Gracias a las mejoras en la fabricación, las baterías de Ni-Cd ahora se usan en la mayoría de los dispositivos portátiles. dispositivos electrónicos. Costo aceptable y alta indicadores de desempeño popularizó el tipo de batería presentado. Dichos dispositivos ahora se usan ampliamente en herramientas, cámaras, reproductores, etc. Para que la batería dure mucho tiempo, debe saber cómo cargar las baterías de Ni-Cd. Al adherirse a las reglas para operar dichos dispositivos, puede extender significativamente su vida útil.
Características principales
Para comprender cómo cargar baterías de Ni-Cd, debe familiarizarse con las características de dichos dispositivos. Fueron inventados por W. Jungner en 1899. Sin embargo, su producción era entonces demasiado costosa. La tecnología ha mejorado. Hoy en día, se venden baterías de tipo níquel-cadmio fáciles de usar y relativamente económicas.
Los dispositivos presentados requieren que la carga sea rápida y la descarga lenta. Además, el vaciado de la capacidad de la batería debe realizarse por completo. La recarga se realiza mediante corrientes pulsadas. Estos parámetros deben cumplirse durante toda la vida útil del dispositivo. Conociendo Ni-Cd, puede extender su vida útil por varios años. Al mismo tiempo, estas baterías funcionan incluso en los entornos más condiciones difíciles. Una característica de las baterías presentadas es el "efecto memoria". Si no descarga periódicamente la batería por completo, se formarán cristales grandes en las placas de sus celdas. Reducen la capacidad de la batería.
Ventajas
Para comprender cómo cargar correctamente las baterías de Ni-Cd de un destornillador, una cámara, una cámara y otros dispositivos portátiles, debe familiarizarse con la tecnología de este proceso. Es simple y no requiere conocimientos y habilidades especiales por parte del usuario. Incluso después de que la batería se haya almacenado durante mucho tiempo, se puede volver a cargar rápidamente. Esta es una de las ventajas de los dispositivos presentados, que los hace muy solicitados.
Las baterías de níquel-cadmio tienen un gran número de ciclos de carga y descarga. Según el fabricante y las condiciones de funcionamiento, esta cifra puede llegar a más de 1 mil ciclos. La ventaja de la batería de Ni-Cd es su resistencia y la capacidad de trabajar en condiciones de estrés. Incluso cuando se opera en frío, el equipo funcionará correctamente. Su capacidad en tales condiciones no cambia. En cualquier estado de carga, la batería se puede almacenar durante mucho tiempo. Su importante ventaja es su bajo costo.
Defectos
Una de las desventajas de los dispositivos presentados es el hecho de que el usuario necesariamente debe aprender, como cargar correctamente Baterías Ni-Cd. Las baterías presentadas, como se mencionó anteriormente, tienen un "efecto memoria". Por tanto, el usuario deberá llevar a cabo periódicamente medidas preventivas para eliminarlo.
La densidad de energía de las baterías presentadas será algo menor que la de otros tipos de fuentes de energía autónomas. Además, en la fabricación de estos dispositivos se utilizan materiales tóxicos que no son seguros para el medio ambiente y la salud humana. La eliminación de tales sustancias requiere costos adicionales. Por lo tanto, el uso de este tipo de baterías está restringido en algunos países.
Las baterías de Ni-Cd requieren un ciclo de carga después de largos períodos de almacenamiento. esta conectado con alta velocidad autodescarga. Esto también es un defecto de diseño. Sin embargo, sabiendo como cargar correctamente Las baterías de Ni-Cd, si se utilizan correctamente, pueden proporcionar a su equipo una fuente de alimentación autónoma durante muchos años.
Variedades de cargadores.
Para cargar correctamente una batería de tipo níquel-cadmio, debe usar un equipo especial. La mayoría de las veces viene con una batería. Si por alguna razón no hay cargador, puede comprarlo por separado. A la venta hoy en día hay variedades de impulso automático e inverso. Usando el primer tipo de dispositivos, el usuario no necesita saber que voltaje cargar Baterías Ni-Cd. El proceso se lleva a cabo automáticamente. Al mismo tiempo, puede cargar o descargar hasta 4 baterías al mismo tiempo.
Usando un interruptor especial, el dispositivo se configura en modo de descarga. En este caso, el indicador de color se iluminará en amarillo. Cuando se completa este procedimiento, el dispositivo cambia automáticamente al modo de carga. El indicador rojo se encenderá. Cuando la batería alcance la capacidad requerida, el dispositivo dejará de suministrar corriente a la batería. Al mismo tiempo, el indicador se encenderá. luz verde. Los reversibles pertenecen al grupo de equipamiento profesional. Son capaces de realizar varios ciclos de carga y descarga con diferentes duraciones.
Cargadores especiales y universales
Muchos usuarios están interesados en la cuestión de como cargar la bateria de un destornillador tipo Ni-Cd. En este caso, no ajuste normal un dispositivo diseñado para baterías de dedo. Un cargador especial se suele suministrar con un destornillador. Debe usarse cuando se realiza el mantenimiento de la batería. Si no hay cargador, debe comprar equipo para baterías del tipo presentado. En este caso, será posible cargar solo la batería del destornillador. Si las baterías están en uso varios tipos vale la pena comprar equipos universales. Permitirá dar servicio a fuentes de energía autónomas para casi todos los dispositivos (cámaras, destornilladores e incluso baterías). Por ejemplo, puede cargar baterías iMAX B6 Ni-Cd. Este es un dispositivo simple y útil en el hogar.
