NiMH staat voor Nickel Metal Hydride. Correct opladen is de sleutel tot het behoud van prestaties en een lange levensduur. U moet deze technologie kennen om NiMH op te laden. Het herstel van NiMH-cellen is een nogal gecompliceerd proces, omdat de spanningspiek en de daaropvolgende daling kleiner zijn en daarom de indicatoren moeilijker te bepalen zijn. Overladen leidt tot oververhitting en beschadiging van de cel, waarna capaciteit verloren gaat, waardoor functionaliteit verloren gaat.
Ontwerp en werkingsprincipe
Batterij is een elektrochemisch apparaat waarin elektrische energie wordt omgezet en opgeslagen in chemische vorm. Chemische energie wordt gemakkelijk omgezet in elektrische energie. NiMH werkt volgens het principe van het absorberen, vrijgeven en transporteren van waterstof binnen twee elektroden.
NiMH-batterijen bestaan uit twee metalen strips die fungeren als positieve en negatieve elektroden, en een isolerende foliescheider ertussen. Deze energie "sandwich" wordt opgewonden en samen met vloeistof in een batterij geplaatstelektrolyt. De positieve elektrode bestaat meestal uit nikkel, de negatieve elektrode uit metaalhydride. Vandaar de naam "NiMH" of "nikkelmetaalhydride".
Voordelen:
- Bevat minder gifstoffen en is milieuvriendelijk en recyclebaar.
- Geheugeneffect is hoger dan Ni-Cad.
- Veel veiliger dan lithiumbatterijen.
Flaws:
- Diepe ontlading verkort de levensduur en genereert warmte tijdens snel opladen en hoge belasting.
- Zelfontlading is hoger in vergelijking met andere batterijen en er moet rekening mee worden gehouden voordat NiMH wordt opgeladen.
- Hoog onderhoudsniveau vereist. De batterij moet volledig ontladen zijn om kristalvorming tijdens het opladen te voorkomen.
- Duurder dan Ni-Cad-batterij.
Kenmerken van laden/ontladen
De nikkel-metaalhydride-cel heeft veel kenmerken die vergelijkbaar zijn met NiCd, zoals de ontlaadcurve (met extra opladen) die de batterij kan accepteren. Het verdraagt overladen niet, waardoor de capaciteit achteruitgaat, wat een groot probleem is voor ontwerpers van opladers.
Huidige specificaties die nodig zijn om een NiMH-batterij correct op te laden:
- Nominale spanning is 1,2V.
- Specifieke energie - 60-120 Wh/kg.
- Energiedichtheid - 140-300 Wh/kg.
- Specifiek vermogen - 250-1000 W/kg.
- Oplaad-/ontlaadefficiëntie -90%.
De oplaadefficiëntie van nikkelbatterijen varieert van 100% tot 70% van de volledige capaciteit. Aanvankelijk is er een lichte temperatuurstijging, maar later, wanneer het laadniveau stijgt, da alt het rendement, waardoor warmte ontstaat, waarmee rekening moet worden gehouden voordat NiMH wordt opgeladen.
Wanneer een NiCD-batterij wordt ontladen tot een bepaalde minimale spanning en vervolgens wordt opgeladen, moet ervoor worden gezorgd dat het conditioneringseffect wordt verminderd (ongeveer elke 10 laad-/ontlaadcycli), anders begint deze capaciteit te verliezen. Voor NiMH is deze vereiste niet vereist omdat het effect verwaarloosbaar is.
Een dergelijk herstelproces is echter ook handig voor NiMH-apparaten, het wordt aanbevolen om dit te overwegen voordat u NiMH-batterijen oplaadt. Het proces wordt drie tot vijf keer herhaald voordat ze hun volledige capaciteit hebben bereikt. Het conditioneringsproces van de oplaadbare batterijen zorgt ervoor dat ze vele jaren meegaan.
NiMH-herstelmethoden
Er zijn verschillende oplaadmethoden die kunnen worden gebruikt met NiMH-batterijen. Ze hebben, net als NiCd's, een constante stroombron nodig. De snelheid wordt meestal aangegeven op het cellichaam. Het mag de technologische normen niet overschrijden. De limieten van laadgrenzen worden duidelijk gereguleerd door fabrikanten. Voordat u batterijen gebruikt, moet u duidelijk weten met welke stroom u NiMH-batterijen moet opladen. Er zijn verschillende methoden die worden gebruikt om storingen te voorkomen:
- Opladen met timer. Gebruik van tijd voorhet einde van het proces bepalen is de gemakkelijkste manier. Vaak is er een elektronische timer ingebouwd in het apparaat, hoewel veel apparaten deze functie niet hebben. De benadering gaat ervan uit dat de cel wordt opgeladen vanuit een bekende toestand, bijvoorbeeld wanneer deze volledig is ontladen.
