Как заряжать никель магниевые аккумуляторы: как заряжать, зарядное устройство и параметры — magazinakb.ru

Содержание

Зарядка аккумуляторов

Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, стакивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора. Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы может существенно снизиться.

В данной статье мы Вам расскажем о том, как нужно правильно заряжать каждый тип аккумулятора.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотные аккумуляторы следует заряжать постоянным током, величина которого (А) не более 10% показателя емкости батареи (А•ч). Данный способ зарядки является наиболее безопасным и уже стал традиционным. Тем не менее, многие производители сегодня стремятся указывать точный допустимый показатель для определенного аккумулятора. Как правило, данный показатель достигает 30% от показателя емкости. Важно помнить о том, что показатель напряжения 1-ой ячейки такого типа аккумулятора не должен превышать 2,3 В. То есть, при заряде батареи необходимо отслеживать напряжение Приведем пример: двенадцативольтовая батарея включает в себя шесть ячеек, следовательно, общий показатель напряжения в конце подзарядки не должен переступать порог в 13,8 В.

В случае, если емкость аккумулятора равняется 100 (А•ч), а постоянный ток подзарядки – 20 А, то спустя около шести-семи часов 90% заряда будет достигнуто. После достижения данного показателя нужно перейти на режим постоянного напряжения и по истечении 17 часов процесс зарядки будет закончен. Возникает вопрос – почему так много времени уходит на заряд? Все потому, что ток постепенно будет понижаться, а напряжение при этом медленно, но верно будет идти к показателю в 13,8 В. В итоге, аккумулятор будет безопасно заряжен и надежен и для буферной эксплуатации, и для цикличной.

Другой метод заряда свинцово-кислотных аккумуляторов позволяет достигнуть 100% емкости за короткое время (около шести часов) и подходит для цикличного режима использования.

Заключается данный способ в следующем: сила тока заряда устанавливается на 20% от емкости батареи, а напряжение фиксируется на 14,5 В.

Последние модели зарядных устройств от надежных производителей не допускают возникновения критических ситуаций при осуществлении заряда аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевый аккумулятор требует к себе очень осторожной подзарядки, поскольку нельзя допускать возникновения перезаряда. Перезаряд провоцирует образование кислорода, а использование тока при этом медленно понижается. Таким образом, заряд никель-кадмиевого аккумулятора характеризуется ростом его давления внутри корпуса. Специалисты советуют заряжать данный тип аккумулятора при температурном режиме +10 — +30 градусов по Цельсию. При таких показателях происходит поглощение выделяемого кислорода кадмиевым электродом.

Цилиндрические рулонные НК-аккумуляторы допускают заряд при быстрой скорости, ведь электроды внутри них расположены очень плотно друг к другу. При стандартном режиме заряда в течение 16 ч происходит полный заряд от 1В до 1,35В. Сила тока при этом равняется 0,1С.

Для того, чтобы увеличить скорость заряда современные НК-аккумуляторы имеют возможность использования тока постоянной величины. Но в таком случае нужен постоянный контроль во избежание перезарядов.

Как правило, никель-кадмиевые аккумуляторы заряжаются при постоянном токе величиной 0,2С-0,3С в течение трех-шести часов. При этом допускается перезаряд до 140%.

Важно отметить, что никель-кадмиевые аккумуляторы отличаются эффектом памяти, то есть обратимая потеря емкости. Именно поэтому заряжать необходимо полностью разрядившийся аккумулятор до 0%. Иначе в следствие возникнувшего «недозаряда2 аккумулятор лишается возможности отдавать полноценно заряд. Хранение НК-аккумуляторов происходит в абсолютно разряженном состоянии. В осуществлении заряда никель-кадмиевого аккумулятора применяются специальные зарядные устройства.

Никель-металл-гидридный

аккумулятор

Никель-металл-гидридный аккумулятор – современная разработка, которая признана служить заменой выше описанных никель-кадмиевых аккумуляторов. При аналогичных габаритах данные аналоги отличаются большей емкостью (на 20%) и не имеют эффекта памяти. То есть, возможно осуществление дозаряда. Особенность данного типа аккумулятора заключается в том, что для заряда никель-металл-гидридного аккумулятора, хранившегося частично разряженным больше тридцати суток, его нужно полностью разрядить. При этом хранение осуществляется при неполном заряде – до 40%. Новый никель-металл-гидридный аккумулятор, который ранее не использовался, перед зарядом необходимо «потренировать». То есть, нужно осуществить полный заряд и полный разряд устройства около четырех-пяти раз. Такая «тренировка» позволит увеличить емкость аккумулятора.

Никель-металл-гидридныеаккумуляторы очень чувствительны к повышению температуры, поэтому не следует допускать их перегрева более 50 градусов по Цельсию. Заряжать данные аккумуляторы необходимо постоянным током с напряжением 1,4В-1,6В на одну ячейку. Разряженным никель-металл-гидридный аккумулятор считается при достижении напряжения 0,9В. В дальнейшем разряд характеризуется как вредный. При полноценной зарядке таких аккумуляторов начинается их сильный нагрев из-за того, что выделяемая энергия не расходуется на процесс заряда. Благодаря использованию специального температурного датчика осуществляется контроль заряда. Допустимый показатель температуры при этом не должен превышать 60 градусов по Цельсию.

Никель-цинковый аккумулятор

Номинальный показатель напряжения такого типа аккумулятора – 1,6В, ток – 0,25С. Специально предназначенное для таких аккумуляторов зарядное устройство способно за 12 часов осуществить 100%-ую зарядку. Кроме того, никель-цинковые батареи не имеют эффекта памяти. При этом заряжать аккумулятор нужно до 90%. Такая особенность позволяет увеличить число рабочих циклов и продлить период службы. Допустимая температура нагрева – 40 градусов по Цельсию.

Литий-ионный аккумулятор

Постоянный ток заряда таких аккумуляторов равняется 0,2-1С с напряжением 4-4,2В. При таких показателях заряд происходит в течение 40 минут. По истечении этого времени аккумулятор заряжают при напряжении 4,2В. При заряде током 1С 100%-ая зарядка достигается за два-три часа. При выходе напряжения за обозначенные границы (более 4,2В) потенциальные свойства батареи существенно сокращаются. Важно знать, что литий-ионные батареи ни в коем случае нельзя подвергать перезаряду, поскольку это чревато скоплением на отрицательном электроде металлического лития. На аноде, кстати, осуществляется активное выделение кислорода. В результате всего этого возникает высокая вероятность теплового разгона, роста давления в корпусе и, как следствие, разгерметизация. Наиболее целесообразным и с наименьшими рисками опасности является подзарядка, напряжение которой не превышает рекомендованное.

Современные модели ЛИ-аккумуляторов имеют схемы защиты, предназначенные для предотвращения перезаряда. Данная защита приходит в действие при достижении температуры до 900. Существуют модели, которые оснащены встроенным механическим выключателем, который реагирует на рост давления в корпусе. Но даже современные способы безопасности не умоляют возникновения чрезвычайных ситуаций. Именно поэтому к процессу зарядки стоит относиться очень осторожно. Химические источники постоянного тока сегодня используются повсеместно. С некоторыми из видов аккумуляторов Вы, безусловно, сталкивались и имеете о них какое-то представление. При этом, какой бы информацией Вы не владели, всегда стоит вопрос о правильной подзарядке того или иного типа аккумулятора.

Ведь при неправильном совершении заряда срок службы и качество работы могут существенно снизиться.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте широкий выбор аккумуляторов и батареек.

Заряд никель металлогидридных аккумуляторов

Среди прочих элементов питания часто используются аккумуляторы Ni Mh. Эти батареи отличаются высокими техническими характеристиками, которые позволяют максимально эффективно их использовать. Применяется такой тип АКБ практически повсеместно, ниже мы рассмотрим все особенности таких батарей, а также разберем нюансы эксплуатации и широко известных производителей.

Что такое никель-металлгидридный аккумулятор

Для начала стоит отметить, что никель-металлгидридный относится к вторичным источникам питания. Он не производит энергию, перед работой требуется подзарядка.

Состоит он из двух компонентов:

анод – гидрид никель-литий или никель-лантан;
катод – оксид никеля.

Также используется электролит для возбуждения системы. Оптимальным электролитом считается гидроксид калия. Это щелочной источник питания по современной классификации.

Этот тип батарей пришел на смену никель-кадмиевым АКБ. Разработчикам удалось минимизировать недостатки характерные для более ранних типов аккумуляторов. Первые промышленные образцы были поставлены на рынок в конце 80-х годов.

На данный момент удалось значительно повысить плотность запасаемой энергии в сравнении с первыми прототипами. Некоторые специалисты считают, что предел плотности еще не достигнут.

Принцип работы и устройство Ni Mh аккумулятора

Для начала стоит рассмотреть, как работает NiMh-батарея. Как уже упоминалось, состоит этот элемент питания из нескольких компонентов. Разберем их более подробно.

Анодом тут является водородо-абсорбирующий состав. Он способен принимать в себя большое количество водорода, в среднем количество поглощенного элемента может превышать объем электрода в 1000 раз. Для достижения полной стабилизации в сплав добавляют литий или лантан.

Катоды производятся из оксида никеля. Это позволяет получить качественный заряд между катодом и анодом. На практике могут применяться самые разные типы катодов по техническому исполнению:

ламельные;
металлокерамические;
металловойлочные;
прессованные;
пеноникель (пенополимер).

Наибольшей емкостью и сроком службы отличаются пенополимерные и металловойлочные катоды.

Проводником между ними является щелочь. Тут использован концентрированный гидроксид калия.

Конструкция батареи может отличатся в зависимости от целей и задач. Чаще всего, это свернутые рулоном анод и катод, между которых находится сепаратор. Также встречаются варианты, где пластины размещаются поочередное, переложенные сепаратором. Обязательным элементом конструкции является предохранительный клапан, он срабатывает при аварийном повышении давления внутри АКБ до 2-4 МПа.

Какие бывают Ni-Mh АКБ и их технические характеристики

Все Ni-Mh аккумуляторы — Rechargeable Battery (переводится, как аккумуляторная батарея). АКБ данного типа производятся разных видов и форм. Все они предназначаются для самых разных целей и задач.

Есть такие батареи, которые на данный момент почти не применяются, или используются ограниченно. К таким АКБ можно отнести тип «Крона» ее маркировали 6KR61, раньше они применялись повсеместно, сейчас встретить их можно только в старом оборудовании. Батареи типа 6KR61 имели напряжение 9v.

Мы же разберем основные типы батарей и их характеристики, которые применяются сейчас.

АА.Пальчиковые аккумуляторы. Емкость колеблется в пределах 1700-2900 мА/ч.
ААА.Мизинчиковые аккумуляторы. Иногда маркируются MN2400 или MX2400. Емкость – 800-1000 мА/ч.
С. Средние по размерам батареи. Имеют емкость в пределах 4500-6000 мА/ч.
D. Наиболее мощный тип батарей. Емкость от 9000 до 11500 мА/ч.

Все перечисленные батареи имеют напряжение 1,5v. Также есть некоторые модели с напряжением 1,2v. Максимальное напряжение 12v (за счет соединения 10 батареек 1,2v).

Плюсы и минусы Ni-Mh аккумулятора

Как уже упоминалось, этот тип АКБ пришел на смену более старым разновидностям. В отличие от аналогов, значительно снизили «эффект памяти». Также снизили количество используемых вредных для природы веществ в процессе создания.

Аккумуляторный блок из 8 батареек на 1,2v

К плюсам можно отнести следующие нюансы.

Хорошо работают при низких температурах. Особенно это важно для оборудования, эксплуатируемого на улице.
Сниженный «эффект памяти». Но, все же он присутствует.
Нетоксичные батареи.
Более высокая емкость в сравнении с аналогами.

Также у аккумуляторов этого типа имеются и недостатки.

Более высокая величина саморазряда.
Дороже в производстве.
Примерно через 250-300 циклов заряд/разряд емкость начинает снижаться.
Ограниченный срок эксплуатации.

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Благодаря большой емкости использовать подобные батареи можно повсеместно. Будь-то шуруповерт, или сложный измерительный прибор, в любом случае подобный аккумулятор без проблем обеспечит его энергией в должном количестве.

В быту чаще всего такие батареи используются в портативных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Тут они показывают хорошие показатели, сохраняя оптимальные потребительские свойства длительное время. Причем могут использоваться как одноразовые элементы, так и многоразовые, регулярно подзаряжаемые от внешних источников питания.

Еще одно применение – приборы. Благодаря достаточной емкости их можно применять в том числе в переносном медицинском оборудовании. Они хорошо работают в тонометрах и глюкометрах. Так как не возникает скачков напряжения, никакого влияния на результат измерения не оказывается.

Многие измерительные приборы в технике приходится применять на улице, в том числе и зимой. Тут металлгидридные батареи просто незаменимы. Благодаря малой реакции на отрицательные температуры, они могут использоваться в самых сложных условиях.

Правила эксплуатации

Нужно учитывать, что у новых батарей достаточно большое внутреннее сопротивление. Чтобы добиться некоторого снижения этого параметра следует в начале использования несколько раз «в ноль» разрядить АКБ. Для этого следует применять зарядные устройства с такой функцией.

Внимание! Это не относится к одноразовым элементам питания.

Часто можно услышать вопрос до скольких вольт можно разряжать Ni-Mh аккумулятор. На самом деле его можно разряжать практически до нулевых параметров, в этом случае напряжения будет недостаточно до поддержания работы подключенного прибора. Даже рекомендуется иногда дожидаться полного разряда. Это позволяет снизить «эффект памяти». Соответственно продлевается срок службы батареи.

В остальном эксплуатация элементов питания данного типа не отличается от аналогов.

Нужно ли раскачивать Ni-Mh аккумуляторы

Важным этапом эксплуатации является раскачка АКБ. Никель-металлгидридные батареи также требуют такой процедуры. Особенно это важно после длительного хранения, чтобы восстановить емкость и максимальное напряжение.

Для этого необходимо разряжать до нуля элемент питания. Обратите внимание, что требуется разряжать током. В итоге, вы должны получить минимальное напряжение. Так можно оживить АКБ, даже если с даты изготовления прошло достаточно много времени. Чем дольше лежала батарея, тем больше циклов раскачки требуется. Обычно, чтобы восстановить емкость и сопротивление требуется 2-5 цикла.

Как восстановить Ni Mh аккумулятор

Несмотря на все преимущества и особенности у таких элементов питания все же присутствует «эффект памяти». Если батарея стала терять показатели, значит следует ее восстановить.

Перед началом работы требуется проверить емкость батареи. Иногда оказывается, что практически невозможно добиться улучшения характеристик, в таком случае требуется просто заменить аккумулятор. Также проверяем батарею на предмет неисправности.

Непосредственно сама работа схожа с раскачкой. Но, тут добиваются не полного разряда, а просто снижения напряжения до уровня в 1v. Требуется сделать 2-3 цикла. Если за это время не удалось добиться оптимального результата, стоит признать батарейку негодной. При зарядке нужно выдерживать параметр Дельта Пик для конкретного АКБ.

Хранение и утилизация

Стоит хранить АКБ при температуре, приближенной к 0°C. Это оптимальное состояние. Также необходимо учитывать, что хранение должно происходить только в течение срока годности, эти данные указаны на упаковке, но у разных производителей расшифровка может отличаться.

Этот тип батареек перерабатывается. Рекомендуется не выбрасывать аккумуляторы, а сдавать их на переработку, так редкие элементы попадут на вторичную переработку.

Производители на которых стоит обратить внимание

Выпускают Ni-Mh аккумуляторы все производители элементов питания. В списке ниже можно увидеть наиболее известные компании предлагающие подобную продукцию.

Если смотреть на качество, у всех оно примерно одинаковое. Но, можно выделить батарейки Varta и Panasonic, у них соотношение цены и качества наиболее оптимальное. В остальном можно использовать любые из перечисленных аккумуляторов без всяких ограничений.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Этот вопрос, а также многие другие, тесно связанные с ним, будут рассмотрены в данной статье. Тема является актуальной, так как в настоящее время существует множество электрических устройств, работающих от батарей.

Разные виды аккумуляторов

Электрические батареи существуют с разным объемом заряда. Их размеры варьируются от тех, что не больше пуговицы, до гигантов, использующихся на промышленных предприятиях. Казалось бы, между некоторыми аккумуляторами, значительно отличающимися по внешнему виду и по габаритам, нет ничего общего.

Однако это не так. Все они работают по схожему принципу и изготавливаются из одних и тех же материалов.

Немного истории

Первые аккумуляторы появились в 19 столетии. Они изготавливались из никеля и кадмия. Поэтому такие батареи получили соответствующее название. Первоначально их работа вполне удовлетворяла пользователей. Но со временем возникла потребность в более долговечных батареях. К тому же специалисты, занятые в области разработки электрических приборов, стали задумываться о том, чтобы ускорить процесс зарядки. Материалами, которые способны обеспечить аккумуляторам наличие таких характеристик, были признаны никель и металлогидрид.

Но процесс создания нового типа батарей затянулся на несколько десятилетий. Впервые об аккумуляторах нового поколения заговорили в пятидесятые годы двадцатого века, а пробные их образцы появились только в конце семидесятых.

Особенности

Устройство никель-металлогидридного аккумулятора позволяет накапливать водород, чьи объемы в несколько раз превышают габариты батареи. К тому же он всегда образуется в определенной части изделия. Его запасы накапливаются ближе к контактам никель-металлогидридных аккумуляторов.

Эти, а также ряд других характеристик позволяют заряжать такие устройства до нескольких тысяч раз. Однако у никель-металлогидридных аккумуляторов есть и свои недостатки, о которых пойдет речь в следующем разделе.

Быстрое нагревание

Никель-металлогидридные батареи, из-за особенностей их конструкции и характеристик материалов, из которых они изготовляются, обладают высокой степенью нагреваемости. Поэтому процесс их зарядки требует особого, более «деликатного» подхода, чем у их кадмиевых предшественников. Специалисты рекомендуют серьезно отнестись к выбору зарядных устройств.

На это нужно обратить внимание

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов, как и любой другой процесс, можно оценить в виде коэффициента полезного действия. Как он рассчитывается в данном случае? При зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов электрическая энергия, затрачиваемая на данный процесс, вызывает выделение тепла. Кроме того, она способствует протеканию определенных химических реакций. КПД зарядки никель-металлогидридных аккумуляторов – это и есть количество энергии, потраченной на химические процессы. Стоит отметить, что никогда этот коэффициент не равен 100%, даже если речь идет о самых современных батареях и наиболее совершенных ЗУ.

Еще стоит упомянуть о том, что этот показатель у кадмиевых аккумуляторов значительно выше, чем у их более современных аналогов.

Скорость зарядки зависит от величины тока. Для нее были придуманы отдельные единицы – доля от всего объема. Они обозначаются латинской буквой C. Различают три варианта осуществления зарядки никель-металлогидридных батарей:

Капельный.
Быстрый.
С повышенной скоростью.

Фактически можно говорить только о двух видах, поскольку первый и второй мало отличаются друг от друга.

Капельной можно считать ту зарядку, скорость которой равна 0,1 C. При быстром варианте этот показатель выше.

Для использования последнего типа требуются более сложные устройства, которые способны распознать завершение процесса и автоматически отключиться. При этом предотвращается перегрев батарей и их повреждение. Капельная зарядка из-за использования низкого напряжения не приводит к чрезмерному повышению температуры изделия. А значит, она не может стать причиной деформации никель-металлогидридных аккумуляторов (Ni-MH).

У каждого вида зарядки есть свои плюсы и минусы. Некоторые из них будут рассмотрены ниже.

