ZGŁOŚ SUGESTIĘ
PRODUKTY
MENU KATEGORII
Strona główna bloga > Kategoria: Akumulatorki Ni-MHŁadowarki akumulatorków

Czy szybkie ładowanie szkodzi akumulatorkom Ni-MH? Jak poprawnie naładować akumulatorki niklowo-metalowo-wodorkowe?

Wśród wielu naszych klientów nadal panuje przekonanie, że im wolniej ładujemy dany akumulator, tym lepiej dla jego kondycji i żywotności. Niestety bardzo łatwo o nieświadome zniszczenie swoich akumulatorków. Jeżeli nowe akumulatorki AA ładujemy prądem rzędu 200-300 mA to z dużą pewnością nie wykorzystujemy ich pełnego potencjału, a nawet możemy je zniszczyć. Podstawową kwestią jest co w istocie oznacza zbyt szybkie, czy zbyt wolne ładowanie.


Zrozumiałe jest to, że nie chcemy doprowadzić do zbyt szybkiego zużycia akumulatorków poprzez ich zbyt szybkie ładowanie.
Trzeba mieć jednak świadomość co w istocie oznacza szybkie ładowanie. Przed laty była moda na ładowarki 15, 30, 45-minutowe. To były faktycznie szybkie ładowarki.
Te ładowarki dysponowały prądem ładowania 2A i więcej na każde zainstalowane ogniwo.
Generalnie w przypadku technologii Ni-MH z akumulatorem nic złego się nie dzieje dopóki temperatura regularnie nie przekracza 50 st. C podczas ładowania. Ta granica w tych szybkich ładowarkach dość często była przekraczana, a same ładowarki praktycznie całkowicie zniknęły z rynku.

Technologia Ni-MH jest uważana za powszechnie bezpieczną m.in. z uwagi na bezinwazyjną możliwość odprowadzenia (transferu) nadmiaru dostarczonej energii w postaci ciepła - dopóki ciepło jest trzymane w ryzach, szkody dla akumulatorka być nie powinno.
Także podsumowując ten wątek - dla nowego akumulatorka 2000 mAh, prąd 1A (czas ładowania nieco ponad 2h) nie jest jeszcze przesadnie wysoki, realne problemy z ciepłem zaczynają się pojawiać dopiero przy wartościach 1C (gdzie C to pojemność akumulatorka), czyli 2000mA w przypadku akumulatora 2000 mAh, 2600mA dla akumulatora 2600 mAh itd.

Wiem już kiedy mówimy o szybkim ładowaniu lub wysokim prądzie ładowania, nie rozumiem jednak z czego wynikają problemy z wolnym ładowaniem, czy zbyt niskim prądem ładowania?

Ładowanie typowego akumulatorka Ni-MH kończy się wtedy, gdy napięcie na akumulatorze osiąga maksymalną wartość (ta wartość może być inna dla każdego akumulatorka, a nawet cyklu ładowania, gdyż zależy od wielu czynników, jak temperatury, czy prądu ładowania), a następnie zaczyna powoli spadać. Kłopot w tym, że przy prądzie 0.1C (np. 190 mA dla akumulatorka 1900 mAh) to zjawisko nigdy nie nastąpi. Przy 0.2C (380 mA dla akumulatora 1900 mAh) nadal efekt będzie minimalny. Pokażemy to niżej na odpowiednich wykresach.

Przecież na moim akumulatorze o pojemności 1900 mAh producent wyraźnie pisze "Standard charge: 190 mA for 16h".

Zapis "standard charge" w takiej formie, jaką widzimy na akumulatorkach (niezależnie od producenta) jest wymogiem norm IEC/EN - dotyczy ładowania uprzednio rozładowanego do 1.0V akumulatora, prądem 0.1C przez okres 16h - bez udziału żadnej automatyki, kontroli napięcia itp.
W dobie zaawansowanych ładowarek jest to zapis / wymóg w dużej mierze bezsensowny, nie mający nic wspólnego z realnym zaleceniem. Jednak co do zasady musi być umieszczony na akumulatorze, określa warunki w jakich producent gwarantuje osiągnięcie pojemności minimalnej akumulatora.

Jak wygląda charakterystyka ładowania akumulatorka prądami 0.1C, 0.2C, 0.5C i 1C? Jakie są konsekwencje takiego ładowania?
Obrazujemy to na przykładzie akumulatorka everActive Silver Line AA R6 2000, o pojemności minimalnej 1900 mAh.

1. Ładowanie prądem 0.1C, czyli 190 mA w przypadku akumulatorka 1900 mAh.

Przyjmuje się, że przy tak niskim prądzie ładowania, ładowanie powinno trwać ok. 14-16h. Jedynym wyznacznikiem pełnego naładowania jest tutaj czas i fakt, że napięcie na akumulatorze zostało w pewnym momencie ustabilizowane, choć nadal powoli rośnie.

Jak widać napięcie na akumulatorze, nawet po upływie 16h cały czas rośnie, pomimo, że akumulator został już naładowany do pełna. W takich warunkach każda ładowarka automatyczna może mieć problem z prawidłową oceną pełnego naładowania. W rezultacie bardzo często akumulatorek jest niedoładowywany lub przeładowywany - w przypadku regularnego przeładowywania doprowadzamy do szybszego zużycia naszych ogniw. W przypadku regularnego niedoładowania nasze ogniwo może zostać dotknięte tzw. efektem leniwej baterii i możemy mieć problemy z pełnym wykorzystaniem jego możliwości.