Descarga de una batería prensada
Un diseño especial se caracteriza por extrusión Ni- y la descarga de los dispositivos presentados depende de su resistencia interna. Este indicador se ve afectado por algunos caracteristicas de diseño. Para trabajo largo El equipo utiliza baterías de tipo disco. Tienen electrodos planos de suficiente espesor. Durante la descarga, su voltaje cae lentamente a 1,1 V. Esto se puede verificar trazando la curva.
Si la batería continúa descargándose a 1 V, su capacidad de descarga será del 5 al 10 % del valor original. Si la corriente aumenta a 0,2 C, el voltaje se reduce significativamente. Esto también se aplica a la capacidad de la batería. Esto se debe a la imposibilidad de descargar la masa uniformemente sobre toda la superficie del electrodo. Por lo tanto, hoy su espesor se reduce. Al mismo tiempo, hay 4 electrodos en el diseño de la batería de disco. En este caso, se pueden descargar con una corriente de 0,6 C.
baterías cilíndricas
Hoy en día, las baterías con electrodos cermet son ampliamente utilizadas. Tienen baja resistencia y proporcionan un alto rendimiento energético del dispositivo. Voltaje cargado Una batería de Ni-Cd de este tipo se mantiene a 1,2 V hasta que se pierde el 90% de la capacidad especificada. Alrededor del 3% se pierde durante la descarga posterior de 1,1 a 1 V. El tipo de batería presentado se puede descargar con una corriente de 3-5 C.
Los electrodos tipo rollo se instalan en acumuladores cilíndricos. Se pueden descargar con más de altos índices, que está en el nivel de 7-10 C. El indicador de capacidad será máximo a una temperatura de +20 ºС. A medida que aumenta, este valor cambia de manera insignificante. Si la temperatura desciende a 0 ºС o menos, la capacidad de descarga disminuye en proporción directa al aumento de la corriente de descarga. Cómo cargar Ni- Baterías de CD, variedades que están a la venta, es necesario examinar detalladamente.
Reglas generales de carga
Al cargar una batería de níquel-cadmio, es extremadamente importante limitar el exceso de corriente que se suministra a los electrodos. Esto es necesario debido a la acumulación dentro del dispositivo durante este proceso de presión. Al cargar, se liberará oxígeno. Esto afecta el factor de utilización actual, que disminuirá. Hay ciertos requisitos que explican cómo cargar Ni- baterías de discos compactos. Parámetros proceso es tenido en cuenta por los fabricantes de equipos especiales. Los cargadores en el curso de su trabajo reportan a la batería el 160% del valor de la capacidad nominal. El rango de temperatura durante todo el proceso debe permanecer dentro del rango de 0 a +40 ºС.
Modo de carga estándar
Los fabricantes deben indicar en las instrucciones, cuanto cobrar Ni-Cd-batería y qué corriente se debe hacer. Muy a menudo, el modo de ejecución de este proceso es estándar para la mayoría de los tipos de baterías. Si la batería tiene un voltaje de 1 V, debe cargarse dentro de las 14-16 horas. En este caso, la corriente debe ser de 0,1 C.
En algunos casos, las características del proceso pueden diferir ligeramente. Esto está influenciado por las características de diseño del dispositivo, así como por el aumento de la colocación de la masa activa. Esto es necesario para aumentar la capacidad de la batería.
El usuario también puede estar interesado como cargar la bateria Ni-Cd. En este caso, hay dos opciones. En el primer caso, la corriente será constante durante todo el proceso. La segunda opción te permite cargar la batería durante mucho tiempo sin riesgo de dañarla. El esquema implica el uso de una disminución gradual o suave de la corriente. En la primera etapa, superará significativamente 0,1 C.
Carga rápida
Hay otras formas que aceptan Ni- baterías de discos compactos. Cómo cargar este tipo de batería vía rápida? Aquí hay todo un sistema. Los fabricantes aumentan la velocidad de este proceso mediante el lanzamiento de dispositivos especiales. Se pueden cobrar a altas tasas actuales. En este caso, el dispositivo tiene un sistema de control especial. Evita una fuerte sobrecarga de la batería. Tanto la propia batería como su cargador pueden tener dicho sistema.
Las variedades cilíndricas de dispositivos se cargan con una corriente de tipo constante, cuyo valor es de 0,2 C. El proceso durará solo de 6 a 7 horas. En algunos casos, se permite cargar la batería con una corriente de 0,3 C durante 3-4 horas. En este caso, el control del proceso es fundamental. Con un procedimiento acelerado, la tasa de recarga no debe ser superior al 120-140% de la capacidad. Incluso hay baterías que se pueden cargar completamente en solo 1 hora.
dejar de cargar
Al aprender a cargar baterías de Ni-Cd, debe considerar completar el proceso. Después de que la corriente deja de fluir hacia los electrodos, la presión dentro de la batería sigue aumentando. Este proceso ocurre debido a la oxidación de los iones de hidróxido en los electrodos.
Durante algún tiempo hay una ecuación gradual de la tasa de evolución y absorción de oxígeno en ambos electrodos. Eso lleva a disminución gradual presión dentro del acumulador. Si la recarga fue significativa, este proceso será más lento.
