Årsaken til denne artikkelen var utseendet på to batterier for Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah skrutrekker. Disse batteriene ble erstattet med nye på grunn av at de nektet å jobbe etter to eller tre år med inaktivitet. Lagring av batterier foregikk i et tilfelle, i romforhold, med full lading på det "innfødte" minnet, etter sjelden bruk. Ved neste fjerning fra saken for presserende arbeid ga batteriet til skrutrekkeren all sin styrke på 5-7 minutter. Etter samme ladetid rapporterte laderen at ladningen var full. Og slik i en sirkel, for hele arbeidstiden. Det andre backup-batteriet oppførte seg på samme måte. Etter en naturlig erstatning, kom de til meg.
Et nikkel-metallhydrid trådløst skrutrekkerbatteri med en driftsspenning på 14,4 volt er satt sammen fra 12 separate elementer med en typisk spenning på 1,2 volt koblet i serie. Men forskjellige elementer i produksjonen får et visst utvalg av egenskaper. Noen har mer kapasitet, mens andre har mindre. Som et resultat av konstant lading i en bunt, blir elementer med lavere kapasitet kontinuerlig ladet. På grunn av dette er de raskt nedverdigende. Batterier med mindre kapasitet vil også forringes under utladning. De slippes ut tidligere enn andre elementer, og ytterligere utslipp fører til deres dype utslipp. På grunn av dette, i tilfelle en feil på NiMH-batteriet for skrutrekkeren, vil en eller flere battericeller vanligvis svikte, og andre vil følge. Derfor er hovedoppgaven når du reparerer batteriet til en skrutrekker, å identifisere mislykkede elementer. Og i fremtiden er det mulig å gjenopprette batteriet til en skrutrekker med et enkelt sett med reparasjonselementer fra hoved- og reservebatteriene, eller med et forsøk på å gjenopprette noen elementer for å fullføre batteriet.
Meninger kommer ofte til uttrykk på Internett, ofte kontroversielt, om hvordan du kan gjenopprette slike batterier. Mange anser dette rett og slett som lite kompromissløst eller ineffektivt på grunn av den korte levetiden etter restaurering. Men siden de ovennevnte batteriene hadde et lite antall ladning-utladningssykluser, og de faktisk opererte under belastning bare en kort tid, bestemte jeg meg for å prøve ut muligheten for deres element-for-element-analyse og om mulig utvinning. Du kan kanskje samle et ekstra batteri til en skrutrekker eller bruke de "overlevende" elementene i andre hjemmelagde produktersom krever utslipp av høy utladningsstrøm på kort tid.
Slik identifiserer du upålitelige battericeller:
1. Demonter batterikassen til en skrutrekker (4 skruer) og fjern en blokk med seriekoblede bokser (12 stk) NiMH-battericeller.
2. Etter å ha fjernet de øvre og nedre isoleringspakningene, løslot han platene som forbinder elementenees poler for kontakt.
3. Inspeksjon av battericellene avdekket ingen eksterne feil (bulker, hevelse, flekker, korrosjon) som kan påvirke driften av batteriet.
4. For riktig drift av NiMH-batterier, anbefales det å opprettholde driftsspenningen på cellene innen 1,2–1,4 volt, en reduksjon til 0,9-1,0 volt er tillatt. Han målte spenningen på hvert element i batteriet med en multimeter. Spenningen spredt over alle batterielementene var innenfor 1,01 ... 1,24 volt (dvs. innenfor normalområdet for et utladet batteri), men batteriet i skrutrekkeren fungerer praktisk talt ikke.
5. Gjenta avsnittene 1 - 4 på det andre batteriet til skrutrekkeren. Resultatet er likt.
6. For å identifisere problemet gjennomførte jeg komparative målinger av strømmen gitt av hvert element på den indre motstanden til multimeter shunt. Kortsiktige målinger viste at 4 av 24 elementer kan gi en strøm på mer enn 1 ampere, og resten - mindre enn 0,2 ampere. Med andre ord, bare 4 av alle elementene hadde en viss kapasitet og støttet i løpet av kort tid arbeidet med en skrutrekker.
7. For å prøve å gjenopprette celler med lav kapasitet og lade arbeidere, demonterte jeg NiMH-batteripakkene. For å gjøre dette kuttet jeg hopperne som forbinder elementene med vanlig saks. Hvis det er mulig i fremtiden, vil det ikke være noe problem å koble elementene ved å lodde jumperrester.
8. Fire utvalgte elementer med en viss kapasitet er merket og klare for eksperimentering.
9. For å gjenopprette eller avvise enkeltelementer, er det nødvendig å lade elementet med en strøm på 0,5 ... 1,0C (hurtigladning) til den nominelle kapasiteten, begrense ladningen i henhold til estimert tid. Men for å beregne tiden, må du kjenne til battericellens kapasitet og initial lading. For å ekskludere den ukjente startladningen i beregningene, er det derfor nødvendig å tømme det gjenopprettede batteriet først.
