Jak správně nabíjet baterii

Na moderním trhu chemických zdrojů opakovaně použitelného stejnosměrného proudu jsou nejběžnější baterie následujících šesti typů:

• Olověné baterie;

• Nikl-kadmiové baterie;

• Nikl-metal hydridové baterie;

• Nikl-zinkové baterie;

• Lithium-iontové baterie;

• Lithium-polymerové baterie;

Mnoho lidí má často velmi rozumnou otázku, jak správně nabíjet tu či onu baterii, aby se předem nezkazila, co nejvíce prodloužila její životnost a zároveň získala vysokou kvalitu naší práce? Tento článek vám pomůže získat odpověď na tuto otázku ve vztahu k různým typům baterií od těch nejběžnějších dnes.

Nejbezpečnější tradiční metodou nabíjení olověných baterií je stejnosměrné nabíjení, kdy jeho hodnota v ampérech nepřesahuje 10 % (0,1C) hodnoty kapacity baterie v ampérhodinách.

Navzdory této tradici někteří výrobci sami uvádějí přesnou hodnotu maximálního povoleného nabíjecího proudu pro konkrétní baterii a toto číslo v ampérech často dosahuje 20-30 % (0,2C-0,3C) kapacity baterie pro ampérhodiny.Pokud má tedy baterie kapacitu 55 ampérhodin, pak je počáteční nabíjecí proud 5,5 ampér nejbezpečnějším řešením.

Je třeba si uvědomit, že napětí jednoho článku olověné baterie by nemělo překročit 2,3 voltu, proto při nabíjení stejnosměrným proudem byste měli sledovat napětí, například 12voltová baterie se skládá ze 6 článků baterie, což znamená, že celkové napětí na konci procesu nabíjení baterie by nemělo překročit 13,8 voltů.

Pokud byla například olověná baterie s kapacitou 100 ampérhodin nabíjena konstantním proudem 20 ampér, pak po 6-7 hodinách takového nabíjení bude již nabito 90 % její kapacity, pak by měla konstanta nastavte na napětí a po 17 hodinách bude nabíjení plně dokončeno.

Proč tak dlouho? Jak bude proud klesat a napětí se bude pomalu, exponenciálně přibližovat cílové hodnotě 13,8 voltů. Takto nabitá baterie je spolehlivá pro vyrovnávací i cyklický provoz.

Existuje další způsob nabíjení olověných akumulátorů, který je vhodný pro cyklický provoz. Tato metoda umožňuje nabíjet baterii po dobu 6 hodin.

Nabíjecí proud je nastaven na 20 % kapacity baterie v ampérhodinách a napětí je nastaveno na 14,5 voltu (pro baterii s nominálním napětím 12 voltů), takže se baterie nabíjí 5-6 hodin, pak se nabíječka vypne...

Abychom byli upřímní, je třeba poznamenat, že moderní vysoce kvalitní specializované nabíječky prostě neumožňují kritické situace během procesu nabíjení.

Nikl-kadmiové baterie by měly být nabíjeny opatrně, obávat se přebíjení na samém konci, protože v procesu nabíjení kladné oxid-niklové elektrody se postupně zvyšuje vývoj kyslíku a míra využití proudu se postupně snižuje. Takže proces nabíjení nikl-kadmiové baterie je doprovázen zvýšením jejího vnitřního tlaku.

Nejlepší je nabíjet nikl-kadmiové baterie při teplotách od +10 do +30 stupňů, protože kyslík je absorbován zápornou kadmiovou elektrodou optimální rychlostí.

U válcových válečkových baterií je přípustné vysokorychlostní nabíjení, protože tam jsou elektrody pevně namontovány, ale jejich nabíjecí účinnost v rozsahu nabíjecích proudů od 0,1C do 1C se téměř nemění. Ve standardním nabíjecím režimu pro nikl-kadmiové baterie se článek plně nabije z 1 voltu na 1,35 voltu při proudu 0,1 C za 16 hodin, v některých případech stačí 14 hodin.

Pro urychlení nabíjení některých moderních nikl-kadmiových baterií lze aplikovat zvýšený stejnosměrný proud, ale v tomto případě je zapotřebí speciální řídicí systém, který dobíjení neumožňuje.

Obecně lze nikl-kadmiové baterie bezpečně nabíjet konstantním proudem 0,2C-0,3C po dobu 6 až 3 hodin, důležité je pouze hlídat dobu nabíjení. Zde dokonce umožňujeme dobíjení až na 120-140 %, pak se kapacita vybíjení bude blížit jmenovité hodnotě baterie.

U nikl-kadmiových baterií je vlastní paměťový efekt, proto by se měla nabíjet pouze zcela vybitá baterie, jinak kvůli výslednému podvybití, dodatečné dvojité elektrické vrstvě, nebude baterie schopna plně vybít nabití zcela. Nikl-kadmiové baterie skladujte v plně vybitém stavu. Pro nabíjení nikl-kadmiových baterií, stejně jako pro jiné typy, se vyrábějí speciální nabíječky.