Configuración de modo
A cargar adecuadamente batería de Ni-Cd, debe conocer las reglas para configurar el equipo (si las proporciona el fabricante). La capacidad nominal de la batería debe tener una corriente de carga de hasta 2 C. Es necesario seleccionar el tipo de pulso. Puede ser Normal, Re-Flex o Flex. El umbral de sensibilidad (caída de presión) debe ser de 7-10 mV. También se le llama Pico Delta. es mejor ponerlo nivel mínimo. La corriente de la bomba debe configurarse en el rango de 50-100 mAh. Para poder utilizar completamente la potencia de la batería, debe cargarla con una gran corriente. si es necesario poder maximo, la batería se carga con una pequeña corriente en modo normal. Habiendo considerado cómo cargar las baterías de Ni-Cd, cada usuario podrá realizar este proceso correctamente.
Principal diferencia Ni-Cd baterías y baterías Ni-Mh es una composición. La base de la batería es la misma: es níquel, es el cátodo y los ánodos son diferentes. Para una batería Ni-Cd, el ánodo es cadmio metálico, para una batería Ni-Mh, el ánodo es un electrodo de hidruro metálico de hidrógeno.
Cada tipo de batería tiene sus pros y sus contras, conociéndolos podrás seleccionar con mayor precisión la batería que necesitas.
| ventajas | menos | |
| Ni-Cd |
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| Ni-Mh |
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¿Funcionará el cargador antiguo con la batería nueva si cambio la batería de Ni-Cd a Ni-Mh o viceversa?
El principio de carga de ambas baterías es exactamente el mismo, por lo que se puede utilizar el cargador de la batería anterior. La regla básica para cargar estas baterías es que solo pueden cargarse después de que estén completamente descargadas. Este requisito es consecuencia de que ambos tipos de baterías están sujetas al "efecto memoria", aunque este problema se minimiza con las baterías de Ni-Mh.
¿Cómo almacenar correctamente las baterías Ni-Cd y Ni-Mh?
El mejor lugar para almacenar la batería es un lugar fresco y seco, ya que cuanto mayor sea la temperatura de almacenamiento, más rápido se autodescargará la batería. La batería se puede almacenar en cualquier condición que no sea completamente descargada o completamente cargada. La carga óptima es 40-60%%. Una vez cada 2-3 meses, se debe realizar una carga adicional (debido a la presencia de autodescarga), descargar y volver a cargar hasta el 40-60% de la capacidad. El almacenamiento por hasta cinco años es aceptable. Después del almacenamiento, la batería debe descargarse, cargarse y usarse normalmente.
¿Puedo usar baterías de mayor o menor capacidad que la batería del kit original?
La capacidad de la batería es la cantidad de tiempo que su herramienta eléctrica puede funcionar con energía de la batería. En consecuencia, para una herramienta eléctrica no hay absolutamente ninguna diferencia en la capacidad de la batería. La diferencia real solo estará en el tiempo de carga de la batería y la duración de la batería de la herramienta eléctrica. Al elegir la capacidad de la batería, debe comenzar por sus requisitos, si necesita trabajar más tiempo con una batería: una opción a favor de baterías de mayor capacidad, si las baterías completas están completamente satisfechas, entonces debe detenerse en baterías de igual o similar capacidad.
En la segunda mitad del siglo XX, algunas de las mejores baterías recargables fuentes químicas actuales eran baterías recargables fabricadas con tecnología de níquel-cadmio. Todavía se usan ampliamente en varios campos debido a su confiabilidad y sencillez.
Mantenimiento
¿Qué es una batería de níquel cadmio?
Las baterías de níquel-cadmio son fuentes de corriente galvánicas recargables que fueron inventadas en 1899 en Suecia por Waldmar Jungner. Hasta 1932, su uso práctico era muy limitado debido al alto costo de los metales utilizados en comparación con las baterías de plomo-ácido.
La mejora en la tecnología de su producción condujo a una mejora significativa en su rendimiento e hizo posible en 1947 crear un sellado batería sin mantenimiento con excelente ambientación.
El principio de funcionamiento y el dispositivo de la batería Ni-Cd.
Estas baterías producen energía eléctrica debido al proceso reversible de interacción del cadmio (Cd) con el óxido-hidróxido de níquel (NiOOH) y el agua, lo que resulta en la formación de hidróxido de níquel Ni (OH) 2 e hidróxido de cadmio Cd (OH) 2, provocando la aparición fuerza electromotriz.
Las baterías Ni-Cd están disponibles en recintos sellados, que contienen electrodos separados por un separador neutro que contiene níquel y cadmio, que se encuentran en una solución de un electrolito alcalino gelatinoso (generalmente hidróxido de potasio, KOH).
El electrodo positivo es una malla o lámina de acero recubierta con una pasta de hidróxido de óxido de níquel mezclada con un material conductor.
El electrodo negativo es una malla de acero (lámina) con cadmio poroso prensado.
una moneda de cinco centavos elemento de cadmio es capaz de entregar un voltaje de alrededor de 1,2 voltios, por lo tanto, para aumentar el voltaje y la potencia de las baterías, su diseño utiliza muchos electrodos conectados en paralelo separados por separadores.
