Cargadores para fuentes de corriente química. problemas y soluciones..

Cargadores para fuentes de corriente química. problemas y soluciones.

KOTOMIN Vladimir Ernestovich

CARGADORES PARA FUENTES DE CORRIENTE QUÍMICA.
PROBLEMAS Y SOLUCIONES

Cargar la batería es muy sencillo:
si no has invertido la polaridad y no has proporcionado una corriente aceptable, entonces
lo principal es detenerte a tiempo.

Hoy en día, pocas personas imaginan su día a día sin pilas. Además de los teléfonos móviles, los ordenadores portátiles, las radios, las herramientas eléctricas y mucho más, donde el uso de pilas es evidente, estas últimas están empezando a desplazar de su uso a elementos primarios, las buenas y viejas pilas. La aparición de pilas alcalinas del tamaño de las domésticas es una clara prueba de ello. Naturalmente, ¿quién se negaría a utilizar una batería cientos de veces cuyo precio es sólo 2 o 3 veces mayor? En una palabra, cuanto más avancemos, más baterías se utilizarán en la vida cotidiana y en la tecnología. Pero para obtener esos pocos cientos de ciclos de funcionamiento que distinguen una batería de un elemento primario, es necesario operarlos correctamente.

El uso adecuado de las baterías significa el cumplimiento de las condiciones de descarga y carga. En cuanto a la categoría — En primer lugar, no debe exceder las corrientes de descarga máximas permitidas y, en segundo lugar, descargar excesivamente la batería. Lo primero se logra mediante la elección correcta del tipo y la capacidad de la batería, el segundo se puede lograr utilizando dispositivos de servicio especiales que desconectan automáticamente la batería de la carga cuando está completamente descargada. La mayoría de los teléfonos móviles, ordenadores portátiles y cámaras de vídeo contienen dichos dispositivos. Además, si el usuario (operador) está lo suficientemente atento y apaga, por ejemplo, su linterna de batería, cuya luz ha comenzado a apagarse, entonces no le pasará nada a su batería.

Las baterías descargadas deben cargarse adecuadamente. Las pilas alcalinas domésticas suelen tener instrucciones sobre cómo hacerlo. Como regla general, los fabricantes recomiendan una carga estándar: — corriente 0,1 Cnom (donde C es la capacidad nominal de la batería), tiempo 14 — 16 horas. En la gran mayoría de los casos, este modo de carga es correcto desde el punto de vista de garantizar la longevidad de la batería, pero no todos los usuarios aceptarán esperar medio día para cargar la batería de un teléfono móvil o una cámara de vídeo. Por lo tanto, en la mayoría de los casos se utiliza una carga casi correcta llamada «rápida». Dado que cada tipo de batería tiene sus propias características que determinan su ámbito de aplicación y requisitos de carga, tiene sentido hablar de los métodos de carga para cada tipo de batería por separado. Más adelante en este artículo no consideraré elementos primarios, por lo tanto, para evitar confusiones, aceptaremos que una batería o elemento es una fuente de corriente galvánica recargable elemental y una batería son dos o más baterías conectadas en serie. Me abstendré de describir las propiedades operativas de las baterías y consideraré sus distintos tipos solo desde el punto de vista del proceso de carga.

Baterías de plomo-ácido

Una batería de plomo-ácido es una celda galvánica en la que la sustancia activa del electrodo positivo es dióxido de plomo y el electrodo negativo es una esponja de plomo. Consideremos las reacciones químicas al cargar una batería ácida:

PbSO4 + PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 (1)

cuando recarga:

2H2O = 2H2+O2 (2)

reacción secundaria:

H2SO4 = SO3 + H2O (3)

De la ecuación (1) queda claro que cuando se carga en el electrodo negativo, el plomo metálico esponjoso se reduce y el dióxido de plomo se reduce en el electrodo positivo.

