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¿La carga rápida daña las baterías recargables Ni-MH? ¿Cómo cargar correctamente las baterías de níquel-metal-hidruro?
Entre muchos de nuestros clientes todavía persiste la creencia de que cuanto más lentamente carguemos una batería, mejor será para su condición y longevidad. Desafortunadamente, es muy fácil destruir inconscientemente sus baterías. Si cargamos nuevas baterías AA con una corriente de 200-300 mA, con gran seguridad no estamos aprovechando su pleno potencial, e incluso podemos destruirlas. La cuestión fundamental es qué significa en realidad cargar demasiado rápido o demasiado lento.
Es comprensible que no queramos llevar a un desgaste demasiado rápido de las baterías recargables debido a una carga demasiado rápida.
Sin embargo, hay que tener en cuenta lo que realmente significa la carga rápida. Hace años había una moda por los cargadores de 15, 30, 45 minutos. Esos eran realmente cargadores rápidos.
Estos cargadores disponían de una corriente de carga de 2A o más por cada celda instalada.
En general, en el caso de la tecnología Ni-MH, no ocurre nada malo con la batería mientras la temperatura no supere regularmente los 50 °C durante la carga. Este límite en estos cargadores rápidos a menudo se superaba, y los propios cargadores prácticamente han desaparecido del mercado.
La tecnología Ni-MH se considera generalmente segura, entre otras cosas, debido a la posibilidad no invasiva de disipar (transferir) el exceso de energía suministrada en forma de calor - mientras el calor se mantenga bajo control, no debería haber daños para la batería.
Así que, resumiendo este tema - para una nueva batería de 2000 mAh, una corriente de 1A (tiempo de carga un poco más de 2h) no es aún excesivamente alta, los problemas reales con el calor comienzan a aparecer solo a valores de 1C (donde C es la capacidad de la batería), es decir, 2000mA en el caso de una batería de 2000 mAh, 2600mA para una batería de 2600 mAh, etc.
Ya sé que cuando hablamos de carga rápida o alta corriente de carga, sin embargo, no entiendo de dónde provienen los problemas con la carga lenta o con una corriente de carga demasiado baja?
La carga de una batería Ni-MH típica termina cuando el voltaje en la batería alcanza su valor máximo (este valor puede ser diferente para cada batería, e incluso para cada ciclo de carga, ya que depende de muchos factores, como la temperatura o la corriente de carga), y luego comienza a caer lentamente. El problema es que con una corriente de 0.1C (por ejemplo, 190 mA para una batería de 1900 mAh) este fenómeno nunca ocurrirá. Con 0.2C (380 mA para una batería de 1900 mAh) el efecto seguirá siendo mínimo. Lo mostraremos a continuación en los gráficos correspondientes.
Después de todo, en mi batería de 1900 mAh, el fabricante claramente indica "Carga estándar: 190 mA durante 16h".
La anotación "carga estándar" en la forma en que la vemos en las baterías (independientemente del fabricante) es un requisito de las normas IEC/EN - se refiere a la carga de una batería previamente descargada a 1.0V, con una corriente de 0.1C durante un período de 16h - sin la participación de ninguna automatización, control de voltaje, etc.
En la era de los cargadores avanzados, esta anotación / requisito es en gran medida sin sentido, no tiene nada que ver con una recomendación real. Sin embargo, por regla general, debe estar presente en la batería, ya que define las condiciones bajo las cuales el fabricante garantiza alcanzar la capacidad mínima de la batería.
¿Cómo es la característica de carga de la batería con corrientes de 0.1C, 0.2C, 0.5C y 1C? ¿Cuáles son las consecuencias de tal carga?
Lo ilustramos con el ejemplo de la batería everActive Silver Line AA R6 2000, con una capacidad mínima de 1900 mAh.
1. Carga con corriente de 0.1C, es decir, 190 mA en el caso de la batería de 1900 mAh.
Se asume que con una corriente de carga tan baja, la carga debería durar alrededor de 14-16h. El único indicador de carga completa aquí es el tiempo y el hecho de que el voltaje en la batería se ha estabilizado en algún momento, aunque todavía aumenta lentamente.
Como se puede ver, el voltaje en la batería, incluso después de 16h, sigue aumentando, a pesar de que la batería ya se ha cargado completamente. En tales condiciones, cualquier cargador automático puede tener problemas para evaluar correctamente la carga completa. Como resultado, a menudo la batería se carga insuficientemente o se sobrecarga - en el caso de la sobrecarga regular, provocamos un desgaste más rápido de nuestras celdas. En el caso de la carga insuficiente regular, nuestra celda puede verse afectada por el llamado efecto de batería perezosa y podemos tener problemas para aprovechar completamente su capacidad.