Especificaciones y qué son las baterías Ni-Cd
Las baterías Ni-Cd tienen las siguientes especificaciones:
- el voltaje de descarga de un elemento es de aproximadamente 0,9-1 voltios;
- la tensión nominal del elemento es de 1,2 v, para obtener tensiones de 12v y 24v se utiliza una conexión en serie de varios elementos;
- voltaje de carga completa - 1.5-1.8 voltios;
- temperatura de funcionamiento: de -50 a +40 grados;
- el número de ciclos de carga y descarga: de 100 a 1000 (en las baterías más modernas, hasta 2000), según la tecnología utilizada;
- nivel de autodescarga: del 8 al 30% en el primer mes después de una carga completa;
- intensidad energética específica - hasta 65 W*h/kilogramo;
- La vida útil es de unos 10 años.
Las baterías de Ni-Cd se fabrican en varios estuches de tamaños estándar y en versiones no estándar, incluidas las herméticas en forma de disco.
¿Dónde se utilizan las baterías de níquel cadmio?
Estas baterías se utilizan en dispositivos que consumen mucha corriente y también experimentan cargas altas durante el funcionamiento en los siguientes casos:
- en trolebuses y tranvías;
- en coches eléctricos;
- en el transporte marítimo y fluvial;
- en helicópteros y aviones;
- en herramientas eléctricas (destornilladores, taladros, destornilladores eléctricos y otros);
- máquinas de afeitar eléctricas;
- en tecnología militar;
- estaciones de radio portátiles;
- en juguetes controlados por radio;
- luces de buceo
Actualmente, debido al endurecimiento Requisitos medioambientales la mayoría de las baterías de tamaños populares (y otras) se fabrican utilizando tecnologías de iones de litio e hidruro metálico de níquel. Al mismo tiempo, todavía hay muchas baterías de Ni Cd de varios tamaños, lanzadas hace unos años, en funcionamiento.
Las celdas de Ni-Cd tienen una larga vida útil, a veces superior a los 10 años, y por lo tanto, aún puede encontrar este tipo de batería en una variedad de dispositivos electrónicos, además de los enumerados anteriormente.
Pros y contras de la batería Ni-Cd
Este tipo de batería tiene las siguientes características positivas:
- larga vida útil y número de ciclos de carga y descarga;
- larga vida útil y almacenamiento;
- la posibilidad de carga rápida;
- capacidad para soportar cargas pesadas y bajas temperaturas;
- manteniendo el rendimiento en la mayoría condiciones adversas operación;
- bajo costo;
- la capacidad de almacenar estas baterías en un estado descargado por hasta 5 años;
- resistencia media a la sobrecarga.
Al mismo tiempo, las fuentes de alimentación de níquel-cadmio tienen una serie de desventajas:
- la presencia de un efecto memoria, manifestado en la pérdida de capacidad al cargar la batería, sin esperar a que se descargue por completo;
- la necesidad de trabajos preventivos (varios ciclos de carga y descarga) para alcanzar la capacidad máxima;
- la recuperación completa de la batería después de un almacenamiento a largo plazo requiere de tres a cuatro ciclos completos de carga y descarga;
- gran autodescarga (alrededor del 10% en el primer mes de almacenamiento), lo que lleva a una descarga casi completa de la batería durante un año de almacenamiento;
- baja densidad de energía en comparación con otras baterías;
- alta toxicidad del cadmio, por lo que están prohibidos en varios países, incluida la UE, la necesidad de eliminar dichas baterías con equipos especiales;
- más peso que las baterías modernas.
La diferencia entre las fuentes Ni-Cd y Li-Ion o Ni-Mh
Las baterías con componentes activos, incluidos el níquel y el cadmio, tienen una serie de diferencias con respecto a las fuentes de electricidad más modernas de iones de litio e hidruro metálico de níquel:
- Los elementos de Ni-Cd, a diferencia de las variantes, tienen un efecto memoria, tienen una capacidad específica menor con las mismas dimensiones;
- Las fuentes de NiCd son menos pretenciosas, permanecen operativas a temperaturas muy bajas, son muchas veces más resistentes a la sobrecarga y a las fuertes descargas;
- Las baterías de Li-Ion y Ni-Mh son más caras, temen la sobrecarga y la descarga fuerte, pero tienen una autodescarga menor;
- la vida útil y la vida útil de almacenamiento de las baterías de iones de litio (2-3 años) es varias veces menor que la de los productos de Ni Cd (8-10 años);
- Las fuentes de níquel-cadmio pierden capacidad rápidamente cuando se usan en modo de búfer (por ejemplo, en UPS). Aunque luego pueden restaurarse completamente mediante descarga y carga profundas, es mejor no usar productos de Ni Cd en dispositivos donde se recargan constantemente;
- el mismo modo de carga para baterías Ni-Cd y Ni-Mh le permite usar los mismos cargadores, pero debe tener en cuenta el hecho de que las baterías de níquel-cadmio tienen un efecto de memoria más pronunciado.
Según las diferencias existentes, es imposible sacar una conclusión inequívoca sobre qué baterías son mejores, ya que todos los elementos tienen fortalezas y debilidades.
Reglas de funcionamiento
Durante el funcionamiento, se producen una serie de cambios en las fuentes de alimentación de Ni Cd, que conducen a un deterioro gradual del rendimiento y, en última instancia, a una pérdida de rendimiento:
- se reduce el área útil y el peso de los electrodos;
- la composición y el volumen de los cambios de electrolito;
- hay una descomposición del separador y las impurezas orgánicas;
- pérdida de agua y oxígeno;
- hay fugas de corriente asociadas con el crecimiento de dendritas de cadmio en las placas.