Быстрая зарядка

При таком варианте работоспособность аккумуляторов сохраняется на более длительный срок. Кроме того, как видно из названия, скорость этого процесса довольно быстрая. И поэтому на зарядку тратится меньше времени, чем при капельном варианте. Однако такой сценарий требует использования более сложного устройства со встроенными датчиками, определяющими уровень заряда батарей. Нередко подобные приборы, пригодные для быстрой зарядки, оснащены дисплеем, на котором показывается время, необходимое для завершения зарядки, использующееся напряжение, а также некоторые другие сведения.

А значит, и стоимость такой техники выше, чем той, что требуется для капельной зарядки.

Медленный вариант

При медленном процессе для никель-металлогидридного аккумулятора ААА не требуется устройства, оснащенного датчиками окончания заряда.

Поэтому оно, как правило, стоит дешевле. Но с его помощью аккумуляторы будут заряжаться дальше. У данного способа есть еще один серьезный недостаток. Чем дольше на батарею воздействует электрический ток, тем быстрее она выходит из строя. А значит, экономя на зарядном устройстве, можно потерять из-за необходимости часто покупать новые аккумуляторы.

Если говорить о кадмиевых батареях, то именно такой вариант является для них наиболее предпочтительным. КПД данного вида зарядки чаще всего не превышает отметки в 70%. В связи с негативным влиянием на работоспособность аккумуляторов ее не рекомендует использовать большинство производителей никель-металлогидридных аккумуляторов АА, а также других видов батареек.

Однако в последнее время в специализированной литературе по электронике все чаще стали появляться статьи о безвредности медленной зарядки для аккумуляторов всех видов, производимых по новым технологиям.

Технология зарядки

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы?

Большинство производителей таких изделий пишет в инструкциях к ним следующие показатели, при которых должен проходить этот процесс. Ток нужно выбирать, не превышающий 1C. Если это правило не соблюдено, то это может привести к тому, что аварийный клапан, сдерживающий излишнее давление, сработает, и батарея выйдет из строя.

Заряжая аккумуляторы, следует следить также и за соблюдением определенного температурного режима. Обычно в инструкциях указывается интервал от 0 до 40 градусов Цельсия. Если температура не выходит за эти рамки, то зарядка, скорее всего, будет протекать благополучно. Впрочем, такое предупреждение касается скорее использования промышленных аккумуляторов. Вряд ли зарядка батарейки для обыкновенного бытового прибора часто осуществляется при температуре выше 40 и ниже 0 градусов Цельсия.

О напряжении и других параметрах

Напряжение, подаваемое на батареи при их зарядке, не должно выходить за рамки 0,8-8 вольт. Коэффициент полезного действия быстрого варианта этого процесса равен примерно 90%, что считается высоким значением. Но ближе к окончанию КПД резко уменьшается из-за того, что все больше энергии начинает тратиться на выделение тепла. Поэтому важно, чтобы отключение устройства происходило своевременно, без значительного запаздывания. В противном случае высока вероятность срабатывания аварийного клапана, служащего для понижения давления.

Стадии зарядки

Для того чтобы лучше понять, как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы, следует сначала рассмотреть подробно, как происходит этот процесс, осуществляемый при помощи специального электрического устройства.

Итак, сначала прибор определяет, присутствует в нем аккумулятор или нет. Затем он идентифицирует уровень заряда батареи. После этого происходит предварительная зарядка, которая перетекает в быструю и дополнительную.

Далее будет подробно раскрыта сущность каждого из данных этапов.

Присутствие аккумулятора

Чтобы определить, вставлена ли батарейка в соответствующие разъемы устройства, аппарат подает напряжение в 0,1 C на контакты. Чтобы началась зарядка, напряжение не должно превышать отметку в 1,8 вольта. Если оно больше, то устройство воспринимает это как отсутствие аккумуляторной батареи или ее выход из строя. Во время зарядки аппарат несколько раз проверяет наличие в нем элементов питания. Для чего это делается? Иногда пользователи, не дождавшись окончания процесса, вынимают батарейки. В таком случае, чтобы не растрачивать энергию впустую, устройство прекращает ее подачу. Отключение делается и по другой причине. Если батарея неисправна, то дальнейшая зарядка может привести к нежелательным последствиям, например, к пожару. Именно поэтому и происходит его преждевременное отключение.

Определение уровня заряда

Данное действие выполняется устройством также для предотвращения его возможного повреждения. Известно, что при низком уровне нельзя включать быстрый режим зарядки. Поэтому если устройство определило, что этот показатель у батарейки достаточно высокий, то оно сначала запустит подготовительный режим. Обычно этого не требуется. Чаще всего батарея не разряжается до предела, при котором включается предварительный этап. Но он может понадобиться, если элемент питания не использовался в течение длительного времени либо является изношенным и не держит в необходимой мере заряд.

Предварительная стадия

Как уже было сказано, она требуется, только если никель-металлогидридная батарея сильно разряжена. Данный процесс занимает не более получаса. Если за это время батарейка не накапливает нужного уровня энергии, то она воспринимается устройством как поврежденная. Если это произошло, то зарядка прекращается.

Основной этап

Переход на эту стадию осуществляется не сразу, а постепенно. Обычно он длится не более пяти минут. Здесь, как и на протяжении всего процесса зарядки NiMH-аккумулятора, осуществляется замер температуры. Если она превышает критический уровень, то устройство отключается. Но самое главное, из того, что происходит на данном этапе, это постепенное усиление зарядного тока.

На основной стадии постоянно осуществляется контроль над уровнем заряда. Это необходимо для своевременного отключения устройства и прекращения процесса. Насколько в данный момент заряжена батарея, определяется по нескольким параметрам.

Отличие от никель-кадмиевых образцов

Уровень разряда в аккумуляторах Ni-Cd обычно определяется по графику напряжения. Известно, что оно растет в начале и середине процесса, а ближе к его концу начинает ослабевать. Когда напряжение достигает установленного минимума, устройство прекращает свою работу. Так происходит при зарядке никель-кадмиевых аккумуляторов. Но в случае с никель-металлогидридными образцами этот вариант не подходит. Точнее, при измерении заряда здесь тоже учитывается уменьшение напряжения, но к данному параметру добавляется еще и температура батарейки. Чтобы не допустить перегревания аккумулятора, выключение происходит не при достижении какой-то конкретной температуры, а когда ее рост начинает превышать 1 градус в минуту.

Но и такое прекращение зарядки тоже не является идеальным вариантом.

В последнее время появились модели ЗУ, в которых используется не обыкновенный ток, а подаваемый импульсами. Эксперты говорят, что у таких устройств есть ряд преимуществ, в том числе и равномерное распределение заряда по всей батарее. Активные вещества, накапливающиеся в результате данного процесса, не образуют слишком крупных кристаллов.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Для этого лучше всего использовать устройство, оснащенное описанными выше методами контроля. К тому же нелишним будет и таймер отключения зарядки, который иногда есть в таких приборах. Необходимое время можно легко рассчитать, зная емкость аккумулятора, величину тока и коэффициент полезного действия прибора. К полученному времени обычно прибавляется запас, составляющий 5-10 процентов от всего срока. Отключение произойдет, если до этого ни один из других методов контроля не прервет работу устройства.

Дополнительная зарядка

Этот этап начинается после окончания основного процесса. Он необходим для того, чтобы все находящиеся в устройстве никель-металлогидридные аккумуляторы получили одинаковую степень заряда. Это делает работу приборов, использующих аккумуляторы, более стабильной.

Экстренная зарядка

Как быть, если вы вспомнили в самый последний момент, что для работы какого-либо прибора понадобятся батарейки? Можно воспользоваться ускоренной зарядкой.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы таким способом? Эксперты утверждают, что до того момента, как уровень заряда достигнет отметки в 70 процентов, КПД процесса равняется почти 100%. Это значит, что энергия затрачивается в основном на накопление в аккумуляторе активных веществ, а не на повышение температуры. Поэтому на данном этапе можно увеличить ток. Однако не рекомендуется превышать отметку 10C. Главное при таком виде зарядки – определить, когда закончатся те самые 70 процентов. Поэтому нужно точно знать, какой заряд уже присутствовал в батарее до начала ускоренного процесса. Такой вариант, безусловно, подходит только людям, хорошо разбирающимся в электронике.

Как хранить никель-металлогидридные аккумуляторы? Таким вопросом тоже задаются многие пользователи электрических приборов, работающих от батареек. Известно, что при длительном перерыве в использовании аккумуляторы начинают деградировать – снижается способность держать заряд. Эксперты дают следующие советы на этот счет.

Во-первых, оставлять без использования можно только аккумуляторы, разряженные более чем наполовину. Во-вторых, при хранении оптимальным считается комнатный температурный режим. Лучше всего не дожидаться полной разрядки аккумулятора, иначе его работоспособность придется восстанавливать.

Вторая жизнь батареек

Как восстановить никель-металлогидридные аккумуляторы?

Наверняка многие уже знают о примерном принципе такой операции. Необходимо несколько раз произвести цикл зарядки и почти полной разрядки (не ниже 0,9 вольта). Но у этого правила есть и некоторые нюансы. Лучше всего проводить такую «тренировку» для каждой батарейки отдельно. Поскольку в силу особенностей производства этих изделий характеристики отдельных аккумуляторов могут отличаться друг от друга. Поэтому зарядка и разрядка будут проходить у них тоже с различной скоростью. Особенно этот совет касается никель-металлогидридных аккумуляторов для шуруповерта.

Как правило, в подобных электрических приборах используется не одна батарея, а набор из нескольких штук. Эти элементы питания лучше всего восстанавливать по отдельности. Стоит отметить, что существуют модели ЗУ, которые способны проводить разрядку батарей. Но такие образцы стоят дороже, чем их более простые аналоги. Экономить ли на аккумуляторах или зарядных устройствах – решать пользователям.

Заключение

Данная статья была посвящена вопросу «как правильно зарядить никель-металлогидридный аккумулятор». В ней рассмотрены некоторые тонкости этого процесса. Также приведены основные отличия NiMH-аккумуляторов от других.

Nimh аккумуляторы – источники питания, которые относят к щелочным АКБ. Они схожи с никель-водородными аккумуляторными батареями. Но уровень их энергетической емкости больше.

Характерные особенности и преимущества

Внутренний состав аккумуляторов ni mh схож с составом никель-кадмиевых источников питания. Для подготовки плюсового вывода используют такой химический элемент, никель, минусового – сплав, который включает водородные металлы поглощающего типа.

Выделяют несколько типовых конструкций никель металл гидридных АКБ:

Цилиндр. Для разделения токопроводящих выводов использован сепаратор, которому задана форма цилиндра. На крышке сосредоточен аварийный клапан, который приоткрывается при существенном повышении давления.
Призма. В таком никель металл гидридном аккумуляторе электроды сосредоточены поочередно. Для их разделения применен сепаратор. Для размещения основных элементов используется корпус, подготовленный из пластика или специального сплава. Для контроля давления в состав крышки вводят клапан либо датчик.

Среди достоинств такого источника питания выделяют:

Удельные энергетические параметры источника питания возрастают в процессе эксплуатации.
При подготовке токопроводящих элементов не используется кадмий. Поэтому проблем с утилизацией АКБ не возникает.
Отсутствие своеобразного «эффекта памяти». Поэтому необходимости в увеличении емкости нет.
Дабы справиться с разрядным напряжением (снизить его), специалисты выполняют разрядку агрегата до 1 В 1–2 раза в месяц.

Среди ограничений, которые имеют отношение к аккумуляторам никель металлгидридным, выделяют:

Соблюдение установленного интервала рабочих токов. Превышение этих показателей приводит к стремительному разряду.
Эксплуатация источник питания этого типа в сильные морозы не допускается.
В состав АКБ вводят термические предохранители, с помощью которых определяют перегрев агрегата, повышение уровня температуры до критического показателя.
Склонность к саморазряду.

Зарядка аккумулятора никель металлгидридного

Процесс зарядки никель металлогидридных аккумуляторов связан с определенными химическими реакциями. Для их нормального протекания требуется часть энергии, которая подается зарядником, от сети.

КПД зарядного процесса представляет собой часть получаемой источником питания энергии, которая запасается. Величина этого показателя может разниться. Но при этом получить 100-процентное КПД невозможно.

Перед тем как заряжать металлогидридные аккумуляторы, изучают основные виды, которые зависят от величины тока.

Капельный тип зарядки

Применять этот вид зарядки для аккумуляторов необходимо осторожно, поскольку он приводит к уменьшению периода эксплуатации. Так как отключение зарядника этого типа осуществляется вручную, процесс нуждается в постоянном контроле, регулировании. В этом случае устанавливается минимальный показатель тока (0,1 от общей емкости).

Поскольку при такой зарядке ni mh аккумуляторов максимальное напряжение не устанавливается, ориентируются только на временной показатель. Для оценки временного промежутка используют параметры емкости, которые имеет разряженный источник питания.

КПД заряженного таким способом источника питания составляет около 65–70 процентов. Поэтому компании-изготовители не советуют пользоваться такими зарядниками, поскольку они влияют на эксплуатационные параметры аккумуляторной батареи.

Быстрая подзарядка

Определяя, каким током можно заряжать ni mh батарейки в быстром режиме, учитываются рекомендации производителей. Величина тока – от 0,75 до 1 от общей емкости. Превышать установленный интервал не рекомендуется, так как аварийные клапана включаются.

Для заряда nimh аккумуляторов в быстром режиме устанавливается напряжение от 0,8 до 8 вольт.

КПД быстрой зарядки ni mh источников питания достигает 90 процентов. Но этот параметр уменьшается, как только время зарядки заканчивается. Если своевременно не отключить зарядник, то внутри батарейки начнет увеличиваться давление, возрастет температурный показатель.

Дабы зарядить ni mh акб, выполняют такие действия:

Этот режим вводят в том случае, если батарейка полностью разряжена. На этом этапе ток составляет от 0,1 до 0,3 от емкости. Пользоваться большими токами запрещено. Временной промежуток – около получаса. Как только параметр напряжения достигает 0,8 вольт, то процесс прекращается.

Переход на ускоренный режим

Процесс наращивания тока осуществляется в течение 3–5 минут. В течение всего временного промежутка контролируется температура. Если этот параметр достигает критического значения, то зарядник отключается.

При быстрой зарядке никель металлогидридные батареек ток устанавливается на уровне 1 от общей емкости. При этом очень важно быстро отключить заряжающее устройство, дабы не нанести вред аккумулятору.

Для контроля напряжения используют мультиметр или вольтметр. Это способствует исключению ложных срабатываний, которые пагубно влияют на работоспособность устройства.

Часть зарядных устройств для ni mh аккумуляторов работают не при постоянном, а при импульсном токе. Подача тока осуществляется с установленной периодичностью. Подача импульсного тока способствует равномерному распределению электролитического состава, активных веществ.

Дополнительная и поддерживающая зарядка

Для восполнения полного заряда ni mh аккумулятора на последнем этапе показатель тока снижается до 0,3 от емкости. Продолжительность – около 25–30 минут. Увеличивать этот временной промежуток запрещено, поскольку это способствует минимизации периода эксплуатации АКБ.

Ускоренная зарядка

Некоторые модели зарядных устройств для никель кадмиевых аккумуляторов оснащены режимом ускоренной зарядки. Для этого ток зарядки ограничивают, устанавливая параметры на уровне 9–10 от емкости. Снижать ток заряда нужно, как только батарея будет заряжена до 70 процентов.

Если аккумуляторная батарея заряжается в ускоренном режиме более получаса, то структура токопроводящих выводов постепенно разрушается. Специалисты рекомендуют пользоваться такой зарядкой, если вы обладаете определенным опытом.

Восстановление никель металлогидридных источников питания

Процесс восстановления ni mh аккумуляторов заключается в ликвидации последствий «эффекта памяти», которые связаны с потерей емкости. Вероятность возникновения такого эффекта увеличивается, если часто осуществлять неполную зарядку агрегата. Аппаратом фиксируется нижняя граница, после чего емкость снижается.

Перед тем как восстановить источник питания, подготавливаются такие предметы:

Лампочка требуемой мощности.
Зарядник. Перед применением важно уточнить, можно ли использовать зарядник для разрядки.
Вольтметр или мультиметр для установления напряжения.

К аккумуляторной батареи своими руками подводят лампочку либо же зарядник, который оснащен соответствующим режимом, дабы полностью ее разрядить. После этого включается режим зарядки. Численность циклов восстановления зависит от того, в течение какого срока не эксплуатировалась АКБ. Процесс тренировки рекомендуют повторять 1–2 раза в течение месяца. Кстати, восстанавливаю таким способом те источники, которые потеряли 5–10 процентов от общей емкости.

Для вычисления утраченной емкости используют достаточно простой способ. Так, аккумуляторную батарею полностью заряжают, после чего его разряжают и измеряют емкость.

Этот процесс существенно упроститься, если пользоваться зарядным устройством, с помощью которого можно контролировать и уровень напряжения. Такие агрегаты выгодно использовать еще и потому, что вероятность глубокого разряда сокращается.

Если степень заряженности никелевых металлогидридных батарей не установлена, то подводить лампочку необходимо осторожно. С помощью мультиметра контролируется уровень напряжения. Только так предотвращается вероятность полного разряда.

Опытные специалисты проводят, как восстановление одного элемента, так и целого блока. В период зарядки проводят выравнивание имеющегося заряда.

Восстановление источника питания, который эксплуатировался в течение 2–3 лет, при полном заряде, разряде не всегда приносит ожидаемый результат. Все потому, что электролитический состав и токопроводящие выводы постепенно меняются. Перед применением таких устройств выполняется восстановление электролитического состава.

Просмотрите видео про восстановление такого аккумулятора.

Правила использования никель-металлогидридных аккумуляторных батарей

Продолжительность эксплуатации ni mh аккумуляторов во многом зависит от того, не допускается ли перегрев или существенный перезаряд источника питания. Дополнительно мастера советуют учитывать следующие правила:

Вне зависимости от того, сколько будут храниться источники питания, их обязательно заряжают. Процент заряда должен составлять не менее 50 от общей емкости. Только в этом случае проблем во время хранения и обслуживания не будет.
Аккумуляторные батареи такого типа отличаются чувствительностью к перезарядке, к чрезмерному нагреву. Эти показатели пагубно сказываются на продолжительности использования, величине токоотдачи. Для этих источников питания требуются специальные зарядники.
Проводить тренировочные циклы для никель-металлогидридных источников питания необязательно. При помощи проверенного зарядника потерянная емкость восстанавливается. Численность восстановительных циклов во многом зависит от того, в каком состоянии агрегат.
Между циклами восстановления обязательно делают перерывы, а также изучают, как зарядить АКБ эксплуатируемое. Этот временной промежуток требуется, дабы агрегат остыл, уровень температуры опустился до требуемого показателя.
Процедура подзарядки или тренировочного цикла проводится только в приемлемом температурном режиме: +5-+50 градусов. Если превышать этот показатель, то вероятность стремительного выхода из строя повышается.
При подзарядке следят за тем, чтобы напряжение не опускалось ниже, чем 0,9 вольта. Ведь некоторые зарядники не осуществляют зарядку, если это значение минимальное. В таких случаях допускается подведение внешнего источника для восстановления питания.
Циклическое восстановление проводят при условии, что есть определенный опыт. Ведь не все зарядные устройства можно использовать для разрядки аккумулятора.
Процедура хранения включает ряд простых правил. Не допускается хранение источника питания на открытом воздухе или в помещениях, в которых уровень температуры снижается до 0 градусов. Это провоцирует застывание электролитического состава.