2. Carga 0.2C, es decir, 380 mA para la batería de 1900 mAh.
La batería se cargó en aproximadamente 6h. En tales condiciones, ya se puede ver una caída mínima del voltaje al final del proceso de carga. Como mostraremos a continuación, sin embargo, este cambio es muy pequeño.
La caída de voltaje con una corriente de 0.2C fue de solo 3 mV. Los buenos cargadores microprocesados son capaces de detectar diferencias del orden de 2-3 mV y la carga en tales condiciones tiene posibilidades de finalizar correctamente. Sin embargo, debido a la naturaleza muy pequeña del cambio (caída) del voltaje en la última fase, este método de carga aún conlleva el riesgo de una evaluación incorrecta de la carga por parte del cargador.
Si nuestro cargador nos permite elegir la corriente de carga, el valor de 0.2C debe considerarse como mínimo.
3. Carga 0.5C, es decir, 950 mA para la batería de 1900 mAh.
La carga tomó un poco más de 2h. Esta vez ya se puede ver un aumento bastante característico del voltaje al final de la carga. El cambio ya es claramente visible.
La caída de voltaje con una corriente de 0.5C fue de 15 mV. La mayoría de los cargadores no deberían tener problemas para evaluar correctamente el momento de carga completa.
Con una corriente de carga de 1000 mA en cargadores compactos y populares, sin embargo, puede surgir un problema de naturaleza térmica, relacionado con la generación de calor por el propio cargador. Los cambios de temperatura "externos" pueden interrumpir eficazmente el proceso de carga de la batería, lo que a veces también provoca un sobrecalentamiento excesivo.
Analizando los gráficos anteriores, ya sabemos por qué a menudo se considera que la corriente óptima de carga está en el rango de 0.2-0.5C.
4. Carga 1C, es decir, 1900 mA para la batería de 1900 mAh.
La carga se completó en poco más de una hora. El cambio de voltaje es muy visible, su caída es aún más pronunciada. Como vemos, cuanto mayor es la corriente de carga, más fácil es notar la caída de voltaje en la batería al final de la carga.
La caída de voltaje fue esta vez de cerca de 20 mV. La diferencia es relativamente grande, sin embargo, la batería ya estaba claramente caliente al final de la carga.
Si añadimos a esto los posibles problemas de sobrecalentamiento del propio cargador, podemos tener problemas para mantener una temperatura adecuadamente baja de la celda, lo que puede resultar en una sobrecarga significativa y sobrecalentamiento de la batería.
Con corrientes del orden de 1C, a menudo se recomienda la refrigeración activa del cargador, o sensores de temperatura adicionales y sensibles.
Con corrientes de carga de 1C o más, también ocurre que la batería queda ligeramente subcargada - la carga puede finalizar prematuramente debido al rápido aumento de temperatura.
Resumiendo, las corrientes del orden de 0.1C (p.1) son a menudo demasiado bajas para detectar automáticamente y correctamente el momento de carga completa. Por supuesto, hay cargadores en el mercado que pueden hacerlo, sin embargo, al comprar el cargador más simple, donde el fabricante declara un tiempo de carga de 10h o más, debemos ser conscientes de las posibles consecuencias y compromisos en el algoritmo de carga adoptado.
Las corrientes de 0.2C-0.5C (p.2,p.3) se consideran las más óptimas, permiten a los cargadores automáticos evaluar correctamente el momento de carga completa de la batería. Con estas corrientes también hay el menor riesgo de sobrecalentamiento de la batería.
Las corrientes de 0.5C-1C (p.4) - con estos valores, la temperatura ambiente y la del propio cargador durante la carga son importantes - cualquier cambio repentino de temperatura puede interrumpir el proceso de carga y llevar a un sobrecalentamiento peligroso de la batería. Estas corrientes de carga también calentarán mucho más las baterías que ya están parcialmente desgastadas y agotadas.
Las corrientes superiores a 1C - esto ya es lo que llamamos una corriente de carga demasiado alta. Recomendamos evitar el uso regular de cualquier cargador de 15-30 minutos. Aunque estos cargadores a menudo tienen refrigeración adicional, a menudo tienen problemas para cargar las baterías con precisión y pueden llevar a un desgaste más rápido. También suele haber problemas con la carga de baterías parcialmente desgastadas.
