Bleva një kaçavidë të re dhe vendosa të hedh një vështrim më të thellë se si të funksionoj siç duhet bateritë e saj nikel-kadmium.
Qëllimi është të punoni në mënyrë aktive me një kaçavidë me ndryshim baterie (akumulator) pa rrezikun e dëmtimit të baterive para kohe.
Referenca:
Kjo kaçavidë ka:
- Bateri ruajtëse - 12V.
- Numri i elementeve është 10.
- Kapaciteti i baterisë - 1.2 Ah.
- EMF e baterisë së ngarkuar - 13.6V.
Veçoritë:
- Besohet se EMF maksimale e një baterie plotësisht të shkarkuar është 10 V.
- Të gjitha bateritë Ni Cd kanë një efekt "memorie", d.m.th. nëse nuk shkarkohen plotësisht, do të humbasin kapacitetin e tyre.
- Bateritë Ni Cd kanë vetëshkarkim të lartë.
- Numri i cikleve të ngarkimit-shkarkimit për çdo bateri është i kufizuar.
- Besohet se kriteri i vetëm për ngarkimin e plotë të baterive Ni Cd (në rryma më të mëdha se 0,1 C) është temperatura e tyre, e barabartë me rreth 40 * C.
Cfare kam bere:
1. Së pari, studiova mat. pjesa (skedari i bashkangjitur).
2. Së dyti, bëra një sërë matjesh.
3. Së treti, kam punuar dhe kam bërë një pajisje karikues-shkarkues për karikim ultra të shpejtë dhe mbyllje automatike me një shkarkesë nominale.
Pra, pikë për pikë:
1. Lexoni teorinë (dosjen).
2. Mati rrymat e karikimit dhe temperaturat e baterisë në dy rryma shumë të ndryshme dhe i krahasoi ato me "teorinë".
Një bateri e shkarkuar plotësisht u ngarkua me një karikues të marrë nga një laptop i vjetër me një EMF prej 15 volt pa kufizues shtesë të rrymës / tensionit, d.m.th. - drejtpërdrejt. Në fakt, kjo quhet "ngarkesa e tensionit konstant".
Rezultati:
Në 15 minutat e para, bateria mori 50% të kapacitetit të saj, ndërsa rryma e karikimit ra në 1.4A. Temperatura e baterisë mbeti pothuajse e pandryshuar.
Më tej, gjatë 45 minutave të ardhshme, rryma në mënyrë asimptotike iu afrua 0.22A (rritur në 30 * C). Pastaj, për gati 1 orë, rryma mbeti në 0.22A (në fund - 34 * C) dhe pas 30 minutash të tjera e fika ngarkimin me një barazim automatik të theksuar qartë të ngarkesës së qelizave (në përputhje me " teori") - kur rryma u rrit në 0, 35A dhe temperaturat deri në 38 * C.
Përfundim: një ngarkesë e plotë me një rrymë të lartë mund të prodhohet në 2.5 orë. Dhe deri në 50% - në 15 minuta. Unë nuk kam lexuar askund për problemet me nënfaturimin. Problemet vetëm - me nën një herë aty pranë. Epo, dhe, natyrisht, - me per afër (ose më mirë - me mbinxehje për shkak të mbingarkesës).
2B. Karikim i ngadaltë me rrymë të ulët (0.1C, d.m.th. - 120mA). Modaliteti është afër "pikimit".
Një bateri e shkarkuar plotësisht u ngarkua me një karikues nga një kaçavidë tjetër (më pak e fuqishme se ajo standarde) pa kufizues shtesë të rrymës / tensionit, d.m.th. gjithashtu drejtpërdrejt.
Në 15 minutat e para, rryma e karikimit ra nga 310 mA në 120 mA dhe më pas mbeti pak a shumë e qëndrueshme, dhe temperatura u rrit në 37 * C në 15 orë karikim.
Në të njëjtën kohë, temperatura 36-37 * C u stabilizua pas 10,5 orësh karikimi.
Përfundim: Karikimi me mbyllje të rrymës, por jo më shumë se 0.1C, mund të kryhet pa një afat kohor, d.m.th. - mos kini frikë nga mbinxehja / mbingarkesa e baterisë. Përafërsisht - e ndezi "për natën" dhe më pas u zgjua, e gërvishti dhe e fiki. Kjo është e dobishme nëse bateria nuk ka një termoelement shkëputës.
3. Nga një bllok karikimi nga një kaçavidë e vjetër, bëra një pajisje ngarkimi-shkarkimi (ZRU).
Epo, ngarkesa atje është drejtpërdrejt nga ndonjë prej dy karikuesve të përshkruar më sipër, dhe shkarkimi bëhet përmes një rezistence të fuqishme (24 Ohm) me një qark në stafetë. Rele - automatikisht fiket shkarkimin kur voltazhi arrin 9-10 Volt.
Pse një shkarkim i detyruar? Është e nevojshme në mënyrë që kapaciteti i baterisë të mos ulet, domethënë të eliminohet efekti "memorie" (shih "teorinë" në skedar). Kjo do të thotë, kur përdoruesi mendon se bateria duhet të ndërrohet, ai fut një bateri gjysmë të shkarkuar në stabilimentin e mbyllur në modalitetin e shkarkimit dhe, duke bërë punën e tij, pret që LED të fiket. Pas kësaj, ai kalon çelësin e kalimit në pozicionin e karikimit dhe, nëse kjo bateri ka një termoelement që fiket karikimin kur temperatura rritet në 40-45 * C, ajo "harron" atë. Për më tepër, ai mund të përdorë një bateri të rikarikueshme pas 15 minutash (me një karikim të shpejtë). Nëse nuk ka termoelement, atëherë mund të përdoret një kohëmatës elektromekanik ditor për mbyllje.
Shënim 1. Në parim, ju mund të shkarkoni baterinë me vetë kaçavidën, por nuk më pëlqeu. Kontrolli i nivelit të shkarkimit nominal është afërsisht si vijon: nëse fisheku, i cili tashmë mezi rrotullohet pa ngarkesë, ndalet me dorë dhe pas kësaj nuk fillon të rrotullohet vetë, atëherë shkarkimi është afër nominalit.
Shënim 2. Në çdo rrymë reale të ngarkimit, fundi i ngarkimit të baterive Ni Cd mund dhe duhet të gjykohet nga temperatura e baterisë - mundësisht rreth 40 * C (në temperaturën e ambientit të dhomës!).
Shënim 3. Bazuar në sa më sipër, mund të bëni rekomandime për ruajtjen e baterive. Qëllimi i rekomandimeve është jetëgjatësia maksimale e baterisë.
Do të veçoja dy mënyra të ndryshme të funksionimit të kaçavidës:
- Rrallë. Lëreni njërën bateri të qëndrojë në gjendjen që ka mbetur pas punës së fundit dhe mbajeni tjetrën të shkarkuar. Kur filloni punën, përdorni të parën (përpara një herë rreshti gjatë funksionimit), dhe i dyti mund të ngarkohet në këtë kohë.
- Shpesh. Ruani njërën në gjendje të ngarkuar dhe tjetrën në çdo gjë që ka mbetur pas punës së fundit. Epo, nëse - shumë shpesh (çdo ditë), atëherë mund t'i ruani të dyja në një gjendje të ngarkuar.
***
Unë e kuptoj që jo të gjithë kanë një karikues për një karikim të shpejtë, si dhe për një të ngadaltë (ato standarde zakonisht japin një rrymë mesatare midis tyre). Sidoqoftë, megjithatë, ato nuk janë të vështira për t'u bërë / gjetur. Në çdo rast, shpresoj që kjo që është shkruar këtu të ndihmojë dikë të kuptojë sadopak me bateri të tilla "të veçanta" Ni Cd.
Në fazën e tanishme, ka shumë bateri që kanë një përbërje kimike të ndryshme dhe, për shkak të pranisë së elementeve të caktuara në to, karakteristikat e tyre karakteristike dhe avantazhet në funksionim. Bateritë nikel-kadmium kanë ekzistuar për një kohë të gjatë. Por ato janë ende të njohura dhe të nevojshme në sfera të ndryshme të veprimtarisë njerëzore.
Nga historia e krijimit
Bateritë e para alkaline Ni-Cd u shfaqën në fund të shekullit të 20-të. Ato u shpikën nga shkencëtari suedez Waldmar Jungner, duke përdorur nikelin si ngarkesë pozitive dhe kadmiumin si një ngarkesë negative. Pavarësisht përfitimeve të dukshme të kësaj shpikjeje, prodhimi masiv i baterive të tilla ishte shumë i shtrenjtë dhe energji intensiv në atë kohë. Prandaj, ajo u shty për një interval prej gati 50 vjetësh.
Vitet 30 të shekullit të kaluar janë të jashtëzakonshme në atë që ishte atëherë që u krijua teknika e futjes së materialeve kimikisht aktive të pllakave në një elektrodë poroze të veshur me nikel. Prodhimi masiv i baterive Ni-Cd filloi pas viteve 50.
Karakteristikat dhe përfitimet kryesore
Bateritë nikel-kadmium janë përgjithësisht në formë cilindrike. Prandaj, në njerëzit e thjeshtë ato quhen shpesh "banka". Ka edhe bateri Ni të sheshta - për shembull, për orët. Të gjitha qelizat e karikimit të këtij lloji kanë një kapacitet relativisht të vogël në krahasim me (Ni-MH), i cili u shfaq shumë më vonë me qëllim të përmirësimit të baterive Ni-Cd.
Megjithatë, kapacitetet më të ulëta nuk janë një pengesë që mund të jetë arsyeja që bateria e vjetër e mirë e kadmiumit të ndërpritet plotësisht. Një nga avantazhet e tij të padyshimta është se gjatë funksionimit nxehet jo aq shpejt sa MH. Kjo redukton ndjeshëm rrezikun e mbinxehjes dhe dështimit të parakohshëm.
Procesi më i ngadalshëm i ngrohjes së Ni-Cd është për faktin se reaksionet kimike që ndodhin brenda tyre janë endotermike. Me fjalë të tjera, nxehtësia e lëshuar gjatë reaksioneve përthithet brenda. Sa i përket MH, ato ndryshojnë nga kadmiumi në reaksionet ekzotermike me lëshimin e një sasie të madhe nxehtësie. Në këtë drejtim, MH nxehet shumë më shpejt dhe mund të "digjet" nëse nuk e ndaloni përdorimin e tyre në kohë.
Bateritë Ni-Cd kanë një kuti metalike të dendur, e cila karakterizohet nga forca e shtuar dhe ngushtësi e mirë. Ata janë në gjendje të përballojnë çdo reaksion kimik brenda dhe të përballojnë presionin e lartë të gazit edhe në kushtet më të këqija. Deri në një rënie të temperaturës në -40 ° C. Bateritë nikel-kadmium nuk i nënshtrohen rrezikut të djegies spontane, ndryshe nga ato moderne.