Если единовременно осуществляется зарядка не одного, а нескольких источников питания, то степень заряженности поддерживается на установленном уровне. Поэтому неопытные потребители осуществляют восстановление АКБ отдельно.

Nimh аккумуляторы – эффективные источники питания, которыми активно пользуются для комплектации различных устройств и агрегатов. Они выделяются определенными преимуществами, особенности. Перед их эксплуатацией обязателен учет основных правил использования.

Видео про Nimh аккумуляторы

Как заряжать никель металл гидридный аккумулятор

Ni-MH аккумуляторы: как заряжать их правильно

Не секрет, что в любой момент можно оказаться в таких условиях, когда возникнет необходимость подзарядки «севших» батареек. К примеру, широко используемые в быту и на производстве Ni-MH аккумуляторы — как заряжать их правильно? Безусловно, можно воспользоваться простейшим зарядным устройством, входящим в комплектацию к предмету любой бытовой техники. Однако сила у них весьма невысока, поэтому такой заряд будет «держаться» очень недолго. Использование более сложных по типу подзарядников помогает добиться того, чтобы АКБ не только работала «на полную мощность», но и использовала при этом все свои возможные ресурсы. К тому же, батареи бывают разные. Их названия и принцип работы напрямую зависят от того, из какого состава они сделаны.

Распространенные виды никелевых АКБ, их сходства и различия

Существует много видов аккмуляторов, в состав которых входят различные химические соединения. В бытовом потреблении оптимально использовать никель-металлогидридные, кадмиевые и никель-цинковые элементы. Безусловно, любой батарее нужен определенный уход, поэтому всегда важно соблюдать правила эксплуатации и зарядки.

Ni-MH

Никель-металлогидридные аккумуляторы — это вторичные химические источники тока с гораздо большей емкостью, чем их предшественники — кадмиевые, однако срок службы их меньше. Одна из популярных сфер применения никелевых элементов — моделестроение (кроме авиации, по причине того, что батарея довольно тяжела по весу).

Первые разработки этих элементов начались в 70-х годах ХХ века с целью усовершенствовать Сd аккумуляторы. Спустя 10 лет, в конце 80-х, удалось добиться того, что химические соединения, используемые при создании Ni-MH аккумуляторов, стали более стабильными. К тому же, они гораздо меньше подвержены «эффекту памяти», чем Ni-Cd: не сразу «запоминают» ток заряда, оставшийся внутри в случае, если элемент до использования не был разряжен полностью. Поэтому полный разряд им требуется не так часто.

Ni-Cd

Несмотря на то, что Ni-MH имеют ряд очевидных преимуществ перед Ni-Cd, стоит отметить, что последние не теряют своей популярности. Главным образом потому, что не так сильно нагреваются при зарядке засчет большего сохранения энергии внутри элемента. Как известно, есть различные типы химических процессов, протекающих между веществами.

Если заряжать Ni-MH, реакции будут экзотермическими, а если кадмиевые аккумуляторы — эндотермическими, что и обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия. Таким образом, Cd можно зарядить более высоким током, не опасаясь перегрева.

Ni-Zn

В последнее время большое внимание обсуждению в Интернете уделяется батарейкам, в состав которых входит цинк. Они не настолько известны потребителям, как предыдущие, но идеально подходят для использования в качестве элементов питания к цифровым фотоаппаратам.

Главная их особенность — это высокое напряжение и сопротивление, благодаря чему даже к концу цикла «заряд-разряд» не наблюдается резкого падения напряжения, как у заряда Ni. Если в фотоаппарате находятся металлогидридные аккумуляторы, он будет выключаться даже в том случае, если батарея не разряжена до конца, а у Ni-Zn такого нет даже в конце разряда.

В связи со спецификой этих батареек, для них может потребоваться индивидуальное зарядное устройство, либо их можно заряжать на любом универсальном «умном» подзаряднике, например, ImaxB6. Ni-Zn аккумуляторы также прекрасно подходят для применения в электрических детских игрушках и тонометрах.

Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов и других источников питания

Лучше проводить зарядку АКБ с помощью более сложных моделей соответствующих устройств. Их алгоритмы токов имеют более сложную последовательность. Конечно, сделать это немного сложнее, чем просто вставить батарею в базовый подзарядник, входящий в комплектацию. Но и качество зарядки при использовании «умного» устройства будет на порядок выше. Итак, как заряжать Ni-MH аккумуляторы?

Вначале включается ток и осуществляется проверка напряжения на выводах батареи (параметры тока — 0,1 емкости аккумулятора, или С). Если напряжение превышает 1,8 В, это означает либо отсутствие аккумулятора, либо его повреждение. В данном случае, процесс начинать нельзя. Нужно либо сменить поврежденный элемент на целый, либо вставить в устройство новый.

После проверки напряжения оценивается начальный разряд АКБ. Если U у нее меньше 0,8 В, то нельзя сразу переходить к быстрой зарядке, а если U=0,8 В или больше, то можно. Это так называемая «фаза предзарядки», используемая для подготовки элементов, которые очень сильно разряжены. Значение тока здесь 0,1-0,3 С, а длительность по времени — полчаса, не меньше. Сразу следует отметить, что на всех этапах важно постоянно контролировать температуру. Особенно, если речь идет о том, каким током и как правильно заряжать Ni-MH АКБ. Такие аккумуляторы нагреваются гораздо быстрее, особенно, ближе к концу процесса. Их температура не должна превышать 50°С.

Быстрая зарядка проводится только в том случае, если предыдущие проверки были выполнены правильно. Как зарядить батарею правильно? Итак, изначальное напряжение — 0,8 В или чуть больше. Начинается подача тока. Она осуществляется плавно и осторожно в течение 2-4 минут — до достижения нужного уровня. Оптимальный уровень тока для Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов — 0,5-1,0 С, но иногда рекомендуется не превышать больше 0,75.

Важно определить вовремя момент окончания быстрой фазы во избежание выведения батареи из строя. Самым надежным, в данном случае, является dv-метод, который применяется по-разному при заряде никель-кадмиевых и Ni-MH аккумуляторов. У Ni-Cd напряжение становится все больше и падает к концу зарядки, поэтому сигналом для ее окончания служит момент, когда U снижается до уровня 30 мВ.

Поскольку у Ni-MH падение U заряжаемых элементов гораздо менее выражено, в данном случае, применяется метод dv=0. Засекается период времени в 10 минут, в течение которого U батареи остается стабильным — то есть, с установленным нулевым порогом колебаний напряжения.

В заключении следует небольшая фаза дозарядки. Ток — в пределах 0,1-0,3 С, длительность — до получаса. Это необходимо для того, чтобы батарея зарядилась полностью, а также для выравнивая потенциала заряда в ней.

Важный момент (к нему относится и зарядка Ni-Cd аккумуляторов): если она проводится сразу после быстрой, следует обязательно остудить аккумулятор в течение нескольких минут: нагретый элемент неспособен принимать заряд должным образом.

Кроме быстрой, существует еще и капельная зарядка, которая производится токами малой величины. Некоторые считают, что она «продлевает жизнь» элементам питания, но это не так. По сути, капельная зарядка ничем не отличается от эффекта стандартного зарядного устройства без «серьезной» регулировки показателей тока. Любой элемент питания, если он не используется, рано или поздно теряет накопившуюся энергию, и ему все равно понадобится полноценный процесс зарядки, невзирая на его длительность и «трудоемкость». Такой процесс зарядки для многих привлекателен еще и тем, что показатели тока здесь можно не фиксировать ввиду их малости. Однако «продлить жизнь» элементам питания может только серьезный подход к использованию «умных» зарядных устройств. А также правильное их хранение, с учетом особенностей того или иного вида АКБ.

Температурный фактор и условия хранения

Современные зарядные устройства бывают снабжены специальной системой «оценивания» условий окружающей среды, в том числе и температурных факторов. Такой «зарядник» может сам определить, проводить зарядку в тех или иных условиях, или нет. Уже упоминалось о том, что уровень КПД внутри батареи бывает самым высоким именно в начале процесса, когда аккумуляторы гидридного плана нагреваются не так сильно. В конце процесса зарядки либо ближе к нему КПД резко падает, и вся энергия, превращаясь в тепло вследствие экзотермических химических реакций, выделяется наружу. Важно вовремя прекратить заряжать Ni-MH батарею. И, если есть возможность, обзавестись самым новым зарядным устройством, которое будет точно контролировать этот процесс.

В настоящее время все зарядные устройства, в том числе и Сd аккумуляторы, могут заряжаться током до 1С с установлением норм воздушного охлаждения. Оптимальная температура помещения, в котором проводится зарядка — 20°С. Не рекомендуется начинать процесс при температуре меньше +5 и больше 50°С.

Уникальность Ni-Cd состоит в том, что это единственный вид элементов, которые не пострадают в случае, если их хранить полностью разряженными, в отличие от Ni-MH. Для лучшей отдачи тока заряд никель-кадмиевых аккумуляторов рекомендуется проводить непосредственно перед использованием. Также после длительного хранения им требуется «раскачка»: следует полностью зарядить и разрядить Ni-Cd АКБ за сутки для оптимальной работы.

Никель-металлогидридные элементы, в отличие от своих предшественников, могут легко выйти из строя при глубоком разряде. Поэтому хранить их нужно только заряженными. При этом раз в два месяца следует регулярно проверять напряжение. Минимальный его уровень должен всегда оставаться 1 В, а если оно падает, необходима подзарядка.

Новый Ni-MH аккумулятор нужно перед применением полностью зарядить и разрядить три раза, затем сразу поставить на «базу» в течение 8-12 часов. Позже не будет необходимости долго держать его на зарядке — снимать сразу после указания специального индикатора на зарядном устройстве.

Хотя на смену всем этим элементам питания уже давно пришли более емкие, на основе лития, они активно используются и сейчас. Это и привычнее, и намного дешевле. К тому же, литиевые батареи при низких температурах работают намного хуже.

Зарядка никель-металлогидридных батарей — Battery University

Знайте, как правильно подавать зарядку для умеренного нагрева и предотвращения перезарядки.

Алгоритм заряда NiMH аналогичен NiCd за исключением того, что NiMH более сложен. Отрицательный Delta V для определения полного заряда слабый, особенно при зарядке при температуре менее 0,5 ° C. Несоответствующий или горячий компресс еще больше уменьшает симптомы.

NDV в зарядном устройстве NiMH должен реагировать на падение напряжения 5 мВ на элемент или меньше.Это требует электронной фильтрации для компенсации шума и колебаний напряжения, вызванных аккумулятором и зарядным устройством. Хорошо продуманные зарядные устройства NiMH включают в себя NDV, плато напряжения, дельта-температуру (dT / dt), температурный порог и таймеры тайм-аута в алгоритме обнаружения полной зарядки. Эти «ворота-организации» используют все, что приходит первым. Многие зарядные устройства включают 30-минутную подзарядку на 0,1C, чтобы увеличить емкость на несколько процентных пунктов.

Некоторые современные зарядные устройства применяют начальную быструю зарядку 1С.При достижении определенного порога напряжения добавляется перерыв в несколько минут, позволяющий батарее остыть. Заряд продолжается с более низким током, а затем применяется дальнейшее уменьшение тока по мере развития заряда. Эта схема продолжается до полной зарядки аккумулятора. Этот метод, известный как «ступенчато-дифференциальный заряд», подходит для всех никелевых аккумуляторов.

Зарядные устройства, использующие ступенчатый дифференциал или другие агрессивные методы зарядки, позволяют увеличить емкость примерно на 6 процентов по сравнению с более простыми зарядными устройствами. Хотя более высокая емкость желательна, заполнение батареи до краев добавляет напряжения и сокращает общий срок службы батареи. Вместо того, чтобы достичь ожидаемых 350–400 циклов обслуживания, агрессивное зарядное устройство может разрядить аккумулятор после 300 циклов.

NiMH не любит перезарядки, а постоянный заряд установлен на уровне 0,05C. NiCd лучше поглощает перезаряд, и оригинальные зарядные устройства NiCd имели постоянный заряд 0,1C. Различия в токе непрерывного заряда и необходимость более точного определения полного заряда делают оригинальное зарядное устройство NiCd непригодным для NiMH аккумуляторов.NiMH в зарядном устройстве NiCd может перегреться, но NiCd в зарядном устройстве NiMH работает хорошо. Современные зарядные устройства подходят для обеих систем аккумуляторов.

Медленно зарядить NiMH аккумулятор сложно, если вообще возможно. При уровне C от 0,1 до 0,3 ° C профили напряжения и температуры не демонстрируют определенных характеристик для запуска обнаружения полного заряда, и зарядное устройство должно зависеть от таймера. При зарядке частично или полностью заряженных аккумуляторов может произойти опасный перезаряд, даже если аккумулятор остается холодным.

То же самое происходит, если батарея потеряла емкость и может удерживать только половину заряда. По сути, размер этой батареи уменьшился вдвое, в то время как фиксированный таймер запрограммирован на 100-процентный заряд без учета состояния батареи.

Многие пользователи аккумуляторов жалуются на более короткий, чем ожидалось, срок службы, и неисправность может быть в зарядном устройстве. Недорогие бытовые зарядные устройства склонны к неправильной зарядке. Если вы хотите повысить производительность аккумулятора с помощью недорогого зарядного устройства, оцените уровень заряда аккумулятора и соответствующим образом установите время зарядки.Извлеките батареи, если предполагается, что они полностью заряжены.

Если зарядное устройство заряжается с высокой скоростью, проверьте температуру. Теплый означает, что батареи могут быть полностью заряжены. Лучше извлекать батареи заранее и заряжать перед каждым использованием, чем оставлять их в зарядном устройстве для последующего использования.

S

Как их заряжать »Электроника

Никель-металлогидридные батареи и элементы

требуют правильной зарядки для обеспечения длительного срока службы — важны скорость зарядки, перезарядка и способ зарядки.

Аккумуляторная технология Включает:
Обзор аккумуляторной технологии Определения и термины батареи NiCad NiMH Литий-ионный Свинцово-кислотный

Никель-металлогидридный, NiMH аккумулятор включает: NiMH зарядка Саморазряд NiMH

Правильная зарядка никель-металлгидридных элементов и аккумуляторов является ключом к поддержанию их производительности.Знание того, как их правильно заряжать, обеспечит высокий уровень производительности и более длительный срок службы.

Зарядка никель-металлгидридных элементов немного сложнее, чем их никель-кадмиевые предшественники, поскольку пик напряжения и последующее падение напряжения, которые использовались для определения полного заряда, намного меньше на никель-металлгидридных батареях и элементах.

Перезарядка приводит к перегреву и повреждению элемента, что приводит к потере емкости, и элементы с гидридом никеля более чувствительны к этому, чем NiCd. Это означает, что зарядные устройства должны быть тщательно спроектированы, чтобы не допустить перезарядки, и пользователи также должны быть немного осторожнее.

Характеристики заряда / разряда NiMH

В работе NiMH-элемент имеет многие характеристики, аналогичные более привычным NiCd-элементам. Кривая разряда очень похожа на кривую разряда NiCad с учетом дополнительной зарядки, которую он может взять. Однако он очень нетерпим к перезарядке, и в этом случае его емкость снижается. Это представляет собой серьезную проблему для разработчиков зарядных устройств.

Многие интеллектуальные зарядные устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов обнаруживают небольшой, но отчетливый «скачок» выходного напряжения, когда никель-кадмиевые батареи полностью заряжены. Однако для NiMH элементов это увеличение намного меньше, что затрудняет обнаружение. В результате также определяется температура ячеек, поскольку после полной зарядки элемент рассеивает большую часть дополнительного заряда в виде тепла. Еще одна сложность заключается в том, что характеристики NiMH-элементов значительно различаются от одного производителя к другому, что затрудняет определение характеристик заряда.

Интересно отметить, что эффективность зарядки никелевых аккумуляторов всех форм составляет от 100% до примерно 70% от полного заряда.Это означает, что сначала происходит небольшое повышение температуры, но позже, когда уровень заряда повышается, эффективность падает, и выделяется тепло, которое снижает температуру элемента.

Способы зарядки NiMH

Есть несколько методов зарядки, которые можно использовать с никель-металлогидридными батареями. К сожалению, зарядка никель-металлгидридных никель-металлгидридных аккумуляторов не так проста по сравнению с другими типами элементов или аккумуляторов.

NiMH элементы, как и никель-кадмиевые, требуют зарядки постоянным током.Уровень заряда обычно указывается на корпусе элемента, и его нельзя превышать.

В рамках зарядки постоянным током существует несколько методов, которые можно использовать для предотвращения перезарядки.

Таймер зарядки: Использование времени для определения окончания заряда — самый простой метод. Часто в зарядное устройство можно встроить электронный таймер, хотя многие базовые зарядные устройства не имеют этого встроенного средства.Этот подход предполагает, что аккумулятор или элемент заряжается от известного состояния заряда, например полностью разряжен.
Одна из проблем этого метода заключается в том, что если ячейка потеряла свою зарядную емкость, тогда зарядное устройство, ожидающее доставки 100% заряда в соответствии с расчетным временем, произведет перезаряд, что еще больше усугубит деградацию ячейки.
Тепловое обнаружение: Обнаружение окончания заряда NiMH-элемента путем определения температуры элемента также представляет трудности. Хотя при перезарядке аккумулятор часто становится теплым, иногда бывает трудно точно оценить повышение температуры, так как центр аккумулятора будет намного горячее, чем снаружи. Также, если батарея заряжается медленно, то повышение температуры будет меньше.
Обнаружение отрицательного дельта-напряжения: Излюбленный метод определения конца заряда никель-кадмиевых элементов — это использование метода NDV — отрицательного дельта-напряжения. Этот метод обнаруживает падение напряжения, которое появляется, когда батарея полностью заряжается.Однако при зарядке NiMH-элемента обнаруживается лишь небольшое падение напряжения. Зарядное устройство NiMH должно уметь обнаруживать падение напряжения около 5 мВ на элемент. Следовательно, для надежного обнаружения такого небольшого падения напряжения в зарядное устройство NiMH необходимо ввести достаточную фильтрацию шума, чтобы гарантировать, что паразитные наводки и другие шумы не приводят к окончанию заряда.
Медленная зарядка NiMH аккумуляторов: NiMH аккумулятор Медленная зарядка не рекомендуется.Использование значений заряда от 0,1 до 0,25 ° C не дает индикаторов, необходимых для определения окончания заряда. При изменении напряжения всего около 5 мВ при полной скорости заряда, более мелкие изменения, возникающие при медленном заряде, практически невозможно обнаружить. Кроме того, температуры, указывающие на окончание заряда, также намного ниже и их нелегко обнаружить. Соответственно, медленная зарядка никель-металлгидридных аккумуляторов и элементов не рекомендуется.

Многие современные никель-металлгидридные зарядные устройства сочетают в себе три основных метода обнаружения окончания заряда, NDV, обнаружение повышения температуры и последующее использование таймера в качестве последнего конца прекращения заряда на случай, если другие эффекты замаскированы или остаются незамеченными.

В дополнение к этому, многие зарядные устройства включают 30-минутную подзарядку в 0,1C, чтобы добавить несколько процентных пунктов надбавки.

Некоторые усовершенствованные зарядные устройства NiMH применяют начальную быструю зарядку 1С. По прошествии определенного времени или когда напряжение элемента достигает определенной точки, в цикл зарядки включается период охлаждения. Затем цикл зарядки продолжается при более низком токе. Зарядное устройство NiMH затем применяет дальнейшее снижение тока по мере зарядки. Эта схема продолжается до полной зарядки аккумулятора.Этот метод зарядки известен как метод «ступенчато-дифференциального заряда». Стоит отметить, что он подходит для всех элементов и батарей на основе никеля.