Las baterías de plomo-ácido están inundadas o selladas. Los llenos son más baratos y se pueden sustituir y rellenar con electrolito. Actualmente existe una tendencia a reducir su uso, debido a que son adecuados sólo para uso estacionario y no son aplicables en áreas residenciales y de trabajo debido a la liberación de diversos gases durante la operación (ver ecuaciones (2) y (3)). Por supuesto, la molécula de anhídrido sulfúrico SO3 es pesada e inactiva. Lo más probable es que reaccione con el vapor de agua y regrese a la solución electrolítica, pero durante la recarga (2), cuando la formación de gas está activa, es muy probable que se libere gas tóxico al espacio circundante. Sus cantidades son pequeñas, pero en interior… Además, la mezcla de gases resultante de la reacción (2) es explosiva. Sin embargo, desde el punto de vista de la carga, estas son las baterías más sencillas. Se pueden cargar con corrientes de hasta 0,25 C, y la condición para el final de la carga puede considerarse aproximadamente el logro de un cierto voltaje, por ejemplo, para una temperatura de 20 ° C este voltaje será 2,43 · 2,53 V. Además, incluso si se supera este umbral, la sobrecarga provocará una “descomposición electroquímica del agua en ebullición”. Siempre que la habitación esté bien ventilada, el único problema será restablecer el nivel normal de electrolitos.

Sellado con plomo-ácidoLas baterías se diferencian de las baterías de relleno principalmente por el uso de electrolito de helio y la estanqueidad del recipiente. Deberíamos detenernos en este tipo y considerarlo con más detalle. Aparte de un coste ligeramente mayor, una batería de ácido sellada no tiene las desventajas de una batería líquida, lo que amplía significativamente su gama de aplicaciones. Qué es este tipo y qué características tiene se describe con cierto detalle en [1]. En términos de carga, esta es la mejor batería en términos de simplicidad. En primer lugar, el grado de carga se indica claramente mediante el voltaje de la batería de 2,43 a 2,53 V en el modo de carga cíclica y, en segundo lugar, incluso cuando se excede el voltaje de carga, no se liberan gases: recombinación en el espesor de la capa de helio y en los tapones de las válvulas, fabricados en caucho catalítico. Sin embargo, a corrientes de carga significativas, la tasa de evolución del gas puede exceder la tasa de recombinación y la válvula de seguridad funcionará. Las baterías ácidas se pueden cargar en un amplio rango de temperaturas -20 – +50°C. Corrientes de carga máximas: hasta 0,35 Nm.

Las baterías ácidas se pueden cargar desde cualquier fuente de corriente, asegurando que se cumpla la condición de no exceder la corriente de carga máxima. La condición para el final de la carga: el voltaje que alcanza el umbral de apagado se puede controlar mediante un voltímetro o el comienzo de la «ebullición», que se puede determinar de oído. Para liberar a una persona de monitorear el proceso de carga de la batería, se utilizan cargadores automáticos.

En el diagrama 1 se muestra un cargador automático simple (en lo sucesivo denominado cargador).

Esquema 1

La fuente de alimentación carga la batería (en adelante denominada batería) a través de un interruptor controlado. El dispositivo de control monitorea el voltaje de la batería y, cuando se alcanza el voltaje

U = (2,35 — 2,43) x N Volt

(donde N es el número de celdas de la batería), da una señal para abrir la llave. Las dependencias de las corrientes y voltajes en el tiempo se muestran en la Fig. 1a.

Fig. 1a

Fig. 1b

La eficiencia de dicha carga es del 80 al 90%, dependiendo del valor actual al final de la carga. Para obtener una carga completa, se requiere una segunda etapa de carga discreta o continua. Con carga adicional discreta, después de apagar la llave, el dispositivo de control continúa monitoreando el voltaje de la batería y, cuando disminuye al umbral de conmutación, cierra la llave nuevamente. A medida que se alcanza la carga completa, la duración de los pulsos de recarga disminuye y las pausas aumentan, ya que el umbral de apagado se alcanza más rápidamente a medida que avanza la carga, y el umbral inferior de encendido se alcanza más lentamente (Fig. 1b). Este método se utiliza con corrientes de carga bajas, ya que las corrientes altas en la etapa final de carga de baterías ácidas no son deseables. Además, las baterías usadas suelen tener una mayor resistencia interna, lo que conduce a que se alcance prematuramente el umbral de desconexión.

El mejor, pero más complejo, es el llamado cargador automático “rápido” (esquema 2). Aquí, los estabilizadores de corriente y voltaje se alimentan de la fuente de energía. El estabilizador de corriente produce la corriente de carga máxima permitida, a medida que aumenta el voltaje en la batería, lo reduce y cuando se alcanza el umbral, transfiere la batería a la segunda etapa: cargando con un voltaje constante U=(2,26 — 2,31) *N del estabilizador de voltaje. Es este esquema de carga el que recomiendan todos los fabricantes de baterías, con diversas variaciones. por ejemplo, PANASONIC (Japón) recomienda una corriente constante y estable durante todo el tiempo de carga, y Sonnensheinn (Alemania) recomienda un voltaje umbral ligeramente más alto para las baterías de las series A400 y A500. Por supuesto, este dispositivo es más complejo y más caro que otros.