- Thermische detectie. Bepaling van het einde van het proces wordt uitgevoerd door de temperatuur van het element te bewaken. Hoewel het apparaat warmer wordt als het te veel wordt opgeladen, is het moeilijk om de temperatuurstijging nauwkeurig te meten, aangezien het midden van de batterij veel heter zal zijn dan de buitenkant.
- Detectie van negatieve deltaspanning. NiMH detecteert spanningsval (5 mV). Voordat NiMH-batterijen worden opgeladen, wordt ruisfiltering geïntroduceerd om een dergelijke druppel betrouwbaar op te vangen om ervoor te zorgen dat "parasitaire" sensor en andere geluiden niet tot het einde van het opladen leiden.
Parallelle levering van elementen
Parallel opladen van batterijen maakt het moeilijk om het einde van het proces kwalitatief te bepalen. Dit komt omdat men er niet zeker van kan zijn dat elke cel of pakket dezelfde weerstand heeft en daarom zullen sommige meer stroom trekken dan andere. Dit betekent dat voor elke lijn in de parallelle unit een apart laadcircuit moet worden gebruikt. Er moet worden vastgesteld hoeveel stroom de NiMH moet opladen door bijvoorbeeld weerstanden te balanceren met een zodanige waarde dat ze de regelparameters domineren.
Moderne algoritmen zijn ontwikkeld om nauwkeurig opladen te garanderen zonder het gebruik van een thermistor. Dezeapparaten zijn vergelijkbaar met Delta V, maar hebben speciale meetmethoden voor het detecteren van volledige lading, meestal met een soort cyclus waarbij de spanning wordt gemeten over een tijdsinterval en tussen pulsen. Voor pakketten met meerdere elementen, als ze niet in dezelfde staat zijn en niet in capaciteit zijn uitgebalanceerd, kunnen ze één voor één vol raken, wat het einde van een fase aangeeft.
Het duurt verschillende cycli om ze in evenwicht te brengen. Wanneer de batterij het einde van zijn lading bereikt, begint zich zuurstof te vormen bij de elektroden en recombineert deze bij de katalysator. De nieuwe chemische reactie creëert warmte die gemakkelijk kan worden gemeten met een thermistor. Dit is de veiligste manier om het einde van een proces te detecteren tijdens een snel herstel.
Goedkope manier om te regenereren
Opladen 's nachts is de goedkoopste manier om een NiMH-batterij op te laden bij C/10, wat lager is dan 10% van de nominale capaciteit per uur. Hiermee moet rekening worden gehouden om NiMH goed op te laden. Een batterij van 100 mAh laadt dus 15 uur op met 10 mA. Deze methode vereist geen einde-processensor en zorgt voor een volledige lading. Moderne cellen hebben een zuurstofrecyclagekatalysator die schade aan de batterij voorkomt bij blootstelling aan elektrische stroom.
Deze methode kan niet worden gebruikt als de laadsnelheid hoger is dan C/10. De minimale spanning die nodig is voor een volledige reactie is afhankelijk van de temperatuur (minimaal 1,41V per cel bij 20 graden), waarmee rekening moet worden gehouden om NiMH goed op te laden. Langdurig herstel veroorzaakt geen ventilatie. Het warmt de batterij een beetje op. Om de levensduur te behouden is het aan te raden een timer te gebruiken met een bereik van 13 tot 15 uur. De Ni-6-200-oplader heeft een microprocessor die de laadstatus meldt via een LED en ook een synchronisatiefunctie uitvoert.
Snel laadproces
Met de timer kun je de C/3.33 5 uur opladen. Dit is een beetje riskant omdat de batterij eerst volledig moet worden ontladen. Een manier om ervoor te zorgen dat dit niet gebeurt, is door de batterij automatisch te ontladen door de oplader, die vervolgens het herstelproces gedurende 5 uur start. Deze methode heeft het voordeel dat elke mogelijkheid om een negatief batterijgeheugen te creëren, wordt geëlimineerd.
Momenteel produceren niet alle fabrikanten dergelijke laders, maar de microprocessorkaart wordt bijvoorbeeld gebruikt in de C/10 /NiMH-NiCad-solar-charge-controller-lader en kan eenvoudig worden aangepast om een ontlading uit te voeren. Er is een stroomdissipator nodig om de energie van een gedeeltelijk opgeladen batterij binnen een redelijke tijd af te voeren.