Однако многие NiMH-элементы заряжаются с помощью простых зарядных устройств, и в результате их очень легко подвергнуть перезарядке. Из-за их нетерпимости к завышенным ценам это может означать, что их жизнь сокращается. Многие люди обнаружили, что средний срок службы никель-металлгидридных батарей меньше ожидаемого. Часто это можно объяснить трудностями, связанными с их завышенной ценой.

NiMH капельная зарядка

Так как никель-металлгидридные аккумуляторы не переносят перезарядку, непрерывную зарядку следует выполнять с осторожностью.

Хотя никель-кадмиевые батареи могут заряжаться непрерывным током со скоростью около 0,1 ° C, это считается слишком высоким для никель-металлгидридных аккумуляторов, и принято считать, что для большинства никель-металлогидридных аккумуляторов непрерывная зарядка должна выполняться со скоростью около 0,05 ° C.

Даже при такой скорости непрерывной зарядки рекомендуется не оставлять их на слишком долгое время.Лучше не проливать струйку заряда и восстанавливать саморазряд перед использованием.

Как заряжать NiMH аккумуляторы: рекомендации

Принимая во внимание тот факт, что зарядка никель-металлгидридных аккумуляторов должна производиться надлежащим образом, часто полезно несколько рекомендаций.

Никогда не заряжайте никель-металлгидридные элементы с помощью неправильного зарядного устройства: Никогда не допускается заряжать аккумулятор любой формы с помощью зарядного устройства, которое может быть неподходящим. NiMH-элементы нельзя заряжать с помощью зарядного устройства NiCd, так как обнаружение окончания заряда не сработает.
Зарядка при комнатной температуре: NiMH-элементы не любят заряжаться при низких или высоких температурах.
Проверить температуру элемента: Если никель-металлгидридный элемент нагревается, зарядку следует прекратить. Бытовые зарядные устройства не всегда корректно завершают заряд. Извлеките батареи, когда они теплые на ощупь. Прекратите использовать зарядное устройство, которое «готовит» аккумуляторы.
Проверка состояния заряда вручную: При использовании многих низкоуровневых зарядных устройств для никель-металлгидридных аккумуляторов существует реальная возможность перезарядки, и может отсутствовать резервное время окончания заряда.Поэтому целесообразно вручную проверить вероятность зарядки аккумулятора и прекратить зарядку.
Проверка возможности быстрой зарядки: Хотя многие NiMH-элементы можно быстро заряжать, это подходит не для всех. Перед применением быстрой зарядки ознакомьтесь с таблицей данных.
Быстрая зарядка: Если NiMH-элементы можно быстро заряжать, то их лучше всего заряжать в этом режиме. При такой зарядке легче определить точку окончания зарядки.При зарядке примерно до 70% эффективность зарядки близка к 100%, а аккумулятор остается прохладным. Поэтому приемлема быстрая зарядка большинства NiMH ячеек.
Капельная подзарядка: В идеале не допускайте непрерывной подзарядки в течение длительного времени. Никелевые батареи должны остывать при непрерывной подзарядке. Если тепло, то капельный заряд слишком велик.
Используйте правильное зарядное устройство: Никелевые и литиевые батареи требуют очень разных алгоритмов зарядки.Не смешивайте зарядные устройства. Зарядное устройство NiMH также может заряжать NiCd; зарядное устройство NiCd перезаряжает NiMH.

Поскольку никель-металлгидридные элементы более чувствительны к способу заряда по сравнению с другими формами перезаряжаемых аккумуляторов, необходимо соблюдать осторожность, чтобы выбрать правильное зарядное устройство NiMH, а также правильно его использовать. Таким образом клетки будут служить дольше и работать лучше.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

.Линейное зарядное устройство

для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Хотя перезаряжаемый литий-ионный и литий-полимерные батареи имеют в последнее время был предпочтительным аккумулятором в высоком производительность портативных продуктов, старая рабочая лошадка никель-кадмиевый (NiCd) и новый никель-металлгидрид (NiMH) батареи по-прежнему важны источники портативного питания. Никель батареи на базе прочные, способные высокой скорости разряда, хорошего срока службы и относительно недороги.NiMH батареи заменяют NiCd во многих приложений из-за более высокого номинальная мощность (на 40-50% выше) и из-за экологических проблем кадмий, содержащийся в элементах NiCd. В этой статье рассматриваются батареи NiCd / NiMH. основы зарядки и знакомит с Линейное зарядное устройство LTC4060.

Различные способы зарядки Батареи на никелевой основе делятся на категории по скорости: медленно, быстро и быстро. В Самый простой тип зарядного устройства — медленный зарядное устройство с таймером, относительно низкий ток заряда около 14 часов.Это тоже может быть долго для многих портативных приложений. Для более короткого времени зарядки, быстрой и быстрые зарядные устройства применяют постоянный ток при мониторинге напряжения аккумулятора и / или температуру для определения когда прекратить или прекратить заряд цикл. Время зарядки обычно варьируется от 3 до 4 часов (быстро зарядки) примерно до 0,75–1,5 часа (быстрая зарядка).

Зарядные устройства для быстрой и быстрой зарядки постоянный ток заряда и позволяют напряжение батареи подняться до уровня требуется (в определенных пределах) заставить это текущий.Во время цикла зарядки зарядное устройство измеряет напряжение аккумулятора через регулярные промежутки времени, чтобы определить, когда чтобы завершить цикл зарядки. В течение цикл заряда, напряжение аккумулятора повышается по мере принятия заряда (см. рисунок 1). Ближе к концу цикла зарядки напряжение батареи начинает сильно расти быстрее достигает пика, затем начинает падать. Когда напряжение аккумулятора упало фиксированное количество мВ от пика (–ΔV), аккумулятор полностью заряжен и цикл зарядки заканчивается.

Рисунок 1.Типичный профиль заряда для 4-элементного никель-металлгидридного аккумулятора 2000 мАч, заряжаемого со скоростью 1С.

Аккумулятор имеет внутреннюю защиту против завышения. В то время напряжение ячейки падает с пика, температура батареи и внутренняя давление быстро повышается. Если быстрая зарядка продолжается в течение значительного количества время после достижения полной зарядки герметичное уплотнение аккумулятора может на мгновение открываются, вызывая выход газа. Этот не обязательно катастрофичен для батарея, но когда ячейка вентилирует, некоторые также выделяется электролит.Если вентиляция происходит часто, клетка со временем потерпеть поражение. Кроме того, после вентиляции уплотнение может закрываться неправильно и электролит может высохнуть.

Напряжение холостого хода (номинальное 1,2 В) и напряжение в конце срока службы (от 0,9 В до 1 В) почти идентичны между двумя типы аккумуляторов, но характеристики зарядки несколько отличаются. Все элементы NiCd может заряжаться непрерывно, но некоторые NiMH-элементы не могут и могут быть поврежденным, если капельный заряд продолжается после достижения полной зарядки.Также профиль напряжения аккумулятора во время цикл быстрой зарядки различается между два типа батарей.

Для NiMH ячеек снижение напряжение аккумулятора (–ΔV) после достижения пик составляет примерно половину NiCd ячеек, таким образом делая заряд прекращение на основе –ΔV слегка труднее. Кроме того, NiMH повышение температуры батареи во время цикл заряда выше, чем у NiCd, и более высокая температура дальше уменьшает количество -ΔV, которое происходит при достижении полной зарядки. За NiMH ячеек, –ΔV практически не существует при высоких температурах для зарядки ставки ниже, чем C / 2.(См. Боковую панель для определение «C»). Старые батареи и несоответствие элементов еще больше сокращают уже минута падает в батарее вольтаж.

Другие различия между двумя химия включает более высокую энергию плотность и значительно пониженное напряжение депрессия или «эффект памяти» для NiMH ячейки, хотя никель-кадмиевые по-прежнему предпочтительны для приложений с большим током утечки. NiCd-элементы также обладают более низким саморазрядом. характеристики, но NiMH технологии есть куда совершенствоваться в этом отношении, в то время как технология NiCd довольно зрелый.

LTC4060 — это полностью NiCd или Контроллер линейного зарядного устройства NiMH что обеспечивает постоянный ток заряда и прекращение заряда для быстрого зарядка до четырех последовательно соединенных клетки. Простой в использовании и требующий минимум внешних компонентов, IC управляет недорогим внешним PNP транзистор для обеспечения тока заряда. Базовая конфигурация требует только пять внешних компонентов, хотя включены дополнительные функции, такие as, вход NTC для температуры батареи квалификация, регулируемое напряжение перезарядки, выходы состояния, способные управлять светодиод и входы выключения и паузы.Выбор химического состава аккумулятора и количество ячеек для зарядки выполнено закрепив булавки, а ток заряда программируется с помощью резистор стандартного номинала. При адекватном тепловое управление, ток заряда возможно до 2А, а то и выше ток при использовании внешнего тока чувствительный резистор параллельно с внутренний резистор считывания.

Как только аккумуляторная химия и количество ячеек установлено, необходимо определить правильный ток заряда. LTC4060 разработан для быстрого зарядка никелевых аккумуляторов и использует –ΔV как окончание заряда метод.Температура батареи может также следует контролировать, чтобы избежать чрезмерного температура аккумулятора во время зарядки, а таймер безопасности отключает зарядное устройство, если прекращение заряда не происходит. Типичное напряжение быстрой зарядки профиль (быстрый подъем, затем падение в напряжении батареи (–ΔV) ближе к концу цикла заряда) происходит только при относительно высокий ток заряда. Если ток заряда слишком низкий, аккумулятор напряжение не дает необходимого падение напряжения батареи после достижения пик, необходимый для LTC4060 для завершения цикла зарядки.При очень низком токе заряда –ΔV делает не происходит вообще. С другой стороны, если ток заряда слишком велик, аккумулятор может сильно нагреться требует наличия термистора NTC, расположенного рядом с аккумулятором, чтобы приостановить заряд цикл, позволяющий батарее остыть перед возобновлением цикла зарядки.

При достаточном входном напряжении аккумулятор не подключен и правильный ток заряда, время заряда и соединения термистора на месте, выходное напряжение зарядного устройства очень близко входному напряжению.Подключение разряженный аккумулятор к зарядному устройству тянет понизить выходное напряжение зарядного устройства ниже 1,9 • V _CELL (V _CELL — это общая напряжение аккумулятора, деленное на количество заряжаемых ячеек) цикл зарядки.

Если температура АКБ, как измеряется термистором NTC, составляет вне окна от 5 ° C до 45 ° C цикл зарядки паузы и отсутствие заряда ток течет до приемлемого достигается температура. Когда температура батареи в пределах нормы, напряжение аккумулятора измеряется и должно быть ниже максимального предела.

Если напряжение V _CELL ниже 900 мВ, зарядное устройство начинает капельный заряд 20% от запрограммированный ток заряда до напряжение превышает 900 мВ, после чего полный запрограммированный ток заряда начинается. Несколько сотен миллисекунд после начала цикла зарядки, если напряжение аккумулятора превышает 1,95 В, цикл зарядки прекращается. Это перенапряжение состояние обычно означает аккумулятор неисправен, требуется, чтобы зарядное устройство сбросить вручную, заменив аккумулятор, переключая контакт выключения, или снятие и повторное включение питания.

После запрограммированной константы зарядный ток начинает течь, период времени, известное как «время задержки». Это время задержки колеблется от 4 минут до 15 минут в зависимости от ток заряда и время заряда настройки. Во время задержки окончание –ΔV отключено для предотвратить ложное прекращение начисления. А аккумулятор, который сильно разряжен или не был заряжен в последнее время может показывает падение напряжения батареи во время ранняя часть цикла зарядки, который может быть ошибочно принят за действительный –ΔV прекращение.

Во время цикла зарядки аккумулятор напряжение медленно повышается. Когда аккумулятор приближается к полной зарядке, напряжение аккумулятора начинает расти быстрее, достигает пика, затем начинает падать. Зарядное устройство непрерывно измеряет напряжение батареи каждые 15-40 секунд, в зависимости от тока заряда и таймера настройки. Если каждое измеренное значение напряжения меньше предыдущего значения, для четырех последовательных чтений, а общее падение напряжения батареи превышает 8 мВ / элемент для NiMH или 16 мВ / элемент для NiCd, ток заряда прекращается, заканчивается цикл зарядки.Открытый сток выходной штифт «CHRG», который был вытянут низкий во время цикла зарядки, теперь становится высоким импедансом.

Подзарядка, программируемая пользователем функция запускает новый цикл зарядки, если напряжение аккумулятора падает ниже установленного уровень напряжения из-за саморазряда или нагрузка на аккумулятор. Кроме того, если полностью заряженный аккумулятор более 1,3 В подключенный к зарядному устройству, клемма –ΔV схема обнаружения включена немедленно, без задержки, таким образом сокращая цикл зарядки для аккумулятор, который уже почти полностью плата.

Если батарея достигает примерно 55 ° C во время цикла зарядки зарядное устройство делает паузу, пока температура падает до 45 ° C, затем возобновляет зарядку пока окончание –ΔV не закончит цикл зарядки. Если нет прекращения –ΔV происходит, таймер безопасности останавливается цикл зарядки. Если таймер остановит цикл зарядки, считается неисправностью состояние и зарядное устройство должно быть сбросить, удалив и заменив аккумулятор, переключение контакта SHDN или переключение входная мощность зарядного устройства.

Правильный ток заряда всегда зависит от емкости аккумулятора или просто «C».Буква «C» — это термин, используемый для обозначения заявленной производителем разрядной емкости аккумулятора, которая измеряется в мА • час. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до 0,9 В или нулевой емкости. В том же примере зарядка того же аккумулятора со скоростью C / 2 будет означать зарядку при 1000 мА (1 А).

Правильный ток заряда для быстрой зарядки никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов составляет примерно от C / 2 до 2C . Этот уровень тока необходим для того, чтобы элемент демонстрировал необходимый изгиб –ΔV, который возникает, когда элемент достигает полного заряда, хотя зарядка при 2 ° C может вызвать чрезмерное повышение температуры аккумулятора, особенно с небольшими NiMH элементами большой емкости.Из-за химических различий между двумя химическими составами батарей NiMH-элементы выделяют больше тепла при быстрой зарядке.

Не подключайте нагрузку напрямую к аккумулятор при зарядке. Заряд ток должен оставаться относительно постоянным для прекращения заряда –ΔV чтобы быть эффективной. Нагрузки с изменением текущие уровни приводят к небольшим изменениям в напряжении батареи, которое может вызвать ложное прекращение заряда –ΔV. За приложения, требующие нагрузки, см. к показанным компонентам силового тракта на рисунке 2. Когда входное напряжение В настоящее время нагрузка питается от входное питание через диод Шоттки D1 и аккумулятор изолирован от Загрузка. Снятие входного напряжения тянет ворота Q2 на низкий уровень, включая его обеспечение пути тока с низким сопротивлением между аккумулятором и нагрузкой.

Рис. 2. Зарядное устройство для 4-элементных никель-металлгидридных аккумуляторов 2 А с термистором NTC и управлением цепью питания

Минимизируйте сопротивление постоянному току между зарядное устройство и аккумулятор. Некоторые держатели батарей имеют пружины и контакты с чрезмерным сопротивлением.Повышенное сопротивление в серия с аккумулятором может предотвратить цикл зарядки с момента запуска из-за состояние перенапряжения аккумулятора один раз начинается полный зарядный ток. Плохо сконструированные держатели батарей могут также произвести ложное прекращение обвинения, если движение батареи вызывает преждевременное –ΔV чтение.

В отличие от литий-ионных элементов, которые можно параллельно для увеличения емкости, NiCd или NiMH элементы не должны быть подключены параллельно, особенно при быстрой зарядке. Взаимодействие между ячейками мешает правильному прекращение заряда.Если больше емкости требуется, выберите ячейки большего размера.

Не все батареи NiCd или NiMH ведут себя так же при зарядке. Производители различаются материалами и строительство, приводящее к некоторому различные профили напряжения заряда или количество выделяемого тепла. Батарея может быть разработан для общего назначения использовать или оптимизировать для большой емкости, быстрая зарядка или высокая температура операция. Некоторые батареи могут не разработан для сильноточного (2C) заряда скорости, приводящие к высокой температуре ячейки при зарядке.Кроме того, самые новые клетки сформированы не полностью и требуют некоторой подготовки, прежде чем они достигают своей номинальной мощности. Кондиционирование состоит из многократного заряда и циклы разряда.

Термистор, установленный рядом с аккумулятором упаковка, желательно контактирующая с одной или несколькими ячейками, очень рекомендуется, как в целях безопасности и для увеличения срока службы батареи. В отличие от литий-ионных батарей, которые очень небольшое повышение температуры при зарядке, Никелевые батареи нагреваются во время цикл зарядки, особенно NiMH батареи.Минимизация продолжительности времени аккумулятор подвергается воздействию повышенной температуры продлевает срок службы батареи.

NiCd и NiMH батареи идеально подходят источники аккумуляторной энергии для многие портативные продукты и резервное копирование Приложения. Эта статья помогает ознакомить пользователя с некоторыми из зарядные характеристики никеля на основе батарей и как они применяются к зарядному устройству LTC4060. Зарядка Аккумуляторы NiCd и NiMH правильно и безопасность упрощается с помощью LTC4060 линейный контроллер зарядного устройства.

Зарядка никель-кадмиевых батарей — Battery University

Узнайте, как увеличить заряд, минимизировать нагрев и уменьшить объем памяти.

Никелевые аккумуляторы сложнее заряжать, чем литий-ионные и свинцово-кислотные. Системы на основе лития и свинца заряжаются регулируемым током, чтобы довести напряжение до установленного предела, после чего батарея насыщается до полной зарядки. Этот метод называется постоянным током постоянного напряжения (CCCV). Батареи на основе никеля также заряжаются постоянным током, но напряжение может расти свободно.Обнаружение полного заряда происходит путем наблюдения за небольшим падением напряжения после устойчивого роста. Это может быть связано с периодом плато и повышением температуры со временем (подробнее ниже).

Производители батарей рекомендуют медленно заряжать новые батареи в течение 16–24 часов перед использованием. Медленная зарядка приводит к одинаковому уровню заряда всех элементов аккумуляторной батареи. Это важно, потому что каждая ячейка в никель-кадмиевой батарее может саморазрядиться со своей скоростью. Кроме того, во время длительного хранения электролит имеет тенденцию притягиваться ко дну ячейки, и начальный медленный заряд помогает в перераспределении, чтобы устранить сухие пятна на сепараторе. (См. Также BU-803a: Потеря электролита.)

Производители аккумуляторов не полностью форматируют никелевые и свинцовые аккумуляторы перед отправкой. Ячейки достигают оптимальной производительности после заливки, которая включает несколько циклов заряда / разряда. Это часть нормального использования; это также можно сделать с помощью анализатора батареи. Известно, что качественные элементы полностью соответствуют требованиям после 5-7 циклов; другим может потребоваться 50–100 циклов. Пиковая мощность приходится на 100–300 циклов, после чего производительность начинает постепенно падать.

Большинство перезаряжаемых элементов имеют предохранительный клапан, который сбрасывает избыточное давление в случае неправильной зарядки. Вентиляционное отверстие на элементе NiCd открывается при давлении 1000–1400 кПа (150–200 фунтов на квадратный дюйм). Давление, выпущенное через закрывающееся вентиляционное отверстие, не вызывает повреждений; тем не менее, при каждой вентиляции некоторое количество электролита может вытечь, и уплотнение может начать протекать. Это заметно благодаря образованию белого порошка у вентиляционного отверстия. Многократная вентиляция в конечном итоге приводит к высыханию. Аккумулятор никогда не должен быть нагружен до выхода воздуха.