Esquema 2

El óptimo en términos de suma de parámetros, incluido el costo, es un cargador automático (Esquema 3). Aquí la fuente de alimentación, como en el cargador del diagrama 1, proporciona limitación de corriente y alimenta el estabilizador de voltaje, ajustado al voltaje Uз = (2,26 — 2,31) x N Voltios. Hasta que se alcance el voltaje especificado, la corriente de carga será determinada por la fuente de alimentación, y cuando el voltaje en la batería alcance U3, el estabilizador de voltaje entrará en modo y limitará la corriente, manteniendo constante el voltaje en la batería. Es este método el que se utiliza para cargar baterías que funcionan en modo de búfer o en espera activa. Las dependencias de las corrientes y voltajes con el tiempo de carga se muestran en las Fig. 1a, 2 y 3, respectivamente, para los cargadores en los diagramas 1, 2 y 3.

Esquema 3

Fig. 2

Fig. 3

Existen muchas publicaciones sobre la carga de baterías ácidas con corriente asimétrica: alternancia de pulsos de carga y descarga. Supuestamente, este método de carga aumenta la vida útil de las baterías, pero los autores no tienen consenso sobre el tamaño y la forma de estos pulsos. Teniendo en cuenta que las baterías ácidas son las más baratas, no es aconsejable el uso de dispositivos costosos para prolongar dudosamente su vida útil.

Baterías selladas de níquel-cadmio

Las baterías selladas de níquel-cadmio son baterías alcalinas con electrodos de óxido de níquel y cadmio. La reacción principal que ocurre durante la carga en el electrodo positivo de una batería de níquel-cadmio se puede escribir de la siguiente manera:

Ni(OH)2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

En el electrodo negativo de cadmio durante la carga, ocurre la siguiente reacción:

Cd(OH)2 + 2e- = Cd + 2OH-

La reacción de carga general se ve así:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + Cd + 2H2O

Cuando se produce una sobrecarga en el electrodo positivo, se produce un proceso secundario de generación de oxígeno:

2OH- = O + H2O

El oxígeno llega al electrodo negativo a través del separador y oxida el cadmio:

O + Cd + H2O = Cd(OH)2

Estas últimas reacciones forman un ciclo cerrado y aseguran el equilibrio de gases en la batería. Sin embargo, la presión en el acumulador depende no tanto de la intensidad de los procesos en curso, sino de la relación entre la tasa de generación y la tasa de transporte de oxígeno. Además, la reacción de oxidación del cadmio es exotérmica. Durante la carga rápida, se produce una importante liberación de calor y calentamiento de la carcasa de la batería.

Hasta hace poco, las baterías de níquel-cadmio se fabricaban con un diseño de electrodo de láminas y no permitían una carga rápida. En baterías con electrodos de láminas gruesas, esto se debe a una alta resistencia interna, una caída de voltaje significativa cuando la corriente de carga excede un cierto límite y la incapacidad de cargar rápidamente capas profundas de la masa activa de los electrodos. Las baterías domésticas de níquel-cadmio NKGK y NGK permiten una corriente de carga superior a 0,15 Sn, pero casi siempre se cargan con una corriente de 0,1 Sn. Por ejemplo, el conocido NKGK-11D, utilizado en linternas de minas, genera importantes problemas de mantenimiento. La necesidad de cargar las baterías de las linternas, descargadas en un grado desconocido, en un turno provocó su fallo prematuro. Aproximadamente la mitad de las baterías de este tipo que he visto estaban gravemente hinchadas. Se puede imaginar la presión interna que surgió en ellos para convertir el cuerpo prismático casi en un cilindro. El hecho es que para cargar a tiempo es necesario tener una batería descargada, y los departamentos de servicio no tuvieron tiempo de descargarla y cargarla en un turno. Las estaciones de carga minera utilizan el método de carga por voltaje, que permite comenzar a cargar una batería de níquel-cadmio con cualquier grado de carga residual. En este caso se acumula un efecto memoria que conduce a una disminución de la capacidad, pero se elimina mediante descargas preventivas, también llamadas entrenamiento. El problema de cargar baterías de níquel-cadmio por voltaje está asociado con un gradiente de voltaje muy pequeño cuando se cargan con corrientes bajas. El voltaje en una batería de níquel-cadmio cargada al 20% es de 1,4 V, y en una completamente cargada, de 1,46 a 1,47 V a 20°C. Las fluctuaciones de temperatura de este valor son bastante graves, pero incluso a una temperatura bastante estable, los valores disminuyen durante el proceso de envejecimiento. Por cierto, el problema de las estaciones de carga y las linternas de las minas sigue siendo bastante grave.

