¿Cuánto tiempo cargar las baterías recargables y otras reglas para el uso de baterías recargables Ni-MH?

Recuerda que las baterías Ni-MH no les gusta especialmente:

• Descarga extremadamente baja - incluso varias descargas de las baterías por debajo de 1.0V y su posterior almacenamiento en ese estado conduce a su rápida y permanente destrucción - se debe controlar el nivel de carga de sus baterías y evitar almacenar completamente descargadas.
• Descarga muy lenta - usar las baterías durante un largo período (varios meses), por ejemplo, en controles remotos de equipos de RTV, conduce a un aumento de su resistencia interna – a medida que aumenta la resistencia, disminuye la efectividad de entrega de energía de la batería, lo que a su vez conduce a su desgaste prematuro. Preste atención a la línea de productos dedicados a este tipo de dispositivos, por ejemplo, Eneloop para dispositivos DECT, o everActive Infinity Line

¿Qué tiene un impacto especialmente negativo en las baterías Ni-MH?

• Uso y almacenamiento a temperaturas extremadamente altas (por encima de 60 °C) y bajas (por debajo de -20 °C). Esto conduce a un desgaste mucho más rápido.

Incluso si la tecnología descrita relacionada con el uso de baterías de níquel-hidruro metálico no nos es completamente ajena, hay una gran posibilidad de que no hayamos evitado algunos errores básicos que han llevado al desgaste más rápido de nuestras celdas. Presentamos ejemplos de estereotipos y verificamos afirmaciones populares que actualmente han perdido mucho de su valor:

• ¿Cuanto más lento cargamos las baterías Ni-MH, mejor para su vida útil?
  Esto es actualmente en gran medida una afirmación errónea, ya que la mayoría de los cargadores modernos de baterías Ni-MH requieren una corriente de carga adecuadamente alta para determinar con precisión el momento de la carga completa. El valor mínimo de la corriente de carga óptima para las populares pilas AA y las más capacitivas AAA es de aproximadamente 400 mA. Las corrientes de 200 mA en el caso de cargadores automáticos, controlados por microprocesador, son óptimas solo para baterías de baja capacidad
• ¿La descarga total de la batería antes de cargarla hace que las baterías mantengan su plena eficiencia por más tiempo?
  Absolutamente no - este consejo era muy valioso hace varias décadas, cuando las baterías Ni-Cd (níquel-cadmio), con un efecto de memoria muy visible, eran aún comunes. Este tipo de acciones con la batería Ni-MH conducen a una reducción significativa de la vida útil de estas celdas. Este tema lo abordaremos más ampliamente en un artículo separado.

¿Entonces cuánto tiempo debemos cargar estas baterías?

Si no disponemos de un cargador de baterías con procesador que ajuste el tiempo de carga óptimo y el voltaje de corriente por nosotros, debemos calcular nosotros mismos el tiempo de carga necesario.
A diferencia de las baterías de automóviles, que se cargan a un voltaje constante, las baterías Ni-Cd y Ni-MH se cargan a una corriente constante (intensidad constante). El método más simple de carga es simplemente conectar la celda a cargar a una fuente de corriente con una intensidad de C/10 durante aproximadamente 14-16 horas. C aquí significa la capacidad de la batería (medida en miliamperios-hora - mAh) - recordemos que una batería con una capacidad de 1000mAh (es decir, una Ah - amperio-hora) es aquella que puede proporcionar una corriente de 1A durante una hora (o una corriente de 2A durante media hora, 500mA durante dos horas, etc.) Por lo tanto, una batería completamente descargada con una capacidad de 2000mAh debería, según este método, cargarse durante 15 horas con una corriente de 200mA.