Обнаружение полного заряда по температуре

Обнаружение полного заряда герметичных никелевых аккумуляторов сложнее, чем у свинцово-кислотных и литий-ионных. В недорогих зарядных устройствах для завершения быстрой зарядки часто используется измерение температуры, но это может быть неточно. Ядро элемента на несколько градусов теплее кожи, на которой измеряется температура, и возникающая задержка вызывает перезаряд. Производители зарядных устройств используют температуру 50 ° C (122 ° F) в качестве отсечки температуры. Хотя любая продолжительная температура выше 45 ° C (113 ° F) опасна для аккумулятора, кратковременное превышение допустимого значения допустимо, если температура аккумулятора быстро падает, когда появляется индикатор готовности.

Усовершенствованные зарядные устройства больше не полагаются на фиксированный температурный порог, а определяют скорость увеличения температуры с течением времени, также известную как дельта-температура в зависимости от времени, или dT / dt. Вместо того, чтобы ждать достижения абсолютной температуры, dT / dt использует быстрое повышение температуры к концу заряда для включения индикатора готовности. Метод дельта-температуры поддерживает более низкую температуру батареи, чем фиксированный предел температуры, но элементы должны заряжаться достаточно быстро, чтобы вызвать повышение температуры.Прекращение зарядки происходит, когда температура повышается на 1 ° C (1,8 ° F) в минуту. Если аккумулятор не может достичь необходимого повышения температуры, отключение абсолютной температуры, установленное на 60 ° C (140 ° F), прекращает заряд.

Зарядные устройства, зависящие от температуры, вызывают опасную перезарядку, когда полностью заряженный аккумулятор многократно извлекается и снова вставляется. Так обстоит дело с зарядными устройствами в транспортных средствах и настольных станциях, где двусторонняя радиосвязь отключается при каждом использовании. Повторное подключение инициирует новый цикл зарядки, который требует повторного нагрева батареи

Интернет-издание о высоких технологиях

Обозрение подготовлено

Зарядные устройства Lenmar

Компания Lenmar разработала множество высокоскоростных и надежных систем для заряда различных аккумуляторов, неоднократно удостоенных самыми престижными наградами. Используемые в зарядных устройствах технологии NeoTherm® и NeoTherm2®, запатентованные компанией, ускоряют заряд за счет микропроцессорного контроля и обеспечивают непрерывный мониторинг состояния аккумуляторов. Универсальные зарядные устройства от Lenmar очень удобны в путешествиях, так как заменяют собой сразу несколько зарядных устройств для различных аккумуляторов, а, кроме того, имеют небольшой вес и могут работать от бытовой сети 220V и автомобильного аккумулятора.

LENMAR Mach 1® SpeedCharger^TM

Всего за 30 минут заряжает литий-ионные и никель-металлгидридные аккумуляторы серия скоростных универсальных зарядных устройств Lenmar Mach 1® Speed Charger^TM!

Владельцам видео- и фотокамер разных марок теперь не нужно иметь несколько зарядных устройств, их может с успехом заменить одно из универсальных зарядных устройств серии Lenmar Mach 1® Speed Charger^TM, заряжающих различные аккумуляторы во много раз быстрее и эффективнее.

Запатентованная технология Mach 1® Speed Chargers разработана компанией Lenmar Enterprises Inc., одним из ведущих производителей альтернативных аккумуляторов и зарядных устройств для фото- и видеокамер самых известных марок. В Mach 1® Speed Charger^TM используются технологии NeoTherm® и NeoTherm2®, ускоряющие заряд аккумулятора за счет микропроцессорного контроля и обеспечивающие непрерывный мониторинг его состояния. В процессе работы Lenmar Mach 1® Speed Charger^TM сначала разряжают, а затем полностью заряжают аккумулятор, избавляясь тем самым от «эффекта памяти», сокращающего срок службы батареи.

Поскольку во время зарядки происходит регулирование температурного режима, перенагрев внутри аккумулятора исключается, и жизнь батареи продлевается в пять раз.

К различным моделям зарядного устройства Lenmar Mach 1® Speed Charger^TM выпускается целый ряд сменных плат, с помощью которых вы можете зарядить Li-Ion аккумуляторы 3.6V- 7.4V для видео- и фотокамер (Canon, Olympus, Nikon, Pentax, Panasonic, Sony, JVC, Samsung, Hitachi, Fuji, Casio и др.), а также Ni-MH аккумуляторы типа АА/ААА.

Среди прочих достоинств зарядных устройств Lenmar Mach 1® Speed Charger^TM встроенный LED индикатор состояния аккумуляторов и возможность использования как дома, так и в автомобиле.

За изобретение серии скоростных зарядных устройств Mach 1® Speed Charger^TM компания Lenmar Enterprises Inc. трижды награждена престижной премией CES Innovations Award.

LENMAR Mach 1® Fusion Universal SpeedCharger^TM · MSC1U

Тип. Скоростное универсальное зарядное устройство со сменными адаптерными платами для Li-Ion 3.6V-7.4V и Ni-MH типа АА/ААА аккумуляторов.

Ускоряет заряд аккумуляторов за счет микропроцессорного контроля NeoTherm2®;
Показывает состояние процесса заряда и работоспособность аккумулятора при помощи индикаторов;
При заряде избавляет аккумуляторы от «эффекта памяти»;
Имеет встроенную защиту от перегрева аккумулятора и внутренний вентилятор.

Ориентировочное время заряда. 30 минут, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 2 сменные адаптерные платы для Li-Ion 3.6V-7.4V аккумуляторов Canon BP-511/512/522/535, Sony NP-330/550/730H/750/950/960, NP-FM50/70/90/QM71/QM91, адаптер для зарядки аккумуляторов AA/AAA, 4 AA 2300mAh Ni-MH аккумулятора, автоадаптер.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Размеры. 38х100х100 мм.
Подходит для фото- и видеокамер.

LENMAR Mach 1® Lightning 15 Minute SpeedCharger^TM · MSC15АА

Тип. Скоростное универсальное зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА и ААА.

Ускоряет заряд аккумуляторов за счет микропроцессорного контроля NeoTherm2®;
Показывает состояние процесса заряда и работоспособность аккумулятора при помощи индикаторов;
При заряде избавляет аккумуляторы от «эффекта памяти»;
Имеет встроенную защиту от перегрева аккумулятора и внутренний вентилятор;
Имеет 4 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать от 1 до 4 аккумуляторов.

Ориентировочное время заряда. 15 минут, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 4 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2300 mAh, автоадаптер.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Подходит для устройств, работающих от аккумуляторов типа АА и ААА.

LENMAR OmniSource® Charger

LENMAR OmniSource® Li-Ion Universal Charger · BCLCА3

Тип. Зарядное устройство OmniSource® со сменными адаптерными платами для Li-Ion аккумуляторов 3.6 V-7.4 V.
Ориентировочное время заряда. 1,5 часа, зависит от емкости аккумулятора.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Размеры. 38х100х100 мм.
Подходит для видео- и фотокамер.
К зарядному устройству можно заказать сменные адаптерные платы:

XPA1 для аккумуляторов Canon BP-911/927/941, Samsung SB-L110/220/160/320/480, JVC BN-V408/416/428, Canon NB-2L-BP-2L12.
XPA2 для аккумуляторов Panasonic CGR-D120/220/320, Panasonic CGA-D07/14, Samsung SB-L110G, Panasonic CGA-S001/002.
XPA3 для аккумуляторов Canon NB-1L/1LH/3L, Nikon EN-EL1, Olympus LI-10B.
XPA4 для аккумуляторов Sony «L» Series NP-F330/550/730H/750/760/950/960, Sony «M» Series NP-F50/70/71/90/91. HITACHI VMBPL13A, VM-BPL13A, VMBPL27A, VMBPL30A, VMBPL60A, JVC BN-V812U, BN-V814U, PANASONIC AGBP15P, AGBP25, CGR-B/202A1B, CGR-B/403AB, PV-DB5, PV-DBP5, VW-VBD1, Fuji NP-80/100, JVC BN-V712U/714U.
XPA5 для аккумуляторов Nikon EN-EL3, Minolta NP-400, Olympus BLM-1, Canon BP-511/522/535.
XPA6 для аккумуляторов Nikon EN-EL5, Casio NP-40, Kodak KLIC-5000/5001, Fuji NP-60/120, Casio NP-30, Panasonic- VW-VBA10, VW-VBA21, Pentax D-L17, D-Li2.
XPA7 для аккумуляторов Sony NPFP-50, NPFR1, NP-FT1.

LENMAR NoMEM PRO Battery Charger

LENMAR NoMEM PRO 1 Hour Battery Charger · PRO-66

Тип. Зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА и ААА.

Имеет 4 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать от 1 до 4 аккумуляторов;
При заряде избавляет аккумуляторы от «эффекта памяти»;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора.

Ориентировочное время заряда. 1 час, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 4 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2300 mAh, автоадаптер.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Размеры. 22х70х112 мм.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА/ААА.

LENMAR NoMEM PRO 90 Minute Battery Charger · PRO-722

Тип. LENMAR NoMEM PRO 90 Minute Battery Charger · PRO-722

Имеет 2 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать 2 или 4 аккумулятора типа АА, либо 2 аккумулятора типа ААА;
При заряде избавляет аккумуляторы от «эффекта памяти»;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора;

Ориентировочное время заряда. 1,5 часа, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 4 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2300 mAh, автоадаптер.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Размеры. 25х62х105 мм.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА/ААА.

LENMAR NoMEM PRO 2 Hour Battery Charger · PRO-32

Бесспорным преимуществом зарядного устройства является чрезвычайно привлекательная цена.

Тип. Зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА.

Имеет 2 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать 2 или 4 аккумулятора типа АА или 2 аккумулятора типа ААА;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора;

Ориентировочное время заряда. 2 часа, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 2 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора типа АА ёмкостью 2000 mAh и 2 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора типа ААА ёмкостью 850 mAh.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V).
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА

LENMAR NoMEM PRO 3 Hour Battery Charger · PRO-744

Тип. Зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА и ААА

Имеет 2 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать 2 или 4 аккумулятора;
При заряде избавляет аккумуляторы от «эффекта памяти»;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора;

Ориентировочное время заряда. 3 часа, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 4 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2300 mAh, автоадаптер.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V), автомобильный аккумулятор.
Размеры. 25х62х105 мм.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА/ААА.

LENMAR NoMEM PRO Battery Charger · PRO-23

Миниатюрное зарядное устройство PRO-23 незаменимо в быту. Для того чтобы зарядить аккумуляторы, достаточно оставить устройство в сети на ночь…

Тип. Зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА.

Имеет 2 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать 2 или 4 аккумулятора;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора;

Ориентировочное время заряда. 1115 часов, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 4 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2000 mAh.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V).
Размеры. 32х40х106 мм.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА.

LENMAR NoMEM PRO Battery Charger · PRO- 22

Тип. Зарядное устройство для Ni-MH аккумуляторов типа АА

Имеет 2 независимых канала для заряда;
Позволяет одновременно заряжать 2 или 4 аккумулятора;
Показывает состояние процесса заряда аккумуляторов при помощи индикатора;

Ориентировочное время заряда. 1115 часов, зависит от емкости аккумулятора.
В комплекте. 2 Ni-MH NoMEM PRO аккумулятора ёмкостью 2000 mAh.
Ресурс аккумуляторов. 1000 циклов.
Источник питания. Бытовая сеть (220V).
Размеры. 32х40х106 мм.
Подходит для любых устройств, использующих аккумуляторы типа АА.

^* Lenmar Enterprises Inc. U. S. A. (год основания 1965) транснациональная компания, специализирующаяся на производстве альтернативных Li-Ion, Ni-MH, Ni-Cd аккумуляторов и зарядных устройств для видеокамер, фотокамер, портативной электроники ведущих производителей.

Начав завоевание рынка с выпуска аксессуаров, компания Lenmar в конце 80-х годов прошлого века сосредоточила свое внимание на разработке полного ассортимента альтернативных аккумуляторов для видео- и фотокамер. В 1992 году специалисты компании, используя технологию NoMEM, создали первую аккумуляторную батарею без «эффекта памяти» для видеокамер стандарта 8-мм и VHS-С.

Успех NoMEM аккумуляторов позволил компании Lenmar в 1995 году выйти на рынок аккумуляторов для телефонов, а в 1996 году на рынок аккумуляторов для ноутбуков.

Продолжая увеличивать линию по производству NoMEM батарей, Lenmar становится первой компанией, предложившей в 1996 году никель-металлгидридные, а в 1998 году литий-ионные аккумуляторы без «эффекта памяти» для видеокамер и мобильных телефонов. Не останавливаясь на достигнутом, в 1999 году Lenmar разрабатывает Charge-ables тм алкалиновые перезаряжаемые батареи типа АА и ААА, а в 2000 году NoMEM PRO аккумуляторы для видеокамер.

В 2001 году создано революционное зарядное устройство Mach 1® SpeedCharger^TM, втрое сокращающее время заряда Li-Ion аккумуляторов для видео- и фотокамер. В основе устройства запатентованная компанией Lenmar технология NeoThermтм, позволяющая максимально зарядить аккумуляторы, избежав при этом их перегрева, увеличивая тем самым количество циклов заряда-разряда. Mach 1® SpeedCharger^TM трижды удостоен престижной премии CES Innovations Award в 2002, 2003 и 2004 годах.

В 2002 году Lenmаr создает устройство Mach2® Delta для зарядки Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов всего за 45 минут и Mach2® Gamma, заряжающее аккумуляторы типа АА/ААА менее чем за 1 час, что в 7 раз быстрее большинства зарядных устройств.

Собственная научно-исследовательская база, современные производственные мощности, постоянное усовершенствование выпускаемой продукции и жесткий контроль качества позволяют Lenmаr удерживать лидирующие позиции на рынке аккумуляторов и зарядных устройств. В 2004 году компания Lenmаr вышла на 6 место по объему продаж аккумуляторов для видеокамер в США.

www.lenmar.com.ru

Зарядные устройства и новые аккумуляторы Panasonic Eneloop доступны в России

Дата публикации: 01.03.2018

Компания Panasonic объявляет о начале официальных продаж в России аккумуляторов нового поколения с улучшенными характеристиками серий Eneloop и Eneloop PRO, а также нескольких зарядных устройств разного класса и назначения.

Никель-металлгидридные аккумуляторы Eneloop являются одними из самых популярных в мире и имеют такие преимущества, как экономичность, готовность к работе прямо из упаковки, низкий уровень саморазряда, экологичность, способность работать при низких температурах.

Аккумуляторы Panasonic Eneloop и Eneloop PRO нового поколения обладают повышенной ёмкостью. Для удобного хранения и защиты от внешних воздействий моделей как в форм-факторе R6/AA, так и в форм-факторе R03/AAA, теперь можно купить пластиковые футляры BQ-CASEL/1E.

Также можно приобрести комплекты из четырёх аккумуляторов Panasonic Eneloop PRO нового поколения, упакованных в упомянутые футляры. BK-3HCDEC4BE — для форм-фактора АА (ёмкость 2500 мАч) и BK-4HCDEC4BE — для форм-фактора ААА (ёмкость 930 мАч).

Существуют такие же комплекты с аккумуляторами серии Panasonic Eneloop: BK-3MCCEC4BE — для форм-фактора АА (ёмкость 1900 мАч) и BK-4MCCEC4BE — для форм-фактора ААА (ёмкость 750 мАч).

Для заряда этих аккумуляторов теперь можно приобрести устройства практически под любую задачу и бюджет.

Panasonic BQ-CC65 это флагманское зарядное устройство, которое оснащено информативным ЖК-экраном, благодаря четырём независимым каналам, способно заряжать и обновлять состояние от 1 до 4 никель-металлгидридных аккумуляторов АА или ААА, а также заряжать внешние устройства через USB-интерфейс (5 В / 1 A). Время заряда двух аккумуляторов АА ёмкостью 2000 мАч составляет 1,5 часа, а четырёх — 3 часа. Функция контроля напряжения и тока заряда предотвращает перезаряд аккумуляторов, тем самым продлевая их жизненный цикл. ЖК-экран способен (поканально) отображать текущие показатели ёмкости аккумуляторов, напряжения, времени заряда и интенсивности разряда (в Втч). Для переключения основных функций имеются три кнопки.

Среди дополнительных функций — защита от зарядки в условиях повышенной температуры, от зарядки неисправных (сухих) аккумуляторов и от зарядки обычных батареек. ЖК-экран способен детально отображать статус зарядки и разрядки аккумуляторов, зарядки внешних устройств через USB. Устройство питается через кабель от сети 100−240 В / 50−60 Гц.

Panasonic BQ-CC63 это зарядное устройство для аккумуляторов АА/ААА с восемью независимыми каналами и индикаторами заряда, причём допустима одновременная зарядка аккумуляторов АА и ААА. Средний зарядный ток — 600 мА, максимальный — 1,2 А; время заряда 1−8 аккумуляторов АА — 5 часов, а 1−8 аккумуляторов ААА — 3 часа.

Функция, отслеживающая напряжение в каждом канале, предохраняет батареи от перезаряда. Также есть защита от зарядки неисправных (сухих) аккумуляторов с подачей сигнала (мигающий индикатор). Устройство питается через кабель от сети 100−240 В / 50−60 Гц.

Panasonic BQ-CC61 — зарядное устройство с входом micro-USB (тип B), которое питается от внешних источников с USB-выходом. Адаптер с питанием от сети 100−240 В / 50−60 Гц приобретается отдельно. USB-кабель входит в комплект.

Устройство способно заряжать аккумуляторы АА и ААА только парами (по 2 или по 4) и оснащено двумя индикаторами заряда. Время заряда — 10 часов. Для контроля процесса зарядки аккумуляторов предусмотрен таймер, прекращающий процесс через 10 часов. Предусмотрена защита от зарядки неисправных (сухих) аккумуляторов с подачей сигнала (мигающий индикатор). Устройство BQ-CC61 также под артикулом K-KJ61MCC40USB поставляется в комплекте с 4 аккумуляторами серии Eneloop АА ёмкостью 1900 мА*ч.

Panasonic BQ-CC50 — зарядное устройство начального уровня, поставляемое в комплекте с двумя аккумуляторами АА Eneloop 1900 мА*ч под артикулом K-KJ50MCC20E. Оно оснащено встроенной вилкой для питания от сети 100−240 В / 50−60 Гц, способно независимо заряжать два аккумулятора АА или ААА и оснащено двумя индикаторами.

Предусмотрена защита от зарядки неисправных (сухих) аккумуляторов с подачей сигнала (мигающий индикатор). Зарядка аккумуляторов происходит при напряжении 3 В и токе 200 мА для AA и токе 80 мА для AAA. Продолжительность полной зарядки составляет приблизительно 10 часов. Таймер принудительного выключения процесса зарядки установлен на 13 часов.

Более подробную информацию о продукции Eneloop вы можете получить на сайте.

Зарядное устройство сетевое/авто ProCharger1000 Robiton

ROBITON ProCharger1000 – интеллектуальное многофункциональное зарядное устройство, которое позволяет быстро и бережно заряжать никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы размера AA/HR06 и AAA/HR03. Данная модель имеет 4 режима работы: заряд, разряд, тестирование и тренировка аккумуляторов, и позволяет выбирать режим работы и величину тока заряда (200, 500, 700 или 1000мА) и тока разряда (100, 250, 350 или 500мА) для каждого заряжаемого аккумулятора.