La tecnología moderna ha hecho posible la producción en masa de baterías de níquel-cadmio con electrodos enrollados. La reducción del grosor de los electrodos y el aumento de su área permitió aumentar las corrientes de carga. En las baterías modernas de níquel-cadmio, el efecto memoria se reduce notablemente (pero no se elimina; sólo se puede ver con corrientes de carga elevadas, y es muy importante que las baterías modernas de níquel-cadmio permitan una sobrecarga significativa, hasta varios ciclos); cargado a bajas corrientes. Este valor varía según los distintos fabricantes de 20 a 50 horas, sin deterioro significativo de los parámetros durante una sola recarga, y hasta varios meses sin dañar la batería.

Para seleccionar el tipo de cargador y método de carga, es necesario saber con qué tipo de batería se trata, incluso si sabes que es de níquel-cadmio. Si no existe tal información, entonces el método de carga universal (correcto) es descargar las baterías o baterías a un voltaje de 1 V/elemento y cargarlas durante 10 a 12 horas con una corriente de 0,1 Dnom. Las recomendaciones para cargar una batería de níquel-cadmio con una corriente de 0,1 en reposo durante 14 o incluso 16 horas son una precaución de seguridad obvia asociada con la inestabilidad de las corrientes de la mayoría de los cargadores y un cierto exceso de la capacidad real sobre la nominal cuando se utilizan baterías nuevas. Empresa moscovita Elpi-Pro, dedicada al desarrollo y producción de equipos electrónicos para fuentes de corriente química, realizó estudios independientes de la carga de baterías cilíndricas de níquel-cadmio de varios fabricantes y se puede argumentar que la eficiencia de carga a corrientes de 0,1 — 1 Cnom es 85 — 95 %. en otras palabras, con una corriente estable, la carga durante 12 horas es más que suficiente.

Para las baterías cilíndricas modernas de níquel-cadmio, está permitido cargar con corrientes de hasta 0,2 Nm sin descarga previa con un límite de tiempo de aproximadamente 6 horas. Esto se debe al hecho de que se reduce el efecto de memoria y se permite cierta sobrecarga a corrientes bajas. Un ejemplo de un dispositivo de este tipo se muestra en el Diagrama 4. La fuente de alimentación, que junto con el estabilizador de corriente proporciona una corriente estable, carga la batería a través de un interruptor. El temporizador cuenta el tiempo de carga y, cuando se alcanza el final del intervalo, bloquea la llave.

Esquema 4

Un análogo de este método es el método «coulomb» o «integral», que utiliza un amperímetro-hora (un integrador digital o analógico que tiene en cuenta la corriente de carga a lo largo del tiempo). El diagrama 5 muestra un cargador que utiliza este método. Cuando la corriente pasa a través del sensor de corriente, se genera una señal en su salida, lo que aumenta el valor en la salida del integrador. Cuando este último alcanza el nivel umbral, el comparador bloquea la llave y puede enviar una señal al indicador. Aquí, para garantizar que la carga se transfiera a la batería, no se requiere un temporizador ni un estabilizador de corriente; sin embargo, este es un inconveniente importante de un cargador construido según este principio. A corrientes bajas, el tiempo de carga aumenta y a corrientes altas existe el riesgo de sobrecarga en ausencia de una carga preliminar. Cuando se utiliza un estabilizador de corriente, el problema desaparece por completo, pero en este caso el uso de un integrador en comparación con un temporizador no está justificado desde ningún punto de vista. El integrador es más complejo y, como resultado, más caro y menos fiable; además, la precisión del integrador es mucho menor que la del temporizador; El resultado en ambos casos — amperios hora o culombios transferidos desde la fuente de energía a la batería. No existe un método más preciso, pero es adecuado sólo para corrientes de carga relativamente bajas, siempre que no haya una descarga previa.