Autor: Michał Seredziński
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Witam ! Dziękuję serdecznie za obszerne i profesjonalne informacje*Bardzo mi pomogły w przygotowaniu do powrotu, do używania akyumulatorków NiMh*Pozdrawiam !1412
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najbardziej zaciekawiło mnie to że 1,9Ah aku przyjął (odczytane z wykresu):
0,1C - 3,1Ah
0,2C - 2,6Ah
0,5C - 2,2Ah
1,0C - 2,2Ah
więc zasadnicze pytanie brzmi dla jakiego prądu rzeczywista ilość zgromadzonej energii była największa?1333
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W każdym z tych przypadków rzeczywista ilość energii przyjęta przez akumulator była niemal identyczna, choć przy najwyższych prądach ładowania jest minimalnie (o kilka procent) niższa.
Akumulator Ni-MH będzie "przyjmował" tak długo energię jak długo będziemy ją do niego dostarczali. Ta chemia ma tą zaletę, że nadwyżki energii, której nie jest w stanie przyjąć wytraca w formie ciepła - o ile tego ciepła nie ma zbyt dużo, wówczas jest to proces dość bezpieczny, z niewielkim wpływem na żywotność samego ogniwa.
Niemniej zauważona obserwacja jest zgodna z praktyką - ogniwo 1,9Ah przy 0,1C zgodnie z odpowiednią normą IEC/PN-EN ładujemy do 3040 mAh - bez żadnej automatyki, licząc się z tym, że akumulator zostanie przeładowany - jednak z uwagi na niski prąd ładowania, ilość wydzielonego ciepła na akumulatorze będzie niewielka.
Przy 0,2C mamy jeszcze teoretycznie 2 wyjścia - albo ładujemy ogniwo przez ok. 6,5h bez żadnej automatyki - ogniwo 1900 mAh jest wtedy ładowane do ok. 2500 mAh. Tutaj już ilość ciepła będzie istotnie wyższa, mimo mniejszego przeładowania ogniwa.
Dlatego przy prądach 0,2C i wyższych potrzebna jest już zwykle dodatkowa automatyka, gdzie ładowarka stara się możliwie szybko wykryć moment pełnego naładowania ogniwa. Ilość władowanych mAh do pustego akumulatora stanowi zwykle wartość 105-120% jego faktycznej pojemności.
Teraz im wyższy prąd ładowania tym przeładowanie ogniwa liczone w mAh jest zwykle niższe - mimo to temperatura końcowa ładowania będzie wyższa wraz z wyższym prądem ładowania.
Przy prądach rzędu 2C zwykle ładowarka nie jest już w stanie bezpiecznie dostarczyć do akumulatora nawet 100% jego pojemności liczonej w mAh (temperatura jest już wysoka) - i taki akumulator może być niedoładowany.
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Jak zwykle pełen profesjonalizm. Też mi miło odświeżyć sobie dobrze zaprezentowane wiadomości. Pozdrawiam.1307
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Przepięknie opisany temat ładowania niklów, wiedzę na temat ładowania zdobyłem 15 lat temu, przypadkowo natrafiłem na tą stronę zobaczyłem 2 wykresy i przeczytałem całość w celu "odświeżenia". Używam liitokali 600 do przeróżnych ogniw litowych i niklów, ale nigdy bym nie wpadł na pomysł ładować niklowego prądem 1C ( 2 ampery) o.O przecież ładowarka go za szybko odetnie i będzie tylko w 3/4 naładowany swojej całej pojemności. Jeżeli już ktoś ma dany sprzęt na baterie AA lub AAA czy to lampa błyskowa czy to pilot, zegar, pad, diskman, postanowił używać akumulatorków niklowych, to niech nie mówi że "NIE MA CZASU" na ładowanie prądem 250-500 mA :) teraz 99% akumulatorków AA ma pojemność 2500 mAh, przyczyniając się do wzoru prądu 0,1C to ładowanie wynosi 250mA i takie też zalecam każdemu stosować w celu naładowania w pełni swojego aku, tzw. prąd dziesięciogodzinny, a w najgorszym przypadku używać 500mA.1246
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Panie Michale, to bardzo dobry artykuł wyjaśniający jak powinno się ładować akumulatory niklowo wodorkowe i niklowo kadmowe. Szkoda, że taka rzetelna wiedza nie jest przekazywana powszechnie. I bez głupich docinków jak na elektrodzie, gdzie 75% wątku to jałowa dyskusja, kpiny i kłótnie.1130
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Prosto, jasno i na temat. Brawo.512
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