Als een temperatuurmonitor wordt gebruikt, kunnen NiMH-batterijen worden opgeladen tot 1C, met andere woorden, 100% ampère-uur capaciteit gedurende 1,5 uur. De PowerStream batterijlaadcontroller doet dit in combinatie met een besturingskaart die in staat is om spanning en stroom te meten voor complexere algoritmen. Wanneer de temperatuur stijgt, moet het proces worden gestopt, en wanneer?dT/dt-waarde moet worden ingesteld op 1-2 graden per minuut.
Er zijn nieuwe algoritmen die microprocessorbesturing gebruiken bij het gebruik van het -dV-signaal om het einde van de lading te bepalen. In de praktijk werken ze erg goed, daarom gebruiken moderne apparaten deze technologie, die aan- en uitprocessen omvat om spanning te meten.
Adapterspecificaties
Een belangrijk punt is de levensduur van de batterij of de totale levensduurkosten van het systeem. In dit geval bieden fabrikanten apparaten aan met microprocessorbesturing.
Algoritme voor de perfecte oplader:
- Zachte start. Als de temperatuur boven de 40 graden of onder nul is, begin dan met het opladen van C/10.
- Optie. Als de ontladen batterijspanning hoger is dan 1,0 V/cel, ontlaadt u de batterij tot 1,0 V/cel en gaat u verder met snelladen.
- Snel opladen. Bij 1 graad totdat de temperatuur 45 graden bereikt of dT een volledige lading aangeeft.
- Nadat het snel opladen is voltooid, laadt u gedurende 4 uur op C/10 op om een volledige lading te garanderen.
- Als de spanning van een opgeladen NiMH-batterij stijgt tot 1,78 V/cel, stop dan met werken.
- Als de snelle oplaadtijd zonder onderbreking 1,5 uur overschrijdt, wordt deze gestopt.
Theoretisch is opladen een oplaadsnelheid die snel genoeg is om de batterij volledig opgeladen te houden, maar langzaam genoeg om overladen te voorkomen. De optimale oplaadsnelheid voor een bepaalde batterij bepaleneen beetje moeilijk te beschrijven, maar algemeen wordt aangenomen dat het ongeveer tien procent van de capaciteit van de batterij is, bijvoorbeeld voor Sanyo 2500 mAh AA NiMH, de optimale oplaadsnelheid is 250 mA of lager. Hiermee moet rekening worden gehouden om NiMH-batterijen correct op te laden.
Batterijschadeprocessen
De meest voorkomende oorzaak van voortijdig falen van de batterij is overladen. De typen opladers die dit het vaakst veroorzaken, zijn de zogenaamde "snelladers" voor 5 of 8 uur. Het probleem met deze instrumenten is dat ze niet echt een procescontrolemechanisme hebben.
De meeste hebben een eenvoudige functionaliteit. Ze laden gedurende een vaste periode (meestal vijf of acht uur) op volle snelheid op en schakelen vervolgens uit of schakelen over naar een lagere "handmatige" snelheid. Als ze goed worden gebruikt, is alles in orde. Als ze onjuist worden toegepast, wordt de levensduur van de batterij op verschillende manieren verkort:
- Wanneer volledig opgeladen of gedeeltelijk opgeladen batterijen in het apparaat worden geplaatst, kan het dit niet waarnemen, dus laadt het de batterijen waarvoor het is ontworpen volledig op. De batterijcapaciteit neemt dus af.
- Een andere veelvoorkomende situatie is het onderbreken van de lopende laadcyclus. Dit wordt echter gevolgd door een heraansluiting. Helaas zorgt dit ervoor dat een volledige oplaadcyclus opnieuw wordt gestart, zelfs als de vorige cyclus bijna voltooid is.
De gemakkelijkste manierGebruik een intelligente microprocessorgestuurde oplader om deze scenario's te vermijden. Het kan detecteren wanneer de batterij volledig is opgeladen en vervolgens - afhankelijk van het ontwerp - volledig uitschakelen of overschakelen naar de druppellaadmodus.
iMax B6 slimme apparaten
Om de NiMH iMax op te laden, heb je een speciale oplader nodig, omdat het gebruik van de verkeerde methode de batterij onbruikbaar kan maken. Veel gebruikers beschouwen de iMax B6 als de beste keuze voor NiMH-opladen. Het ondersteunt het proces van maximaal 15 celbatterijen, evenals vele instellingen en configuraties voor verschillende soorten batterijen. De aanbevolen oplaadtijd mag niet langer zijn dan 20 uur.