Esquema 5

Sin embargo, los requisitos de velocidad de carga son cada vez más estrictos y cargar con corrientes bajas no siempre es aceptable. Por supuesto, con corrientes de carga elevadas, la vida útil de una batería de níquel-cadmio se reduce significativamente y la mejor solución al problema sería tener una cantidad suficiente de baterías o baterías para una carga estándar, pero aún se necesita una carga rápida. , y en algunos casos es simplemente necesario.

El peligro de sobrecargar con altas corrientes es un fuerte aumento de presión y temperatura al final de la carga. Al estudiar el efecto de la sobrecarga sobre la capacidad de la batería, en la empresa Elpi-ProCargamos una batería de cinco pilas AA de PowerSonic (EE. UU.) con una corriente de 0,5 C durante ocho horas. Como resultado, la capacidad de la batería se redujo de 850 a 300 miliamperios hora y la capacidad de las celdas individuales disminuyó aproximadamente por igual, lo que elimina la falla accidental de uno de los elementos. La causa más probable es la pérdida de una porción importante del electrolito liberado a través de la válvula de alivio. Otro experimento de recarga de una batería doméstica 10NKGTs-1D provocó la explosión de una de las celdas. Además, la explosión se produjo algún tiempo después de que se retirara la batería de la carga debido a la alta temperatura. Aquí, lo más probable es que se haya producido un daño en el separador y, como resultado, un cortocircuito interno. Hasta donde yo sé, las baterías NKGC explotan con bastante frecuencia si se usan incorrectamente, ya que no tienen válvula de seguridad. La sobrecarga con corrientes elevadas puede provocar la destrucción de la carcasa de la batería, la liberación de electrolito y una explosión. Por lo tanto, la carga de las baterías debe controlarse por el tiempo sólo bajo la condición de descarga preliminar y por algunos otros parámetros excepto el tiempo de rechazo de la descarga preliminar. De la Fig. 4 se puede observar que hacia el final de la carga con alta corriente, la temperatura y la presión aumentan y se observa una ligera caída de voltaje. Los sensores de presión están integrados únicamente en baterías de alta capacidad y cada desarrollador puede equipar su batería con un sensor de temperatura. Algunos de los primeros cargadores rápidos utilizaban un umbral de temperatura de 45-50 °C para decidir si dejaban de cargar. Este método sencillo y económico tiene algunas desventajas. El hecho es que es posible una carga insuficiente o excesiva si la temperatura ambiente es demasiado alta o baja. Por lo tanto, a menudo no se utiliza el valor de la temperatura en sí, sino su velocidad de crecimiento, igual a 0,5 — 1 grado/min, como condición para el final de la carga. Un ejemplo de un cargador de este tipo se muestra en el Diagrama 6. La fuente de energía carga la batería a través de una llave, el dispositivo de control monitorea la temperatura de la batería a través de un sensor de temperatura y, cuando se alcanza el valor esperado o la tasa de crecimiento, emite una señal para abrir la llave y puede encender cualquier indicador.

Fig. 4

Esquema 6

Otro parámetro es la caída de tensión al final de la carga (ver curvas de carga en la Fig. 4). Se nota solo con corrientes elevadas, prácticamente ausente a temperaturas superiores a 35 ° C y se expresa débilmente en baterías con una gran cantidad de elementos debido a que, como resultado de alguna variación en la capacidad, cuando el voltaje de uno Un elemento aumenta, otro puede caer, distorsionando la imagen general. Sin embargo, este método se ha generalizado para cargar baterías con un pequeño número de celdas a temperaturas normales. El valor recomendado para completar la carga es una reducción de voltaje de 10 mV/celda. La ventaja de este método es la posibilidad de controlar el voltaje de la batería o batería a través de los mismos cables por los que se realiza la carga. Para ser justos, cabe señalar que casi todos los cargadores que utilizan este parámetro controlan simultáneamente la temperatura de la batería y están equipados con un apagado de protección cuando se excede el tiempo de carga.