2. Ładowanie 0.2C, czyli 380 mA dla akumulatorka 1900 mAh.

Akumulatorek został naładowany w ok. 6h. W takich warunkach widać już minimalny spadek napięcia pod koniec procesu ładowania. Jak pokażemy niżej jest to jednak zmiana bardzo niewielka.

Spadek napięcia przy prądzie 0.2C wyniósł zaledwie 3 mV. Dobre ładowarki mikroprocesorowe są w stanie wyłapać różnice rzędu 2-3 mV i ładowanie w takich warunkach ma szanse poprawnie się zakończyć. Jednak z uwagi na bardzo niewielki charakter zmiany (spadku) napięcia w ostatniej fazie, taki sposób ładowania nadal niesie ze sobą ryzyko błędnej oceny naładowania przez ładowarkę.
Jeżeli nasza ładowarka pozwala nam na wybór prądu ładowania, to wartość 0.2C powinna być traktowana jako minimalna.

3. Ładowanie 0.5C, czyli 950 mA dla akumulatorka 1900 mAh.

Ładowanie zajęło nieco ponad 2h. Tym razem już widać dość charakterystyczny garb napięcia pod koniec ładowania. Zmiana jest już wyraźnie widoczna.

Spadek napięcia przy prądzie 0.5C wyniósł tutaj 15 mV. Większość ładowarek nie powinna już mieć problemu z prawidłową oceną momentu pełnego naładowania.
Przy prądzie ładowania rzędu 1000 mA w kompaktowych, popularnych ładowarkach może jednak pojawić się problem natury termicznej, związany z generowaniem ciepła przez samą ładowarkę. Zmiany temperatury "z zewnątrz" potrafią skutecznie zakłócić proces ładowania akumulatorka, co czasem powoduje również jego nadmierne nagrzanie się.

Analizując powyższe wykresy wiemy już dlaczego często przyjmuje się, że optymalnym prądem ładowania jest wartość z zakresu 0.2-0.5C.

4. Ładowanie 1C, czyli 1900 mA dla akumulatorka 1900 mAh.

Ładowanie zostało zakończone w niewiele ponad godzinę. Zmiana napięcia jest bardzo widoczna, jego spadek jest jeszcze bardziej stromy. Jak widzimy, im wyższy prąd ładowania, tym łatwiej zauważyć spadek napięcia na akumulatorku pod koniec ładowania.

Spadek napięcia wyniósł tym razem blisko 20 mV. Różnica stosunkowo duża, jednak akumulatorek już był wyraźnie ciepły pod koniec ładowania.

Jeżeli dodamy do tego możliwe kłopoty z nagrzewaniem się samej ładowarki możemy mieć problem z utrzymaniem odpowiednio niskiej temperatury ogniwa, co może skończyć się ze znacznym przeładowaniem i przegrzaniem akumulatorka.

Przy prądach rzędu 1C często zaleca się aktywne chłodzenie ładowarki, lub dodatkowe, czułe czujniki temperatury.
Przy prądzie ładowania 1C i wyższym zdarza się też, że akumulatorek zostaje lekko niedoładowany - ładowanie może zostać zakończone przedwcześnie z uwagi na szybki wzrost temperatury.

Podsumowując, prądy rzędu 0.1C (p.1) są często zbyt niskie aby automatycznie, poprawnie wykryć moment pełnego naładowania. Oczywiście są na rynku ładowarki, które to potrafią, jednak kupując najprostszą ładowarkę, gdzie producent deklaruje czas ładowania 10h lub dłuższy musimy być świadomi możliwych konsekwencji i kompromisów w przyjętym algorytmie ładowania.

Prądy 0.2C-0.5C (p.2,p.3) są uważane za najbardziej optymalne, pozwalają ładowarkom automatycznym na poprawną ocenę momentu pełnego naładowania akumulatorka. Przy tych prądach jest również najmniejsze ryzyko przegrzania akumulatorka.

Prądy 0.5C-1C (p.4) - przy tych wartościach ważna jest temperatura otoczenia i samej ładowarki podczas ładowania - wszelkie nagłe zmiany temperatury mogą zakłócić proces ładowania i doprowadzić do niebezpiecznego nagrzania akumulatorka. Tak wysokie prądy ładowania będą też dużo bardziej rozgrzewać akumulatorki, które są już częściowo zużyte i wyeksploatowane.

Prądy powyżej 1C - to już to co nazywamy zbyt wysokim prądem ładowania. Zalecamy unikać regularnego korzystania z wszelkich ładowarek 15-30 minutowych. Co prawda te ładowarki mają często dodatkowe chłodzenie, jednak mimo to mają często problemy z precyzyjnym naładowaniem akumulatorków i mogą prowadzić do ich szybszego zużycia. Często jest też problem z ładowaniem akumulatorków częściowo zużytych.

 

Autor: Michał Seredziński
Kopiowanie zawartości tekstu lub jego części bez zgody przedstawiciela firmy Baltrade sp. z o.o. jest zabronione.

5
0
Dodaj komentarz