El método descrito es bastante simple y seguro - la corriente de carga es lo suficientemente baja como para no amenazar con efectos secundarios drásticos en caso de que la batería se mantenga demasiado tiempo en el cargador (la batería no se sobrecalienta excesivamente). La simplicidad del método - así como el esquema que permite construir un cargador que lo utilice - ha hecho que así es como funcionan la mayoría de los cargadores controlados por reloj. Simplemente aplican una corriente constante durante un tiempo determinado, después de lo cual desconectan la corriente (o cambian a un modo de carga de mantenimiento, con una corriente muy baja, destinada a prevenir la autodescarga de la batería). Dado que el tiempo y la corriente de carga suelen estar establecidos "fijos", este método significa que en los cargadores controlados por reloj deberíamos cargar baterías de capacidades para las que esos cargadores fueron diseñados. Este método tiene, desafortunadamente, una serie de desventajas - es poco eficiente (supone pérdidas significativas de energía durante la carga), y dado que no tenemos control sobre cuánta energía se ha entregado realmente a la batería, no sabemos si la batería no ha sido, por ejemplo, sobrecargada significativamente, etc.

¿Cuándo desconectar la corriente?

El método descrito anteriormente funcionó bien en tiempos en que todas las baterías tenían más o menos la misma capacidad pequeña. Actualmente, con el desarrollo de todo tipo de dispositivos portátiles, también han surgido baterías cada vez más capacitivas (por ejemplo, Panasonic 2500 mAh) - que, cargadas de manera tradicional, simplemente no utilizarían toda su capacidad. Para abordar este problema (y, como veremos, al mismo tiempo acelerar el proceso de carga sin efectos negativos para la vida útil de las baterías) se inventaron los cargadores con procesador.

La pregunta básica a la que el cargador debe "responder" es - "¿cuándo está la batería completamente cargada?" Desafortunadamente, obtener una respuesta no es en absoluto simple. Como hemos visto, se puede aplicar aquí el método "a ojo" - la batería tiene más o menos esa capacidad, si la cargamos durante más o menos ese tiempo, no debería sobrecargarse demasiado. Consideremos otras posibilidades - para empezar, observemos los cambios de voltaje de una sola celda cargada durante el proceso de carga.

El voltaje en la batería cargada no depende linealmente del nivel de su carga (por cierto, esto causa problemas graves cuando, por ejemplo, queremos averiguar cuán descargada está nuestra batería - el voltaje para el 10% de capacidad es casi idéntico al de 60%). Sin embargo, afortunadamente, al final de la carga, el voltaje comienza a aumentar bastante rápidamente (este aumento es, sin embargo, mucho menor en el caso de las baterías Ni-MH en comparación con las más antiguas Ni-Cd) - para suavizar el momento en que la batería esté completamente cargada. Por lo tanto, para determinar cuándo dejar de cargar la batería (o mejor - cuándo cambiar a carga de mantenimiento) "basta" con monitorear el voltaje en la celda cargada - y desconectar la corriente en el momento en que comience a caer. ¡La solución parece ideal! Desafortunadamente, hay un problema - la caída de voltaje no es muy grande (depende proporcionalmente del valor de la corriente de carga) - suele ser de aproximadamente 10mV para la celda Ni-Cd, y de aproximadamente 2-3mV para la celda Ni-MH. Medir una diferencia de voltaje tan pequeña (además de un tamaño incierto - teniendo en cuenta diferentes construcciones de baterías, sus historias de uso, perturbaciones externas) no es una tarea fácil - para eso se necesita precisamente ese "procesador" en los cargadores con procesador!

Por supuesto, es difícil confiar en una medición tan incierta como la única fuente de conocimiento sobre cuándo finalizar la carga. Por eso los fabricantes de cargadores también han prestado atención a la característica térmica de la celda durante el proceso de carga.
A medida que avanza la carga, también aumenta la temperatura de la celda cargada - y además, la característica trazada es ya un poco más lineal que la que tuvimos que ver en el caso del voltaje. Esta característica también se utiliza para determinar el momento de finalización de la carga en mejores cargadores con procesador - se puede desconectar la corriente tanto en función del aumento del valor de temperatura por encima de un umbral determinado, como en el momento en que la temperatura derivada (la velocidad de su aumento, medida en grados Celsius por unidad de tiempo) supera un límite determinado. Nunca se debe olvidar también el viejo y buen mecanismo de reloj "por si acaso" - que desconecta la corriente de carga si se prolonga demasiado en el tiempo.