Midis tyre ka bateri të fuqishme dhe të besueshme industriale Ni, të cilat mund të funksionojnë plotësisht për 20-25 vjet. Dhe, përkundër faktit se këto bateri janë zëvendësuar prej kohësh me bateri MH dhe litium me një kapacitet më të lartë, bateritë Ni-Cd vazhdojnë të përdoren në mënyrë aktive edhe sot e kësaj dite.
Nëse flasim për kategorinë e çmimeve, kostoja e Ni-Cd është dukshëm më e ulët se ajo e baterive të tjera. Ky është gjithashtu një nga avantazhet e tyre kryesore.
Fusha e zbatimit
Bateritë e vogla Ni-Cd përdoren gjerësisht për të fuqizuar pajisje dhe pajisje të ndryshme shtëpiake, kryesisht në rastet kur një pajisje e veçantë konsumon një sasi të madhe rryme. "Bankat" standarde ende ofrojnë punën e stërvitjeve elektrike dhe kaçavidave. Elementët e mëdhenj janë të domosdoshëm në transportin publik. Për shembull, në trolejbusë ose tramvaje për qëllimin e furnizimit të qarqeve të tyre të kontrollit, në transport dhe veçanërisht në fushën e aviacionit si burime dytësore të energjisë në bord.
Karakteristikat e funksionimit
Meqenëse bateritë Ni-Cd bëhen të dukshme vetëm kur janë të ngarkuara plotësisht, shumica e pajisjeve "e kuptojnë" këtë si një sinjal për të ndaluar karikimin. Në mënyrë që ato të funksionojnë më gjatë, rekomandohet t'i karikoni shpejt dhe t'i përdorni derisa të shkarkohen plotësisht: ndryshe nga MH, bateritë nikel-kadmium nuk kanë frikë nga shkarkimi i thellë.
Kjo lloj baterie është e vetmja nga bateritë që rekomandohet të mbahen plotësisht të shkarkuara, ndërsa MH duhet të mbahet plotësisht e ngarkuar dhe në mënyrë periodike duhet të kontrollojnë tensionin e daljes. Një ndryshim i tillë, me një ndryshim domethënës në funksionim, është sigurisht një tjetër pikë e dukshme në favor të Ni-Cd.
Kur ruhet për një kohë të gjatë pa e përdorur në gjendje të shkarkuar, asgjë e keqe nuk do të ndodhë me bateritë. Por për t'i sjellë ato në gjendje pune, është e nevojshme të kryhet një cikël i plotë "karikimi-shkarkimi" dy ose tre herë. Është më mirë ta bëni këtë pak para përdorimit, është e mundur për një ditë, dhe më pas bateritë e nikelit-kadmiumit do të funksionojnë me dalje optimale të rrymës.
Çdo Ni-Cd i përdorur në jetën e përditshme, kur furnizohet me një rrymë të vogël dhe shkarkim periodik jo të plotë, mund të humbasë ndjeshëm kapacitetin, gjë që jep përshtypjen e një dështimi të plotë të baterisë. Nëse Ni-Cd është rimbushur për një kohë të gjatë, për shembull, në një pajisje me furnizim të vazhdueshëm me energji elektrike, ai gjithashtu do të humbasë një tregues të caktuar të kapacitetit, megjithëse niveli i tij i tensionit do të jetë i saktë.
Kjo do të thotë që nuk ia vlen të përdorni Ni-Cd në modalitetin e rimbushjes së vazhdueshme dhe "nënshkarkimit", dhe nëse kjo ka ndodhur akoma me baterinë, një cikël shkarkimi i thellë i ndjekur nga një karikim i plotë do të mjaftojë që kapaciteti të rikthehet.
Ky efekt quhet "efekti i kujtesës" dhe ndodh kur një bateri e shkarkuar jo plotësisht është ringarkuar përpara se të shkarkohet plotësisht. Fakti është se të ashtuquajturat elektroda të shtypura përdoren në prodhimin e baterive nikel-kadmium. Kjo është shumë e përshtatshme, pasi "shtypja" është e teknologjisë së lartë dhe më e lirë. Por është pikërisht përbërja e tij kimike që është e prirur ndaj "efektit të kujtesës" - me fjalë të tjera, në shfaqjen në përbërjen elektrokimike të baterisë së një shtrese elektrike të dyfishtë "ekstra" në formën e kristaleve të mëdha, e cila shkakton një rënie. në tension.
Kjo është arsyeja pse qelizat Ni-Cd "e duan" një shkarkesë të plotë dhe të thellë, pas së cilës, pasi "ka pastruar kujtesën", ato mund të punojnë plotësisht për një kohë të gjatë.
Rikuperimi i baterisë nikel-kadmium
Rikuperimi i ujit
Mund të provoni të rivendosni performancën e baterive Ni-Cd duke përdorur elektrolitin më të zakonshëm në formën e ujit të distiluar.
Për ta bërë këtë, do t'ju nevojiten disa mjete dhe pajisje të thjeshta:
- acid saldimi ;
- shiringë e disponueshme
;
Makine per ngjitjen e metalit; - pak ujë të distiluar .
Zakonisht, një paketë baterie brenda një stërvitjeje ose kaçavide duket si një pako me disa "kanaçe" metalike të mbështjella me letër të trashë. Për të kuptuar se cila "bankë" në pako është më e dobëta, së pari duhet të matni tensionin në polet e secilit element. Si të kontrolloni tensionin? Shumë e thjeshtë, duke përdorur një multimetër ose testues. Më shpesh, treguesi i tensionit për "kanaçet" më të dobëta është afër ose i barabartë me zero.
Për të filluar procesin e rikuperimit, duhet të shponi një vrimë të vogël në bateri, së pari duke e çliruar atë nga letra ose etiketa. Kjo mund të bëhet me një kaçavidë, duke përdorur një vidë të mprehtë vetë-përgjimi nr. 16. Është e rëndësishme të keni kujdes që të mos dëmtoni pjesën e brendshme të baterisë, por të shponi vetëm guaskën e jashtme.
Në këtë rast, vlen të përmendet një avantazh tjetër i padyshimtë: në bateri të tilla, për shkak të dizajnit të tyre, ngushtësisë së shtuar dhe veçorive të reaksioneve kimike të vazhdueshme, djegia spontane nuk ndodh. Prandaj, metodat amatore të kthimit në jetë të qelizave nikel-kadmium janë të sigurta, në ndryshim nga kryerja e këtij lloj manipulimi me bateritë moderne të litiumit, të cilat janë të prirura për shpërthime dhe ënjtje.
Një shiringë e disponueshme mbushet me 1 ml ujë të distiluar dhe bateria mbushet gradualisht me të. Në këtë rast, është e rëndësishme të mos nxitoni, sigurohuni që uji gradualisht të depërtojë në bateri. Uji i distiluar nevojitet për t'u kthyer dhe për të krijuar densitetin e kërkuar të elektrolitit brenda baterisë. Pas derdhjes së ujit, vrima mbyllet me acid saldimi, i cili merret në një shkrepës dhe mbyllet me një saldim të ngrohur mirë.
Disa zejtarë pretendojnë se nëse, në vend të ujit të distiluar, derdhni elektrolit nga elektrik dore të minatorit në bateri, bateria do të funksionojë shumë më mirë dhe më gjatë.
Si përfundim, duhet të matni përsëri tensionin me një multimetër dhe të vendosni baterinë në ngarkim. Sigurisht, një bateri e bashkuar nuk do të zgjasë shumë, por mund t'ju ndihmojë të blini pak kohë përpara se të blini një të re.
Rimëkëmbja Zapapping
Për bateritë nikel-kadmium, ekziston një metodë e provuar por e rrezikshme rikuperimi e quajtur zapzapping. Thelbi i tij qëndron në faktin se bateritë janë të ekspozuara ndaj shkarkimeve të shkurtra të rrymave shumë të larta, dhjetëra herë më të larta se norma. Çdo element fjalë për fjalë "digjet" nga pulsimet e rrymës së dytë të shkurtër prej 10, 20 amper dhe më të lartë.
Zapping kërkon trajnim të mirë nga entuziastët e elektronikës dhe masa paraprake sigurie në formën e syzeve dhe, mundësisht, veshjeve të punës. Thuhet se rikthen elementë që nuk janë përdorur për 20 vjet ose më shumë. Ju lutemi kini parasysh se zapapping është i zbatueshëm vetëm për bateritë nikel-kadmium. Nuk rekomandohet rikthimi i baterive Ni-MH në këtë mënyrë.
Cikli shkarkim-mbushje
Për të eliminuar "efektin e kujtesës" , e nevojshme shkarkojeni baterinë në 0,8-1 volt, më pas karikoni përsëri plotësisht ... Nëse bateria nuk është rikuperuar për një kohë të gjatë, mund të kryhen disa cikle të tilla dhe për të minimizuar "efektin e kujtesës", këshillohet që bateria të stërvitet në këtë mënyrë një herë në muaj.
Sa i përket metodës popullore "shkollë", e cila përfshin ngrirjen e baterive NiCd ose NiMH në një frigorifer - pavarësisht faktit se efektiviteti i kësaj metode është shumë i diskutueshëm, mund të gjeni shumë informacione në rrjet për "rikthimin" e baterive duke vendosur ato në frigorifer. Në fakt, është më mirë të përdoret metoda e rikuperimit të elementeve me ujë të distiluar - të paktën në këtë rast, shanset për t'i ringjallur ato do të jenë shumë më të mëdha.
Pra, bateritë nikel-kadmium nuk janë inferiore ndaj baterive moderne në një numër avantazhesh të karakteristikave të tyre teknike. Ato janë ende të besueshme, të qëndrueshme, të lira dhe sa më të sigurta për t'u përdorur.
Me këtë artikull, ne hapim një drejtim të ri për faqen tonë: testimin e baterive dhe qelizave galvanike (ose, me fjalë të thjeshta, baterive).
Përkundër faktit se bateritë litium-jon, specifike për secilin model pajisjeje specifike, po bëhen gjithnjë e më të njohura, tregu për bateritë standarde për qëllime të përgjithshme është ende shumë i madh - ato fuqizojnë shumë produkte të ndryshme, duke filluar nga lodrat e fëmijëve deri te ato të lira. kamera dhe elektrik dore profesionale. Asortimenti i këtyre elementeve është gjithashtu i madh - bateri dhe akumulatorë të llojeve të ndryshme, kapaciteteve, madhësive, markave, mjeshtërisë ...
Në fillim, ne nuk i vendosim vetes qëllimin për të përqafuar të gjithë pasurinë e baterive - do të kufizohemi vetëm në ato më standardet dhe më të përhapurat prej tyre: bateritë cilindrike dhe bateritë e nikelit.
