Årsagen til denne artikel var udseendet på to batterier til Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah skruetrækker. Disse batterier blev udskiftet med nye på grund af deres afslag på at arbejde efter to eller tre års inaktivitet. Opbevaring af batterier fandt sted i en sag, i rumforhold, med en fuld opladning på den "oprindelige" hukommelse efter sjælden brug. Ved næste fjernelse fra sagen til presserende arbejde gav batteriet i skruetrækkeren al sin styrke på 5-7 minutter. Efter den samme opladningstid oplyste opladeren, at opladningen var fuld. Og så i en cirkel, for hele arbejdet. Det andet backupbatteri opførte sig på samme måde. Efter en naturlig erstatning kom de til mig.
Et nikkel-metalhydrid trådløst skruetrækker-batteri med en driftsspænding på 14,4 volt er samlet fra 12 separate elementer med en typisk spænding på 1,2 volt forbundet i serie. Men forskellige elementer i produktionen får en vis række karakteristika. Nogle har mere kapacitet, mens andre har mindre. Som et resultat af konstant opladning i et bundt genoplades elementer med en lavere kapacitet konstant. På grund af dette er de hurtigt nedværdigende. Batterier med lavere kapacitet nedbrydes også under afladning. De udledes tidligere end andre elementer, og yderligere udladning fører til deres dybe udladning. På grund af dette, i tilfælde af en NiMH-batterifunktion for skruetrækkeren, vil en eller flere battericeller normalt svigte, og andre vil følge. Derfor er hovedopgaven ved reparation af batteriet i en skruetrækker at identificere mislykkede elementer. Og i fremtiden er det muligt at gendanne batteriet i en skruetrækker med et simpelt sæt, der kan repareres, fra hoved- og reservebatterier eller med et forsøg på at gendanne nogle elementer for at fuldføre batteriet.
Meninger udtrykkes ofte på Internettet, ofte kontroversielt, om, hvordan man gendanner sådanne batterier. Mange betragter dette som simpelt som kompromisløst eller ineffektivt på grund af den korte levetid efter restaurering. Men da de ovennævnte batterier havde et lille antal ladeafladningscyklusser, de faktisk kun fungerede under belastning i kort tid, besluttede jeg at prøve muligheden for deres element-for-element-analyse og om muligt gendannelse. Du kan muligvis samle et ekstra batteri til en skruetrækker eller bruge de "overlevende" elementer i andre hjemmelavede produkterder kræver udtømning af høj udledningsstrøm på kort tid.
Sådan identificeres upålidelige battericeller:
1. Demonter batterikassen af en skruetrækker (4 skruer) og fjern en blok af seriekoblede dåser (12 stykker) NiMH-battericeller.
2. Efter at have fjernet de øverste og nederste isolerende pakninger frigav han pladerne, der forbinder elementernes poler til kontakt.
3. Undersøgelse af battericellerne afslørede ingen eksterne defekter (buler, hævelse, pletter, korrosion), der kunne have indflydelse på batteriets funktion.
4. For korrekt brug af NiMH-batterier anbefales det at opretholde driftsspændingen på cellerne inden for 1,2–1,4 volt, en reduktion til 0,9-1,0 volt er tilladt. Han målte spændingen på hvert element i batteriet med en multimeter. Spændingen spredt over alle battericeller var inden for 1,01 ... 1,24 volt (dvs. inden for det normale område for et afladet batteri), men batteriet i skruetrækkeren fungerer praktisk talt ikke.
5. Gentag afsnit 1 - 4 på det andet batteri for en skruetrækker. Resultatet er ens.
6. For at identificere problemet foretog jeg sammenlignende målinger af strømmen, der blev givet af hvert element på den interne modstand af multimeter shunt. Kortvarige målinger viste, at 4 elementer ud af 24 kan give en strøm på mere end 1 ampere, og resten - mindre end 0,2 ampere. Med andre ord, kun 4 af alle elementer havde en vis kapacitet og understøttede i kort tid arbejdet med en skruetrækker.
7. Til arbejde med at prøve at gendanne elementer med lav kapacitet og oplade de arbejdende, tog jeg NiMH-batteriblokkene fra hinanden. For at gøre dette klippede jeg jumpere, der forbinder elementerne med almindelig saks. Hvis det er muligt i fremtiden, vil tilslutning af elementerne ved lodning af jumperrester ikke være et problem.
8. Fire valgte elementer med en bestemt kapacitet er markeret og klar til eksperimentering.
9. For at gendanne eller afvise individuelle elementer er det nødvendigt at oplade elementet med en strøm på 0,5 ... 1,0C (hurtig opladning) til den nominelle kapacitet, hvilket begrænser ladningen i henhold til den estimerede tid. Men for at beregne tiden skal du vide kapaciteten og den oprindelige opladning af battericellen. Derfor er det nødvendigt først at aflade det gendannede batteri for at udelukke den ukendte oprindelige opladning i beregningerne.