¿Cómo cargar las baterías más rápido?

La respuesta a esta pregunta es simple - ¡cargar con una corriente mayor! Desafortunadamente, rápidamente nos daremos cuenta de que incluso con corrientes del orden de C/2 y superiores, nuestras celdas se calientan muy rápidamente a altas temperaturas - lo que en casos extremos puede incluso amenazar con destruir la batería/su fuga. Nuevamente, los procesadores en los cargadores nos ayudan - podemos confiarles el control de la corriente de carga para que sea más rápida - sin dañar nuestras baterías. A continuación, presentamos algunos escenarios de carga en diferentes cargadores. Antes de cada carga, realizamos la descarga de la batería - esto garantiza que la carga siempre se realice en las mismas condiciones - desde celdas completamente descargadas. Durante el uso normal, no hay necesidad de descargar completamente la batería Ni-MH cada vez, ya que esto acorta su vida útil (la descarga es equivalente al uso normal de la batería).
El paciente fue la batería everActive Silver Line AA con una capacidad mínima de 1900 mAh.

• Carga con corriente 1C

Significa carga completa de la batería en una hora, sin embargo, la celda en tales condiciones se calienta muy rápidamente - esta fase de carga termina inmediatamente cuando la velocidad de aumento de temperatura de la celda supera 1 grado Celsius/minuto, o en el momento de detectar una caída de voltaje en la batería en la fase final de carga

• Carga con corriente C/5

Termina en el momento de registrar una caída de voltaje en la batería (los criterios adicionales pueden ser también el aumento de temperatura así como el tiempo de carga)

• Carga con corriente C/10 o menor

En tales condiciones de carga, la caída de voltaje en la fase final de carga es completamente invisible (el voltaje aumenta lentamente todo el tiempo), por lo que la mayoría de los cargadores tendrán problemas para detectar automáticamente la carga completa de la batería - en tales condiciones, se debe controlar principalmente el tiempo de carga. Este es el método de carga menos eficiente y más simple utilizado en la mayoría de los cargadores más baratos, a menudo la carga termina solo en el momento de sacar la batería del cargador. Este método también conlleva el mayor riesgo de sobrecarga regular de la batería, lo que puede resultar en un desgaste más rápido

• Carga de mantenimiento con corriente C/100 - que termina solo en el momento de sacar la batería del cargador - tiene como objetivo mantenerla en un estado de carga completa permanente (se debe recordar que, por ejemplo, las baterías Ni-MH dejadas "en la estantería" pueden perder hasta un 3% de carga diariamente (excepto las baterías de nueva generación, de baja autodescarga, como Eneloop, que pierden capacidad muy lentamente cuando no se utilizan) - esto significa que pueden descargarse completamente en un mes!)

Recomendamos cargadores:

everActive UC-4200 charger for cylindrical batteries Li-ion, Li-FePO4, Li-HV, Ni-MH, and 9V

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Ni-MH rechargeable battery charger everActive NC-3000

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18,90 € gross 18,90 € net

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everActive UC-4000 charger for Li-ion and Ni-MH cylindrical batteries

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• supported sizes: R6 AA, R03 AAA, R14 C, R20 D, 10440, 14500, 14650, 17500, 17670, 18350, 18500, 18650, 20700, 21700 - unsecured only, 22650, 25500, 26500, 26650, 32650, 33600, 16340 R-CR123e,
• charging current: 500 mA, 1000 mA for Li-ion / Li-FePO4, 500 mA for Ni-MH,
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28,60 € gross 28,60 € net

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Autor: Michał Seredziński
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