Режимы работы зарядного устройства:
1. CHARGE — заряд аккумулятора, автоматическое переключение на режим “trickle charge” когда аккумулятор будет полностью заряжен.
2. DISCHARGE — разряд аккумуляторов и последующий заряд для минимизации «эффекта памяти».
3. REFRESH — тренировка аккумулятора – восстановление аккумулятора повторением циклов заряд/разряд пока прогнозируется увеличение емкости.
4. TEST — измерение емкости аккумулятора в мАч/ Ач

Функции:
• ЖК дисплей, показывающий детальную информацию по каждому аккумулятору: ток заряда (в мА), прошедшее время (в чч:мм), напряжение (в вольтах) и накопленная емкость (в мАч или Ач)
• Микропроцессорный контроль заряда — определение окончания заряда по –dV
• Выбор режима для всех каналов или индивидуально для каждого
• Одновременная работа с аккумуляторами разного размера (AA/HR06 и AAA/HR03), емкости и степени заряда
• Заряд аккумуляторов различным током на выбор пользователя — 200, 500, 700 и 1000 мА
• Разряд аккумуляторов различным током на выбор пользователя — 100, 250, 350 и 500 мА
• Режим разряда для устранения «эффекта памяти» аккумуляторов
• Восстановление старых аккумуляторов при помощи нескольких последовательных циклов разряд/заряд
• Режим тестирования для измерения емкости аккумуляторов
• Защита аккумуляторов от перегрева
• Выявление неисправных аккумуляторов
• USB выход для заряда USB устройств (макс. зарядный ток 500мА)

Комплект поставки:
1. Зарядное устройство
2. Сетевой блок питания 100-240В
3. Автомобильный блок питания 12-13,8В
4. Инструкция по эксплуатации

Технические характеристики:
Диапазон тока заряда: 200 мА — 1000 мА
Диапазон тока разряда: 100 мА — 500 мА

Кол-во одновременно заряжаемых АА: 1 / 2 / 3 / 4
Заряжаемые типоразмеры: AA, AAA
Заряжаемые электрохимсистемы: Никель-Кадмиевые, Никель-Металлгидридные
Размер и способ подключения к сети: Настольное ЗУ (со шнуром)
Зарядный ток и время заряда: Быстрый заряд (1,5ч-6ч)
Метод заряда: Отключается автоматически
Дополнительные возможности: Восстановление аккумуляторов (Refresh), Заряд малым током (Trickle Charge), ЖК дисплей, Выбор величины тока заряда, Функция разряда, Защита от переполюсовки, Выявление неисправных аккумуляторов, Тестирование аккумуляторов, USB разъем, Работает в автомобиле

* Характеристики, внешний вид и комплектация товара могут быть изменены фирмой-производителем без предварительного уведомления.

схемы Н. Бирюкова

Сейчас можно встретить в продаже десятки различных типов аккумуляторов .

Мы, особенно спортсмены — ветераны привыкли эксплуатировать старые советские аккумуляторы такие как 7Д-0115, Д-026, Д-045, крайне неприхотливые в обращении.

Часто случается, что купив новый аккумулятор и немного им попользовавшись мы замечаем, что он перестаёт работать, теряет ёмкость.

Оказывается существует несколько разных типов аккумуляторов, которые имеют свои особенности и даже в пределах одного типа разные фирмы делают аккумуляторы с разными параметрами. Все они требуют разных правил эксплуатации.

Рассмотрим основные типы аккумуляторов применяемых в приёмниках и передатчиках-«лисах».

В первую очередь Ni-Cd -никель кадмиевые. В отличае от советских, новые лучше заряжать большим током ( 0,3-1С, С-емкость аккумулятора) и разряжать полностью (до напряжения 1,1 вольта на элемент). Для никель-кадмиевых батарей крайне необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, существенно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»).

Число циклов заряд/разряд: при правильной эксплуатации может быть более 1000 циклов. Если в зарядном устройстве не предусмотрена функция разряда, то обязательно соберите отдельное разрядное устройство.

Признаком полного заряда Ni-Cd аккумулятора три токах больше 0.3С может служить спад нарастания напряжения и нагревание корпуса аккумулятора.

Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.

Фирмы производители пишут, что в Ni-MH батареях нет эффекта памяти, тем не менее он присутствует, хотя значительно слабее выражен.

Никель-металлгидридные аккумуляторные батареи тоже периодически требуют профилактического полного разряда с последующим полным зарядом.

Ресурс работы Ni-MH батарей ниже чем у Ni-Cd

Емкость снижается уже после 200-300 циклов заряд/разряд. При эксплуатации более предпочтителен частичный разряд, нежели полный. Существенно снижает ресурс работы разрядка Ni-MH аккумуляторов токами больше 0,5С.

Как и никель-кадмиевым, никель-металлгидридным аккумуляторным батареям присущ высокий саморазряд. Если никель-кадмиевые батареи теряют 10 % своей емкости в первые 24 часа после заряда, которая затем снижается примерно на 10 % каждый месяц, то никель-металлгидридные батареи теряют за такое же время в 1,5 раза большую емкость.

Для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батарей лучше всего применять метод скоростного заряда. Нормальный (медленный) заряд приводит к кристаллизации элементов батареи, что снижает их емкость и срок службы.

У Ni-MH аккумуляторов падение напряжения после полного заряда значительно слабее, чем у Ni-Cd, поэтому создание автоматического устройства зарядки значительно сложнее. Напряжение, при котором достигается полная зарядка может быть различным у разных аккумуляторов. Единственный полностью достоверный параметр — нагревание батареи (при токах зарядки больше 0,5С).

Существенно снижают ресурс работы любых батарей их перезарядка или разряд ниже 1вольта на элемент.

Правильная зарядка современных аккумуляторов- довольно сложный процесс, поэтому простые универсальные устройства (другой фирмы,чем аккумулятор) часто дают плохие результаты.

Свицово-кислотные (гелевые) батареи можно применять для питания передатчиков, однако они значительно тяжелее и крупнее описанных выше.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи до сих пор остаются самыми надежными, долговечными и не требующими высоких эксплуатационных затрат химическими источниками тока.

В отличие от никель-кадмиевых свинцово-кислотные батареи не любят глубоких циклов заряд/разряд. Они всегда должны храниться в заряженном состоянии,в противном случае происходит сульфатация пластин, что приводит к потере ёмкости.

Заряжать эти аккумуляторы быстро, как Ni-Cd нельзя, время зарядки свинцово-кислотных батарей составляет 12-16 часов током 0,1С. Алгоритм зарядки более простой и совсем другой. Можно использовать отключение зарядного устройства при превышении определённого напряжения (15 вольт на 12 вольтовой батарее). Более сложные алгоритмы дают более быструю и полную зарядку.

Безусловно лучше всех литий-ионные аккумуляторы (Li-ion). Напряжение ячейки 3.7 вольта ( 2.8- 4.25в) 200- 500 циклов заряд разряд. У них самая высокая удельная энергоёмкость, отсутствует эффект памяти, отличные нагрузочные характеристики, не требуются контрольно-тренировочные циклы заряд-разряд, очень маленький саморазряд. К недостаткам можно отнести быстрое старение даже если батарея не работала, об этом часто умалчивают фирмы производители. За один год обычно теряется около 20 % ёмкости аккумулятора. Запасённая энергия снижается при пониженной температуре, приблизительно на 20% при минус 5 градусах Цельсия. Литий ионные и литий полимерные аккумуляторы легко выхолят из строя при разряде ячейки ниже 3 вольт и быстро теряют ёмкость при перезаряде ( больше 4. 25 в). Если несколько элементов собирается в батарею, то как правило каждый элемент выводится на внешний разъём и заряжается отдельно с помощью зарядного устройства — балансира(батарея имеет два разъёма, один для зарядки, 4 провода для 12 вольтовой батареи, второй- два провода, для питания устройства) или батарея имеет электронную схему- контроллер BMS, который обеспечивает балансировку и защиту ( без этого самый слабый элемент быстро выйдет из строя). Часто контроллер встраиватся непосредственно в каждый элемент. В BMS контроллере обычно есть мощный гасящий резистор (10 ом), параллельные стабилизаторы напряжения 4.25 в на каждый элемент, с фунцией отключения элемента при его глубоком разряде), если элемент полностью заряжен, то ток течет через ключ стабилизатора, мощные транзисторы, отключающие аккумулятор при перегрузке по току, иногда- термодатчик (некоторые из описанных функций BMS могут быть упущены в целях упрощения).

Литий-полимерный аккумулятор (Li-pol) по всем характеристикам очень близок к Li-ion, как правило имеет мягкую оболочку и встроенный контроллер. Чуть долговечнее 500-800 рабочих циклов. В электролит обычно добавляют консервант для уменьшения старения, поэтому, перед эксплуатацией требуется 2-3 цикла заряд разряд, разрушающие консервант. Неразрушенный консервант может привести к вспуханию аккумулятора и быстрой потере свойств.

Сейчас начинают появляться в продаже и новые более совершенные типы литиевых аккумуляторов.

Литий титанатные аккумуляторы, рабочее напряжение 2.4 вольта (1.8-2.8в) очень долговечные — более 25000 циклов заряд разряд, хорошо работают при низких температурах, очень высокая скорость заряда 90% за 5 минут, большие токи разряда. Хуже удельная энергия, в два — три раза тяжелее литий ионных той же ёмкости. Более применимы для транспортных средств.

Литий-железо-фосфатный аккумулятор (LiFePO4, LFP) По удельной энергии немного (приблизительно на 15%) хуже литий ионных, долговечные >2000 циклов, хорошо работают при низких температурах, безопаснее в эксплуатации, имеют очень стабильное напряжение 3. 2 вольта при разряде, напряжение 3.2 вольта удобно ля замены двух никель- кадмиевых или Ni-MH аккумуляторов одним LFP, Свинцового аккумулятора 12.8в- четырьмя LFP. Должны быть дешевле в производстве, но пока достаточно дороги.

Несколько перезарядок допускают алкалиновые батарейки, главное условие-нельзя допускать их разряд более чем наполовину и ток разряда не должен быть большим.

В чем разница между литиевыми и никелевыми аккумуляторами?

Строго говоря, в батарее электрохимические элементы соединены вместе для преобразования химической энергии в электрическую. Когда большинство людей говорят о химии батарей, они действительно имеют в виду химию клеток. Существует два типа обычно используемых химических элементов перезаряжаемых элементов: на основе лития и на основе никелевых катодов.

Содержание

• Катоды и аноды

• Зарядка аккумуляторов

• Никель-кадмий (NiCd)

• Металлогидрид никеля (NiMH)

• Литий-ионный (Li-ion)

• Литий-тионилхлорид (Li-SOCl ₂)

• Диоксид лития-серы (Li-SO ₂)

• Менее распространенные химические соединения лития

• Ссылка

Катоды и аноды

Во-первых, предупреждение о камне преткновения в терминологии: какой конец ячейки является катодом? Инженеры используют эти термины последовательно.Но людям, немного знакомым с электронными схемами, может показаться противоположным, что положительный (+) вывод батареи является ее «катодом».

В диодах (электронных устройствах, которые проводят только в одном направлении) катодом является отрицательный (-) вывод. Если подключить лампочку последовательно с диодом и подключить батарею через пару, лампа загорится только тогда, когда катодная (+) клемма батареи подключена к анодной (также +) клемме диода и обратный путь через лампу проходит. от катода диода (-) к аноду батареи.

Для химиков это имеет смысл, потому что внутри батареи избыточные катионы (положительно заряженные ионы) притягиваются к катоду, а анионы (отрицательно заряженные ионы) притягиваются к аноду. Внутри и снаружи батареи электронный ток течет в постоянном направлении.

Зарядка аккумуляторов

Большинство аккумуляторных элементов можно перезарядить, подав на их клеммы обратное напряжение. Это обращает вспять химический процесс, в котором анионы и катионы разделялись в электролите ячейки и притягивались к аноду и катоду.Свинцово-кислотные (автомобильные) аккумуляторы хороши для хранения большого количества заряда, но они слишком громоздкие и тяжелые для портативных приложений. Для (относительно) недорогих портативных устройств сначала была разработана химия никеля, а затем лития.

Хотя первые никель-кадмиевые (NiCd) батареи были построены в 1899 году, их практическое применение в потребительских товарах началось только после Второй мировой войны. Никель-металл-гидридные (NiMH) батареи не продавались до 1989 года.

Sony представила первую коммерческую литий-ионную (Li-ion) батарею в 1991 году. Литий-катодные батареи обычно легче никелевых, с более высокой плотностью энергии (больше ампер-часов для данного объема). Они также не создают проблем с утилизацией опасных материалов никель-кадмиевых аккумуляторов.

С другой стороны, при перегреве или перезарядке литий-ионные аккумуляторы могут подвергнуться тепловому разгону, выделяя кислород и тепло, создавая опасность пожара. Добавление защиты увеличивает стоимость и не гарантирует 100% безопасность.

Литий-полимерные батареи — это новый тип литий-ионных батарей (представленный примерно в 1995 году) с более низкой плотностью энергии, в которых электролит удерживается в твердо-полимерном композите. Если форм-фактор для литий-ионных аккумуляторов обычно представляет собой жесткий цилиндр, литий-полимерные аккумуляторы собираются из гибких пластиковых мешочков и имеют призматический форм-фактор.

Литий-железо-фосфатная технология, которая широко используется в электроинструментах, также позволяет избежать потенциальной пожарной опасности литий-ионных аккумуляторов, но не может соответствовать его удельной мощности.

Никель-кадмий (NiCd)

Популярные перезаряжаемые никель-кадмиевые батареи 1970-х годов встречаются редко, поскольку в 2004 году Европейский Союз запретил использование кадмия в большинстве случаев (исключения включают медицинские устройства, системы сигнализации и аварийное освещение). В США цена на батареи включает дополнительную плату. для правильной утилизации.

В NiCd-элементах использовался катод из гидроксида никеля и анод из гидроксида кадмия. Электролит состоял из гидроксидов калия, натрия и лития.NiCd элементы были перезаряжаемыми и выдавали номинальное напряжение 1,2 В.

Согласно городской легенде, у никель-кадмиевых аккумуляторов был дефект «памяти», который появлялся после того, как они были разряжены и снова и снова заряжены до одного и того же уровня заряда. Предполагалось, что батарея «запомнит» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время разрядки будет демонстрировать внезапное падение напряжения в этой точке.

Легенда может быть основана на реальном эффекте, связанном с некоторыми автоматическими зарядными устройствами, которые чрезмерно заряжают аккумулятор.Если впоследствии неправильно обработанный аккумулятор будет недостаточно заряжен, он может быстро разрядиться, даже если кажется, что он полностью заряжен. Иногда потерянную емкость можно восстановить за несколько циклов глубокой разрядки.

Никель-металлогидрид (NiMH)

NiMH — это практическая замена NiCd. Вместо кадмия в анодах перезаряжаемых никель-металлгидридных аккумуляторов используется сплав, который может поглощать и десорбировать водород. Катод — гидроксид никеля, электролит — раствор гидроксидов калия, натрия и лития.Каждая ячейка выдает 1,2 В. NiMH-элементы обычно надежны, но для них требуются специальные зарядные устройства. Мониторинг заряда также помогает свести к минимуму нагрев при подзарядке, чтобы максимизировать емкость и срок службы.

Бывают герметичные и открытые (вентилируемые) NiMH аккумуляторы. Цилиндрические герметичные блоки используются в более компактных приложениях. Открытые элементы в призматической упаковке используются для тяги и резервного питания в общественном транспорте и промышленных транспортных средствах, а также в системах бесперебойного питания. Toyota использовала никель-металлгидридные батареи в автомобилях Prius трех поколений.

Литий-ионный (Li-ion)

В литий-ионных элементах анодом является графит, а катодом — соединение лития и некоторых других металлов. Возможные варианты включают оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-никеля, оксид лития-алюминия, оксид лития-марганца и фосфат лития-железа (LiFePO ₄). Электролит представляет собой смесь органических карбонатов.

Полностью заряженный, выходной сигнал одного литий-ионного элемента составляет примерно 4,2 В. Производитель может изменять мощность и плотность энергии.Saft предлагает аккумуляторы больших и средних размеров цилиндрической и почти призматической формы с плотностью мощности от 150 Вт / кг. ¹

Литий-ионные аккумуляторы могут храниться более 20 лет при температуре окружающей среды со скоростью саморазряда менее 5% в год. Диапазон рабочих температур составляет от –30 ° C до 60 ° C.

Tesla Motors использует литий-ионные аккумуляторы как в оригинальном родстере, так и в седане Model S. Аккумуляторы седана можно полностью зарядить всего за час (с помощью Tesla Supercharger) или заменить за несколько минут.

Тионилхлорид лития (Li-SOCl

₂)

Элементы Li-SOCl ₂ имеют анод из металлического лития и жидкий катод. Структура катода представляет собой пористый углеродный токоприемник, заполненный тионилхлоридом (SOCl ₂). Они имеют цилиндрический форм-фактор и выдают 3,6 В с емкостью лучше 18 Ач и размером примерно с ячейку размера D, что позволяет им обеспечивать высокую плотность энергии до 1220 Втч / л или 760 Втч / кг. Саморазряд составляет менее 1% в год, поэтому они популярны для использования в режиме ожидания.

Диоксид серы лития (Li-SO

₂)

Элементы Li-SO ₂ аналогичны элементам Li-SOCl ₂, за исключением того, что раствор в пористом углеродном токоприемнике представляет собой диоксид серы (SO ₂). Они бывают того же диапазона стандартных размеров цилиндрических батарей, но обеспечивают более низкое напряжение 2,8 В, а не 3,6 В, и, следовательно, несколько более низкую плотность энергии (250 Втч / кг).

Менее распространенные химические вещества лития

Другие химические пары лития включают LCO и LiFePO ₄. Фактически, появились некоторые смеси этих химикатов. Сам по себе LCO используется для высокоэнергетических приложений, а LiFePO ₄ используется там, где требуется высокая скорость разряда.

Смешивание катодных материалов позволяет производителям адаптировать характеристики катода к применению. Например, Boston Power смешивает LCO и оксид лития-марганца в своих элементах Sonata и Swing и заявляет об улучшенной плотности энергии, скорости заряда, календарном и циклическом сроке службы, а также диапазоне рабочих температур.

Список литературы

Saft

Бостон Пауэр

Никель-кадмиевый аккумулятор

— обзор

3.5 Области применения

Никель-металлгидридный аккумулятор может быть разработан в различных формах, таких как кнопочные элементы, призматические элементы и цилиндрические элементы, а также различных размеров. Характеристики NiMH батареи открывают возможности для использования в широком диапазоне, и она станет одной из ведущих систем перезаряжаемых батарей.

Из-за того же значения напряжения, что и у никель-кадмиевых батарей, все устройства, использующие никель-кадмиевые батареи, могут использовать никель-металлгидридные аккумуляторы в качестве источников питания.В результате никель-металлгидридные батареи все чаще используются в широком спектре бытовых электронных устройств, таких как сотовые телефоны, видеокамеры, бритвы, трансиверы, компьютеры и другие портативные устройства. Еще одна рыночная ниша, подходящая для никель-металлгидридных аккумуляторов, — это электроинструменты, которые требуют высокой мощности разряда в широком диапазоне температур.

