Никель-кадмиевые аккумуляторы: особенности и восстановление
Изобретённые больше ста лет назад, Ni-Cd аккумуляторы сохраняют свою популярностью до сих пор. Это обусловлено долговечностью, морозостойкостью и быстрой зарядкой. Сейчас такие аккумуляторы можно встретить как в бытовой технике, так и в промышленных, и военных масштабах.
Никель-кадмиевые аккумуляторы — что это, история создания
Батарея была создана Вагнером Юнгером в 1899 году. Но из-за дороговизны добычи используемых материалов, дальнейшие разработки отложили. Приобрёл большую популярность использования после 1932 года, когда изобрели метод, как осадить активное вещество на никелевый электрод. С 1947 года, когда учёными был разработан способ восстановления газов внутри батарее при зарядке, начали производить аккумуляторы в герметичном корпусе. Такие мы видим сейчас в электрических приборах.
Ni cad аккумуляторы состоят из двух разноимённо заряженных электродов, разделённых сепаратом. Все элементы помещены в электролит и находятся в герметичном корпусе из пластика или металла.
В отличие от других батарей, никелевые аккумуляторы не перегреваются из-за низкого сопротивления, что уменьшает возможность перегрева. Нагревается только после полной зарядки, как индикатор окончания заряда.
Сфера применения
Широко применяются для бытовой техники и аппаратуры, потребляющие большое количество тока. В портативной технике: шуруповерты и дрели. В общественном транспорте используют для питания цепей управления троллейбусов и трамваев, а в морском и речном транспорте и самолётах в качестве вторичного источника сырья.
Плюсы применения: долговечны, простота обслуживания, легкие и почти не чувствительны к низким температурам.
Минусы: содержат ядовитый кадмий, неэкологичное использование. Запрещено утилизировать в бытовой мусор, нужно использовать специальные контейнеры для переработки батареек.
Основные характеристики
Ёмкость аккумулятора: 45-65Вт
Циклы заряд-разряд
При соблюдении условий эксплуатации количество циклов доходит до 1000. Промышленные сохраняют работоспособность в течение 25 лет.
Никель-кадмиевые аккумуляторы могут стареть раньше из-за наличия эффекта памяти — при зарядке не полностью разряженной батарее, следующий разряд происходит до этого значения ёмкости. Перед зарядкой рекомендуется определить уровень заряженности элементов.
В отличие от других не теряет свои свойства при хранении в разряженном состоянии.
Тепловыделение
Небольшой нагрев снижает риск перегрева и увеличивает срок эксплуатации аккумулятора. Это обусловлено протекающими внутри эндотермическими химическими реакциями, поглощающими выделяемое тепло.
Рабочая температура:
Аккумулятор работает при большой амплитуде температур: от -50 до +40оС.
корпус батареи:
Обязательно герметичный и прочный.
По форме:
- Плоский;
- Кубический;
- Цилиндрический.
На рынке существуют разные размеры батарей, наибольшей популярностью пользуются «банки».
Правила эксплуатации
Чтобы аккумулятор служил как можно дольше, нужно правильно его заряжать и соблюдать правила эксплуатации.
Как правильно заряжать аккумулятор
Для того, чтобы увеличить срок службы, перед зарядкой необходимо убедиться, что аккумулятор полностью разряжен. При неполной разрядке во время эксплуатации, эффективная площадь электродов будет снижаться. Разряжая каждый раз батарею до 0,9-1 Вольт, можно сохранить параметры батареи на более долгое время.
Перед первым использованием аккумулятора, его нужно потренировать — провести несколько полных циклов заряд-разряд. Обычно достаточно пяти, но на некоторых моделей производители рекомендуют провести больше, поэтому соблюдайте указанные в инструкции эксплуатации рекомендации. Так батарея начнет работать на заявленных параметрах.
Также, цикл тренировки нужно проводить после хранения дольше полугода.
Как хранить батареи
Если вы не планируете пользоваться Ni-Cd аккумулятором — не нужно его заряжать, ни отлично хранятся в разряженном состоянии. При долгом хранении в заряженном виде характеристики батареи начинают снижаться.
Восстановление ni-cd аккумуляторов
Выбрасывать вышедшие из строя батареи — неэкологично и не так выгодно. Во многих случаях, неработающие батареи можно восстановить самостоятельно. Сделать ремонт батарей можно при помощи дистиллированной воды или импульса тока.
Как проверить батареи
Для начала нужно проверить исправность аккумулятора. Сделать это можно самостоятельно при помощи мультиметра. Во время первой диагностике определяем силу и напряжение аккумулятора при зарядке устройства. Через полчаса после начала зарядки, прибор должен показывать 13В, спустя час значение должно увеличиться на 0,5В. Максимальная отметка напряжения -17В. Сила тока у исправного устройства за час — 1 ампер.
При проверке тестовое устройство переводим в режим DC — проверка напряжения. А переключатель режимов в значении — 20В, то есть напряжение устройства не превысит эту отметку. Величина измерения напряжения у полностью заряженного аккумулятора должна быть равна количеству батареек в нём, умноженной на напряжение каждой из них.