La tarea de controlar la caída de voltaje negativo es un asunto complejo y se realiza principalmente mediante controladores de carga rápida de microcircuitos especializados. Además de la caída de voltaje negativa, los microcontroladores pueden monitorear la temperatura o su aumento, el voltaje máximo y el tiempo de carga. Si uno de estos parámetros excede el valor establecido, el proceso de carga finaliza.

Existen otros parámetros mediante los cuales se puede juzgar el estado de carga de la batería, pero están poco estudiados o son difíciles de medir, por lo que no los consideraré en este artículo. También cabe mencionar el diseño especial de las baterías, donde las baterías se cargan individualmente, lo que da resultados ligeramente mejores en comparación con la carga en grupo, tanto en términos de eficiencia de control como de evitar la sobrecarga de los elementos más débiles de la batería. Este diseño no se utiliza mucho debido a la engorrosa conmutación interna y al alto coste del controlador especializado incluido en la batería.

Por tanto, la mejor forma de cargar baterías y baterías de níquel-cadmio es una carga programada con una descarga preliminar. El segundo en términos de suma de parámetros es la carga en temperatura o la tasa de crecimiento. Sin embargo, la descarga de entrenamiento de las baterías que han sido sometidas a carga rápida aún debe realizarse después de 5 a 10 ciclos de funcionamiento.

Baterías selladas de hidruro metálico de níquel.

Las baterías selladas de hidruro metálico de níquel son baterías alcalinas, donde en lugar de un electrodo de cadmio se utiliza un electrodo hecho de una aleación de níquel con metales de tierras raras capaz de absorber hidrógeno. El electrodo positivo, como en una batería de níquel-cadmio, es óxido de níquel. Las reacciones que ocurren en él se pueden escribir de la siguiente manera:

Ni(OH)2 + OH- = NiOOH + H2O + e-

En el electrodo negativo, el metal reacciona con el hidrógeno del agua y forma un hidruro metálico:

M + H2O + e- = MH + OH-

La reacción de carga general se ve así:

Ni (OH)2 + M = NiOOH + MH

Al recargar, como en una batería de níquel-cadmio, se produce un proceso secundario de generación de oxígeno en el electrodo positivo:

2OH- = O + H2O +2e-

El oxígeno llega al negativo electrodo a través del separador y reacciona:

O + H2O + 2е+ = 2OH

Estas últimas reacciones forman un ciclo cerrado y aseguran el equilibrio de gases en la batería. Sin embargo, la presión en el acumulador depende no tanto de la intensidad de los procesos en curso, sino de la relación entre la tasa de generación y la tasa de transporte de oxígeno. Además, como se describe en [2], la absorción de oxígeno también proporciona un aumento adicional en la capacidad del electrodo de hidruro metálico debido a la formación del grupo OH. Sin embargo, la batería de hidruro metálico aún se calienta durante la recarga.

Las características de una batería de hidruro metálico en comparación con una batería de níquel-cadmio son una mayor capacidad (hasta 1,6 veces), una caída de voltaje menos pronunciada al final de la carga, limitación de temperatura durante la carga a 40 ° C, ausencia de El efecto memoria y la dependencia del número de ciclos de la profundidad de descarga de las baterías de hidruro metálico no les gusta la descarga completa.

Las dos últimas características hacen que cargar una batería de hidruro metálico a lo largo del tiempo con una descarga preliminar no sea posible. sólo innecesario, sino también perjudicial.

Casi todas las baterías cilíndricas y prismáticas de hidruro metálico de níquel se pueden cargar con corrientes de hasta 0,2 Nm sin descarga previa con un límite de tiempo de aproximadamente 6 horas. Esto se debe al hecho de que no hay efecto de memoria y es aceptable cierta sobrecarga a corrientes bajas. Un cargador construido con este método es similar al dispositivo para baterías de níquel-cadmio que se muestra en el Diagrama 4. Los parámetros de la fuente de energía son los mismos, los voltajes nominales de las baterías de níquel-hidruro metálico y de níquel-cadmio son casi los mismos.

La caída de tensión menos pronunciada al final de la carga hace que el control de la carga basado en la caída negativa sea difícil y peligroso para la batería. No se recomienda el desarrollo de baterías con más de 10 baterías de hidruro metálico de níquel debido al riesgo de sobrecalentamiento al cargar una de las baterías, que aumenta con el aumento de la variación de capacidad resultante del uso prolongado.