Para minimizar el daño a la batería durante su funcionamiento y almacenamiento, es necesario evitar efectos adversos en la batería, que están asociados con los siguientes factores:
- Cargar una batería con carga incompleta conduce a una pérdida reversible de su capacidad debido a una disminución en el área total. Substancia activa como resultado de la formación de cristales;
- sobrecarga fuerte regular, que conduce a sobrecalentamiento, aumento de la formación de gas, pérdida de agua en el electrolito y destrucción de los electrodos (especialmente el ánodo) y el separador;
- carga insuficiente, lo que conduce a un agotamiento prematuro de la batería;
- la operación a largo plazo a temperaturas muy bajas conduce a un cambio en la composición y el volumen del electrolito, aumenta resistencia interna batería y deteriorarla características de presentación, en particular, la capacitancia cae.
Con un fuerte aumento de la presión dentro de la batería como resultado de una carga rápida con alta corriente y una severa degradación del cátodo de cadmio, el exceso de hidrógeno puede liberarse en la batería, lo que conduce a un fuerte aumento de la presión, lo que puede deformar la carcasa. viole la densidad de ensamblaje, aumente la resistencia interna y reduzca el voltaje de operación.
En baterías equipadas con una válvula de alivio de presión de emergencia, se puede prevenir el riesgo de deformación, pero no se pueden evitar cambios irreversibles en la composición química de la batería.
La carga de baterías de Ni Cd debe hacerse con una corriente del 10% (si necesita una carga rápida en baterías especiales - con una corriente de hasta el 100% en 1 hora) de su capacidad (por ejemplo, 100 mA con una capacidad de 1000 mAh) durante 14-16 horas. La mayoría Mejor modo su descarga - con una corriente igual al 20% de la capacidad de la batería.
Cómo restaurar la batería de Ni Cd
Las fuentes de alimentación de níquel-cadmio en caso de pérdida de capacidad se pueden restaurar casi por completo mediante una descarga completa (hasta 1 voltio por celda) y la carga posterior en modo estándar. Este entrenamiento de batería se puede repetir varias veces para la restauración más completa de su capacidad.
Si es imposible restaurar la batería descargándola y cargándola, puede intentar restaurarla exponiéndola a pulsos de corriente cortos (decenas de veces más capacidad elemento recuperable) durante unos segundos. Este efecto elimina el circuito interno en las celdas de la batería, que ocurre debido al crecimiento de dendritas al quemarlas con una fuerte corriente. Hay activadores industriales especiales que llevan a cabo tal impacto.
La restauración completa de la capacidad original de dichas baterías es imposible debido a cambios irreversibles en la composición y propiedades del electrolito, así como a la degradación de las placas, pero permite extender la vida útil.
El método de recuperación en el hogar consiste en llevar a cabo las siguientes acciones:
- un cable con una sección transversal de al menos 1,5 milímetros cuadrados está conectado al menos del elemento restaurado con el cátodo de una batería potente, por ejemplo, una batería de automóvil o de un UPS;
- un segundo cable está firmemente conectado al ánodo (más) de una de las baterías;
- durante 3-4 segundos, el extremo libre del segundo cable toca rápidamente el terminal positivo libre (con una frecuencia de 2-3 toques por segundo). En este caso, es necesario evitar la soldadura de cables en la unión;
- un voltímetro verifica el voltaje en la fuente que se está restableciendo, si está ausente, se realiza otro ciclo de recuperación;;
- cuando aparece una fuerza electromotriz sobre la batería, ésta se carga;
Además, puede intentar destruir las dendritas de la batería congelándolas durante 2 o 3 horas, seguidas de golpes bruscos. Cuando se congelan, las dendritas se vuelven quebradizas y se destruyen por impacto, lo que en teoría puede ayudar a deshacerse de ellas.
También existen métodos de restauración más extremos asociados con la adición de agua destilada a elementos antiguos mediante la perforación de su caja. Pero la provisión completa de la estanqueidad de tales elementos en el futuro es muy problemática. Por lo tanto, no vale la pena ahorrar y poner en riesgo su salud por intoxicación con compuestos de cadmio debido a la ganancia de varios ciclos de trabajo.
Almacenamiento y eliminación
Es mejor almacenar las baterías de níquel-cadmio descargadas a baja temperatura en un lugar seco. Cuanto menor sea la temperatura de almacenamiento de tales baterías, menos autodescarga tendrán. Los modelos de alta calidad se pueden almacenar hasta 5 años sin daños significativos en las características técnicas. Para ponerlos en funcionamiento, basta con cargarlos.
Las sustancias nocivas contenidas en una batería AA pueden contaminar unos 20 metros cuadrados de territorio. Para la disposición segura de las baterías de Ni Cd, se deben llevar a los centros de reciclaje, desde donde se transportan a las fábricas, donde se deben destruir en hornos especiales sellados y equipados con filtros que atrapan las sustancias tóxicas.
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Compré un destornillador nuevo y decidí averiguar más profundamente cómo operar correctamente sus baterías de níquel-cadmio.
Objetivo - trabajo activo destornillador con un cambio de pilas (baterías) sin riesgo de dañar las pilas antes de tiempo.
Referencia:
Este destornillador tiene:
- batería acumuladora- 12V.
- Número de elementos - 10.
- Capacidad de la batería - 1,2 Ah.