Ky artikull ka për qëllim t'ju njohë me disa koncepte bazë që lidhen me bateritë që hetojmë, si dhe me metodologjinë e testimit dhe pajisjet që përdorim. Megjithatë, ne do të diskutojmë gjithashtu shumë çështje teorike dhe praktike në artikujt vijues kushtuar elementeve të veçanta ushqyese - veçanërisht pasi është shumë më e përshtatshme dhe më e qartë për ta bërë këtë duke përdorur "shembuj të gjallë".
Llojet e baterive dhe qelizave galvanike
Bateritë me elektrolit me kripëBateritë me elektrolit kripe, ato janë gjithashtu zink-karbon (megjithatë, ndryshe nga bateritë alkaline, prodhuesit zakonisht thjesht nuk tregojnë përbërjen e tyre kimike në paketimet e kripës) janë burimet më të lira të energjisë kimike të disponueshme në treg: kostoja e një baterie varion nga katër në pesë deri në tetë deri në dhjetë rubla, në varësi të markës.
Një bateri e tillë është një enë cilindrike zinku (që shërben si trup dhe "minus" i baterisë), në qendër të së cilës ka një elektrodë karboni ("plus"). Një shtresë e dioksidit të manganit vendoset rreth anodës dhe hapësira e mbetur midis saj dhe mureve të enës mbushet me një pastë klorur amoniumi dhe klorur zinku të holluar në ujë. Përbërja e kësaj paste mund të ndryshojë: në bateritë me fuqi të ulët mbizotërohet nga kloruri i amonit, dhe në ato më të mëdha (zakonisht të përcaktuara nga prodhuesit si "Heavy Duty") - kloruri i zinkut.
Kur bateria është në punë, zinku nga i cili është bërë kutia e saj gradualisht oksidohet, si rezultat i të cilit mund të shfaqen boshllëqe në të - atëherë elektroliti nga bateria do të rrjedhë, gjë që mund të çojë në dëmtimin e pajisjes në të cilën ndodhet. instaluar. Sidoqoftë, probleme të tilla ishin tipike kryesisht për bateritë shtëpiake gjatë ekzistencës së BRSS, ndërsa ato moderne janë të paketuara në mënyrë të besueshme në një guaskë të jashtme shtesë dhe "rrjedhin" shumë rrallë. Megjithatë, nuk duhet të lini bateri të ngordhura në pajisje për një kohë të gjatë.
Siç u përmend më lart, përbërja kimike e elektrolitit të baterive të kripës mund të ndryshojë pak - versioni "i fuqishëm" përdor një elektrolit me një mbizotërim të klorurit të zinkut. Sidoqoftë, fjala "e fuqishme" në lidhje me to mund të shkruhet vetëm në thonjëza - asnjë nga llojet e baterive të kripës nuk është krijuar për ndonjë ngarkesë serioze: në një elektrik dore ato do të zgjasin për një çerek ore, dhe në një aparat fotografik. mund të mos mjaftojë as zgjatja e thjerrëzës. Shumë bateri kripe - telekomandë, orë dhe termometra elektronikë, domethënë pajisje, konsumi i energjisë i të cilave përshtatet në njësi, të paktën dhjetëra miliamper.
Bateri alkaline elektrolite
Lloji tjetër i baterive janë bateritë alkaline ose mangani. Disa shitës jo shumë kompetentë dhe madje edhe prodhues i quajnë "alkaline" - kjo është një letër gjurmuese pak e shtrembëruar nga anglishtja "alkaline", domethënë "alkali".
Çmimet për bateritë alkaline variojnë nga dhjetë në dyzet deri në pesëdhjetë rubla (megjithatë, shumica e llojeve të tyre përshtaten në rangun deri në 25 rubla, dallohen vetëm disa modele të fuqisë së shtuar), dhe ato mund të dallohen nga ato të kripura nga mbishkrimi "Alkaline" në paketim (dhe nganjëherë pikërisht në emër, për shembull," GP Super Alkaline "ose" TDK Power Alkaline ").
Poli negativ i një baterie alkaline përbëhet nga pluhur zinku - në krahasim me trupin e zinkut të qelizave të kripës, përdorimi i pluhurit lejon rritjen e shkallës së reaksioneve kimike, dhe rrjedhimisht rrymës së lëshuar nga bateria. Poli pozitiv është dioksidi i manganit. Dallimi kryesor nga bateritë e kripës është lloji i elektrolitit: në ato alkaline, hidroksidi i kaliumit përdoret si ai.
Bateritë alkaline janë të përshtatshme për pajisjet me një konsum energjie prej dhjetëra deri në disa qindra miliamper - me një kapacitet prej rreth 2 ... 3 A * orë, ato ofrojnë një kohë funksionimi mjaft të arsyeshme. Fatkeqësisht, ata kanë gjithashtu një disavantazh të rëndësishëm: rezistencë të madhe të brendshme. Nëse ngarkoni një bateri me një rrymë vërtet të lartë, voltazhi i saj do të bjerë shumë dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë do të shpenzohet për ngrohjen e vetë baterisë - si rezultat, kapaciteti efektiv i baterive alkaline varet shumë nga ngarkesa. Për shembull, nëse gjatë një shkarkimi me një rrymë prej 0,025 A arrijmë të marrim 3 A * h nga bateria, atëherë me një rrymë prej 0,25 A kapaciteti real tashmë do të bjerë në 2 A * h, dhe me një rrymë prej 1 A - dhe plotësisht nën 1 A * h.
Sidoqoftë, një bateri alkaline mund të funksionojë për ca kohë nën ngarkesë të rëndë, por kjo kohë është relativisht e shkurtër. Për shembull, nëse një aparat fotografik modern dixhital në bateritë e kripës mund të mos ndizet, atëherë një grup baterish alkaline do të jetë i mjaftueshëm për gjysmë ore funksionimi.
Nga rruga, nëse tashmë jeni të detyruar të përdorni bateri alkaline në kamerë, blini dy grupe në të njëjtën kohë dhe ndryshoni ato periodikisht, kjo do të zgjasë pak jetën e tyre: nëse e lini baterinë, të shkarkuar me një rrymë të lartë, "shtrirë. "pak, do të rivendosë pjesërisht ngarkesën dhe do të jetë në gjendje të funksionojë pak më gjatë. Pesë minuta.
Bateritë litium
Llojet e fundit të baterive të përhapura është litiumi. Në përgjithësi ato vlerësohen për shumëfisha të 3V, kështu që shumica e llojeve të baterive të litiumit me 1.5V të kripur dhe alkaline nuk janë të këmbyeshme. Bateri të tilla përdoren gjerësisht në orë dhe, më rrallë, në pajisjet fotografike.
Sidoqoftë, ka edhe bateri litiumi 1.5 V, të prodhuara në faktorët e formës standarde AA dhe AAA - ato mund të përdoren në çdo pajisje të krijuar për bateri të zakonshme kripe ose alkaline. Avantazhi kryesor i baterive të litiumit është rezistenca e tyre më e ulët e brendshme në krahasim me ato alkaline: kapaciteti i tyre varet pak nga rryma e ngarkesës. Prandaj, megjithëse në një rrymë të ulët, të dyja bateritë alkaline dhe litium kanë të njëjtin kapacitet prej 3 A * h, nëse i vendosni në një aparat fotografik dixhital që konsumon 1 A, atëherë ato alkaline do të "vdesin" në tridhjetë minuta, por bateritë e litiumit do të jetojnë për gati tre orë.
Disavantazhi i baterive të litiumit është kostoja e lartë: jo vetëm që vetë litiumi është i shtrenjtë, por edhe për shkak të rrezikut të ndezjes së tij kur futet uji, dizajni i baterisë rezulton të jetë shumë më i ndërlikuar në krahasim me ato alkaline. Si rezultat, një bateri litium kushton 100-150 rubla, domethënë tre deri në pesë herë më e shtrenjtë se një bateri alkaline shumë e mirë. Pothuajse po aq kushton një bateri Ni-MH, e cila ka karakteristika shkarkimi të ngjashme me bateritë e litiumit, por mund t'i mbijetojë disa qindra cikleve të ngarkimit-shkarkimit - prandaj, blerja e baterive të litiumit justifikohet vetëm kur nuk keni askund, nuk keni kohë ose asgjë për të. ngarkoni bateritë konvencionale.
Po, meqenëse po flasim për cikle karikimi, duhet thënë se është absolutisht e pamundur të provosh të ngarkosh bateritë e litiumit! Nëse një bateri e zakonshme alkaline ose kripe, kur përpiqet ta karikojë, maksimumi thjesht mund të rrjedhë jashtë, atëherë bateritë e mbyllura të litiumit shpërthejnë kur karikohen.
Gjithashtu, përveç karakteristikave të mira të shkarkimit, bateritë e litiumit kanë dy avantazhe të tjera, zakonisht jo shumë domethënëse: qëndrueshmëri (periudha e lejueshme e ruajtjes arrin 15 vjet, ndërsa bateria do të humbasë vetëm 10% të kapacitetit të saj) dhe aftësinë për të punuar në negativ. temperaturat, kur bateritë e kripura dhe alkaline, elektroliti thjesht ngrin.
Bateritë nikel-kadmium (Ni-Cd).
Alternativa kryesore e baterive janë bateritë - burimet e rrymës, proceset kimike të të cilave janë të kthyeshme: kur bateria lidhet me ngarkesën, ato shkojnë në një drejtim, dhe kur aplikohet tension në të, në drejtim të kundërt. Kështu, nëse bateria pas përdorimit duhet të hidhet dhe të blihet një e re, atëherë bateria mund të ngarkohet me kapacitetin e saj të plotë (ose pothuajse të plotë).
Ne do të shqyrtojmë bateritë e përdorura në pajisjet e lehta elektronike të konsumit - prandaj, bateritë e rënda (si fjalë për fjalë ashtu edhe në kuptimin figurativ) me acid plumbi që gjenden në makina, furnizimet me energji të pandërprerë dhe pajisje të tjera me konsum të lartë energjie dhe pa kufizime të veçanta në peshë dhe dimensione, lihen menjëherë. nga artikulli ynë i sotëm. Por ne do t'i kushtojmë shumë më tepër vëmendje llojeve të ndryshme të baterive të nikelit ...
Bateritë e para të nikelit - më saktë, nikel-kadmium - u krijuan nga shkencëtari suedez Waldmar Jungner qysh në vitin 1899, por në atë kohë ato ishin relativisht të shtrenjta, dhe përveç kësaj, ato nuk ishin të mbyllura: gjatë karikimit, bateria lëshonte gaz. . Vetëm në mesin e shekullit të kaluar ishte e mundur të krijohej një bateri nikel-kadmiumi me një cikël të mbyllur: gazrat e lëshuar gjatë karikimit thitheshin nga vetë bateria.