Kontroll av kapasiteten til et ladet element kan også kontrolleres ved utladning, kontroll av strømmen og utladningstiden.
I forbindelse med det ovennevnte vil det første trinnet for å bestemme egenskapene til batteriet være å tømme cellen med en konstant belastning, med en kontroll over minste restspenning på 0,9 ... 1,0 volt, for å utelukke en dyp utladning. Alt er enkelt med strømmen - jo mindre utladningsstrøm, desto mer fullstendig utladning og desto mer effektiv prosess, men ladetiden vil øke. Nikkel-metallhydridbatterier kan gi mye strøm, men det anbefales ikke å stille verdier høyere enn 0,5C under utladning. Dette fører til en reduksjon i antall ladning-utladningssykluser og en reduksjon i levetid. Som et resultat tar vi en utladningsstrøm på 100 mA.
10. For å tømme battericellene, setter vi sammen en enkel krets som lar deg kontrollere utladningsprosessen ved lysdioden.
For å sikre tenning av LED, installerer vi to elementer koblet i serie samtidig. Hver av dem ledes ut i sin egen motstandskjede (som bestemmer utladningsstrømmen) og dioder (som bestemmer minimumsspenningen på battericellen innen 0,9 ... 1,0 volt). Denne minste spenningen på elementet oppnås automatisk. Slutten av utladningssyklusen når LED-en er slått av.
11. Vi velger delene i henhold til skjemaet og monterer dem på et stykke PCB kuttet fra et universelt kretskort.
12. Vi kobler to elementer i serie, i samsvar med polariteten, og ikke glemmer å koble midtpunktet (hvit ledning) og observere lysstyrken på LED. Etter utladningens varighet er det mulig å navigere rundt kapasiteten til battericellen.
13. Cellens kapasitet kan måles ved å tømme et fulladet batteri. For å gjøre dette, må du oppdage utladningstiden og multiplisere den med utladningsstrømmen. Dette vil være kapasiteten som må sammenlignes med den nominelle. Noen enheter, for eksempel iMAX-B6, måler automatisk. Vi vil opptre på en mer økonomisk måte. Siden for å vurdere muligheten for å bruke batterielementene, trenger vi bare omtrentlige verdier av kapasitansen, vil vi utføre periodiske målinger på to elementer med ekstreme egenskaper.
14. Når du periodisk måler strømmen i kontrollprosessen for en utladning på en gitt enhet, en tidligere utladet og fulladet battericelle (avsnitt 9 ... 12), er det mulig å se forskjellen mellom cellene, som gjenspeiles i grafen
Graf 1 (rød linje) reflekterer utladningsprosessen til elementer valgt ved målinger (post 8), som opprinnelig har en viss kapasitet. I følge målinger og beregninger er kapasiteten til denne battericellen omtrent 95 timer, noe som er 44% av den nominelle kapasiteten. På grunn av ustabiliteten til utladningsstrømmen ble beregningen utført ved å summere komponentens kapasitanser over korte perioder med utladningstid (10-15 minutter) etter hverandre. Utladningsstrømmen ble tatt som gjennomsnittet mellom begynnelsen og slutten av hver av periodene.
Graf 2 (grønn linje) viser prosessen med å tømme ut et element med en minimum startkapasitet. Målinger og beregninger utføres på samme måte. Kapasiteten til dette elementet er omtrent 50 timer (23%). Arten av fallet i utladningsstrømmen skiller seg kraftig fra den forrige og indikerer en liten kapasitet på elementet.
Grafene viser at potensialkapasiteten til battericellen, med det formål å avvise det, kan bestemmes i løpet av de første 20-30 minuttene av kontrollutladningen med størrelsen på utladningsstrømfallet. Og til tross for en full syklus med utladning og antatt lading av en gammel battericelle, uten ytterligere gjenopprettingstiltak, blir kapasiteten praktisk talt ikke gjenopprettet.
Årsaken til et betydelig fall i kapasiteten til nikkelmetallhydridelementer kan være hukommelseseffekten. Det manifesterer seg i sykluser med ufullstendig utladning og påfølgende lading. Som et resultat av slik drift "husker" batteriet den stadig nedre nedre grensen for utladningen, noe som reduserer kapasiteten. En del av den aktive massen til batteriet faller ut av prosessen.
For å eliminere denne effekten, anbefales det at du jevnlig gjenoppretter eller trener batteriene. For å gjøre dette, i henhold til diagrammet ovenfor, utføres utladningen og deretter fullstendig ladeprosess. Det anbefales å gjøre flere slike sykluser.
En annen måte å gjenopprette NiMH-batterier er å føre strøm gjennom dem i korte pulser. Strømmen skal være ti ganger høyere enn verdien på elementets kapasitans. Samtidig ødelegges dendritter og batteriet "oppdateres". Videre blir treningen hans utført i form av flere ladning-utladningssykluser.