Come caricare correttamente la batteria

Nel mercato moderno delle fonti chimiche di corrente continua riutilizzabile, le più comuni sono le batterie dei seguenti sei tipi:

• Batterie al piombo;

• Batterie al nichel-cadmio;

• Batterie al nichel-metallo idruro;

• Batterie al nichel-zinco;

• Batterie agli ioni di litio;

• Batterie ai polimeri di litio;

Molte persone hanno spesso una domanda molto ragionevole, come caricare correttamente questa o quella batteria in modo da non rovinarla in anticipo, prolungarne la durata il più possibile e allo stesso tempo ottenere un'alta qualità del nostro lavoro? Questo articolo ti aiuterà a ottenere una risposta a questa domanda in relazione a diversi tipi di batterie dalle più comuni oggi.

Il metodo tradizionale più sicuro per caricare le batterie al piombo è la ricarica CC, quando il suo valore in ampere non supera il 10% (0,1 C) del valore della capacità della batteria in ampere-ora.

Nonostante questa tradizione, alcuni produttori stessi indicano il valore esatto della corrente di carica massima consentita per una particolare batteria, e questa cifra in ampere raggiunge spesso il 20-30% (0,2C-0,3C) della capacità della batteria per ampere-ora.Quindi, se la batteria ha una capacità di 55 ampere/ora, una corrente di carica iniziale di 5,5 ampere è la soluzione più sicura.

Va ricordato che la tensione di una cella di una batteria al piombo non deve superare i 2,3 volt, pertanto, durante la ricarica con corrente continua, è necessario monitorare la tensione, ad esempio una batteria da 12 volt è composta da 6 celle della batteria, il che significa che la tensione totale alla fine del processo di ricarica della batteria non deve superare i 13,8 volt.

Ad esempio, se una batteria al piombo con una capacità di 100 ampere-ora è stata caricata con una corrente costante di 20 ampere, dopo 6-7 ore di tale carica sarà già caricato il 90% della sua capacità, quindi la costante dovrebbe essere impostato sulla tensione e dopo 17 ore la ricarica sarà completamente completata.

Perchè così lungo? Man mano che la corrente diminuirà e la tensione si avvicinerà lentamente ed esponenzialmente al valore target di 13,8 volt. Una batteria caricata in questo modo è affidabile sia per il funzionamento tampone che per il ciclo.

Esiste un altro modo per caricare le batterie al piombo adatto al funzionamento ciclico. Questo metodo consente di caricare la batteria per 6 ore.

La corrente di carica è impostata al 20% della capacità della batteria in ampere-ora e la tensione è impostata a 14,5 volt (per una batteria con una tensione nominale di 12 volt), quindi la batteria viene caricata per 5-6 ore, poi il caricabatterie si spegne...

Ad essere onesti, va notato che i moderni caricabatterie specializzati di alta qualità semplicemente non consentono situazioni critiche durante il processo di ricarica.

Le batterie al nichel cadmio devono essere caricate con cautela, temendo il sovraccarico alla fine, perché durante il processo di carica dell'elettrodo positivo di ossido-nichel, l'evoluzione dell'ossigeno aumenta gradualmente e il tasso di utilizzo della corrente diminuisce gradualmente. Quindi il processo di ricarica di una batteria al nichel-cadmio è accompagnato da un aumento della sua pressione interna.

È meglio caricare le batterie al nichel-cadmio a temperature comprese tra +10 e +30 gradi, poiché l'ossigeno viene assorbito dall'elettrodo negativo di cadmio a una velocità ottimale.

Per le batterie a rulli cilindrici, la ricarica ad alta velocità è consentita perché gli elettrodi sono strettamente assemblati lì, ma la loro efficienza di carica nell'intervallo di correnti di carica da 0,1 C a 1 C è pressoché invariata. Nella modalità di ricarica standard per batterie al nichel-cadmio, in 16 ore la cella è completamente carica da 1 volt a 1,35 volt a una corrente di 0,1 C, e in alcuni casi sono sufficienti 14 ore.

Per accelerare la carica di alcune moderne batterie al nichel-cadmio si può applicare una corrente continua maggiorata, ma in questo caso è necessario un apposito sistema di controllo che non permetta la ricarica.

In generale, le batterie al nichel-cadmio possono essere caricate in sicurezza con una corrente costante di 0,2 C-0,3 C per un periodo da 6 a 3 ore, è importante solo monitorare il tempo di ricarica. Qui consentiamo anche la ricarica fino al 120-140%, quindi la capacità di scarica sarà vicina alla capacità della batteria.

Per le batterie al nichel-cadmio, l'effetto memoria è insito, pertanto, deve essere caricata solo una batteria completamente scarica, altrimenti, a causa della sottoscarica risultante, un ulteriore doppio strato elettrico, la batteria non sarà in grado di scaricare completamente la carica completamente. Conservare le batterie al nichel-cadmio completamente scariche. Per caricare batterie al nichel-cadmio, così come per altri tipi, vengono prodotti caricabatterie speciali.

