Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы: способы и инструкции

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Этот вопрос, а также многие другие, тесно связанные с ним, будут рассмотрены в данной статье. Тема является актуальной, так как в настоящее время существует множество электрических устройств, работающих от батарей.

Разные виды аккумуляторов

Электрические батареи существуют с разным объемом заряда. Их размеры варьируются от тех, что не больше пуговицы, до гигантов, использующихся на промышленных предприятиях. Казалось бы, между некоторыми аккумуляторами, значительно отличающимися по внешнему виду и по габаритам, нет ничего общего.

Однако это не так. Все они работают по схожему принципу и изготавливаются из одних и тех же материалов.

Немного истории

Первые аккумуляторы появились в 19 столетии. Они изготавливались из никеля и кадмия. Поэтому такие батареи получили соответствующее название. Первоначально их работа вполне удовлетворяла пользователей. Но со временем возникла потребность в более долговечных батареях. К тому же специалисты, занятые в области разработки электрических приборов, стали задумываться о том, чтобы ускорить процесс зарядки. Материалами, которые способны обеспечить аккумуляторам наличие таких характеристик, были признаны никель и металлогидрид.

Но процесс создания нового типа батарей затянулся на несколько десятилетий. Впервые об аккумуляторах нового поколения заговорили в пятидесятые годы двадцатого века, а пробные их образцы появились только в конце семидесятых.

Особенности

Устройство никель-металлогидридного аккумулятора позволяет накапливать водород, чьи объемы в несколько раз превышают габариты батареи. К тому же он всегда образуется в определенной части изделия. Его запасы накапливаются ближе к контактам никель-металлогидридных аккумуляторов.

Эти, а также ряд других характеристик позволяют заряжать такие устройства до нескольких тысяч раз. Однако у никель-металлогидридных аккумуляторов есть и свои недостатки, о которых пойдет речь в следующем разделе.

Быстрое нагревание

Никель-металлогидридные батареи, из-за особенностей их конструкции и характеристик материалов, из которых они изготовляются, обладают высокой степенью нагреваемости. Поэтому процесс их зарядки требует особого, более «деликатного» подхода, чем у их кадмиевых предшественников. Специалисты рекомендуют серьезно отнестись к выбору зарядных устройств.

На это нужно обратить внимание

Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов, как и любой другой процесс, можно оценить в виде коэффициента полезного действия. Как он рассчитывается в данном случае? При зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов электрическая энергия, затрачиваемая на данный процесс, вызывает выделение тепла. Кроме того, она способствует протеканию определенных химических реакций. КПД зарядки никель-металлогидридных аккумуляторов — это и есть количество энергии, потраченной на химические процессы. Стоит отметить, что никогда этот коэффициент не равен 100%, даже если речь идет о самых современных батареях и наиболее совершенных ЗУ.

Еще стоит упомянуть о том, что этот показатель у кадмиевых аккумуляторов значительно выше, чем у их более современных аналогов.

Скорость зарядки зависит от величины тока. Для нее были придуманы отдельные единицы — доля от всего объема. Они обозначаются латинской буквой C. Различают три варианта осуществления зарядки никель-металлогидридных батарей:

1. Капельный.
2. Быстрый.
3. С повышенной скоростью.

Фактически можно говорить только о двух видах, поскольку первый и второй мало отличаются друг от друга.

Капельной можно считать ту зарядку, скорость которой равна 0,1 C. При быстром варианте этот показатель выше.

Для использования последнего типа требуются более сложные устройства, которые способны распознать завершение процесса и автоматически отключиться. При этом предотвращается перегрев батарей и их повреждение. Капельная зарядка из-за использования низкого напряжения не приводит к чрезмерному повышению температуры изделия. А значит, она не может стать причиной деформации никель-металлогидридных аккумуляторов (Ni-MH).

У каждого вида зарядки есть свои плюсы и минусы. Некоторые из них будут рассмотрены ниже.

Быстрая зарядка

При таком варианте работоспособность аккумуляторов сохраняется на более длительный срок. Кроме того, как видно из названия, скорость этого процесса довольно быстрая. И поэтому на зарядку тратится меньше времени, чем при капельном варианте. Однако такой сценарий требует использования более сложного устройства со встроенными датчиками, определяющими уровень заряда батарей. Нередко подобные приборы, пригодные для быстрой зарядки, оснащены дисплеем, на котором показывается время, необходимое для завершения зарядки, использующееся напряжение, а также некоторые другие сведения.

А значит, и стоимость такой техники выше, чем той, что требуется для капельной зарядки.

Медленный вариант

При медленном процессе для никель-металлогидридного аккумулятора ААА не требуется устройства, оснащенного датчиками окончания заряда.