Bateritë nikel-kadmium janë të besueshme dhe të qëndrueshme (ato mund të ruhen deri në pesë vjet dhe të karikohen deri në 1000 herë nëse përdoren siç duhet), funksionojnë mirë në temperatura të ulëta dhe mund t'i rezistojnë lehtësisht rrymave të larta shkarkimi dhe mund të karikohen me të dyja dhe rryma të larta.
Megjithatë, ata gjithashtu kanë shumë disavantazhe. Së pari, një densitet relativisht i ulët i energjisë (d.m.th., raporti i kapacitetit të qelizës me vëllimin e tij), së dyti, një rrymë e dukshme e vetëshkarkimit (pas disa muajsh ruajtje, bateria do të duhet të ringarkohet para përdorimit), së treti, përdorimi i kadmiumit helmues në strukturë dhe, së katërti, efekti i kujtesës.
Vlen të ndalemi në këtë të fundit më në detaje, pasi kur flasim për bateritë, do ta kujtojmë atë më shumë se një herë. Efekti i kujtesës është pasojë e një shkeljeje të strukturës së brendshme të baterisë: kristalet fillojnë të rriten në të, duke zvogëluar sipërfaqen efektive dhe, në përputhje me rrethanat, kapacitetin e baterisë. Efekti mori emrin e tij për faktin se kristalet rriten veçanërisht shpejt kur bateria nuk shkarkohet plotësisht: duket se kujton se në çfarë niveli ishte shkarkuar herën e fundit - nëse bateria ishte shkarkuar, të themi, vetëm me 25%, atëherë ngarkimi tjetër do të rivendosë kapacitetin e tij nuk është deri në 100%, por më pak. Për të luftuar efektin e kujtesës, rekomandohet shkarkimi i plotë i baterisë përpara se të karikoni - kjo shkatërron kristalet e formuara dhe rikthen kapacitetin e baterisë. Ndër llojet e disponueshme të baterive, janë bateritë nikel-kadmium ato që janë më të ndjeshme ndaj efektit të kujtesës.
Sidoqoftë, në disa raste, përdorimi i baterive nikel-kadmium është i justifikuar tani - për shkak të kostos së tyre të ulët, qëndrueshmërisë dhe aftësisë për të ngarkuar në temperatura të ulëta pa pasoja negative për baterinë.
Bateritë hidride metalike të nikelit (Ni-MH).
Pavarësisht afërsisë në raftet e dyqaneve, historikisht, ekziston një hendek midis baterive Ni-Cd dhe Ni-MH: këto të fundit u zhvilluan vetëm në vitet 1980. Është interesante se fillimisht u hetua mundësia e ruajtjes së hidrogjenit për bateritë nikel-hidrogjen të përdorura në teknologjinë hapësinore, por si rezultat morëm një nga llojet më të zakonshme të baterive në jetën e përditshme.
Ndryshe nga bateritë nikel-kadmium, bateritë hidride nikel-metal nuk përmbajnë metale të rënda, që do të thotë se ato janë të padëmshme për mjedisin dhe nuk kërkojnë përpunim të veçantë gjatë asgjësimit. Sidoqoftë, kjo është larg nga plusi i tyre i vetëm: nga pikëpamja e konsumatorëve, domethënë ju dhe unë, është shumë më e rëndësishme që me të njëjtat dimensione, bateritë Ni-MH të kenë dy deri në trefishin e kapacitetit - për bateritë më të zakonshme AA arrijnë deri në 2500-2700 mA * h kundrejt 800-1000 mA * h për nikel-kadmium.
Për më tepër, bateritë Ni-MH praktikisht nuk vuajnë nga efekti i kujtesës. Më saktësisht, prodhuesit reduktojnë ndikimin e tij vit pas viti - dhe për këtë arsye, megjithëse teorikisht efekti është i pranishëm edhe në bateritë Ni-MH, në praktikë ai është i parëndësishëm në modelet moderne. Sidoqoftë, ne nuk do të mbështetemi te prodhuesit për gjithçka, dhe në një nga artikujt tanë të ardhshëm do të përpiqemi të vlerësojmë vetë efektin e efektit të kujtesës.
Fatkeqësisht, bateritë Ni-MH kanë problemet e tyre. Së pari, ata kanë një rrymë më të lartë të vetëshkarkimit (megjithatë, për këtë do të flasim përsëri pak më poshtë) në krahasim me Ni-Cd, dhe së dyti, megjithëse numri i cikleve të rimbushjes mund të arrijë gjithashtu 1000, një rënie në kapacitetin e baterisë mund të jetë vërejtur tashmë pas 200 300 cikleve, së treti, rrymat shumë të larta të shkarkimit dhe karikimi në temperatura të ulëta shkurtojnë ndjeshëm jetën e baterisë.
Sidoqoftë, për sa i përket kombinimit të karakteristikave - kostoja, besueshmëria, kapaciteti, lehtësia e mirëmbajtjes - për momentin bateritë Ni-MH janë ndër më të mirat, gjë që çoi në përdorimin e tyre në një masë të madhe të pajisjeve shtëpiake.
Së fundmi në treg janë shfaqur edhe bateritë e ashtuquajtura “Ready To Use” Ni-MH. Ato ndryshojnë nga ato të zakonshme nga një rrymë e ulët e vetëshkarkimit - prodhuesi siguron që në gjashtë muaj bateria do të humbasë jo më shumë se 10% të kapacitetit të saj, dhe në një vit - jo më shumë se 15% (për krahasim, një Ni i zakonshëm -Bateria MH do të thahet me 20 ... 30% në një muaj, dhe për një vit - në zero). Prandaj emri: ndërsa janë ende të ngarkuara nga prodhuesi, këto bateri nuk do të kenë kohë për t'u shkarkuar plotësisht përpara se t'i blini në dyqan, që do të thotë se ato mund të përdoren pa karikim paraprak, menjëherë pas blerjes. Disavantazhi i baterive të tilla është kapaciteti i tyre më i vogël - një qelizë me madhësi AA ka një kapacitet prej 2000 ... 2100 mA * h kundrejt 2600 ... 2700 mA * h për bateritë konvencionale Ni-MH.
Ngarkues për bateritë Ni-Cd dhe Ni-MH
Parimet e karikimit të baterive Ni-Cd dhe Ni-MH janë shumë të ngjashme - për këtë arsye, karikuesit modernë, si rregull, mbështesin të dy llojet menjëherë. Metodat e karikimit dhe, në përputhje me rrethanat, llojet e karikuesve mund të ndahen në katër grupe. Në këtë rast, në të gjitha rastet, ne do të tregojmë rrymën e karikimit përmes kapacitetit të baterisë: për shembull, rekomandimi për të ngarkuar me një rrymë prej "0.1C" do të thotë që një bateri me një kapacitet prej 2700 mA * h në të tillë një skemë korrespondon me një rrymë prej 270 mA (0.1 * 2700 = 270) , dhe një bateri me një kapacitet 1400 mAh - 140 mA.Karikim i ngadaltë me rrymë 0,1C
Kjo metodë bazohet në faktin se bateritë moderne mund të përballojnë lehtësisht mbingarkimin (d.m.th., një përpjekje për t'i "mbushur" ato me më shumë energji sesa mund të ruajë bateria) nëse rryma e karikimit nuk kalon 0.1C. Nëse rryma e kalon këtë vlerë, bateria mund të dëmtohet nëse mbingarkohet.
Prandaj, një karikues me rrymë të ulët nuk ka nevojë për ndonjë kontroll mbi përfundimin e ngarkimit: nuk ka asgjë të keqe me kohëzgjatjen e tij të tepërt, bateria thjesht do të shpërndajë energjinë e tepërt në formën e nxehtësisë. Ngarkuesit që përputhen janë të lirë dhe të disponueshëm gjerësisht. Për të ngarkuar baterinë, mjafton ta lini atë në një karikues të tillë për të paktën 1.6 * C / I, ku C është kapaciteti i baterisë, I është rryma e karikimit. Për shembull, nëse marrim një karikues me një rrymë prej 200 mA, atëherë një bateri me një kapacitet 2700 mA * h garantohet të ngarkohet në 1.6 * 2700/200 = 21 orë 36 minuta. Pothuajse një ditë ... në përgjithësi, pengesa kryesore e karikuesve të tillë është e dukshme - koha e karikimit shpesh tejkalon vlerat e arsyeshme.
Sidoqoftë, nëse nuk jeni me nxitim, një karikues i tillë ka të drejtën e jetës. Gjëja kryesore është që nëse përdorni bateri me kapacitet të ulët së bashku me një karikues modern, kontrolloni që rryma e karikimit (dhe duhet të tregohet në karakteristikat e karikuesit) të mos kalojë 0.1C. Vlen gjithashtu të merret në konsideratë që një ngarkesë e ngadaltë kontribuon në shfaqjen e një efekti memorie në bateri.
Karikimi me një rrymë prej 0,2 ... 0,5C pa monitoruar përfundimin e karikimit
Karikues të tillë, edhe pse të rrallë, gjenden ende - kryesisht në mesin e produkteve të lira kineze. Me një rrymë prej 0,2 ... 0,5C, ata ose nuk kanë fare kontrollin e përfundimit të karikimit, ose kanë vetëm një kohëmatës të integruar që i fik bateritë pas një kohe të caktuar.
Përdorni pajisje të ngjashme ruajtëse i dekurajuar fort: meqenëse nuk ka kontroll mbi përfundimin e karikimit, në shumicën e rasteve bateria do të jetë nën ose mbingarkuar, gjë që do të shkurtojë ndjeshëm jetën e saj. Nëse kurseni para në një karikues, do të humbni para nga bateritë.
Karikoni rrymën deri në 1C me kontrollin e fundit të karikimit
Kjo klasë e karikuesve është më e gjithanshme për përdorim të përditshëm: nga njëra anë, ata sigurojnë karikimin e baterisë në një kohë të arsyeshme (nga një e gjysmë në katër deri në gjashtë orë, në varësi të ngarkuesit dhe baterive specifike), nga ana tjetër. , ata kontrollojnë qartë përfundimin e karikimit në modalitetin automatik. ...
Metoda më e zakonshme e kontrollit në fund të ngarkesës është rënia e tensionit, e quajtur zakonisht "metoda dV/dt", "metoda delta negative" ose "metoda -∆V". Ai konsiston në faktin se gjatë gjithë ngarkimit, voltazhi në bateri rritet ngadalë - por kur bateria arrin kapacitetin e plotë, zvogëlohet për një kohë të shkurtër. Ky ndryshim është shumë i vogël, por është mjaft e mundur të zbulohet - dhe, pasi të gjendet, të ndërpritet tarifa.