Nikl-metal hydridové baterie byly vyvinuty jako náhrada nikl-kadmiových baterií. Při stejných rozměrech mají o 20 % větší kapacitu a jsou bez paměťového efektu, takže je lze nabíjet v jakémkoli stavu. Pokud však byla baterie NiMH skladována částečně vybitá déle než 30 dní, je nutné ji před použitím zcela vybít a poté znovu plně nabít.

Nikl-metal hydridové baterie je nutné skladovat v částečně nabitém stavu, přibližně na 40 % jejich jmenovité kapacity. Před nabitím nových baterií pro použití je užitečné je natrénovat jejich úplným vybitím a nabitím 4-5x, pak bude pracovní kapacita baterií větší než bez takového školení.

Podmínky nabíjení jsou podobné jako u nikl-kadmiových - při proudu 0,1C vydrží nabíjení v čase 15 až 16 hodin, tato doporučení jsou standardní pro všechny výrobce nikl-metalhydridových baterií; stejně jako nikl-kadmiové baterie jsou nikl-metal hydridové baterie citlivé na přehřátí a neměly by se zahřívat nad 50 stupňů.

Baterie tohoto typu se nabíjejí stejnosměrným proudem o napětí 1,4 až 1,6 voltu na článek baterie a baterie s napětím 0,9 voltu se považuje za zcela vybitou, další vybíjení bude pro baterii škodlivé.

Když je nikl-metal hydridová baterie téměř plně nabitá, začne se více zahřívat, protože zdrojová energie již nebude podporovat chemickou reakci nabíjení, a pokud je nabíjecí proud dostatečně vysoký, začne se teplota baterie po dokončení procesu spouštění prudce stoupne. Instalací teplotního senzoru tedy můžete sledovat stav nabíjení, zatímco maximální povolená teplota není vyšší než +60 stupňů. Pro nabíjení nikl-metal hydridových baterií jsou k dispozici speciální nabíječky.

Nikl-zinková baterie má jmenovité napětí 1,6 voltu, to znamená, že pro nabíjení na ni musíte použít 1,9 voltu s proudem 0,25 °C. Speciální nabíječkou a z jakékoliv země se dá plně nabít za 12 hodin.Nemá paměťový efekt, ale pro prodloužení životnosti, zvýšení počtu pracovních cyklů nikl-zinkové baterie stačí nabít do 90 % své kapacity.

Jinak je to podobné jako u nikl-metalhydridové baterie, ale vybíjecí napětí je zde 1,2 voltu a počet pracovních cyklů je třikrát menší. Maximální přípustná teplota je +40 stupňů.

Lithium-iontové baterie se obvykle nabíjejí nejprve konstantním proudem 0,2C až 1C při napětí 4 až 4,2V po dobu 40 minut a poté konstantním napětím 4,2V na článek. Pokud se nabíjení provádí proudem 1C, doba úplného nabití lithium-iontové baterie bude pouze 2-3 hodiny.

Pokud nabíjecí napětí překročí 4,2 V, zkrátí se životnost Li-ion baterie. Lithium-iontové baterie jsou navíc silně odrazovány od dobíjení. to vede k tomu, že se na záporné elektrodě ukládá kov lithia a na anodě se aktivně uvolňuje kyslík, v důsledku čehož může dojít k tepelnému úniku, zvýšení tlaku uvnitř pouzdra baterie, což může vést ke snížení tlak.

Je tedy bezpečné a správné nabíjet Li-ion baterii tak, aby napětí nepřekračovalo hodnotu doporučenou výrobcem baterie.

Některé lithium-iontové baterie obsahují ochranné obvody, které chrání lithium-iontový článek před přebitím, ochrana se spustí, když teplota baterie dosáhne +90 stupňů. Některé baterie mají zabudovaný mechanický spínač, který reaguje na přetlak v bateriovém pouzdře.

Často monitorovací systém zabudovaný do lithium-iontové baterie monitoruje hodnotu vstupního nabíjecího napětí, a když se hodnota dostane do povoleného rozsahu, začne proces nabíjení; pokud je limitní napětí překročeno nebo pod dolní povolenou hodnotou, nabíjení se jednoduše nespustí.

Měli byste však být opatrní s procesem nabíjení lithium-iontových baterií, sledovat napětí a proud. V podstatě každé zařízení využívající lithium-iontovou baterii má často vestavěnou nabíječku nebo je dodáváno s externí nabíječkou.

Lithium-polymerové baterie se způsobem nabíjení neliší od lithium-iontových baterií.Jediný rozdíl je v tom, že lithium-polymerová baterie obsahuje gel podobný elektrolytu, nikoli kapalinu, a ani při přebití nebo přehřátí neexploduje jako její lithium-iontový protějšek, pouze nabobtná. To vysvětluje trend vytěsňování z trhu lithium-iontových baterií lithium-polymer.

Přečtěte si také na toto téma: Jak fungují a fungují baterie?