Поэтому оно, как правило, стоит дешевле. Но с его помощью аккумуляторы будут заряжаться дальше. У данного способа есть еще один серьезный недостаток. Чем дольше на батарею воздействует электрический ток, тем быстрее она выходит из строя. А значит, экономя на зарядном устройстве, можно потерять из-за необходимости часто покупать новые аккумуляторы.

Если говорить о кадмиевых батареях, то именно такой вариант является для них наиболее предпочтительным. КПД данного вида зарядки чаще всего не превышает отметки в 70%. В связи с негативным влиянием на работоспособность аккумуляторов ее не рекомендует использовать большинство производителей никель-металлогидридных аккумуляторов АА, а также других видов батареек.

Однако в последнее время в специализированной литературе по электронике все чаще стали появляться статьи о безвредности медленной зарядки для аккумуляторов всех видов, производимых по новым технологиям.

Технология зарядки

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы?

Большинство производителей таких изделий пишет в инструкциях к ним следующие показатели, при которых должен проходить этот процесс. Ток нужно выбирать, не превышающий 1C. Если это правило не соблюдено, то это может привести к тому, что аварийный клапан, сдерживающий излишнее давление, сработает, и батарея выйдет из строя.

Заряжая аккумуляторы, следует следить также и за соблюдением определенного температурного режима. Обычно в инструкциях указывается интервал от 0 до 40 градусов Цельсия. Если температура не выходит за эти рамки, то зарядка, скорее всего, будет протекать благополучно. Впрочем, такое предупреждение касается скорее использования промышленных аккумуляторов. Вряд ли зарядка батарейки для обыкновенного бытового прибора часто осуществляется при температуре выше 40 и ниже 0 градусов Цельсия.

О напряжении и других параметрах

Напряжение, подаваемое на батареи при их зарядке, не должно выходить за рамки 0,8-8 вольт. Коэффициент полезного действия быстрого варианта этого процесса равен примерно 90%, что считается высоким значением. Но ближе к окончанию КПД резко уменьшается из-за того, что все больше энергии начинает тратиться на выделение тепла. Поэтому важно, чтобы отключение устройства происходило своевременно, без значительного запаздывания. В противном случае высока вероятность срабатывания аварийного клапана, служащего для понижения давления.

Стадии зарядки

Для того чтобы лучше понять, как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы, следует сначала рассмотреть подробно, как происходит этот процесс, осуществляемый при помощи специального электрического устройства.

Итак, сначала прибор определяет, присутствует в нем аккумулятор или нет. Затем он идентифицирует уровень заряда батареи. После этого происходит предварительная зарядка, которая перетекает в быструю и дополнительную.

Далее будет подробно раскрыта сущность каждого из данных этапов.

Присутствие аккумулятора

Чтобы определить, вставлена ли батарейка в соответствующие разъемы устройства, аппарат подает напряжение в 0,1 C на контакты. Чтобы началась зарядка, напряжение не должно превышать отметку в 1,8 вольта. Если оно больше, то устройство воспринимает это как отсутствие аккумуляторной батареи или ее выход из строя. Во время зарядки аппарат несколько раз проверяет наличие в нем элементов питания. Для чего это делается? Иногда пользователи, не дождавшись окончания процесса, вынимают батарейки. В таком случае, чтобы не растрачивать энергию впустую, устройство прекращает ее подачу. Отключение делается и по другой причине. Если батарея неисправна, то дальнейшая зарядка может привести к нежелательным последствиям, например, к пожару. Именно поэтому и происходит его преждевременное отключение.

Определение уровня заряда

Данное действие выполняется устройством также для предотвращения его возможного повреждения. Известно, что при низком уровне нельзя включать быстрый режим зарядки. Поэтому если устройство определило, что этот показатель у батарейки достаточно высокий, то оно сначала запустит подготовительный режим. Обычно этого не требуется. Чаще всего батарея не разряжается до предела, при котором включается предварительный этап. Но он может понадобиться, если элемент питания не использовался в течение длительного времени либо является изношенным и не держит в необходимой мере заряд.

Предварительная стадия

Как уже было сказано, она требуется, только если никель-металлогидридная батарея сильно разряжена. Данный процесс занимает не более получаса. Если за это время батарейка не накапливает нужного уровня энергии, то она воспринимается устройством как поврежденная. Если это произошло, то зарядка прекращается.

Основной этап

Переход на эту стадию осуществляется не сразу, а постепенно. Обычно он длится не более пяти минут. Здесь, как и на протяжении всего процесса зарядки NiMH-аккумулятора, осуществляется замер температуры. Если она превышает критический уровень, то устройство отключается. Но самое главное, из того, что происходит на данном этапе, это постепенное усиление зарядного тока.

