Причината за тази статия беше появата на две батерии за отвертката Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah. Тези батерии бяха заменени с нови поради отказа им да работят след две или три години бездействие. Съхраняването на батериите се извършва в случай, при стайни условия, с пълно зареждане на "родната" памет, след рядка употреба. При следващото отстраняване от кутията за неотложна работа, акумулаторът на отвертката даде цялата си сила за 5-7 минути. След същото време за зареждане, зарядното съобщи, че зареждането е пълно. И така в кръг, за цялото време на работа. Втората резервна батерия се държи по подобен начин. След естествена подмяна те дойдоха при мен.
Акумулаторна акумулаторна отвертка с никел-метал с работно напрежение 14,4 волта е сглобена от 12 отделни елемента с типично напрежение 1,2 волта, свързани последователно. Но различните елементи в производството получават определен диапазон от характеристики. Някои имат по-голям капацитет, докато други имат по-малък капацитет. В резултат на постоянно зареждане в пакет, елементи с по-нисък капацитет постоянно се зареждат. Поради това те бързо се разграждат. Батериите с по-малък капацитет също ще се влошат по време на разреждане. Те се заустват по-рано от други елементи и по-нататъшното изхвърляне води до дълбокото им изхвърляне. Поради това, в случай на повреда на NiMH батерията за отвертката, една или повече клетки на батерията обикновено ще се провалят, а други ще последват. Следователно, основната задача при ремонта на батерията на отвертка е да се идентифицират неуспешни елементи. И в бъдеще е възможно да се възстанови батерията на отвертка с обикновен набор от обслужващи се елементи от основните и резервни батерии или с опит за възстановяване на някои елементи за довършване на батерията.
В Интернет често се изразяват мнения, често противоречиви, как да възстановим такива батерии. Мнозина считат това за просто безперспективно или неефективно поради краткия живот след реставрацията. Но тъй като горните батерии имаха малък брой цикли на зареждане-заряд, те действително работеха под натоварване само за кратко време, реших да изпробвам възможността за техния анализ по елементи и по възможност възстановяване. Може да успеете да съберете резервна батерия за отвертка или да използвате „оцелелите“ елементи в други домашно приготвени продуктиизискваща изпускане на висок разряден ток за кратко време.
За да идентифицирате ненадеждни клетки на батерията:
1. Демонтирах кутията на батерията на отвертка (4 винта) и извади от нея блок от серийно свързани кутии (12 броя) от клетките на NiMH.
2. Извади горните и долните изолационни уплътнения, той освободи плочите, свързващи полюсите на елементите за контакт.
3. Проверката на клетките на батерията не открива външни дефекти (вдлъбнатини, отоци, петна, корозия), които биха могли да повлияят на работата на батерията.
4. За правилната работа на NiMH батериите се препоръчва да се поддържа работното напрежение на клетките в рамките на 1,2–1,4 волта, разрешено е намаляване до 0,9 -1,0 волта. Той измерва напрежението на всеки елемент от батерията с мултицет. Разпределението на напрежението във всички елементи на батерията беше в рамките на 1,01 ... 1,24 волта (т.е. в нормалните граници за разредена батерия), но батерията в отвертката практически не работи.
5. Повторете параграфите 1 - 4 на втората батерия за отвертката. Резултатът е подобен.
6. За да идентифицирам проблема, проведох сравнителни измервания на тока, даден от всеки елемент върху вътрешното съпротивление на мултиметровия шунт. Краткосрочните измервания показаха, че 4 от 24 елемента могат да дадат ток над 1 ампер, а останалите - по-малко от 0,2 ампера. С други думи, само 4 от всички елементи имаха известен капацитет и за кратко време поддържаха работата на отвертка.
7. За да се опитам да възстановя клетките с нисък капацитет и да зареждам работниците, разглобих NiMH батериите. За целта изрязах джъмперите, свързващи елементите с обикновени ножици. Ако е възможно в бъдеще, свързването на елементите чрез запояване на остатъци от джъмпери няма да е проблем.
8. Четири избрани елемента с определен капацитет са маркирани и готови за експерименти.
9. За да възстановите или отхвърлите отделните елементи, е необходимо да заредите елемента с ток от 0,5 ... 1,0С (бързо зареждане) до номиналния капацитет, ограничавайки заряда според прогнозното време. Но за да изчислите времето, трябва да знаете капацитета и първоначалното зареждане на клетката на батерията. Следователно, за да се изключи неизвестният първоначален заряд в изчисленията, е необходимо първо да се разреди възстановената батерия.
Проверката на капацитета на заредения елемент може също да бъде проверена чрез неговото разреждане, като се контролира токът и времето на разреждане.