Shumë prodhues të ngarkuesve tregojnë gjithashtu "kontrollin e mikroprocesorit" në karakteristikat e tyre - por, në fakt, ky është njësoj si kontrolli negativ i deltës: nëse është, atëherë ai kryhet nga një mikroprocesor i specializuar.
Sidoqoftë, kontrolli i tensionit nuk është i vetmi i disponueshëm: në momentin që bateria grumbullon kapacitet të plotë, presioni dhe temperatura e kasës rriten ndjeshëm në të, gjë që gjithashtu mund të kontrollohet. Megjithatë, në praktikë, është teknikisht më e lehtë për të matur tensionin, kështu që metodat e tjera të kontrollit të fundit të karikimit janë të rralla.
Gjithashtu, shumë karikues me cilësi të lartë kanë dy mekanizma mbrojtës: kontrollin e temperaturës së baterisë dhe një kohëmatës të integruar. E para ndalon karikimin nëse temperatura tejkalon kufirin e lejuar, e dyta - nëse ndalesa negative delta e ngarkesës nuk funksionon brenda një kohe të arsyeshme. Të dyja mund të ndodhin nëse përdorim bateri të vjetra ose thjesht me cilësi të ulët.
Pasi të keni mbaruar ngarkimin e baterive me një rrymë të lartë, karikuesit më "të arsyeshëm" i rikarikojnë ato me një rrymë të ulët (më pak se 0.1C) për ca kohë - kjo ju lejon të merrni kapacitetin maksimal të mundshëm nga bateritë. Treguesi i ngarkimit në pajisje zakonisht fiket, duke treguar që faza kryesore e karikimit ka përfunduar.
Ka dy probleme me pajisje të tilla. Së pari, jo të gjithë janë në gjendje të "kapin" momentin e rënies së tensionit me saktësi të mjaftueshme - por, mjerisht, kjo mund të verifikohet vetëm në mënyrë empirike. Së dyti, megjithëse këto pajisje janë krijuar zakonisht për 2 ose 4 bateri, shumica e tyre nuk dinë t'i karikojnë këto bateri në mënyrë të pavarur.
Për shembull, nëse udhëzimet për karikuesin tregojnë se ai mund të ngarkojë vetëm 2 ose 4 bateri në të njëjtën kohë (por jo 1 ose 3), kjo do të thotë se ai ka vetëm dy kanale të pavarura karikimi. Secili prej kanaleve siguron një tension prej rreth 3 V, dhe bateritë janë të lidhura në çifte në seri. Ka dy pasoja nga kjo. E qartë është se nuk do të jeni në gjendje të ngarkoni një bateri të vetme në një memorie të tillë (dhe, le të themi, shërbëtori juaj modest përdor çdo ditë një mp3 player të mundësuar nga vetëm një bateri AAA). Më pak e dukshme është se kontrolli i fundit të tarifës kryhet gjithashtu vetëm për një çift bateritë. Nëse jeni duke përdorur bateri që nuk janë shumë të reja, atëherë thjesht për shkak të variancës teknologjike, disa prej tyre do të vjetërohen pak më herët se të tjerët - dhe nëse dy bateri me shkallë të ndryshme plakjeje kapen në një palë, atëherë një karikues i tillë do ose ulni njërën prej tyre, ose rimbushni tjetrën. Sigurisht, kjo vetëm do të përkeqësojë shkallën e plakjes së çiftit më të keq.
Një karikues "i saktë" duhet t'ju lejojë të karikoni një numër arbitrar baterish - një, dy, tre ose katër - dhe në mënyrë ideale të keni gjithashtu një tregues të veçantë të përfundimit të karikimit për secilën prej tyre (përndryshe treguesi fiket kur i fundit bateritë janë të ngarkuara). Vetëm në këtë rast do të keni disa garanci që secila prej baterive do të ngarkohet me kapacitet të plotë, pavarësisht nga gjendja e baterive të tjera. Treguesit e veçantë të ngarkimit ju lejojnë gjithashtu të kapni bateritë e dështuara para kohe: nëse nga katër qelizat e përdorura së bashku, njëra karikohet shumë më gjatë ose shumë më shpejt se të tjerët, atëherë do të jetë lidhja e dobët e të gjithë baterisë.
Karikuesit me shumë kanale kanë një veçori tjetër të këndshme: në shumë prej tyre, kur karikoni gjysmën e numrit të baterive, mund të zgjidhni shpejtësinë e karikimit. Për shembull, karikuesi Sanyo NC-MQR02, i projektuar për katër bateri AA, kur ngarkoni një ose dy bateri, ju lejon të zgjidhni një rrymë karikimi midis 1275 mA (kur instaloni bateritë në foletë e jashtme) dhe 565 mA (kur i instaloni ato në slotat qendrore). Kur instalohen tre ose katër bateri, ato ngarkohen me një rrymë prej 565 mA.
Përveç lehtësisë së përdorimit, karikuesit e këtij lloji janë edhe më "të dobishëm" për bateritë: karikimi me një rrymë mesatare me kontrollin e fundit të ngarkesës nga delta negative është optimale nga pikëpamja e rritjes së jetëgjatësisë së baterisë.
Një nënklasë e veçantë e ngarkuesve të shpejtë është një karikues me shkarkim paraprak të baterisë. Kjo është bërë për të luftuar efektin e kujtesës dhe mund të jetë shumë e dobishme për bateritë Ni-Cd: karikuesi do të sigurohet që fillimisht ato të shkarkohen plotësisht dhe vetëm pas kësaj do të fillojë të karikojë. Për Ni-MH moderne, ky lloj trajnimi nuk kërkohet më.
Karikimi me një rrymë më shumë se 1C me kontrollin e fundit të karikimit
Dhe së fundi, metoda e fundit është një karikim ultra i shpejtë, që zgjat nga 15 minuta në një orë, me kontroll të ngarkesës, përsëri sipas deltës së tensionit negativ. Ngarkues të tillë kanë dy përparësi: së pari, bateritë e ngarkuara i merrni pothuajse menjëherë, dhe së dyti, një karikim super i shpejtë ju lejon të shmangni në masë të madhe efektin e kujtesës.
Megjithatë, ka edhe disavantazhe. Së pari, jo të gjitha bateritë mund t'i rezistojnë mirë ngarkimit të shpejtë: modelet me cilësi të pamjaftueshme me rezistencë të lartë të brendshme mund të mbinxehen në këtë mënyrë derisa të dështojnë. Së dyti, një karikim shumë i shpejtë (15 minuta) mund të ndikojë negativisht në jetëgjatësinë e baterisë - përsëri, për shkak të ngrohjes së tepërt gjatë karikimit. Së treti, një ngarkesë e tillë "mbush" baterinë vetëm deri në 90 ... 95% të kapacitetit - pas së cilës, për të arritur 100% të kapacitetit, kërkohet një ngarkesë shtesë me një rrymë të ulët (megjithatë, shumica e karikuesve të shpejtë realizoje atë).
Megjithatë, nëse keni nevojë për karikim ultra të shpejtë të baterisë, blerja e një karikuesi "15 minuta" ose "gjysmë ore" është një opsion i mirë. Sigurisht, është e nevojshme vetëm përdorimi i baterive me cilësi të lartë nga prodhuesit e mëdhenj me të, dhe gjithashtu të përjashtohen kopjet e vjetruara nga bateritë në kohën e duhur.
Nëse jeni të kënaqur me kohëzgjatjen e ngarkimit prej disa orësh, atëherë karikuesit e përshkruar në seksionin e mëparshëm me një rrymë ngarkimi më të vogël se 1C dhe kontrollin e fundit të karikimit nga një delta e tensionit negativ mbeten optimale.
Një çështje më vete është përputhshmëria e karikuesve me lloje të ndryshme baterish. Ngarkuesit për Ni-MH dhe Ni-Cd, si rregull, janë universalë: secili prej tyre mund të ngarkojë bateritë e secilit prej këtyre dy llojeve. Ngarkuesit për bateritë Ni-MH me përfundimin e ngarkesës në deltën e tensionit negativ, edhe nëse kjo nuk thuhet drejtpërdrejt për ta, mund të punojnë me bateri Ni-Cd, por anasjelltas - mjerisht. Çështja këtu është se kërcimi i tensionit, e njëjta delta negative, në Ni-MH është dukshëm më i vogël se ai i Ni-Cd, kështu që jo çdo karikues i akorduar për të punuar me Ni-Cd do të jetë në gjendje ta "ndiejë" këtë kërcim në Ni. - MH...
Për llojet e tjera të baterive, duke përfshirë litium-jon dhe acidin e plumbit, këta karikues në parim janë të papërshtatshëm - bateri të tilla kanë një skemë krejtësisht të ndryshme karikimi.
Teknika e testimit
Në procesin e testimit të baterive dhe qelizave galvanike në laboratorin tonë, ne matim parametrat e mëposhtëm, më të rëndësishmit për përcaktimin e cilësisë së qelizave (d.m.th., përputhshmërinë e tyre me premtimet e prodhuesit), dhe një zonë të arsyeshme përdorimi. :
kapaciteti në mënyra të ndryshme shkarkimi;
vlera e rezistencës së brendshme;
vlera e vetë-shkarkimit (vetëm për bateritë);
efekti i kujtesës (vetëm për bateritë).
Pjesa kryesore e stolit të provës është, natyrisht, një ngarkesë e rregullueshme, e cila lejon shkarkimin deri në katër akumulatorë ose bateri në një rrymë të caktuar në të njëjtën kohë.
Për të kontrolluar tensionin e të katër elementëve, përdoret një regjistrues dixhital Velleman PCS10, i cili lidhet me një kompjuter përmes një ndërfaqe USB. Gabimi i matjes nuk është më shumë se 1% (gabimi i brendshëm i regjistruesit është 3%, por ne gjithashtu kalibrojmë secilin prej kanaleve të tij, duke bërë korrigjimet e duhura në të dhënat përfundimtare), diskretesia e matjes së tensionit është 12 mV, frekuenca e matjes është 250 ms.
Diagrami i instalimit është mjaft i thjeshtë: këta janë katër stabilizues të veçantë të rrymës, të prodhuar në amplifikuesin operacional LM324 (ky mikroqark përbëhet vetëm nga katër op-amp në një paketë) dhe transistorë IRL3502 me efekt në terren. Të gjithë stabilizuesit kontrollohen nga një rezistencë e ndryshueshme me shumë kthesa, kështu që rryma në to vendoset në të njëjtën kohë - kjo thjeshton vendosjen e instalimit për një provë specifike dhe minimizon gabimin e cilësimit manual të rrymës. Kufijtë e mundshëm të ndryshimit të ngarkesës - nga 0 në 3 A për çdo bateri.