Никель-металл-гидридная батарея имеет привлекательную плотность энергии, высокую мощность и длительный срок службы, что делает никель-металлгидридные аккумуляторные батареи конкурентоспособным выбором для электромобилей и сверхвысоких напряжений, которые могут стать очень важным рынком для аккумуляторных батарей в первое десятилетие прошлого года. Двадцать первый век.Коммерциализация автомобилей с технологией HEV компаниями Toyota, Honda, которые используют NiMH аккумуляторы, стремление к улучшению окружающей среды и озабоченность по поводу ресурсов ископаемого топлива стимулировали мировой всплеск разработки различных приложений для транспортных средств с батарейным питанием. Основной проблемой для пользователей портативной электроники, приложений EV и HEV является оценка состояния заряда батареи (SOC), которая может переводить полезную информацию, необходимую для управления системой батареи, например, сколько энергии хранится в батарее, сколько времени работы осталось до необходимости подзарядки, какая скорость подзарядки или разрядки может быть применена и т. д.

Таким образом, ожидалось появление своего рода «топливомера», и было предложено множество схем для измерения SOC батареи. В целом, опыт с никель-металлгидридными элементами показывает, что из-за ровности плато напряжения при нормальных условиях измерение напряжения не может использоваться для точного определения SOC. Однако кулонометрия — хороший метод определения SOC. При тщательной начальной калибровке, соответствующей компенсации условий окружающей среды, сложном отслеживании потока заряда и оценке потерь на саморазряд можно получить прогнозы SOC с умеренной точностью.

Возможность высокоскоростной разрядки и быстрой перезарядки NiMH батареи также делает ее кандидатом на совместимость с топливными элементами, солнечными элементами и другими батареями или двигателями внутреннего сгорания для выдерживания пиковых нагрузок или обеспечения питания, когда основной источник питания не работает. адекватный или недоступный.

Никель-металлогидридная батарея

— обзор

3.5 Области применения

Никель-металл-гидридная батарея может быть разработана в различных формах, таких как кнопочные элементы, призматические элементы и цилиндрические элементы, а также различных размеров.Характеристики NiMH батареи открывают возможности для использования в широком диапазоне, и она станет одной из ведущих систем перезаряжаемых батарей.

Из-за того же значения напряжения, что и у никель-кадмиевых батарей, все устройства, использующие никель-кадмиевые батареи, могут использовать никель-металлгидридные аккумуляторы в качестве источников питания. В результате никель-металлгидридные батареи все чаще используются в широком спектре бытовых электронных устройств, таких как сотовые телефоны, видеокамеры, бритвы, трансиверы, компьютеры и другие портативные устройства. Еще одна рыночная ниша, подходящая для никель-металлгидридных аккумуляторов, — это электроинструменты, которые требуют высокой мощности разряда в широком диапазоне температур.

Никель-металл-гидридная батарея имеет привлекательную плотность энергии, высокую мощность и длительный срок службы, что делает никель-металлгидридные аккумуляторные батареи конкурентоспособным выбором для электромобилей и сверхвысоких напряжений, которые могут стать очень важным рынком для аккумуляторных батарей в первое десятилетие прошлого года. Двадцать первый век. Коммерциализация автомобилей с технологией HEV компаниями Toyota, Honda, которые используют NiMH аккумуляторы, стремление к улучшению окружающей среды и озабоченность по поводу ресурсов ископаемого топлива стимулировали мировой всплеск разработки различных приложений для транспортных средств с батарейным питанием.Основной проблемой для пользователей портативной электроники, электромобилей и приложений HEV является оценка состояния заряда батареи (SOC), которая может преобразовывать полезную информацию, необходимую для управления системой батареи, например, сколько энергии хранится в батарее, сколько времени работы осталось до необходимости подзарядки, какая скорость зарядки или разрядки может быть применена и т. д.

Таким образом, ожидался своего рода «топливомер», и были предложены различные схемы для измерения SOC батареи.В целом, опыт с никель-металлгидридными элементами показывает, что из-за ровности плато напряжения при нормальных условиях измерение напряжения не может использоваться для точного определения SOC. Однако кулонометрия — хороший метод определения SOC. При тщательной начальной калибровке, соответствующей компенсации условий окружающей среды, сложном отслеживании потока заряда и оценке потерь на саморазряд можно получить прогнозы SOC с умеренной точностью.

В поисках будущего без кобальта: никель-марганцево-алюминиевые катоды для литий-ионных аккумуляторов

[Изображение вверху] Могут ли в будущем электромобили питаться от бескобальтовых батарей? Кредит: Майкл Мовчин и Феликс Мюллер, Викимедиа (CC BY-SA 3.0)

Я отчетливо помню, как впервые узнал об этических проблемах, связанных с добычей кобальта.

Кобальт является ключевым ингредиентом литий-ионных аккумуляторов, особенно с катодами из никель-кобальт-марганца (NCM) или никель-кобальт-алюминия (NCA).Кобальт стабилизирует катод, компенсируя заряд, когда ионы лития прибывают или уходят во время цикла.

За последнее десятилетие литий-ионные батареи с катодами NCM и NCA укрепили свой статус в качестве батареи выбора для электроинструментов и электромобилей из-за их высокой плотности энергии, то есть количества энергии, хранящейся на единицу объема. А в связи со значительным расширением продаж электромобилей за последние 10 лет спрос на кобальт увеличился, что поставило во главу угла проблемы добычи кобальта.

В 2018 году я прочитал статью журнала Fortune о добыче кобальта в Демократической Республике Конго (ДРК), стране, которая производит более 60% мирового кобальта. Значительное количество кобальта в ДРК добывается детьми, и статья Fortune включала интервью с некоторыми детьми, чтобы проиллюстрировать проблему.

Когда информация о детях-майнерах стала широко распространяться, на некоторые из крупнейших мировых технологических компаний был предъявлен иск за соучастие в этом деле, судебный процесс, который продолжается.И эти этические соображения — в дополнение к воздействию на здоровье и окружающую среду и потенциальной нехватке поставок в будущем — побудили компании всерьез задуматься об альтернативных батареях, не содержащих кобальт.

Tesla, например, изучает возможность использования литий-железо-фосфатных батарей (LFP) в своих автомобилях Model 3 китайского производства. Аккумуляторы LFP хорошо известны в приложениях для стационарных накопителей энергии, но традиционно не используются в электромобилях из-за их низкой плотности энергии (ожидается, что с этим недостатком также столкнутся аккумуляторы Tesla).

В идеале, батарея без кобальта должна иметь плотность энергии эквивалентную или лучше, чем батареи NCM и NCA, потому что это позволит автомобилю дольше работать без подзарядки. И теоретически батарея на основе никеля, не содержащая кобальта, была бы хорошим способом добиться этого, потому что никель обеспечивает высокую плотность энергии.

К сожалению, никель сам по себе нестабилен и требует других элементов для стабилизации катода. И только кобальт, алюминий и марганец стабилизируют его без серьезных побочных эффектов.

«В то время как такие элементы, как магний, цирконий и титан обычно вводятся в коммерческие многослойные оксиды с высоким содержанием никеля для настройки рабочих характеристик… оптимальные количества обычно очень малы, иногда вплоть до уровней ppm, поскольку вред часто совпадает с преимуществами», — пишут исследователи в Недавняя перспективная статья. «Широкое использование может вызвать значительные структурные дефекты (например, смешение катионов), искажение решетки и примеси, серьезно ухудшающие электрохимические свойства.”

Исследователи происходят из Техасского университета в Остине и возглавляются Арумугамом Мантирамом, научным сотрудником ACerS и кафедрой регентов семьи Кокреллов по инженерии и директором Техасского института материалов.

В перспективной статье исследователи обсуждают несколько важных конструктивных соображений для катодов из слоистого оксида с высоким содержанием никеля и делают интересное предложение: если известно, что алюминий и марганец хорошо стабилизируют никель, что подтверждается батареями NCM и NCA, почему бы не создать никелевый катод. -на основе катода, который удаляет кобальт и вместо этого сочетает в себе алюминий и марганец?

В новой статье, опубликованной в этом месяце, Мантирам, докторант Ванда Ли и аспирант Стивен Ли исследовали потенциал литий-ионных батарей с никель-марганцево-алюминиевыми катодами (NMA), комбинация, о которой «поразительно» не сообщалось. насколько им известно.

Они сравнили состав NMA-89 (содержание никеля 89%) с NMC-89, NCA-89 и NMC, содержащим алюминий-магний (NMCAM-89), и сделали несколько важных выводов.

Более низкая удельная емкость, более высокое среднее напряжение

Несмотря на незначительно меньшую удельную емкость, то есть количество заряда, хранимого на единицу объема, NMA-89 показал более высокое среднее напряжение почти на 40 мВ больше, чем NMC-89.

(Передача мощности при высоких напряжениях желательна, потому что это увеличивает эффективность.Почему? Чем выше напряжение, тем меньше ток. И чем меньше ток, тем меньше потери сопротивления в проводниках. Когда потери сопротивления низкие, потери энергии также низкие.)

Быстрая разрядка

Скорость зарядки или разрядки батареи — еще один ключевой показатель производительности в дополнение к плотности энергии. А быстродействующие характеристики NMA-89 очень похожи на характеристики NMC-89 и NCA-89.

Сопоставимая остаточная емкость

После 100 циклов при скорости заряда / разряда 1/3, т.е.е. каждые 3 часа NMA-89 сохраняла 90% своей исходной емкости, что соответствует NMCAM-89 (93%), NMC-89 (91%) и NCA-89 (88%).

В заключение, исследователи отмечают, что электрохимическая характеристика в этом исследовании носит предварительный характер. «… Необходима дальнейшая работа, чтобы полностью понять преимущества и недостатки совместного замещения Mn-Al в слоистых оксидах с высоким содержанием Ni в отсутствие [кобальта]», — пишут они.

В электронном письме Мантирам сообщает, что они находятся в процессе анализа электродов после 1000 циклов с использованием новейших методов определения характеристик, чтобы лучше понять поведение материалов в батарее во время повторяющихся циклов.Кроме того, они проводят дальнейшие исследования для уточнения составов и расширения производственного процесса. Подробности о том, как они планируют вывести технологию на рынок, можно увидеть в пресс-релизе университета.

Статья, опубликованная в Advanced Materials , называется «NMA с высоким содержанием никеля: не содержащая кобальта альтернатива катодам NMC и NCA для литий-ионных аккумуляторов» (DOI 10.1002 / adma.202002718).

Обновление от 19.07.2020 — исправлено, чтобы указать, что скорость заряда / разряда 1/3 равна 3 часам

Новая литий-ионная батарея, не содержащая кобальта, снижает затраты без ущерба для производительности — ScienceDaily

На протяжении десятилетий исследователи искали способы исключить кобальт из высокоэнергетических батарей, питающих электронные устройства, из-за его высокой стоимости и соблюдения прав человека разветвления его добычи.Но прошлые попытки не соответствовали стандартам производительности батарей с кобальтом.

Исследователи из инженерной школы Кокрелла Техасского университета в Остине говорят, что они взломали код безкобальтовой высокоэнергетической литий-ионной батареи, исключив кобальт и открыв дверь к сокращению затрат на производство батарей, пока повышение производительности в некоторой степени. Команда сообщила о новом классе катодов — электродах в батарее, в которых обычно находится весь кобальт, — закрепленных за счет высокого содержания никеля.Катод в их исследовании на 89% состоит из никеля. Другие ключевые элементы составляют марганец и алюминий.

Больше никеля в батарее означает, что она может накапливать больше энергии. Эта повышенная плотность энергии может привести к увеличению срока службы аккумулятора телефона или увеличению дальности действия электромобиля с каждой зарядкой.

Результаты были опубликованы в этом месяце в журнале Advanced Materials . Статья написана Арумугамом Мантирамом, профессором факультета машиностроения Уолкера и директором Техасского института материалов, доктором наук.D. студент Стивен Ли и доктор философии. выпускник Ванда Ли.

Как правило, повышенная плотность энергии приводит к компромиссам, таким как более короткий срок службы — количество раз, когда аккумулятор может быть заряжен и разряжен, прежде чем он потеряет эффективность и не сможет больше заряжаться полностью. Устранение кобальта обычно замедляет кинетический отклик батареи и приводит к снижению скорости заряда — скорости зарядки или разрядки катода. Тем не менее, исследователи заявили, что они преодолели проблемы с коротким сроком службы и низкой скоростью передачи, найдя оптимальную комбинацию металлов и обеспечив равномерное распределение их ионов.

В большинстве катодов для литий-ионных батарей используются комбинации ионов металлов, такие как никель-марганец-кобальт (NMC) или никель-кобальт-алюминий (NCA). Катоды могут покрывать примерно половину стоимости материалов для всей батареи, причем кобальт является самым дорогим элементом. При цене примерно 28 500 долларов за тонну он дороже никеля, марганца и алюминия вместе взятых и составляет от 10% до 30% катодов большинства литий-ионных аккумуляторов.

«Кобальт — наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодах батарей», — сказал Мантирам.«И мы полностью устраняем это».

Ключ к прорыву исследователей можно найти на атомарном уровне. Во время синтеза они могли гарантировать, что ионы различных металлов оставались равномерно распределенными по кристаллической структуре катода. Когда эти ионы скапливаются, производительность ухудшается, и эта проблема преследовала предыдущие безкобальтовые высокоэнергетические батареи, сказал Мантирам. Сохраняя равномерное распределение ионов, исследователи смогли избежать потери производительности.

«Наша цель — использовать только доступные по цене металлы для замены кобальта при сохранении производительности и безопасности, — сказал Ли, — а также использовать процессы промышленного синтеза, которые можно сразу масштабировать».

Мантирам, Ли и бывший постдокторант Эван Эриксон вместе с Офисом коммерциализации технологий UT создали стартап под названием TexPower для вывода технологии на рынок. Исследователи получили гранты от Министерства энергетики США, которое стремилось снизить зависимость от импорта основных материалов для аккумуляторов.

Промышленность решительно взяла курс на безкобальт — в первую очередь усилия Tesla по устранению материала из батарей, которые питают ее электромобили. Поскольку крупные государственные организации и частные компании сосредоточены на снижении зависимости от кобальта, неудивительно, что это стремление стало конкурентоспособным. Исследователи заявили, что они избежали проблем, которые препятствовали другим попыткам создания безкобальтовых высокоэнергетических батарей, благодаря инновациям в области правильного сочетания материалов и точного контроля их распределения.

«Мы увеличиваем плотность энергии и снижаем стоимость без ущерба для срока службы», — сказал Мантирам. «Это означает более длинные расстояния для электромобилей и лучшее время автономной работы ноутбуков и мобильных телефонов».

История Источник:

Материалы предоставлены Техасским университетом в Остине . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Роль никеля в электрификации автомобилей | Стратегия ETF

Нитеш Шах, директор по исследованиям WisdomTree.

Нитеш Шах, директор по исследованиям, WisdomTree.

Во всем мире около 15% мировых выбросов парниковых газов (ПГ) приходится на транспортный сектор.

Неудивительно, что именно в этой области политики стремятся ограничить загрязняющую деятельность. Для достижения будущих целей по выбросам электромобили, вероятно, станут большей частью предложения транспортных средств.

Мы ожидаем, что к 2040 году продажи легковых электромобилей (электромобилей) вырастут с примерно 5% от всех продаж автомобилей до примерно 50%.

Никелевые батареи

электромобилей питаются от аккумуляторных батарей. Этот тип аккумуляторов обеспечивает обратимую химическую реакцию, позволяя как их разряжать, так и заряжать. Во время процесса разряда батареи электрический ток течет от катода (+) к аноду (-), в то время как во время зарядки происходит обратный процесс.

Свинцово-кислотные батареи используются в обычных транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания и являются относительно недорогими. Никель-металлогидридные (NiMH) батареи — еще одна зрелая технология производства аккумуляторов.Эти батареи имеют более высокую удельную энергию, чем свинцово-кислотные, и это позволяет автомобилям, использующим их, быть легче. Однако у никель-металлгидридных аккумуляторов эффективность зарядки ниже, чем у других форм аккумуляторов, и возникают проблемы саморазряда (до 12,5% в день при нормальных условиях комнатной температуры). Эти две батареи в настоящее время считаются устаревшими с точки зрения основного источника энергии для аккумуляторных электромобилей.

Никель в катодах батарей

Литий-ионный (Li-ion) аккумулятор в настоящее время является доминирующей технологией, применяемой в электромобилях, и, вероятно, останется таковой в течение следующего десятилетия. Существует множество вариантов литий-ионных аккумуляторов, но производители сосредотачиваются на вариантах с отличным сроком службы. Эти батареи имеют даже более высокую удельную энергию, чем NiMH. Но это не означает, что никелевый сплав подошел к концу в производстве аккумуляторов.

Литий-ионный аккумулятор состоит из четырех основных компонентов: активных материалов катода и анода, электролитов и сепараторов. В технологии литий-ионных аккумуляторов на коммерческом уровне существуют различные химические составы катодов, такие как оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-марганца (LMO), литий-железо-фосфат (LFP), литий-никель-марганцевый кобальт (или NMC) и литий-никель. Оксид алюминия кобальта (или NCA).Таким образом, никель является одним из основных катодных активных материалов, используемых в литий-ионных батареях (присутствующих в NMC и NCA).

К 2018 году катод NMC уже был доминирующим катодным материалом в литий-ионных батареях, обогнав в том же году LFP. Ожидается, что NMC будет продолжать расти, и к 2025 году на ее долю будет приходиться более половины всех катодных решений, а к 2030 году она приблизится к 90% (Рисунок 1).

Источник: WisdomTree.

В сторону увеличения веса никеля

Не только катоды с никелем становятся все более популярными, но и содержание никеля в этих катодах также увеличивается.Из-за нестабильности цен и рискованной цепочки поставок кобальта производители стремились диверсифицироваться от металла, отдавая предпочтение более высокому содержанию никеля в химии. Большая часть мировых запасов и доказанных запасов кобальта поступает из Демократической Республики Конго (Рисунок 2). Страна печально известна нарушениями прав человека на шахтах, включая использование детского труда на многих кустарных шахтах страны. Получить кобальт, не содержащийся в этой рискованной цепочке поставок, сложно.

Источник: WisdomTree.

Внешний круг: резервы. Внутренний круг: производство 2019 года.

Кроме того, увеличение содержания никеля в катодах может способствовать повышению плотности энергии. Это может помочь увеличить дальность полета и снизить вес транспортных средств.

Продолжается переход на более высокие химические составы никеля. Несколько лет назад в катоде NMC каждый из трех атомов — никель, марганец, кобальт — применялся в равных пропорциях, известных как NMC-111. Производители все чаще находят способ увеличить вес никеля на восемь частей по сравнению с однокомпонентным марганцем и однокомпонентным кобальтом, известным как NMC-811.В настоящее время мы еще не достигли этого, хотя никель, состоящий из шести частей, марганца из двух частей и кобальта из двух частей (NMC-622), коммерчески готов и используется. По оценкам Международного энергетического агентства, в 2019 году в 16% произведенных электромобилей использовались катоды NMC-622 (по сравнению с 7% в 2018 году).

На рис. 3 показано, как NMC с более высоким содержанием никеля могут быть легче, чем другие катоды. NCA, которые имеют такой же вес, как NMC-811, в основном производятся Panasonic и используются в Teslas.Они также имеют такое же содержание никеля, что и NMC-811.

Источник: WisdomTree.

Проблемы увеличения содержания никеля

В катоде NMC никель является основным активным катодным материалом, а марганец и кобальт способствуют химической и структурной стабильности. Следовательно, поддержание химической и структурной стабильности является ключевой задачей при переходе на никель с более высоким химическим составом. Некоторые производители заявляют, что они близки к коммерциализации NMC 811, и рынок ожидает, что примерно в 2025 году это решение станет основой.

ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ПРОДУКТ

Никель WisdomTree (NICK LN)

— отслеживает субиндекс Bloomberg Nickel
с использованием свопов и обеспечивает доходность по залогу.

— Дома 340 миллионов долларов; коэффициент расходов
составляет 0,49%.