Във връзка с гореизложеното първата стъпка за определяне на характеристиките на акумулатора ще бъде разтоварването на клетката при постоянно натоварване с контрол върху минималното остатъчно напрежение от 0,9 ... 1,0 волта, за да се изключи дълбокия разряд. Всичко е просто с тока - колкото по-малък е токът на разреждане, толкова по-пълно е разреждането и по-ефикасният процес, но времето за зареждане ще се увеличи. Никело-метални хидридни батерии могат да дават много ток, но не се препоръчва да се задават стойности по-високи от 0,5 С по време на разреждане. Това води до намаляване на броя цикли на зареждане-заряд и намаляване на експлоатационния живот. В резултат на това вземаме разряден ток от 100 mA.
10. За да разреждаме клетките на батерията, ние сглобяваме проста схема, която ви позволява да контролирате процеса на разреждане чрез светенето на светодиода.
За да гарантираме запалването на светодиода, монтираме два елемента, свързани последователно едновременно. Всеки от тях се разтоварва в собствена верига на съпротивление (която определя тока на разреждане) и диоди (които определят минималното напрежение върху клетката на акумулатора в рамките на 0,9 ... 1,0 волта). Това минимално напрежение върху елемента се получава автоматично. Краят на цикъла на разреждане, когато светодиодът е изключен.
11. Избираме частите според схемата и я сглобяваме върху парче PCB, изрязано от универсална платка.
12. Свързваме два елемента последователно, в съответствие с полярността, като не забравяме да свържем средната точка (бял проводник) и да наблюдаваме блясъка на светодиода. По продължителността на разреждането е възможно да се ориентирате за капацитета на клетката на батерията.
13. Капацитетът на клетката може да бъде измерен чрез разреждане на напълно заредена батерия. За да направите това, трябва да откриете времето на разреждане и да го умножите по разрядния ток. Това ще бъде капацитетът, който трябва да се сравни с номиналния. Някои устройства, като iMAX-B6, автоматично измерват измерванията. Ще действаме по по-икономичен начин. Тъй като за да оценим възможността за използване на елементите на батерията, се нуждаем само от приблизителни стойности на капацитета, ще провеждаме периодични измервания на два елемента с екстремни характеристики.
14. При периодично измерване на тока в процеса на контрол на разреждане на дадено устройство, предварително разредена и напълно заредена клетка на батерията (параграфи 9 ... 12), е възможно да се види разликата между клетките, която е отразена в графиката
Графика 1 (червена линия) отразява процеса на изхвърляне на елементи, избрани чрез измервания (точка 8), които първоначално имат известен капацитет. Според измервания и изчисления, капацитетът на тази батерийна клетка е около 95 часа, което е 44% от номиналния капацитет. Поради нестабилността на тока на разтоварване, изчислението беше извършено чрез сумиране на компонентните капацитети за кратки периоди на време на разреждане (10-15 минути), следващи един след друг. Разрядният ток беше взет като среден, между началото и края на всеки от периодите.
Графика 2 (зелена линия) показва процеса на изхвърляне на елемент с минимален първоначален капацитет. Измерванията и изчисленията се извършват по подобен начин. Капацитетът на този елемент е около 50 часа (23%). Характерът на спада на тока на разреждане рязко се различава от предишния и показва малък капацитет на елемента.
Графиките показват, че потенциалният капацитет на клетката на акумулатора, с цел отхвърляне, може да бъде определен през първите 20-30 минути от контролния разряд по величината на спада на тока на разреждане. Освен това, въпреки един пълен цикъл на разреждане и прогнозния заряд на стара батерийна клетка, без допълнителни мерки за възстановяване, капацитетът й практически не се възстановява.
Причината за значителния спад в капацитета на никеловите метални хидридни елементи може да е ефектът на паметта. Проявява се в цикли на непълно изхвърляне и последващо зареждане. В резултат на такава работа батерията „запомня“ все по-долната долна граница на разреждането, което намалява капацитета. Част от активната маса на батерията изпада от процеса.
За да се елиминира този ефект, се препоръчва редовно да се възстановяват или тренират батериите. За да направите това, съгласно горната диаграма, изхвърлянето се извършва и след това пълният процес на зареждане. Препоръчва се да се направят няколко такива цикъла.
Друг начин за възстановяване на NiMH батериите е преминаването на ток през тях в къси импулси. Токът трябва да бъде десет пъти по-висок от стойността на капацитета на елемента. В същото време дендритите се унищожават и батерията се "актуализира". Освен това неговото обучение се провежда под формата на няколко цикъла на заряд-разряд.