Për të matur tensionin në një mikroqark tjetër LM324, janë mbledhur katër amplifikatorë diferencialë, hyrjet e të cilëve lidhen drejtpërdrejt me kontaktet e bllokut në të cilin janë instaluar bateritë - kjo eliminon plotësisht gabimin e shkaktuar nga humbjet në telat lidhës. Nga daljet e amplifikatorëve diferencialë, sinjali shkon në regjistrues.
Përveç kësaj, qarku përmban një gjenerator me valë katrore, i cili nuk tregohet në figurën e mësipërme, i cili ndizet periodikisht dhe më pas shkëput plotësisht ngarkesën. Kohëzgjatja e "zeros" në daljen e gjeneratorit është 6.0 s, kohëzgjatja e "një" është 2.25 s. Gjeneratori ju lejon të testoni bateritë në mënyrën e funksionimit me një ngarkesë pulsuese dhe, në veçanti, të përcaktoni rezistencën e tyre të brendshme.
Gjithashtu, figura e mësipërme nuk tregon qarkun e furnizimit me energji elektrike të instalimit: është i lidhur me furnizimin me energji të kompjuterit, voltazhi i tij i daljes (+12 V) reduktohet në +9 V nga një stabilizues në mikroqarkun 78L09 dhe - Tensioni 9 V i kërkuar për furnizimin me energji bipolare të op-amp formohet nga një konvertues kapacitiv në mikroqarkun ICL7660. Sidoqoftë, këto janë tashmë nuanca të parëndësishme, të cilat ne i diskutojmë vetëm për të paralajmëruar paraprakisht pyetjet në lidhje me korrektësinë e matjeve që mund të lindin nga lexuesit që kanë njohuri në elektronikë.
Për të ftohur tranzistorët e fuqisë, kthesat kthyese dhe bateritë aktuale në provë, i gjithë instalimi fryhet nga një ventilator standard 12 volt me një madhësi standarde 80x80x20 mm.
Një program i veçantë u shkrua për të marrë dhe përpunuar automatikisht të dhënat nga regjistruesi - për fat të mirë, Velleman siguron SDK shumë të lehtë për t'u përdorur dhe grupe bibliotekash për shumë nga pajisjet e tij. Programi ju lejon të ndërtoni në kohë reale grafikët e tensionit në bateri, në varësi të kohës së kaluar që nga fillimi i provës, si dhe të llogaritni - në fund të provës - kapacitetin e tyre. Kjo e fundit, padyshim, është e barabartë me produktin e rrymës së shkarkimit dhe kohën gjatë së cilës elementi arriti kufirin e ulët të tensionit.
Kufiri zgjidhet në varësi të llojit të elementit dhe kushteve të shkarkimit. Për bateritë me rryma të ulëta, kjo është 1.0 V - është thjesht e pamundur t'i shkarkosh ato më poshtë, pasi kjo mund të çojë në dëmtim të pakthyeshëm të qelizës; në rryma të larta, kufiri i poshtëm zvogëlohet në 0.9 V në mënyrë që të merret parasysh siç duhet rezistenca e brendshme e baterisë.
Për bateritë, dy kufijtë e shkarkimit kanë një kuptim praktik. Nga njëra anë, një element konsiderohet plotësisht bosh nëse voltazhi në të ka rënë në 0.7 V - prandaj, është logjike të matni kapacitetin pikërisht me arritjen e këtij niveli. Nga ana tjetër, jo të gjitha pajisjet me bateri janë të afta të funksionojnë me tension nën 0,9 V, kështu që është gjithashtu praktike kur bateria shkarkohet në atë nivel. Në testet tona, ne do të japim të dyja këto vlera - megjithëse shumë elementë, pasi kanë arritur nivelin 1.0 V, më pas janë shkarkuar shumë shpejt, ka edhe nga ata që mbajnë midis 0.7 V dhe 0.9 V për një kohë relativisht të gjatë.
Pra, pas instalimit të baterive, vendosjes së rrymës së kërkuar dhe ndezjes së regjistruesit, fillojmë testimin. Për çdo lloj baterie, u zgjodhën disa mënyra shkarkimi për të marrë rezultatet më interesante dhe karakteristike.
Për bateritë, këto janë:
shkarkim i ulët i rrymës direkte: 250 mA për qelizat AA, 100 mA për qelizat AAA;
shkarkimi me rrymë direkte të lartë: 750 mA për qelizat AA, 300 mA për formatin AAA;
Për bateritë Ni-MH, këto janë:
shkarkim i ulët i rrymës direkte: 500 mA për qelizat AA, 200 mA për qelizat AAA;
shkarkimi me rrymë të madhe direkte: 2500 mA për qelizat AA, 1000 mA për formatin AAA;
Shkarkimi i rrymës së pulsit: kohëzgjatja e pulsit 2,25 s, kohëzgjatja e pauzës 6,0 s, amplituda e rrymës 2500 mA për qelizat AA dhe 1000 mA për qelizat AAA.
Për bateritë Ni-Cd AA, mënyrat e shkarkimit zgjidhen njësoj si për bateritë Ni-MH AAA - duke marrë parasysh kapacitetin e ngjashëm nominal të të parës dhe të dytë.
Nëse gjatë testimit të baterive gjithçka është e thjeshtë - unë shpaketova paketimin, futa baterinë në instalim, fillova testin - atëherë bateritë duhet të përgatiten paraprakisht, sepse të gjitha, përveç serisë "Gati për përdorim" të përmendur më lart, janë shkarkuar plotësisht në momentin e blerjes. Prandaj, testimi i baterisë u krye në mënyrë rigoroze sipas skemës së mëposhtme;
matja e kapacitetit të mbetur në rrymë të ulët (vetëm për modelet "Ready To Use");
karikues;
shkarkim me një rrymë të madhe pa matur kapacitetin (stërvitje);
karikues;
shkarkim i lartë i rrymës me matje të kapacitetit;
karikues;
shkarkimi i rrymës së impulsit me matje të kapacitetit;
karikues;
shkarkim i ulët i rrymës me matje të kapacitetit;
karikues;
ekspozimi për 7 ditë;
shkarkimi i ulët i rrymës me matjen e kapacitetit - atëherë rezultati krahasohet me atë të marrë në hapin e mëparshëm dhe llogaritet përqindja e humbjes së kapacitetit për shkak të vetë-shkarkimit për 1 javë;
Në testet e baterive, ne përdorim në çdo fazë një qelizë të çdo marke. Në testet e baterisë - të paktën dy qeliza të secilës markë.
Ne përdorim karikuesin Sanyo NC-MQR02 për të ngarkuar bateritë.
Ky është një karikues i shpejtë me kontroll negativ të tensionit delta dhe temperaturës së baterisë, i cili ju lejon të ngarkoni nga një deri në katër (në çdo kombinim) bateri AA, si dhe një ose dy bateri AAA. E para mund të ngarkohet me një rrymë prej 565 mA dhe 1275 mA (nëse nuk ka më shumë se dy bateri), e dyta me një rrymë prej 310 mA për qelizë. Për disa vite përdorim të rregullt, ky karikues ka dëshmuar bindshëm efikasitetin dhe pajtueshmërinë e tij të lartë me çdo bateri, gjë që e bëri atë një zgjedhje për testim. Për të shmangur humbjen e kapacitetit për shkak të vetëshkarkimit, në të gjitha testet, përveç vetë testit të vetëshkarkimit, bateritë karikohen menjëherë përpara fillimit të matjeve.
Matjet në rrymë të vazhdueshme japin një pamje logjike (një shembull tregohet në grafikun e mësipërm): voltazhi nëpër elementë zvogëlohet me shpejtësi në minutat e para të provës, pastaj arrin një nivel pak a shumë konstant dhe në fund të test, në përqindjen e fundit të karikimit, shpejt bie përsëri.
Matjet në rrymën e impulsit janë disi më pak të zakonshme. Figura e mësipërme tregon një seksion shumë të zmadhuar të grafikut të marrë në një provë të tillë: ulja e tensionit në të korrespondon me ndezjen e ngarkesës, rritet në fikje. Nga ky grafik është e lehtë të llogaritet rezistenca e brendshme e baterisë: siç mund ta shihni, me një amplitudë rryme prej 2,5 A, tensioni bie me 0,1 V - në përputhje me rrethanat, rezistenca e brendshme është 0,1 / 2,5 = 0,04 Ohm = 40 mΩ . Rëndësia e këtij parametri do të bëhet më e qartë nga artikujt tanë të mëvonshëm, në të cilët do të krahasojmë lloje të ndryshme të baterive dhe akumulatorëve me njëri-tjetrin - tani për tani, do të vërejmë vetëm se një rezistencë e madhe e brendshme shkakton jo vetëm një "rënie" të tensionit nën ngarkesë. , por edhe një humbje energjie e akumuluar në bateri, për t'u ngrohur vetë.
Në shkallë të plotë, pulset bashkohen me njëri-tjetrin në një shirit të vazhdueshëm, kufiri i sipërm i të cilit korrespondon me tensionin në elementin e furnizimit me energji pa ngarkesë, ai i poshtëm - me ngarkesën. Nga forma e këtij shiriti, mund të vlerësohet jo vetëm koha e funksionimit të qelizës nën një ngarkesë të rëndë impulse, por edhe varësia e rezistencës së saj të brendshme nga thellësia e shkarkimit: për shembull, siç mund ta shihni, rezistenca e një Bateria Sony Ni-MH është pothuajse konstante dhe fillon të rritet vetëm kur të shkarkohet plotësisht. ... Rezultat i mirë.
Siç do të vërejnë shumë nga lexuesit tanë, ne kemi zgjedhur mënyra shkarkimi shumë të ashpra: rryma prej 2.5 A është shumë e lartë dhe pauza prej 6 sekondash midis pulseve nuk i jep elementit një "pushim" të duhur, mund të rivendosë pjesërisht kapacitetin e tyre. ). Megjithatë, kjo është bërë me qëllim për të treguar sa më qartë dhe qartë ndryshimet midis baterive të llojeve të ndryshme dhe cilësive të ndryshme. Për t'iu afruar kushteve më të buta reale të funksionimit, si dhe kushteve në të cilat prodhuesit e baterive matin kapacitetin e tyre, ne shtuam në testim mënyrat e shkarkimit me një rrymë konstante relativisht të vogël.
Nga rruga, vetë prodhuesit zakonisht tregojnë mënyrat e shkarkimit në të njëjtën mënyrë si ato të karikimit - në proporcion me kapacitetin e qelizës. Le të themi se matjet standarde të kapacitetit të baterisë duhet të kryhen me një rrymë prej 0.2C - domethënë 540 mA për një bateri 2700 mAh, 500 mA për një bateri 2500 mAh, e kështu me radhë. Sidoqoftë, meqenëse bateritë e të njëjtit faktor forme në testet tona janë mjaft të ngjashme në karakteristika, ne vendosëm t'i testojmë ato në rryma fikse që nuk varen nga kapaciteti i pllakës së emrit të një ekzemplari të veçantë - kjo thjeshton shumë paraqitjen dhe krahasimin e rezultateve. .