Рынок никеля высокой чистоты, вероятно, останется ограниченным

Мы рассматриваем эти изменения в химическом составе катодных батарей как положительный фактор для спроса на никель.В настоящее время батареи составляют менее 5% спроса на никель. Но, по данным Wood Mackenzie, к 2040 году спрос на никель может вырасти почти до 30%. Это будет означать, что тенденции спроса на аккумуляторы будут иметь все большее влияние на цены на никель, поскольку на сегодняшний день основным драйвером цен на никель будет отход от нержавеющей стали. На рынке нержавеющей стали используется никель как класса 1 (высокая чистота), так и класса 2 (низкая чистота). Исторически только класс 1 подходил для использования с химическими веществами аккумуляторного класса.По этой причине напряженность на рынке 1-го класса, вероятно, будет еще более острой. Никель, лежащий в основе фьючерсных контрактов на Лондонской бирже металлов, относится к классу 1.

В Индонезии есть проекты по производству никель-кобальтового соединения с использованием процесса, называемого кислотным выщелачиванием под высоким давлением (HPAL), который подходит для аккумуляторов, в которых использовалась бы руда, которая ранее считалась рудой 2-го класса. Однако эти проекты сталкиваются с большим перерасходом средств и задержками, и поэтому существует большая неопределенность в отношении доступности этого материала в будущем.

(Мнения, выраженные здесь, принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения стратегии ETF.)

Глобальный региональный анализ жизненного цикла автомобильных литий-ионных никель-марганцево-кобальтовых аккумуляторов

В данном исследовании используется модель «Парниковые газы, регулируемые выбросы и использование энергии на транспорте» (GREET®) для определения влияния изменений на региональные условия производства аккумуляторов. об энергетическом и экологическом воздействии батарей.В частности, в исследовании рассматривались несколько профилей электрических сетей для этапов производства нескольких материалов. Рассматриваемые материалы и этапы представлены на Рис. 1, а параметры сценария — в Таблице 3 в Приложении к настоящему отчету. Материалы и этапы были выбраны на основе их известного влияния на энергию LIB и воздействие на окружающую среду. Здесь базовые условия соответствуют выпуску GREET 2018 г. (описание см. В таблице 3).

Фиг.1

Материалы и этапы аккумуляторной батареи, рассматриваемые в настоящем исследовании

GREET — это основанная на обработке модель LCA, используемая для расчета энергии, потребления воды и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, связанных с производством топлива и материалов (Wang 1999; Argonne National Лаборатория 2018c). Границы для расчета простираются от добычи сырья до обработки, очистки и производства до использования и окончания срока службы. GREET предлагает широкий спектр услуг по производству топлива, включая модели для нефтепродуктов, природного газа, угля и т. Д.Он объединяет эти топливные модели с моделями технологий преобразования энергии, такими как промышленные котлы, генераторы комбинированного цикла на природном газе и многие другие, для определения связанных выбросов сгорания. Он содержит запасы жизненного цикла для десятков материалов, таких как сталь, алюминий, медь и т. Д., Которые включают в себя энергию и технологические выбросы, связанные с каждой стадией производства. Исторически в центре внимания были экологические оценки транспортного сектора. Модель широко использовалась для определения энергии жизненного цикла и воздействия на окружающую среду транспортных технологий, от скважины до колес для топлива и от шахты до утилизации материалов.В своей методологии LCA для материалов используется методология переработанного содержимого, что означает, что он имеет отдельные модели первичных и переработанных материалов и оценивает продукт на основе его содержания каждого типа материала, он не предоставляет кредит на переработку для продукта в конце своей жизни.

Модель GREET (Аргоннская национальная лаборатория, 2018c) в настоящее время использует ориентированную на США цепочку поставок материалов и производства для NMC111, поэтому она была изменена с учетом глобально-региональной изменчивости производства никеля, алюминия, сульфата кобальта, NMC111, аккумуляторных элементов. сборка, и система управления аккумулятором (BMS).Это было сделано путем доступа к процессам GREET для каждого из указанных материалов или продуктов и изменения базовых расчетов для использования различных профилей электросети, допущений о технологических выбросах и профилей источников энергии, в зависимости от процесса. В следующих разделах описываются рассматриваемые условия, а также побудительные мотивы для такого рассмотрения.

Для батареи на 27 кВтч, произведенной с использованием условий из параметров модели GREET по умолчанию для химического состава NMC111: на рисунке 2 показана общая энергия жизненного цикла на кВтч, на рисунке 3 показаны выбросы парниковых газов за жизненный цикл, а в таблице 1 представлен состав материала.Это указывает на то, что никель, кобальт и алюминий, а также производство порошка NMC111, производство BMS и сборка элементов являются важными факторами при оценке региональных разветвлений производства автомобильных NMC111 LIB. На рисунке 4 показаны выбросы SO _x, связанные с одними и теми же условиями производства, что подчеркивает необходимость рассмотрения нескольких экологических категорий для оценки эффективности производства аккумуляторов. Очевидно, что некоторые процессы могут оказывать чрезвычайно сильное влияние на удельные выбросы, не опровергая этого эффекта, основанного только на энергии.Выбросы, связанные с никелем в этом сценарии, высоки из-за выбросов, связанных с переработкой никеля из сульфидных руд. Обратите внимание, что категория «Прочие» на рис. 2 и в других местах включает все материалы из таблицы 1, за исключением активного катода, деформируемого алюминия и BMS. В этой категории графит составляет большую часть выбросов парниковых газов (ПГ) (47% от прочих), в то время как медь (22%) и электролит LiPF ₆ (12%) также вносят важный вклад. Производство графита требует высоких энергозатрат, но не таких высоких, как сборка ячеек или производство порошка BMS / алюминия / NMC111, поэтому мы не рассматриваем его возможные варианты.

Рис.2

Общая энергия жизненного цикла, связанная с производством NMC111 LIB с использованием базовых условий GREET2018

Рис.3

Суммарные выбросы ПГ за жизненный цикл, связанные с производством NMC111 LIB с использованием базовых условий GREET2018

Таблица 1 Состав материала NMC111 LIB (27 кВтч) (Аргоннская национальная лаборатория, 2018b) Рис.4

Жизненный цикл SO _x Выбросы, связанные с производством NMC111 LIB с использованием базовых условий GREET 2018

Никель

Используется никель в материале катода для NMC111, обычно получаемом в виде сульфата никеля, который сам производится из рафинированного никеля.Производство никеля — энергоемкий процесс. Он состоит из нескольких стадий, которые можно условно разделить на добычу, обогащение, первичную добычу и переработку. Это определения стадий в GREET, но настоящий процесс производства никеля включает множество стадий в рамках каждой из более широких классификаций, представленных выше. GREET использует эти широкие классификации для описания требований к энергии и материалам, а также выбросов на каждом этапе. Затем GREET может определить общие затраты энергии и материалов на производство никеля и вернуть общие произведенные выбросы загрязняющих веществ и потребленную воду.

Никель получают из сульфидных или латеритных руд (Mudd 2010). Сульфидные руды представляют собой проблемы с загрязнением, поскольку они могут образовывать диоксид серы, предшественник кислотных дождей. Таким образом, большинство способов производства никеля, в которых используются сульфидные руды, улавливают выбросы диоксида серы для производства серной кислоты, тем самым снижая вероятность выброса диоксида серы в атмосферу и загрязнения кислотными дождями. Во всем мире существуют разные подходы к улавливанию серы. Рафинирование никеля — это стадия производства, на которой наиболее вероятно выделение диоксида серы.Это наиболее энергоемкий этап производственного процесса из-за требуемых высоких температур. Эти потребности в энергии удовлетворяются за счет природного газа на большинстве производственных объектов (примерно 66%), в то время как уголь, дизельное топливо и электричество составляют соответственно 12%, 11% и 11% производственной энергии при нефтепереработке (Benavides et al. 2015). .

В этом исследовании процесс рафинирования отличался от GREET по умолчанию, который учитывает средневзвешенный по импорту (который может использоваться в качестве прокси для глобальной переработки никеля) профиль производства электроэнергии и выбросов диоксида серы.В модифицированной версии рафинирование никеля учитывалось в четырех областях исследования: во всем мире, в Канаде, России и Китае. GREET2018 по умолчанию использовался в качестве базового. Мы исследовали Канаду, потому что методы нефтепереработки в этой стране строго регулируются и сера там превращается в серную кислоту. Россия рассматривалась на основе ее особенно высоких профилей выбросов диоксида серы при рафинировании никеля. Мы изучили Китай в связи с его присутствием на мировом рынке и предположили, что он улавливает серу для получения серной кислоты.Крупнейшими регионами переработки никеля I класса в мире по объему производства являются Китай, Россия и Канада. Россия и Канада вместе составляют 35% рынка и составляют значительную долю рынка США. На долю Китая приходится 22% мирового рынка, но он не так широко представлен в США. Канада и Россия представляют собой важные пограничные сценарии (Геологическая служба США и McRae 2018).

Мы изменили как профиль электроэнергии, принятый для стадии рафинирования производства никеля, так и выбросы диоксида серы для этой стадии.В таблице 4 представлены предполагаемые профили электроэнергии. В таблице 5 представлены выбросы диоксида серы, связанные со стадией очистки, для трех профилей, основанные на Benavides et al. (2015).

Алюминий

Автомобильный аккумулятор NMC111 состоит почти на 24% из алюминия по весу; GREET предполагает, что этот алюминий находится в кованой форме (в отличие от литой). Алюминий в основном используется в упаковке батареи, катодного токоприемника и системы терморегулирования. Производство алюминия требует больших затрат энергии, особенно в связи с высоким потреблением электроэнергии для уменьшения содержания глинозема.Такое большое потребление электроэнергии представляет собой одновременно проблему и возможность с точки зрения энергетики и окружающей среды. Снижение требуемых энергозатрат всегда полезно для экологических показателей жизненного цикла материала (при условии, что используется тот же источник энергии). Однако, поскольку электричество является гибким энергоносителем, который может вырабатываться из нескольких источников, энергетический и экологический профиль алюминия, производимого с использованием электроэнергии, поступающей из разных электрических сетей, может значительно различаться (Colett et al.2015; Макмиллан и Кеолиан 2009). Например, алюминий, произведенный из электроэнергии на основе угля, связан с более высокими выбросами CO ₂, чем алюминий, произведенный из электроэнергии с низким уровнем выбросов, такой как гидроэлектростанция, солнечная энергия и энергия ветра. Помимо источника электроэнергии, сокращение содержания глинозема также может быть связано с производством CF ₄ и C ₂ F ₆, которые являются мощными парниковыми газами (Dai et al. 2015). Выбранное количество этих двух газов, принятое в модели GREET, основано на отраслевой отчетности; однако возможно, что эти газы можно уменьшить.

В этом исследовании мы рассмотрели алюминий, полученный из шести различных источников, и сценарии, в которых CF ₄ и C ₂ F ₆ либо были выброшены, либо уменьшены. Рассмотренные профили электроэнергии показаны в Таблице 3 и были выбраны на основе их региональных вариаций. В качестве основы для GREET используются профили электросетей для алюминиевых заводов в Северной Америке. Производство алюминия в Северной Америке и Европе потребляет значительное количество гидроэлектроэнергии, что приводит к низким выбросам парниковых газов.Мы также рассмотрели производство алюминия в Китае, Японии и Южной Корее с использованием профилей электросетей, указанных в Таблице 4, а также для электрических сетей, работающих только на гидроэлектроэнергии или возобновляемых источниках энергии (солнечной и ветровой). Китай — ведущий производитель алюминия, на долю которого в 2016 году приходилось 54% мирового производства первичного алюминия; Канада заняла третье место с 5,5%, европейские страны вместе составляли 6,3%, а США произвели 1,4%. Ни Япония, ни Корея не являются крупными мировыми производителями алюминия. Данные по профилям электроэнергии из алюминия в Европе, Китае и Корее были получены из World Aluminium (World Aluminium 2018), в то время как данные для Японии были получены из Японской алюминиевой ассоциации (Japan Aluminium Association 2014) и U.Профиль S. основан на GREET (Аргоннская национальная лаборатория, 2018c). Для корейского алюминия мы использовали среднее мировое производство от World Aluminium, поскольку данные по профилям производства и импорта Кореи не были доступны.

Сульфат кобальта

Сульфат кобальта является прекурсором при производстве катодного материала NMC111. Кобальт в основном добывается в Демократической Республике Конго, затем концентрируется и превращается в сырой Co (OH) ₂, а затем превращается в различные кобальтосодержащие химические вещества, такие как CoSO ₄.Процесс окончательного преобразования в CoSO ₄ очень энергоемкий и в основном происходит в Китае. GREEET2018 предполагает, что это преобразование происходит в Китае и осуществляется за счет электроэнергии из национальной сети Китая (2018). Однако фактический профиль электроэнергии для преобразования CoSO ₄ может существенно отличаться от профиля национальной сети. Кроме того, другие страны могут стать известными производителями CoSO ₄ для защиты от перебоев в поставках по мере наращивания производства LIB.Таким образом, мы рассмотрели производство CoSO ₄ в США и Китае, а электрические сети полностью из угля («наихудший» сценарий CO ₂), солнечной или ветровой энергии («наилучший» CO ₂ сценарий), или от гидроэнергетики. Солнечная и ветровая энергия не влияет на потребление воды, в отличие от сценария гидроэнергетики, за счет испарения с поверхности водного объекта. Эти условия представлены в таблице 3, а соответствующие профили электрических сетей — в таблице 4.Поскольку в настоящее время на рынке химикатов кобальта доминирует Китай, мы рассмотрели его возможное производство в США только в качестве примера.

NMC111

В этом исследовании рассматривался NMC111 в качестве активного катодного материала для LIB. Хотя большая часть выбросов энергии и загрязняющих веществ, связанных с NMC111, происходит за счет производства составляющих его материалов, процесс синтеза порошка NMC111 также играет важную роль. Производство NMC111 состоит из нескольких этапов смешивания и прокаливания, которые работают от электричества.Эти этапы объединены в GREET, чтобы определить единое количество электроэнергии, которое потребляется на массу продукции NMC111. В GREEET2018 предполагается, что NMC111 производится в США. Однако большая часть мировых NMC в различных химических комбинациях (111, 532, 622, 811) производится в Китае и Корее. Япония и Европа также являются важными текущими и будущими производственными рынками для NMC111. Поэтому мы смоделировали производство NMC111 в каждой из этих стран, а также смоделировали производство с использованием электрических сетей, состоящих только из угольных электростанций, только солнечных и ветряных электростанций и только гидроэлектростанций.В таблице 4 перечислены предполагаемые значения электрической мощности.

Ячейка в сборе

Ячейка в сборе является основным потребителем энергии в процессе производства батарей. Он включает производство электродов, сборку ячеек, сварку токосъемников, изоляцию ячеек, заполнение электролитом и закрытие ячеек (Dai et al.2017). Каждый из этих шагов выполняется в сухом помещении, чтобы предотвратить реакцию соли электролита, LiPF6, с водой (Ahmed et al. 2016a). Влажность воздуха не может превышать 100 ppmv, что требует значительного нагрева, охлаждения (для конденсации) и циркуляции воздуха.В предыдущих исследованиях LIB LCA исследователи определили, что сухое помещение является основным источником общей потребности в энергии для производства LIB (Dunn et al., 2015; Ellingsen et al., 2014; Dai et al., 2017). Wood III et al. указали, что в энергопотреблении при производстве LIB преобладает сушка катода и извлечение N-метилпирролидона (NMP) в дополнение к смачиванию и образованию клеток (Wood et al. 2015). Ахмед и др. определили, что сушка катода, восстановление NMP и работа в сухом помещении являются основными факторами спроса на энергию для производства LIB (Ahmed et al.2016а, 2016б). Dai et al. составил инвентаризацию жизненного цикла для производства LIB на основе реальных данных, чтобы лучше понять влияние каждого этапа производства на общие энергозатраты на батарею (Dai et al., 2017). Они подтвердили, что эти действия в сухих помещениях, связанные с производством элементов, наряду с сушкой катода, вносят важный вклад в общее количество энергии, потребляемой при производстве LIB.

В этом исследовании мы использовали базовые предположения GREET2018 для общего потребления энергии в процессе сборки ячеек.В базовой конфигурации этот процесс потребляет 82,4% природного газа (для производства пара) и 17,6% электроэнергии. Основой для выработки электроэнергии в рамках этого процесса в GREEET2018 является США (т. Е. Элемент производится в США). Мы рассмотрели вариации в электрической сети для нескольких различных географических регионов (США, Китай, Япония, Корея и Европа) и конкретных сетевых источников энергии (уголь, солнечная и ветровая энергия, а также гидроэлектроэнергия).

Зарядка аккумуляторов

Заряд никель металлогидридных аккумуляторов

Что такое никель-металлгидридный аккумулятор

Принцип работы и устройство Ni Mh аккумулятора

Какие бывают Ni-Mh АКБ и их технические характеристики

Плюсы и минусы Ni-Mh аккумулятора

Где применяются никель металлгидридные АКБ

Правила эксплуатации

Нужно ли раскачивать Ni-Mh аккумуляторы

Как восстановить Ni Mh аккумулятор

Хранение и утилизация

Производители на которых стоит обратить внимание

Разные виды аккумуляторов

Немного истории

Особенности

Быстрое нагревание

На это нужно обратить внимание

Быстрая зарядка

Медленный вариант

Технология зарядки

О напряжении и других параметрах

Стадии зарядки

Присутствие аккумулятора

Определение уровня заряда

Предварительная стадия

Основной этап

Отличие от никель-кадмиевых образцов

Дополнительная зарядка

Экстренная зарядка

Вторая жизнь батареек

Заключение

Характерные особенности и преимущества

Зарядка аккумулятора никель металлгидридного

Капельный тип зарядки

Быстрая подзарядка

Ускоренная зарядка

Рекомендации по разрядке и зарядке АКБ

Восстановление никель металлогидридных источников питания

Правила использования никель-металлогидридных аккумуляторных батарей

Видео про Nimh аккумуляторы

Как заряжать никель металл гидридный аккумулятор

Ni-MH аккумуляторы: как заряжать их правильно

Распространенные виды никелевых АКБ, их сходства и различия

Ni-MH

Ni-Cd

Ni-Zn

Быстрая зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов и других источников питания

Температурный фактор и условия хранения

Зарядка никель-металлогидридных батарей — Battery University

S

Как их заряжать »Электроника

требуют правильной зарядки для обеспечения длительного срока службы — важны скорость зарядки, перезарядка и способ зарядки.

Характеристики заряда / разряда NiMH

Способы зарядки NiMH

NiMH капельная зарядка

Как заряжать NiMH аккумуляторы: рекомендации

для никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей сокращает количество деталей

Зарядка никель-кадмиевых батарей — Battery University

Обнаружение полного заряда по температуре

Интернет-издание о высоких технологиях

Зарядные устройства Lenmar

Зарядные устройства и новые аккумуляторы Panasonic Eneloop доступны в России

Зарядное устройство сетевое/авто ProCharger1000 Robiton

схемы Н. Бирюкова

В чем разница между литиевыми и никелевыми аккумуляторами?

Содержание

Катоды и аноды

Зарядка аккумуляторов

Никель-кадмий (NiCd)

Никель-металлогидрид (NiMH)

Литий-ионный (Li-ion)

Тионилхлорид лития (Li-SOCl

Диоксид серы лития (Li-SO

Менее распространенные химические вещества лития

Список литературы

— обзор

3.5 Области применения

— обзор

3.5 Области применения

В поисках будущего без кобальта: никель-марганцево-алюминиевые катоды для литий-ионных аккумуляторов