowo-wodorkowe są wrażliwe na przegrzanie i nie należy ich nagrzewać powyżej 50 stopni.

Akumulatory tego typu są ładowane prądem stałym o napięciu od 1,4 do 1,6 V na ogniwo akumulatora, a akumulator o napięciu 0,9 V uważa się za całkowicie rozładowany, dalsze rozładowywanie będzie szkodliwe dla akumulatora.

Gdy akumulator niklowo-wodorkowy jest prawie w pełni naładowany, zaczyna się bardziej nagrzewać, ponieważ źródło energii nie będzie już wspierać reakcji chemicznej ładunku, a jeśli prąd ładowania jest wystarczająco wysoki, temperatura akumulatora zaczyna gwałtownie wzrosnąć po zakończeniu procesu rozruchu. Tak więc, instalując czujnik temperatury, możesz monitorować stan ładowania, podczas gdy maksymalna dopuszczalna temperatura nie przekracza +60 stopni. Do ładowania akumulatorów niklowo-wodorkowych dostępne są specjalne ładowarki.

Akumulator niklowo-cynkowy ma napięcie nominalne 1,6 wolta, to znaczy do ładowania należy przyłożyć do niego 1,9 wolta przy prądzie 0,25C. Można go do pełna naładować w 12 godzin specjalną ładowarką iz dowolnego kraju.Nie ma efektu pamięci, ale aby wydłużyć żywotność, zwiększyć liczbę cykli pracy akumulatora niklowo-cynkowego wystarczy go naładować do ok. 90% jego pojemności.

W przeciwnym razie jest podobny do akumulatora niklowo-wodorkowego, ale napięcie rozładowania wynosi tutaj 1,2 wolta, a liczba cykli pracy jest trzykrotnie mniejsza. Maksymalna dopuszczalna temperatura wynosi +40 stopni.

Akumulatory litowo-jonowe są zwykle ładowane najpierw stałym prądem od 0,2 C do 1 C przy napięciu od 4 do 4,2 V przez 40 minut, a następnie stałym napięciem 4,2 V na ogniwo. Jeśli ładowanie odbywa się prądem 1C, czas pełnego naładowania akumulatora litowo-jonowego wyniesie tylko 2-3 godziny.

Jeśli napięcie ładowania przekroczy 4,2 V, żywotność akumulatora litowo-jonowego ulegnie skróceniu. Ponadto zdecydowanie odradza się ładowanie akumulatorów litowo-jonowych. prowadzi to do tego, że lit metaliczny osadza się na elektrodzie ujemnej, a tlen jest aktywnie uwalniany na anodzie, w wyniku czego może wystąpić wyciek termiczny, wzrost ciśnienia wewnątrz obudowy akumulatora, a to może doprowadzić do zmniejszenia ciśnienie.

Dlatego bezpieczne i właściwe jest ładowanie akumulatora Li-ion w taki sposób, aby napięcie nie przekraczało wartości zalecanej przez producenta akumulatora.

Niektóre akumulatory litowo-jonowe zawierają obwody zabezpieczające, które chronią ogniwo litowo-jonowe przed przeładowaniem, zabezpieczenie jest uruchamiane, gdy temperatura akumulatora osiągnie +90 stopni. Niektóre akumulatory mają wbudowany wyłącznik mechaniczny reagujący na nadciśnienie w komorze akumulatora.

Często system monitorowania wbudowany w akumulator litowo-jonowy monitoruje wartość wejściowego napięcia ładowania, a gdy wartość mieści się w dopuszczalnym zakresie, rozpoczyna się proces ładowania; jeśli napięcie graniczne zostanie przekroczone lub niższe od dolnej dopuszczalnej wartości, ładowanie po prostu się nie rozpocznie.

Należy jednak uważać z procesem ładowania akumulatorów litowo-jonowych, monitorować napięcie i prąd. Zasadniczo każde urządzenie korzystające z akumulatora litowo-jonowego często ma wbudowaną ładowarkę lub jest dostarczane z ładowarką zewnętrzną.

Akumulatory litowo-polimerowe nie różnią się sposobem ładowania od akumulatorów litowo-jonowych.Jedyna różnica polega na tym, że akumulator litowo-polimerowy zawiera żelowy elektrolit, a nie płyn, i nawet przy przeładowaniu lub przegrzaniu nie eksploduje, jak jego litowo-jonowy odpowiednik, tylko pęcznieje. To tłumaczy trend wypierania z rynku akumulatorów litowo-jonowych litowo-polimerowych.

Przeczytaj także w tym temacie: Jak działają i działają baterie?