Dhe meqenëse po flasim për kapacitet, ia vlen të përmendim disa nga mashtrimet e një njësie të tillë përgjithësisht të pranuar si amper-ora. Fakti është se energjia e ruajtur në bateri përcaktohet jo vetëm nga sa kohë mban rrymën e dhënë, por edhe nga voltazhi në të - pra, është mjaft e qartë se një bateri litium me kapacitet 3 A * h dhe një tension prej 3 V është në gjendje të ruajë dy herë më shumë energji sesa një bateri me kapacitet të njëjtë 3 A * h, por me një tension prej 1,5 V. Prandaj, është më e saktë të tregohet kapaciteti jo në amper-orë , por në vat-orë, duke i kaluar ato përmes integralit të varësisë së tensionit nga bateria me shkarkimin në kohë në rrymën e tij konstante. Përveç llogaritjes së natyrshme të tensioneve të ndryshme të funksionimit të elementeve të ndryshëm, kjo teknikë na lejon gjithashtu të marrim parasysh se sa mirë një element i caktuar e mbante tensionin nën ngarkesë. Për shembull, nëse dy bateri u shkarkuan në 0.7 V në 60 minuta, por e para qëndroi në 1.1 V për pjesën më të madhe të kësaj kohe, dhe e dyta - në 0.9 V, është mjaft e qartë se e para ka një kapacitet të madh real - pavarësisht se koha e shkarkimit përfundimtar është e njëjtë. Kjo është veçanërisht e rëndësishme në dritën e faktit se shumica e pajisjeve moderne elektronike nuk konsumojnë një konstante aktuale dhe konstante pushtetin- dhe elementët me tension të lartë në to do të funksionojnë në mënyra më të favorshme.
Më afër praktikës: Shembuj të konsumit të energjisë
Sigurisht, përveç testimit abstrakt të baterive në një ngarkesë të kontrolluar, ne ishim të interesuar se si pajisjet reale konsumojnë rrymë. Për të sqaruar këtë çështje, ne shikuam hapësirën përreth dhe zgjodhëm rastësisht një grup artikujsh të mundësuar nga bateri të ndryshme.
Vetëm një pjesë e këtij grupi
Nëse pajisja konsumonte pak a shumë rrymë konstante, matjet kryheshin me një multimetër dixhital konvencional Uni-Trend UT70D në modalitetin e ampermetrit. Nëse konsumi aktual ka ndryshuar shumë, atëherë ne e kemi matur atë duke lidhur një shant me rezistencë të ulët midis pajisjes dhe baterive që e furnizojnë atë, rënia e tensionit në të cilën është regjistruar nga oshiloskopi Velleman PCSU1000.
Rezultatet janë paraqitur në tabelën e mëposhtme:
Epo, midis pajisjeve tona kishte edhe mjaft "grykëse" - një blic fotografish, një aparat fotografik dhe një elektrik dore me një llambë inkandeshente. Nëse ky i fundit konsumonte 700 mA që i ishte caktuar vazhdimisht dhe pa ndërprerje, atëherë në dy të parat natyra e konsumit të energjisë doli të ishte më interesante.
Vlera e ndarjes vertikale në oshilogramet më poshtë është e barabartë me 200 mA, zero korrespondon me ndarjen e parë nga fundi.
Kamera
Vlera e ndarjes së formës valore - 200 mA
Në modalitetin normal, Canon PowerShot A510, i mundësuar nga dy qeliza AA, harxhoi rreth 800 mA - shumë, por as një rekord të lartë. Megjithatë, kur ndizet (grupi i parë i majave të ngushta në oshilogram), lëvizja e thjerrëzës (grupi i dytë i majave) dhe fokusimi (grupi i tretë), rryma mund të rritet më shumë se një herë e gjysmë, lart. në 1.2 ... 1.4 A. Interesante, menjëherë pas shtypjes së "qepenit" konsumi i energjisë i kamerës ra - kur regjistron një kornizë të re të kapur në një flash drive, automatikisht fiket ekrani. Megjithatë, sapo u regjistrua korniza, konsumi u rrit përsëri në 800 mA.
Blic fotografish
Vlera e ndarjes së formës valore - 100 mA
Blici fotografik Pentax AF-500FTZ (katër qeliza me format AA) konsumoi rrymë edhe më interesante: ishte pothuajse zero në periudhat midis zjarreve, u rrit menjëherë në 700 mA menjëherë pas shkrepjes (një moment i tillë është kapur në oshilogramin e mësipërm), pas së cilës për 10. ..15 sekonda u ul pa probleme përsëri në zero (vija e shqyer e oshilogramit ishte për faktin se blici konsumon rrymë me një frekuencë prej rreth 6 kHz). Në të njëjtën kohë, blici tregoi një marrëdhënie të qartë midis kohës së kalbjes aktuale dhe tensionit të elementëve që e furnizonin atë: duke qenë se duhej të grumbullonte një energji të caktuar çdo herë, sa më shumë të ulej tensioni i furnizimit nën ngarkesë, aq më shumë kohë duhej. për të grumbulluar rezervën e detyrueshme. Kjo, nga rruga, ilustron mirë një nga rolet e rezistencës së brendshme të baterive - sa më pak të jetë, aq më pak tension do të thahet, të gjitha gjërat e tjera janë të barabarta, dhe aq më shpejt mund të merrni kornizën tjetër me një blic.
Në artikujt tanë të ardhshëm, ku do të shqyrtojmë lloje dhe raste specifike të baterive dhe akumulatorëve, një ide e përafërt e nevojave energjetike të pajisjeve të ndryshme do të na ndihmojë të përcaktojmë se cilat prej baterive janë të përshtatshme për to.
Për plot pesëdhjetë vjet, pajisjet portative për funksionim autonom mund të mbështeten vetëm në furnizimin me energji elektrike me nikel-kadmium. Por kadmiumi është një material shumë toksik dhe në vitet 1990, teknologjia e nikel-kadmiumit u zëvendësua nga teknologjia më miqësore me mjedisin e hidridit të nikel-metalit. Në fakt, këto teknologji janë shumë të ngjashme, dhe shumica e karakteristikave të baterive nikel-kadmium janë trashëguar nga bateritë hidride nikel-metal. Megjithatë, për disa aplikime, bateritë nikel-kadmium mbeten të domosdoshme dhe përdoren deri më sot.
1. Bateritë nikel-kadmium (NiCd)
E shpikur nga Waldmar Jungner në 1899, bateria nikel-kadmium kishte disa avantazhe mbi baterinë e acidit të plumbit, e vetmja bateri që ekzistonte në atë kohë, por ishte më e shtrenjtë për shkak të kostos së materialeve. Zhvillimi i kësaj teknologjie ishte mjaft i ngadaltë, por në vitin 1932 u bë një përparim i rëndësishëm - një material poroz me një substancë aktive brenda u përdor si një elektrodë. Përmirësime të mëtejshme u bënë në 1947 dhe zgjidhën problemin e thithjes së gazit, gjë që bëri të mundur krijimin e një baterie nikel-kadmiumi të mbyllur dhe pa mirëmbajtje.
Gjatë viteve, bateritë NiCd kanë shërbyer si furnizim me energji elektrike për radiot me dy drejtime, pajisje mjekësore emergjente, video kamera profesionale dhe vegla elektrike. Në fund të viteve 1980, u zhvilluan bateri NiCd me kapacitet ultra të lartë që tronditën botën me 60% më shumë kapacitet sesa një bateri standarde. Kjo u arrit duke vendosur një sasi më të madhe të substancës aktive në bateri, por kishte edhe disavantazhe - rezistenca e brendshme u rrit dhe numri i cikleve të ngarkimit / shkarkimit u ul.
Standardi NiCd mbetet një nga bateritë më të besueshme dhe më modeste nga çdo bateri e rikarikueshme, dhe industria e aviacionit mbetet e përkushtuar ndaj këtij sistemi. Megjithatë, jetëgjatësia e këtyre baterive varet nga mirëmbajtja e duhur. Bateritë NiCd dhe pjesërisht NiMH i nënshtrohen efektit të "memorjes", i cili çon në humbje të kapacitetit nëse nuk kryeni një shkarkim të plotë periodikisht. Nëse shkelet mënyra e rekomanduar e karikimit, bateria duket se kujton se në ciklet e mëparshme të funksionimit kapaciteti i saj nuk është përdorur plotësisht dhe kur shkarkohet, ajo heq energjinë elektrike vetëm në një nivel të caktuar. ( Shiko: Si të riparoni një bateri nikel ). Tabela 1 liston avantazhet dhe disavantazhet e një baterie standarde nikel-kadmiumi.
| Përparësitë | I besueshëm; numër i lartë i cikleve me mirëmbajtjen e duhur E vetmja bateri e aftë për karikim ultra të shpejtë me stres minimal Karakteristikat e mira të ngarkimit, duke falur ekzagjerimin e tyre Jetëgjatësi e gjatë; mundësia e ruajtjes në gjendje të shkarkuar Nuk ka kërkesa të veçanta për ruajtje dhe transport Performancë e mirë në temperatura të ulëta Kostoja më e ulët për cikël e të gjitha baterive E disponueshme në një gamë të gjerë madhësish dhe dizajnesh |
| disavantazhet | Dendësia relativisht e ulët e energjisë në krahasim me sistemet më të reja Efekti i kujtesës; nevoja për mirëmbajtje periodike për ta shmangur atë Kadmiumi është toksik dhe kërkon asgjësim të veçantë Vetë-shkarkim i lartë; ka nevojë për rimbushje pas ruajtjes Tensioni i ulët i qelizave prej 1.2 volt, kërkon sisteme me shumë qeliza për të siguruar tension të lartë |
Tabela 1: Avantazhet dhe disavantazhet e baterive nikel kadmium.
2. Bateritë hidride nikel-metal (NiMH).
Hulumtimi në teknologjinë e hidridit të metalit të nikelit filloi që në vitin 1967. Megjithatë, paqëndrueshmëria e hidridit të metalit pengoi zhvillimin, i cili nga ana tjetër çoi në zhvillimin e sistemit nikel-hidrogjen (NiH). Lidhjet e reja hidride të zbuluara në vitet 1980 zgjidhën shqetësimet e sigurisë dhe lejuan një bateri me 40% më shumë densitet energjie sesa nikel-kadmiumi standard.