- EMF de una batería cargada - 13.6V.
Peculiaridades:
- Se cree que la FEM máxima de una batería totalmente descargada es de 10 V.
- Todas las baterías de Ni Cd tienen un efecto de "memoria", es decir, si no se descargan hasta el final, pierden su capacidad.
- Las baterías de Ni Cd tienen una gran autodescarga.
- El número de ciclos de carga-descarga de cualquier batería es limitado.
- Se cree que el único criterio para la carga completa de las baterías de Ni Cd (a corrientes superiores a 0,1C) es su temperatura, que es de aproximadamente 40*C.
Qué he hecho:
1. Primero, estudié el tapete. parte (archivo adjunto).
2. En segundo lugar, realicé una serie de mediciones.
3. En tercer lugar, diseñé y fabriqué un dispositivo cargador-descarga para carga ultrarrápida y apagado automático a cargo nominal.
Entonces, punto por punto:
1. Leer la teoría (archivo).
2. Medí las corrientes de carga y las temperaturas de la batería en dos fuertes diferentes corrientes y los comparó con la "teoría".
Cargué una batería completamente descargada con un cargador con un EMF de 15 voltios tomado de una computadora portátil vieja sin limitadores de corriente / voltaje adicionales, es decir. - directamente. En realidad, se llama "carga de voltaje constante".
Resultado:
En los primeros 15 minutos, la batería tomó el 50% de su capacidad, mientras corriente de carga cayó a 1.4A. La temperatura de la batería no ha cambiado mucho.
Además, durante los siguientes 45 minutos, la corriente se acercó asintóticamente a 0,22 A (aumentó a 30*C). Luego, durante casi 1 hora, la corriente se mantuvo en el nivel de 0.22A (al final - 34 * C) y después de otros 30 minutos apagué la carga con una ecualización automática pronunciada de la carga de los elementos (de acuerdo con la "teoría") - cuando la corriente aumentó a 0, 35A y temperaturas de hasta 38*C.
Conclusión: se puede realizar una carga completa con una corriente alta en 2,5 horas. Y hasta el 50% - en 15 minutos. No he leído sobre problemas con la carga insuficiente en ninguna parte. Solo problemas - con menos una vez junto a. Bueno, y, por supuesto, - con por cerca (o más bien, con sobrecalentamiento debido a una sobrecarga).
2B. Carga lenta con baja corriente (0.1C, es decir - 120mA). Modo - cerca de "goteo".
Cargué una batería completamente descargada con un cargador de otro destornillador (menos potente que el estándar) sin limitadores de corriente / voltaje adicionales, es decir. también directamente.
En los primeros 15 minutos, la corriente de carga bajó de 310 mA a 120 mA y luego se mantuvo más o menos estable, y la temperatura subió a 37 * C durante 15 horas de carga.
Al mismo tiempo, la temperatura de 36-37 * C se estabilizó después de 10,5 horas de carga.
Conclusión: la carga con un cierre actual, pero no más de 0.1C, se puede realizar sin límite de tiempo, es decir, - no tenga miedo de sobrecalentar / sobrecargar la batería. En términos generales, lo encendí "por la noche" y luego, cuando me desperté, me rasqué y lo apagué. Esto es útil si la batería no tiene un termopar de desconexión.
3. Desde bloque de carga Hice un dispositivo de descarga de cargador (ZRU) con un destornillador viejo.
Bueno, el cargo está ahí, directamente de cualquiera de los dos descritos anteriormente. cargadores, y la descarga, a través de una resistencia potente (24 ohmios) con un circuito en el relé. Relé: apaga automáticamente la descarga cuando el voltaje alcanza los 9-10 voltios.
¿Por qué descarga forzada? Es necesario para que la capacidad de la batería no disminuya, es decir, para eliminar el efecto de "memoria" (ver "teoría" en el archivo). Es decir, cuando el usuario cree que la batería necesita ser cambiada, inserta una batería medio descargada en el ZRU en el modo de descarga y, haciendo su trabajo, espera que el LED se apague. Después de eso, cambia el interruptor de palanca a la posición de carga y, si esta batería tiene un termoelemento que apaga la carga cuando la temperatura sube a 40-45 * C, se "olvida" de ella. Además, puede usar una batería recargable en 15 minutos (con una carga rápida). Si no hay termoelemento, se puede usar un temporizador electromecánico diario para apagar.
Nota 1. En principio, puedes descargar la batería con un destornillador, pero no me gustó. El control del nivel de la descarga nominal es aproximadamente el siguiente: si el cartucho, que ya apenas gira sin carga, se detiene con la mano y luego no comienza a girar, entonces la descarga está cerca de la uno nominal.
Nota 2. Con cualquier corriente de carga real, la finalización de la carga de las baterías de Ni Cd puede y debe juzgarse por la temperatura de la batería, preferiblemente alrededor de 40 * C (¡a temperatura ambiente!).
Nota 3. Con base en lo anterior, se pueden hacer recomendaciones sobre el almacenamiento de las baterías. El propósito de las recomendaciones es el recurso máximo de la batería.
Yo destacaría dos diferentes modos funcionamiento del destornillador:
- Poco frecuentemente. Deje que una batería permanezca en el estado que queda después Ultimo trabajo y mantenga el otro descargado. Al comenzar a trabajar, use primero (antes una vez fila en el proceso de trabajo), y el segundo en este momento se puede cargar.