A la luz de Lo anterior, los mejores métodos de carga para baterías de níquel-hidruro metálico son: carga estándar en tiempo y carga rápida en temperatura hasta un valor de 40 — 60°C o su gradiente de 1 — 2°C/min.

Los diferentes fabricantes dan diferentes recomendaciones para cargar rápidamente sus baterías. Entonces, por ejemplo:

— Panasonic (Japón): corrientes de carga 0,5 – 1 nom. Temperatura máxima: 55 ° C para los tamaños A y AA y 60 para L-A, temporizador de carga rápida: 90 minutos para corriente de carga 1C (bastante audaz, pero lo saben mejor), voltaje de fin de carga 1,8 V/celda, caída de voltaje negativa 5 — 10 milivoltios/elemento.

— Grupo Gold Peak(China) recomienda cargar sus baterías utilizando diferentes métodos, dependiendo de la temperatura ambiente:

por temperatura — a 25 — 45 ° C;
por gradiente de temperatura — a 20 — 30 ° C; br /> por caída de voltaje negativa — a 0 — 30 ° C.

El valor máximo de la temperatura de la batería con una corriente de carga de 0,5 — 1 Cnom es 55 ° C, y con una corriente de carga de 0,2 — 0,4 Cnom 50 ° C, una caída de voltaje negativa de 10 — 15 milivoltios/celda, temporizador de carga rápida — 120% de capacidad.

Pilas alcalinas selladas

El voltaje nominal de las pilas alcalinas es de 1,2 V. Por lo general, esto no es suficiente para alimentar al consumidor. Para aumentar el voltaje, las baterías se conectan a baterías que tienen sus propias características de funcionamiento. Hablaré sobre las características de las baterías durante la descarga y el almacenamiento en otra ocasión; nuestra tarea es describir las características de diseño de las baterías desde el punto de vista de la carga.

Lo primero y más importante es la elección del tipo de batería y del fabricante. Casi todos los fabricantes serios de baterías presentan series con diferentes tamaños estándar y, en consecuencia, capacidades de batería con las mismas propiedades. La serie puede ser estándar, de alta capacidad, de alta temperatura, para carga rápida, etc.

En segundo lugar, los elementos de la batería deben estar correctamente dispuestos y conectados. El uso de soldadura para baterías selladas es inaceptable.

Como bien se señala en [3]: «Nunca suelde cables ni ningún otro contacto directamente a la batería, ya que esto dañará la válvula de seguridad interna, el separador u otras piezas fabricadas con materiales orgánicos». Para conectar las baterías, utilice soldadura por puntos.

En tercer lugar, cuando conecte las baterías a una batería, utilice materiales resistentes a los álcalis: níquel, acero inoxidable, acero niquelado. Evite materiales: estaño, aluminio, cobre, zinc, latón, ya que se producirán problemas de corrosión debido a la fuga de electrolito a través de la válvula durante la sobrecarga.

Cuarto, intente diseñar baterías con la menor cantidad de celdas posible. Con un funcionamiento adecuado, la vitalidad y confiabilidad de las baterías pequeñas es mucho mayor.

En quinto lugar, no olvide considerar instalar elementos protectores y un sensor de temperatura en la batería. Puedes ahorrar mucho en un cargador.

No le impediré intentar fabricar una batería utilizando celdas nuevas y viejas, celdas de diferentes capacidades o químicas, martillando baterías para darles la forma que desee, permitiendo que la batería o sus celdas sufran un cortocircuito según el diseño, cortocircuitando una batería descargada durante la noche para obtener mejores resultados. Para eliminar el efecto memoria, guarde la batería en el refrigerador en un frasco de salmuera o cargue una batería alcalina afuera con una helada de veinte grados. Aunque todo esto fue hecho por personas sin trastornos mentales evidentes y con capacidades mentales no inferiores a la media, solo recomiendo acudir a especialistas en busca de consejo. Y no en la etapa en la que el dispositivo para el cual se está diseñando la batería ya está listo y es necesario meter una batería grande en un compartimiento pequeño, sino en la etapa en que aún se pueden hacer los ajustes necesarios.

Literatura

1. Orientación técnica sobre el uso de baterías SLA. PANASONIC’2000
2. Manual de fuentes de corriente selladas. KHIMIZDAT, San Petersburgo, 2000
3. Orientación técnica sobre el uso de baterías NiCd y NiMH. PANASONIC'2000