Bateritë hidride nikel-metal nuk janë pa të metat e tyre. Për shembull, procesi i karikimit të tyre është më i ndërlikuar se ai i NiCd. Me një vetë-shkarkim prej 20% për ditën e parë dhe normën mujore pasuese prej 10%, NiMH zë një nga pozicionet kryesore në klasën e tij. Duke modifikuar aliazhin e hidridit, është e mundur të arrihet një ulje e vetëshkarkimit dhe korrozionit, por kjo do të shtojë një disavantazh në formën e uljes së intensitetit specifik të energjisë. Por kur përdoren në automjete elektrike, këto modifikime janë shumë të dobishme pasi rrisin besueshmërinë dhe zgjasin jetën e baterive.
3. Përdorimi në segmentin e konsumatorit
Bateritë NiMH janë ndër më të disponueshmet për momentin. Gjigantët e industrisë si Panasonic, Energizer, Duracell dhe Rayovac e kanë njohur nevojën për një bateri me kosto të ulët dhe afatgjatë në treg dhe ofrojnë furnizime me energji NiMH në madhësi të ndryshme, duke përfshirë AA dhe AAA. Prodhuesit po shpenzojnë shumë përpjekje për të fituar pjesën e tregut nga bateritë alkaline.
Në këtë segment të tregut, bateritë NiMH janë një alternativë ndaj të ringarkueshmeve bateri alkaline, e cila u shfaq në vitin 1990, por për shkak të ciklit të kufizuar të jetës dhe karakteristikave të dobëta të ngarkesës nuk pati sukses.
Tabela 2 krahason intensitetin specifik të energjisë, tensionin, vetë-shkarkimin dhe kohën e funksionimit të baterive dhe akumulatorëve në segmentin e konsumatorit. Të disponueshme në madhësi AA, AAA dhe të tjera, këto furnizime me energji mund të përdoren në pajisjet portative. Edhe nëse ato mund të kenë tensione nominale paksa të ndryshme, gjendja e shkarkimit zakonisht ndodh në të njëjtën vlerë aktuale të tensionit prej 1 V për të gjithë. Ky gamë tensioni është i pranueshëm, pasi pajisjet portative kanë një farë fleksibiliteti për sa i përket diapazonit të tensionit. Gjëja kryesore është se është e nevojshme të përdorni vetëm të njëjtin lloj elementësh elektrikë së bashku. Shqetësimet për sigurinë dhe papajtueshmëritë e tensionit kanë penguar zhvillimin e baterive litium-jon AA dhe AAA.
Tabela 2: Krahasimi i baterive me madhësi të ndryshme AA.
* Eneloop është një markë tregtare e Sanyo Corporation bazuar në sistemin NiMH.
Shkalla e lartë e vetëshkarkimit të NiMH është një shkak i shqetësimit të vazhdueshëm të konsumatorëve. Një elektrik dore ose pajisje portative me bateri NiMH do të mbarojë nëse nuk përdoret për disa javë. Sugjerimi për të karikuar pajisjen para çdo përdorimi nuk ka gjasa të gjejë mirëkuptim, veçanërisht në rastin e elektrik dore, të cilët pozicionohen si burime të ndriçimit rezervë. Avantazhi i një baterie alkaline me një jetëgjatësi prej 10 vjetësh duket të jetë i pamohueshëm këtu.
Bateria e hidridit të metalit të nikelit nga Panasonic dhe Sanyo nën markën Eneloop ka qenë në gjendje të reduktojë ndjeshëm vetëshkarkimin. Eneloop mund të ruhet me një karikim të vetëm deri në gjashtë herë më gjatë se një NiMH i rregullt. Por disavantazhi i një baterie të tillë të përmirësuar është një densitet specifik i energjisë pak më i ulët.
Tabela 3 përmbledh avantazhet dhe disavantazhet e sistemit elektrokimik të hidridit të metalit të nikelit. Tabela nuk përfshin karakteristikat e Eneloop dhe markave të tjera të konsumit.
| Përparësitë | Kapaciteti 30-40 për qind më i lartë se NiCd Më pak të prirur ndaj efektit "memorie", mund të rikthehet Kërkesa të thjeshta për ruajtje dhe transport; mungesa e rregullimit të këtyre proceseve miqësore me mjedisin; përmbajnë vetëm materiale të lehta toksike Përmbajtja e nikelit e bën riciklimin të qëndrueshëm Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit |
| disavantazhet | Jetë e kufizuar e shërbimit; shkarkimet e thella kontribuojnë në reduktimin e tij Algoritëm i sofistikuar i karikimit; i ndjeshëm ndaj mbingarkesës Kërkesa të veçanta për mënyrën e karikimit Gjeneroni nxehtësi gjatë karikimit të shpejtë dhe shkarkimit me fuqi të lartë Vetë-shkarkim i lartë Efikasiteti i Kulombit në 65% (për krahasim, litium-jon - 99%) |
Tabela 3: Avantazhet dhe disavantazhet e baterive NiMH.
4. Bateri nikel-hekur (NiFe)
Pas shpikjes së baterisë nikel-kadmium në 1899, inxhinieri suedez Waldmar Jungner vazhdoi kërkimin e tij dhe u përpoq të zëvendësonte kadmiumin e shtrenjtë me hekur më të lirë. Por efikasiteti i ulët i ngarkimit dhe gazi i tepërt i hidrogjenit e detyruan atë të braktiste zhvillimin e mëtejshëm të baterive NiFe. Ai as nuk u mërzit ta patentonte këtë teknologji.
Bateria nikel-hekur (NiFe) përdor hidroksidin e nikelit si katodë, hekurin si anodë dhe një tretësirë ujore të hidroksidit të kaliumit si elektrolit. Qeliza e një baterie të tillë gjeneron një tension prej 1.2 V. NiFe është rezistent ndaj mbingarkesës dhe shkarkimit të thellë; mund të përdoret si burim energjie rezervë për më shumë se 20 vjet. Dridhja dhe rezistenca ndaj temperaturave të larta e bëjnë atë baterinë më të përdorur në industrinë e minierave në Evropë; përdoret gjithashtu për të siguruar energji në sistemet e sinjalizimit hekurudhor, dhe përdoret gjithashtu si një bateri tërheqëse për pirunët. Mund të theksohet se gjatë Luftës së Dytë Botërore, ishin bateritë hekur-nikel që u përdorën në raketën gjermane V-2.
NiFe ka një densitet të ulët të fuqisë prej rreth 50 W / kg. Gjithashtu, disavantazhet përfshijnë performancën e dobët në temperatura të ulëta dhe shkallën e lartë të vetëshkarkimit (20-40 përqind në muaj). Kjo, së bashku me kostot e larta të prodhimit, është ajo që i shtyn prodhuesit të qëndrojnë besnikë ndaj baterive me acid plumbi.
Por sistemi elektrokimik hekur-nikel po zhvillohet në mënyrë aktive dhe në të ardhmen e afërt mund të bëhet një alternativë ndaj acidit të plumbit në disa industri. Një model eksperimental i një dizajni lamella duket premtues, ai arriti të zvogëlojë vetë-shkarkimin e baterisë, u bë praktikisht imun ndaj efekteve të dëmshme të ngarkimit të tepërt dhe nën-karikimit, dhe jeta e tij e shërbimit pritet të jetë 50 vjet, e cila është e krahasueshme me jetëgjatësinë 12-vjeçare të një baterie me acid plumbi në punë me shkarkime të thella ciklike. Çmimi i pritshëm i një baterie të tillë NiFe do të jetë i krahasueshëm me atë të një baterie litium-jon, dhe vetëm katër herë më shumë se çmimi i një baterie me acid plumbi.
Bateritë NiFe, si dhe NiCd dhe NiMH, kërkojnë rregulla të veçanta karikimi - kurba e tensionit është sinusoidale. Prandaj, përdorni një karikues për të acid plumbi ose jon litium bateria nuk do të dalë, madje mund të dëmtojë. Si të gjitha bateritë me bazë nikelin, NiFe ka frikë nga mbingarkesa - dekompozon ujin në elektrolit dhe çon në humbjen e tij.
Kapaciteti i një baterie të tillë, i reduktuar si rezultat i përdorimit jo të duhur, mund të rikthehet duke aplikuar rryma të larta shkarkimi (në përpjesëtim me vlerën e kapacitetit të baterisë). Kjo procedurë duhet të kryhet deri në tre herë me një kohëzgjatje të periudhës së shkarkimit prej 30 minutash. Ju gjithashtu duhet të monitoroni temperaturën e elektrolitit - nuk duhet të kalojë 46 ° C.
5. Bateritë nikel-zink (NiZn)
Një bateri nikel-zink është e ngjashme me një bateri nikel-kadmiumi në atë që përdor një elektrolit alkalik dhe një elektrodë nikeli, por ndryshon në tension - NiZn siguron 1.65 V për qelizë, ndërsa NiCd dhe NiMH kanë 1.20 V për qelizë. Është e nevojshme të ngarkoni një bateri NiZn me një rrymë konstante me një vlerë tensioni prej 1.9 V për qelizë; ia vlen të kujtohet gjithashtu se ky lloj baterie nuk është krijuar për të punuar në modalitetin e rimbushjes. Konsumi specifik i energjisë është 100 W / kg, dhe numri i cikleve të mundshme është 200-300 herë. NiZn nuk përmban materiale toksike dhe mund të hidhet lehtësisht. E disponueshme në madhësi të ndryshme standarde, duke përfshirë AA.
Në vitin 1901, Thomas Edison mori një patentë amerikane për një bateri të rikarikueshme nikel-zink. Më vonë, zhvillimet e tij u përmirësuan nga kimisti irlandez James Drumm, i cili i instaloi këto bateri në hekurudhat që kalojnë rrugën Dublin-Bray nga 1932 deri në 1948. NiZn nuk ishte zhvilluar mirë për shkak të vetë-shkarkimit të fortë dhe ciklit të shkurtër jetësor të shkaktuar nga formimi i dendritit, i cili gjithashtu shpesh çonte në qarqe të shkurtra. Por përmirësimet në formulimin e elektrolitit e kanë zbutur këtë problem, i cili ka shkaktuar rishqyrtimin e NiZn për përdorim komercial. Kostoja e ulët, fuqia e lartë në dalje dhe diapazoni i gjerë i temperaturës së funksionimit e bëjnë këtë sistem elektrokimik jashtëzakonisht tërheqës.
6. Bateritë nikel-hidrogjen (NiH)
Kur filloi zhvillimi i baterive të hidridit nikel-metal në 1967, studiuesit u përballën me paqëndrueshmërinë e hidritit të metalit, gjë që shkaktoi një zhvendosje drejt zhvillimit të një baterie nikel-hidrogjen (NiH). Qeliza e një baterie të tillë përfshin një elektrolit të kapsuluar në një enë, nikel dhe hidrogjen (hidrogjeni është i mbyllur në një cilindër çeliku nën një presion prej 8207 bar).