- Con frecuencia. Mantenga uno en un estado cargado y el otro en cualquier lugar después del último trabajo. Bueno, si, muy a menudo (todos los días), puede almacenar ambos en un estado cargado.
***
Entiendo que no todo el mundo tiene cargador para una carga rápida, así como para una lenta (los regulares suelen dar una corriente media entre ellos). Sin embargo, todavía son fáciles de hacer/encontrar. En cualquier caso, espero que lo aquí escrito ayude a alguien a lidiar un poco con baterías de Ni Cd tan "peculiares".
En la etapa actual, hay muchas baterías que tienen diferentes composición química y, debido a la presencia de ciertos elementos en ellos, su características y beneficios operativos. Las baterías de níquel-cadmio existen desde hace mucho tiempo. Pero siguen siendo populares y necesarios en diversas esferas de la actividad humana.
De la historia de la creación
Las primeras pilas alcalinas de Ni-Cd aparecieron a finales del siglo XX. Fueron inventados por el científico sueco Waldmar Jungner, usando níquel como carga positiva y cadmio como negativa. A pesar de los beneficios obvios de esta invención, en ese momento la producción en masa de tales baterías era muy cara y requería mucha energía. Por lo tanto, se pospuso por un período de casi 50 años.
Los años 30 del siglo pasado son notables porque fue entonces cuando se creó la técnica para introducir materiales químicamente activos de placas en un electrodo poroso recubierto de níquel. La producción en masa de baterías de Ni-Cd comenzó después de los años 50.
Características y ventajas clave
Las baterías de níquel-cadmio, en la mayoría de los casos, tienen forma cilíndrica. Por lo tanto, en la gente común a menudo se les llama "bancos". También hay pilas planas de Ni, por ejemplo, para relojes. Todas las celdas de carga de este tipo tienen una capacidad relativamente pequeña en comparación con (Ni-MH), que apareció mucho más tarde para mejorar las baterías de Ni-Cd.
Sin embargo, la menor capacidad no es una desventaja que podría ser una razón para el buen viejo batería de cadmio finalmente se suspendió. Una de sus indudables ventajas es que durante el funcionamiento no se calienta tan rápido como el MH. Esto reduce en gran medida el riesgo de sobrecalentamiento y fallas prematuras.
El proceso de calentamiento más lento de Ni-Cd se debe a que las reacciones químicas que ocurren en su interior son endotérmicas. En otras palabras, el calor liberado durante las reacciones se absorbe internamente. En cuanto a MH, se diferencian de los de cadmio en reacciones exotérmicas con liberación de una gran cantidad de calor. En este sentido, MH se calienta mucho más rápido y puede "quemarse" si no se detiene a tiempo.
Las baterías de Ni-Cd tienen una carcasa de metal denso, que se caracteriza por una mayor resistencia y una buena hermeticidad. Son capaces de resistir cualquier reacción química en el interior y soportar altas presiones de gas incluso en las peores condiciones. Hasta que la temperatura baje a -40°C. Las baterías de níquel-cadmio no están sujetas al riesgo de combustión espontánea, a diferencia de las modernas.
Entre ellos hay baterías de Ni industriales potentes y fiables que pueden funcionar completamente durante 20-25 años. Y, a pesar de que estas baterías han sido reemplazadas durante mucho tiempo por baterías MH y de litio con una mayor capacidad, las baterías Ni-Cd continúan usándose activamente hasta el día de hoy.
si hablar de categoría de precio, el costo de Ni-Cd es mucho más bajo que otras baterías. Esta es también una de sus principales ventajas.
Ámbito de aplicación
Las baterías pequeñas de Ni-Cd se usan ampliamente para alimentar varios electrodomésticos y equipos, principalmente en los casos en que un dispositivo en particular consume una gran cantidad de corriente. Los "bancos" estándar aún garantizan el funcionamiento de taladros y destornilladores eléctricos. Elementos tallas grandes insustituible en transporte público. Por ejemplo, en trolebuses o tranvías para alimentar sus circuitos de control, en el transporte marítimo y especialmente en la aviación como fuentes de corriente secundaria a bordo.
Características de operación
Dado que las baterías de Ni-Cd solo se calientan notablemente cuando están completamente cargadas, la mayoría de los dispositivos "entienden" esto como una señal para detener la carga. Para que funcionen durante más tiempo, se recomienda cargarlas rápidamente y usarlas hasta que se descarguen por completo: a diferencia de las MH, las baterías de níquel-cadmio de descarga profunda no tienen miedo.
Este tipo de batería es la única batería que se recomienda almacenar completamente descargada, mientras que las baterías MH deben almacenarse completamente cargadas y necesitan verificar periódicamente el voltaje en la salida. Tal diferencia, con una diferencia significativa en el funcionamiento, es sin duda otro punto evidente a favor del Ni-Cd.
Cuando se almacena durante mucho tiempo sin usar en forma descargada, no le sucederá nada terrible a las baterías. Pero para traerlos condiciones de trabajo, necesitas sostenerlos dos o tres veces Ciclo completo"carga-descarga". Es mejor hacer esto poco antes del uso, es posible por un día, y luego las baterías de níquel-cadmio funcionarán con una salida de corriente óptima.