Normaal gesproken garandeert de fabrikant 2000 laad-/ontlaadcycli van een standaard NiMH-batterij, hoewel dit kan variëren afhankelijk van de gebruiksomstandigheden.
Werkend algoritme:
- Opladen NiMH iMax B6. Het is noodzakelijk om het netsnoer aan te sluiten op het stopcontact aan de linkerkant van het apparaat, rekening houdend met de vorm aan het uiteinde van de kabel om ervoor te zorgen dat de juiste aansluiting wordt gemaakt. We steken hem er helemaal in en stoppen met drukken wanneer een geluidssignaal en een welkomstbericht op het scherm verschijnen.
- Gebruik de zilveren knop helemaal links om door het eerste menu te bladeren en het type batterij te selecteren dat moet worden opgeladen. Door op de meest linkse knop te drukken, wordt de selectie bevestigd. De knop aan de rechterkant bladert door de opties: opladen, ontladen, balans, snel opladen, opslag enanderen.
- Twee centrale bedieningsknoppen helpen u bij het selecteren van het gewenste nummer. Door op de uiterst rechtse knop te drukken om naar binnen te gaan, kunt u naar de spanningsinstelling gaan door opnieuw te scrollen met de twee middelste knoppen en op enter te drukken.
- Gebruik meerdere kabels om de batterij aan te sluiten. De eerste set ziet eruit als laboratoriumdraadapparatuur. Het wordt vaak geleverd met krokodillenklemmen. Aansluitingen voor aansluiting bevinden zich aan de rechterkant van het apparaat, dichtbij de onderkant. Ze zijn gemakkelijk genoeg te herkennen. Zo laad je NiMH op met iMax B6.
- Vervolgens moet je de vrije batterijkabel aansluiten op het uiteinde van de rode en zwarte klemmen, waardoor een gesloten lus ontstaat. Dit kan een beetje riskant zijn, vooral als de gebruiker voor de eerste keer de verkeerde instellingen maakt. Houd de enter-knop drie seconden ingedrukt. Het scherm moet dan aangeven dat het de batterij controleert, waarna de gebruiker wordt gevraagd om de modusinstelling te bevestigen.
- Terwijl de batterij wordt opgeladen, kunt u door de verschillende schermen op het display bladeren met behulp van de twee middelste knoppen die informatie geven over het oplaadproces in verschillende modi.
Tips voor het optimaliseren van de batterijprestaties
Het meest standaard advies is om de batterijen volledig leeg te maken en vervolgens weer op te laden. Hoewel dit een behandeling is voor het "geheugeneffect", moet men voorzichtig zijn met nikkel-cadmium-batterijen, omdat ze gemakkelijk kunnen worden beschadigd door overmatige ontlading, wat leidt tot "poolomkering" en onomkeerbare processen. In sommige gevallen wordt batterijelektronica gemaaktop een manier die negatieve processen voorkomt door ze af te sluiten voordat ze plaatsvinden, maar eenvoudigere apparaten zoals zaklampen doen dat niet.
Vereist:
- Wees klaar om ze te vervangen. Nikkel-metaalhydridebatterijen gaan niet eeuwig mee. Na het einde van de bron, zullen ze stoppen met werken.
- Koop een slimme oplader die het proces elektronisch regelt en overladen voorkomt. Dit is niet alleen beter voor de batterijen, maar verbruikt ook minder stroom.
- Verwijder de batterij wanneer het opladen voltooid is. Onnodige tijd op het apparaat betekent dat er meer jetenergie wordt gebruikt om het op te laden, waardoor de slijtage toeneemt en meer stroom wordt verbruikt.
- Laat batterijen niet volledig leeglopen om hun levensduur te verlengen. Ondanks alle tegengestelde adviezen, zal een volledige ontlading hun leven in feite verkorten.
- Bewaar NiMH-batterijen bij kamertemperatuur op een droge plaats.
- Overmatige hitte kan batterijen beschadigen en ervoor zorgen dat ze snel leeg raken.
- Overweeg een model met een bijna lege batterij te gebruiken.
Zo kun je een lijn trekken. NiMH-batterijen zijn door de fabrikant inderdaad beter voorbereid op de huidige omgeving, en het correct opladen van batterijen met behulp van een slim apparaat garandeert hun prestaties en een lange levensduur.