Le batterie al nichel-metallo idruro sono state sviluppate per sostituire le batterie al nichel-cadmio. A parità di dimensioni, hanno il 20% di capacità in più e sono prive dell'effetto memoria, quindi possono essere caricate in qualsiasi stato. Tuttavia, se la batteria NiMH è stata immagazzinata parzialmente scarica per più di 30 giorni, deve essere scaricata completamente prima dell'uso e quindi ricaricata completamente.

È necessario conservare le batterie al nichel-metallo idruro in uno stato parzialmente carico, circa il 40% della sua capacità nominale. Prima di caricare nuove batterie per l'uso, è utile addestrarle scaricandole completamente e caricandole 4-5 volte, quindi la capacità di lavoro delle batterie sarà maggiore che senza tale addestramento.

Le condizioni di ricarica sono simili al nichel-cadmio: con una corrente di 0,1 C, la ricarica durerà dalle 15 alle 16 ore di tempo, queste raccomandazioni sono standard per tutti i produttori di batterie al nichel-metallo idruro; come le batterie al nichel-cadmio, le batterie al nichel-metallo idruro sono sensibili al surriscaldamento e non dovrebbero essere lasciate riscaldare oltre i 50 gradi.

Le batterie di questo tipo vengono caricate con corrente continua a una tensione da 1,4 a 1,6 volt per cella della batteria e una batteria con una tensione di 0,9 volt è considerata completamente scarica, un'ulteriore scarica sarà dannosa per la batteria.

Quando una batteria al nichel-metallo idruro è quasi completamente carica, inizia a riscaldarsi di più perché l'energia della fonte non supporterà più la reazione chimica della carica e, se la corrente di carica è sufficientemente elevata, la temperatura della batteria inizia aumentare bruscamente dopo il completamento del processo di avvio. Quindi, installando un sensore di temperatura, è possibile monitorare lo stato di carica mentre la temperatura massima consentita non supera i +60 gradi. Sono disponibili caricabatterie speciali per la ricarica di batterie al nichel-metallo idruro.

Una batteria al nichel-zinco ha una tensione nominale di 1,6 volt, ovvero per la ricarica è necessario applicarle 1,9 volt, con una corrente di 0,25 C. Può essere ricaricata completamente in 12 ore con un caricabatterie speciale e da qualsiasi paese.Non ha effetto memoria, ma per prolungare la durata, aumentare il numero di cicli di lavoro di una batteria al nichel-zinco, deve essere caricata solo per 90% della sua capacità.

Altrimenti, è simile a una batteria al nichel-metallo idruro, ma la tensione di scarica qui è di 1,2 volt e il numero di cicli di lavoro è tre volte inferiore. La temperatura massima consentita è di +40 gradi.

Le batterie agli ioni di litio vengono solitamente caricate prima a una corrente costante da 0,2 C a 1 C a una tensione da 4 a 4,2 volt per 40 minuti, quindi a una tensione costante di 4,2 volt per cella. Se la ricarica viene effettuata con una corrente di 1C, il tempo per caricare completamente la batteria agli ioni di litio sarà di sole 2-3 ore.

Se la tensione di carica supera i 4,2 volt, la durata della batteria agli ioni di litio sarà ridotta. Inoltre, si sconsiglia vivamente di ricaricare le batterie agli ioni di litio. questo porta al fatto che il litio metallico si deposita sull'elettrodo negativo e l'ossigeno viene rilasciato attivamente sull'anodo, a seguito del quale possono verificarsi perdite termiche, un aumento della pressione all'interno dell'alloggiamento della batteria e questo può portare a una diminuzione della pressione.

Pertanto, è sicuro e corretto caricare la batteria agli ioni di litio in modo tale che la tensione non superi il valore raccomandato dal produttore della batteria.

Alcune batterie agli ioni di litio contengono circuiti di protezione che proteggono la cella agli ioni di litio dal sovraccarico, la protezione si attiva quando la temperatura della batteria raggiunge i +90 gradi. Alcune batterie sono dotate di un interruttore meccanico integrato che risponde alla sovrapressione nell'alloggiamento della batteria.

Spesso, un sistema di monitoraggio integrato in una batteria agli ioni di litio monitora il valore della tensione di carica in ingresso e, quando il valore rientra nell'intervallo consentito, inizia il processo di ricarica; se la tensione limite viene superata o inferiore al valore inferiore consentito, la ricarica semplicemente non si avvia.

Tuttavia, è necessario prestare attenzione al processo di ricarica delle batterie agli ioni di litio, monitorare la tensione e la corrente. Fondamentalmente, qualsiasi dispositivo che utilizza una batteria agli ioni di litio ha spesso un caricabatterie integrato o viene fornito con un caricabatterie esterno.

Le batterie ai polimeri di litio non differiscono nel modo di ricarica dalle batterie agli ioni di litio.L'unica differenza è che una batteria ai polimeri di litio contiene un elettrolita simile al gel, non un liquido, e anche se sovraccaricata o surriscaldata, non esplode come fa la sua controparte agli ioni di litio, ma si gonfia. Questo spiega la tendenza allo spostamento dal mercato delle batterie agli ioni di litio ai polimeri di litio.

Leggi anche su questo argomento: Come funzionano e funzionano le batterie?