Kontrol af et ladet elements kapacitet kan også kontrolleres ved dets udladning, styring af strømmen og afladningstiden.
I forbindelse med ovenstående vil det første trin til bestemmelse af batteriets karakteristika være at aflade cellen ved en konstant belastning med en kontrol over den mindste restspænding på 0,9 ... 1,0 volt for at udelukke en dyb udladning. Alt er enkelt med strømmen - jo mindre udledningsstrøm, jo mere komplet udladning og desto mere effektiv er processen, men ladetiden øges. Nikkel-metalhydridbatterier kan give meget strøm, men det anbefales ikke at indstille værdier højere end 0,5 ° C under afladning. Dette fører til en reduktion i antallet af ladeafladningscyklusser og et fald i levetiden. Som et resultat tager vi en udladningsstrøm på 100 mA.
10. For at aflade battericellerne samler vi et simpelt kredsløb, der giver dig mulighed for at kontrollere afladningsprocessen med LED.
For at sikre, at lysdioden tændes, installerer vi to elementer, der er tilsluttet i serie på samme tid. Hver af dem udledes i sin egen modstandskæde (som bestemmer udladningsstrømmen) og dioder (som bestemmer minimumspændingen på battericellen inden for 0,9 ... 1,0 volt). Denne mindste spænding på elementet opnås automatisk. Afslutningen af afladningscyklussen, når LED'en er slukket.
11. Vi vælger delene i henhold til skemaet og samler dem på et stykke PCB skåret fra et universelt kredsløbskort.
12. Vi forbinder to elementer i serie i overensstemmelse med polariteten og glemmer ikke at forbinde midtpunktet (hvid ledning) og observere lysdioden. Efter afladningens varighed er det muligt at navigere omkring battericellens kapacitet.
13. Cellens kapacitet kan måles ved at aflade et fuldt opladet batteri. For at gøre dette skal du registrere afladningstiden og multiplicere den med udledningsstrømmen. Dette vil være den kapacitet, der skal sammenlignes med den nominelle. Nogle enheder, f.eks. IMAX-B6, foretager målinger automatisk. Vi vil handle på en mere økonomisk måde. Da vi vurderer muligheden for at bruge batterielementerne, behøver vi kun tilnærmede værdier af kapacitansen, vi udfører periodiske målinger på to elementer med ekstreme egenskaber.
14. Når man periodisk måler strømmen i kontrolprocessen for en afladning på en given enhed, en forudladet og fuldt opladet battericelle (afsnit 9 ... 12), er det muligt at se forskellen mellem cellerne, som afspejles i grafen
Graf 1 (rød linje) afspejler afladningsprocessen for elementer, der er valgt ved målinger (punkt 8), som oprindeligt har en vis kapacitet. I henhold til målinger og beregninger er kapaciteten på denne battericelle ca. 95 timer, hvilket er 44% af den nominelle kapacitet. På grund af ustabiliteten af afladningsstrømmen blev beregningen udført ved at opsummere komponentkapacitanserne over korte perioder med udladningstid (10-15 min) efter hinanden. Udledningsstrømmen blev taget som gennemsnittet mellem begyndelsen og slutningen af hver af perioderne.
Graf 2 (grøn linje) viser processen med at aflade et element med en minimal startkapacitet. Målinger og beregninger udføres på lignende måde. Dette elements kapacitet er ca. 50 timer (23%). Arten af faldet i afladningsstrømmen adskiller sig kraftigt fra det foregående og indikerer en lille kapacitet på elementet.
Graferne viser, at batteriets cellepotentiale med henblik på afvisning kan bestemmes i løbet af de første 20-30 minutter af kontroludladningen med størrelsen af afladningsstrømfaldet. Og til trods for en fuld udladningscyklus og den anslåede opladning af en gammel battericelle uden yderligere gendannelsesforanstaltninger, er dens kapacitet praktisk talt ikke gendannet.
Årsagen til et markant fald i kapaciteten af nikkelmetalhydridelementer kan være hukommelseseffekten. Det manifesterer sig i cykler med ufuldstændig udladning og efterfølgende opladning. Som et resultat af en sådan operation "husker" batteriet den stadig lavere nedre grænse for udladningen, hvilket reducerer kapaciteten. En del af den aktive masse af batteriet falder ud af processen.
For at fjerne denne effekt anbefales det, at batterierne gendannes regelmæssigt eller trænes. For at gøre dette i henhold til ovenstående diagram udføres afladningen og derefter den komplette opladningsproces. Det anbefales at udføre flere sådanne cyklusser.
En anden måde at gendanne NiMH-batterier på er at føre strøm gennem dem i korte pulser. Strømmen skal være ti gange højere end værdien på elementets kapacitans. Samtidig ødelægges dendriter, og batteriet "opdateres". Yderligere udføres hans træning i form af adskillige ladeafladningscyklusser.