Никель-кадмиевые источники питания, в отличие от аккумуляторов других типов, подвержены быстрому заряду и медленному разряду до полного падения емкости. Этот тип батарей предназначен для работы в жестких условиях, даже при недостаточном токе нагрузки. Не менее важную роль в функционировании Ni-Cd АКБ играет периодический разряд, позволяющий избежать образования крупных кристаллов, которые снижают изначальный ресурс. Рассмотрим особенности, правила зарядки и другие нюансы никель-кадмиевых батарей.
Особенности работы
Ni-Cd источники питания предназначены для портативной техники, совместимой по мощности и силе токе: фотоаппаратов, плееров и т.д. Чтобы батарея прослужила долго, надо ее правильно использовать, вовремя заряжать и осуществлять циклы перезарядки. Батареи такого типа подвержены негативному влиянию эффекта памяти. Если снижение емкости в процессе работы будет неполным, то эффективность внутренних элементов аккумулятора постепенно уменьшится.
Ni-Cd источники запоминают степень разряда – при снижении емкости до определенной отметки они перестают функционировать. Поэтому перед зарядкой следует полностью снизить объем до напряжения в 1 Вт. Это позволит увеличить срок эксплуатации, сохранив изначальный ресурс. При этом важно не допускать слишком сильного снижения емкости.
Правила зарядки
Разряд
Для Ni-Cd батарей параметры разряда зависят от параметров сопротивления. К ним относится структура и толщина внутренних элементов – электродов. Если подробнее, то на разряд Ni-Cd АКБ влияет:
- размеры полимерных перегородок (сепараторов);
- качество и плотность сборки;
- количество рабочего раствора (электролита);
- прочие конструктивные параметры.
Для длительного разряда предназначены дисковые аккумуляторы с толстыми электродами в прессованном виде. В процессе работы они постепенно снижают напряжение внутренних элементов АКБ до 1,1 Вт. Разрядная емкость при продолжении процесса до 1 Вт составляет 5-10% от изначального ресурса. Главной особенностью дискового аккумулятора является существенное снижение разрядного объема и мощности при увеличении тока до 0,2 С. Связано это с невозможностью равномерного уменьшения активной массы по всем электродам.
При этом рост сопротивления связан с ограниченной емкостью рабочего раствора в герметичном АКБ. Его состав и концентрация сильно влияют на параметры разряда. От этих характеристик также зависит температура, при которой образуются твердые вещества: лед, соли, кристаллы и т.д. Например, при замерзшем растворе разряд батареи отсутствует. Поэтому работоспособность никель-кадмиевого источника питания ограничена температурой в -20 градусов по Цельсию. Некоторые модели при изменении состава и концентрации раствора способны функционировать и при -40 градусах.
Заряд
В процессе восполнения емкости Ni-Cd АКБ осуществляется ограничение степени заряда. Из-за этого выделяется кислород, увеличивающий давление. Осуществляемые процессы уменьшают эффективность входного тока. Поэтому некоторое количество электроэнергии конвертируется в тепло, из-за чего батарея может перегреваться. Чтобы не допустить этого, конструкция оснащается специальным клапаном, который выпускает газ при сильном повышении давления.
От тока зарядки зависит долговечность АКБ. Его сила должна быть на уровне 1,5-2 С от изначального объема АКБ. Заряжать Ni-Cd аккумуляторы можно при температуре от 0 до 35 градусов по Цельсию, но рекомендуемое значение составляет 10-30 °С.
Для Ni-Cd источников питания с деградировавшим раствором предусмотрен отдельный способ заряда. В корпусе батареи делается отверстие, в которое заливается дистиллят. Заполненные жидкостью банки батареи настаиваются при температуре от 15 до 25 градусов по Цельсию в течение 9-11 часов. Затем на клеммы аккумулятора подается напряжение, приводящее в работу электрохимические процессы.
После получения на выходах электрического воздействия выше 0 В Ni-Cd АКБ с деградировавшим раствором готов к стандартной зарядке. Выдерживать источники тока необходимо на протяжении 2-3 суток, после чего делать итоговой замер напряжения. При его снижении производится доливка дистиллята в корпус АКБ.
Ток зарядки
При стандартных условиях зарядки Ni-Cd источника питания необходимо подавать ток силой 10% от изначального объема АКБ в течение 13-15 часов. Напряжение на зажимах составляет 0,9-1 В. Прочие параметры восполнения емкости указываются в инструкции АКБ производителем. Например, при зарядке АКБ цилиндрической конструкции нужно подавать ток силой 20% от изначального объема, а сам процесс занимает не более 8 часов. Увеличив ток до 30%, можно сократить время до 5 часов.
Сколько нужно заряжать АКБ
Цилиндрическим Ni-Cd АКБ необходимо 7-8 часов зарядки постоянным током при силе в 0,2 С. Для более быстрого восполнения емкости допустим рост мощности до 0,3 С при контроле состояния аккумулятора. В этом случае АКБ зарядится в течение 3-4 часов. Также при ускоренном восполнении емкости перезаряд должен составлять до 150% от изначального ресурса, иначе Ni-Cd батарея наберет объем ниже требуемого. В режиме быстрой зарядки следует использовать автоматические устройства, в которых предусмотрены системы контроля за температурой и напряжением. Они защищают батарею от перегрева и быстрого роста давления внутри корпуса.
При соблюдении правил эксплуатации и зарядки никель-кадмиевые аккумуляторы способны проработать до 10 лет. В зависимости от ЗУ их емкость восполняется за 7-8 часов при подаче постоянного тока. При неполном заряде Ni-Cd батареи подвержены сильному воздействию эффекта памяти, поэтому процесс всегда необходимо доводить до конца.