если значение напряжения ниже — аккумулятор неисправен.
Теперь нужно понять, какая из батареек не работает. Выпаиваем каждую из них и измеряем напряжение на полюсах. Красный щуп нужно приложить к положительному полюсу, а чёрный — к отрицательному. В электрических приборах напряжение должно быть 3,6-3,8В.
Если параметры отклоняются, значит батарейки неисправны.
Как восстановить никель кадмиевый аккумулятор читайте далее.
Восстановление водой, пошагово
Восстановление дистиллированной водой считается более эффективным и долговечным.
- Перед тем, как восстанавливать аккумулятор, необходимо обнаружить элементы с нулевым напряжением.
- Затем, в их корпусе с помощью шуруповерта с тонким сверлом проделываем небольшое отверстие в батарее с нулевым напряжением.
Заливаем в это отверстие 1см3 дистиллированной воды. - Оставляем на некоторое время батареи.
- Замеряем напряжение.
- Заряжаем батареи.
- Если восстановление произошло успешно — запаиваем батареи или заделываем герметиком.
Собираем аккумулятор. - Проводим полную зарядку аккумулятора.
- Если напряжение не увеличилось — проделываем процедуру ещё до тех пор, пока напряжение не восстановится.
Восстановление с помощью высокого тока
Восстановить аккумулятор так же можно при помощи импульсного разряда.
Необходимые для восстановления приборы:
- Мультиметр;
- Источник питания;
- Средства защиты.
Восстановление:
- Разбираем аккумулятор устройства и измеряем напряжение полюсов каждой банки.
- Подключаем отрицательную клему к источнику питания — для этого можно использовать автомобильный аккумулятор или источник бесперебойного тока с напряжением 12В. Если вы восстанавливаете аккумулятор с напряжением более 9,6В, то нужно использовать цепь из 2 аккумуляторов.
- Другой кабель прикрепляем к положительному полюсу.
- На краткое время подключаем к положительному полюсу источник питания. Рекомендуется подключать на 4-5 секунд, чтобы кабель не приварился к источнику питания.
- Измеряем напряжение на полюсах банки, если оно не увеличилось, то проводим повторную подачу тока.
- Выполняем несколько циклов заряд-разряд для восстановления ёмкости аккумулятора.
- Недостаток такого метода — через несколько десятков циклов разрядки ёмкость аккумулятора снижается, так как во время подачи происходит саморазряд, но это не восстанавливает химический состав рабочей жидкости электролита.
Зарядное устройство для ni-cd своими руками
Комплектующие детали:
- USB кабель или Конденсатор
- Диоды
- Радиатор
- Термистор (сопротивление 10кОМ)
- Резисторы
- Транзистор
- Трансформатор
- Сдвоенный компаратор 1401СА3
- Медная проволока 6мм.
Инструменты:
- Шуруповёрт;
- Настольная пила;
- Вольтметр;
- Лобзик;
- Паяльник.
Инструкция по сборке:
Полученное зарядное устройство — мощность 470 мА.
Собрать зарядное устройство можно по указанной ниже схеме:
Важно установить транзистор на радиатор, чтобы избежать сильного нагрева.
Термистор нужно установить близко к аккумулятору, чтобы он реагировал на изменение температуры.
Дополнительные функции: автоматическое отключение при полной зарядке, контролирует температуру, что позволяет аккумулятору не перегреваться и служить дольше.
Ni-Cd или Li-ion, какие лучше. Сравнение батарей
Достоинства никелево-ионных аккумуляторов:
- Низкая стоимость по сравнению с аналогами;
- Быстрый заряд аккумулятора;
- Большой срок эксплуатации;
- Морозостойкость, работает при большом спектре температур;
Недостатки:
- Наличие эффекта памяти — снижает работоспособность при неполном разряде;
- Не сохраняет заряд при долгом хранении;
- Требуется тренировка аккумулятора для восстановления характеристик после длительного хранения;
- Высокий уровень саморазряда.
Также существуют литий-ионные аккумуляторы, которые являются более дорогим аналогом. Лучше всего применяются в устройствах с постоянным напряжением.
Достоинства:
- Отсутствие «эффекта памяти» — можно заряжать по мере необходимости, не дожидаясь полной разрядки;
- Высокая ёмкость;
- Лёгкость;
- Относительно низкий уровень саморазряда — около 5% в месяц;
- Быстрая зарядка.
Недостатки:
- Высокая стоимость по сравнению с аналогами;
- Использование на морозе сокращает срок эксплуатации;
- Сравнительно небольшой срок службы: 200-300 циклов заряд-разряд.
Выбор типа аккумулятора зависит от назначения: если вы планируете использовать устройство на морозе — лучше подойдет никелево-кадмиевый, а для домашнего использования при небольших нагрузках тока — литий-ионные батареи.
Никелево-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на наличие современных аналогов, не теряют своей популярности из-за небольшой цены. При соблюдении правил по эксплуатации, они будут служить вам долго. Теперь вы знаете, как можно самостоятельно восстановить аккумулятор, правильно его использовать и даже собрать зарядное устройство к нему своими руками.