Cualquier Ni-Cd utilizado en la vida cotidiana, cuando se alimenta con una pequeña cantidad de corriente y periódicamente se descarga de forma incompleta, puede perder capacidad significativamente, lo que da la impresión de salida completa Batería fuera de servicio. Si Ni-Cd ha estado cargándose durante mucho tiempo, por ejemplo, en un dispositivo con comida constante, también perderá cierto indicador de capacitancia, aunque su nivel de voltaje, al mismo tiempo, será correcto.
Esto significa que no vale la pena usar Ni-Cd en el modo de recarga constante y "descarga insuficiente", y si esto le sucediera a la batería, un ciclo de descarga profunda seguido de una carga completa será suficiente para que la capacidad se recupere. restaurado
Este efecto se denomina "efecto memoria" y ocurre cuando una batería parcialmente descargada se recarga antes de que se descargue por completo. El hecho es que los llamados electrodos prensados se utilizan en la producción de baterías de níquel-cadmio. Esto es muy conveniente, ya que "prensar" es de alta tecnología y más barato. Pero es precisamente su composición química la que tiende al "efecto memoria", es decir, a la aparición en la composición electroquímica de la batería de una doble capa eléctrica "extra" en forma de grandes cristales, lo que provoca una disminución en voltaje
Es por eso que los elementos de Ni-Cd son tan "amorosos" completos y descarga profunda, después de lo cual, "borrando la memoria", pueden funcionar completamente durante mucho tiempo.
Recuperación de una batería de níquel-cadmio
Recuperación de agua
Puede intentar restaurar el rendimiento de las baterías de Ni-Cd utilizando el electrolito más común en forma de agua destilada.
Para hacer esto, necesita algunas herramientas y dispositivos simples:
- ácido de soldadura ;
- jeringuilla desechable
;
soldador; - un poco de agua destilada .
Normalmente paquete de baterías, ubicado dentro de un taladro o destornillador, parece un montón de varias "latas" de metal envueltas en papel grueso. Para comprender qué "banco" en el paquete es el más débil, primero debe medir el voltaje en los polos de cada elemento. ¿Cómo verificar el voltaje? Muy sencillo, utilizando un multímetro o tester. La mayoría de las veces, el indicador de voltaje para las "latas" más débiles es cercano o igual a cero.
Para iniciar el proceso de recuperación, debe perforar un pequeño orificio en la batería, después de liberarla del papel o la etiqueta. Esto se puede hacer con un destornillador utilizando un tornillo autorroscante n.º 16 afilado. Es importante tener cuidado de no dañar el interior de la batería, sino perforar solo su capa exterior.
A este caso Vale la pena señalar una ventaja indudable más: en tales baterías, debido a su diseño, mayor estanqueidad y características de flujo reacciones químicas, no se produce combustión espontánea. Por lo tanto, los métodos de aficionados para dar vida a las celdas de níquel-cadmio son seguros, en contraste con este tipo de manipulación con las modernas baterías de litio, que son propensas a explosiones e hinchamientos.
Se extrae 1 ml de agua destilada en una jeringa desechable y la batería se llena gradualmente con ella. En este caso, es importante no apresurarse, para asegurarse de que el agua penetre gradualmente en la batería. Se necesita agua destilada para regresar y crear la densidad de electrolito necesaria dentro de la batería. Después de llenar el agua, el orificio se cierra con ácido de soldadura, que se toma en un fósforo y se sella con un soldador bien calentado.
Algunos artesanos argumentan que si en lugar de agua destilada, se vierte electrolito de linternas de minería en la batería, la batería funcionará mucho mejor y por más tiempo.
En conclusión, debe volver a medir el voltaje con un multímetro y cargar la batería. Por supuesto, una batería soldada no durará mucho, pero puede ayudar a ganar algo de tiempo antes de comprar una nueva.
Recuperación de zapping
Para las baterías de níquel-cadmio, existe un método de recuperación probado, pero muy arriesgado, llamado zapping. Su esencia radica en el hecho de que las baterías están sujetas a breves descargas de corrientes muy altas, diez veces superiores a la norma. Cada elemento es literalmente "quemado" por pulsos de corriente de segundos cortos de 10, 20 amperios y más.
Zapear requiere un buen aficionado a la electrónica y precauciones de seguridad en forma de gafas y, preferiblemente, monos. Se pretende restaurar elementos que no han sido utilizados durante 20 años o más. Tenga en cuenta que el zapping solo se aplica a las baterías de níquel-cadmio. No se recomienda la recuperación de baterías Ni-MH de esta manera.
Ciclo de descarga-carga
Para eliminar el "efecto memoria" , necesitar descargue la batería a 0.8-1 voltios, luego cárguela completamente nuevamente . Si la batería no se ha restaurado durante mucho tiempo, se pueden realizar varios ciclos de este tipo y, para minimizar el "efecto memoria", es recomendable entrenar la batería de esta manera una vez al mes.
En cuanto al popular método de la "escuela", que consiste en congelar baterías de NiCd o NiMH en el congelador, a pesar de que la efectividad de este método es muy dudosa, puede encontrar mucha información en la red sobre la "recuperación" de las baterías. colocándolos en el refrigerador. De hecho, es mejor usar el método de restauración de elementos con agua destilada; al menos en este caso, habrá muchas más posibilidades de reanimarlos.
Por lo tanto, las baterías de níquel-cadmio no son inferiores a las baterías modernas en varias de sus ventajas. especificaciones. Todavía son confiables, duraderos, económicos y extremadamente seguros de usar.