На основной стадии постоянно осуществляется контроль над уровнем заряда. Это необходимо для своевременного отключения устройства и прекращения процесса. Насколько в данный момент заряжена батарея, определяется по нескольким параметрам.

Отличие от никель-кадмиевых образцов

Уровень разряда в аккумуляторах Ni-Cd обычно определяется по графику напряжения. Известно, что оно растет в начале и середине процесса, а ближе к его концу начинает ослабевать. Когда напряжение достигает установленного минимума, устройство прекращает свою работу. Так происходит при зарядке никель-кадмиевых аккумуляторов. Но в случае с никель-металлогидридными образцами этот вариант не подходит. Точнее, при измерении заряда здесь тоже учитывается уменьшение напряжения, но к данному параметру добавляется еще и температура батарейки. Чтобы не допустить перегревания аккумулятора, выключение происходит не при достижении какой-то конкретной температуры, а когда ее рост начинает превышать 1 градус в минуту.

Но и такое прекращение зарядки тоже не является идеальным вариантом.

В последнее время появились модели ЗУ, в которых используется не обыкновенный ток, а подаваемый импульсами. Эксперты говорят, что у таких устройств есть ряд преимуществ, в том числе и равномерное распределение заряда по всей батарее. Активные вещества, накапливающиеся в результате данного процесса, не образуют слишком крупных кристаллов.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы? Для этого лучше всего использовать устройство, оснащенное описанными выше методами контроля. К тому же нелишним будет и таймер отключения зарядки, который иногда есть в таких приборах. Необходимое время можно легко рассчитать, зная емкость аккумулятора, величину тока и коэффициент полезного действия прибора. К полученному времени обычно прибавляется запас, составляющий 5-10 процентов от всего срока. Отключение произойдет, если до этого ни один из других методов контроля не прервет работу устройства.

Дополнительная зарядка

Этот этап начинается после окончания основного процесса. Он необходим для того, чтобы все находящиеся в устройстве никель-металлогидридные аккумуляторы получили одинаковую степень заряда. Это делает работу приборов, использующих аккумуляторы, более стабильной.

Экстренная зарядка

Как быть, если вы вспомнили в самый последний момент, что для работы какого-либо прибора понадобятся батарейки? Можно воспользоваться ускоренной зарядкой.

Как заряжать никель-металлогидридные аккумуляторы таким способом? Эксперты утверждают, что до того момента, как уровень заряда достигнет отметки в 70 процентов, КПД процесса равняется почти 100%. Это значит, что энергия затрачивается в основном на накопление в аккумуляторе активных веществ, а не на повышение температуры. Поэтому на данном этапе можно увеличить ток. Однако не рекомендуется превышать отметку 10C. Главное при таком виде зарядки — определить, когда закончатся те самые 70 процентов. Поэтому нужно точно знать, какой заряд уже присутствовал в батарее до начала ускоренного процесса. Такой вариант, безусловно, подходит только людям, хорошо разбирающимся в электронике.

Как хранить никель-металлогидридные аккумуляторы? Таким вопросом тоже задаются многие пользователи электрических приборов, работающих от батареек. Известно, что при длительном перерыве в использовании аккумуляторы начинают деградировать — снижается способность держать заряд. Эксперты дают следующие советы на этот счет.

Во-первых, оставлять без использования можно только аккумуляторы, разряженные более чем наполовину. Во-вторых, при хранении оптимальным считается комнатный температурный режим. Лучше всего не дожидаться полной разрядки аккумулятора, иначе его работоспособность придется восстанавливать.

Вторая жизнь батареек

Как восстановить никель-металлогидридные аккумуляторы?

Наверняка многие уже знают о примерном принципе такой операции. Необходимо несколько раз произвести цикл зарядки и почти полной разрядки (не ниже 0,9 вольта). Но у этого правила есть и некоторые нюансы. Лучше всего проводить такую «тренировку» для каждой батарейки отдельно. Поскольку в силу особенностей производства этих изделий характеристики отдельных аккумуляторов могут отличаться друг от друга. Поэтому зарядка и разрядка будут проходить у них тоже с различной скоростью. Особенно этот совет касается никель-металлогидридных аккумуляторов для шуруповерта.

Как правило, в подобных электрических приборах используется не одна батарея, а набор из нескольких штук. Эти элементы питания лучше всего восстанавливать по отдельности. Стоит отметить, что существуют модели ЗУ, которые способны проводить разрядку батарей. Но такие образцы стоят дороже, чем их более простые аналоги. Экономить ли на аккумуляторах или зарядных устройствах — решать пользователям.

Заключение

Данная статья была посвящена вопросу «как правильно зарядить никель-металлогидридный аккумулятор». В ней рассмотрены некоторые тонкости этого процесса. Также приведены основные отличия NiMH-аккумуляторов от других.