La razón de este artículo fue la aparición de dos baterías para el destornillador Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah. Estas baterías fueron reemplazadas por otras nuevas debido a su negativa a trabajar después de dos o tres años de inactividad. El almacenamiento de las baterías se realizó en un estuche, en condiciones de habitación, con una carga completa en la memoria "nativa", después de un uso poco frecuente. En la próxima extracción de la caja para trabajos urgentes, la batería del destornillador dio toda su fuerza en 5-7 minutos. Después del mismo tiempo de carga, el cargador informó que la carga estaba llena. Y así en un círculo, durante todo el tiempo de trabajo. La segunda batería de respaldo se comportó de manera similar. Después de un reemplazo natural, vinieron a mí.
Una batería de destornillador inalámbrico de hidruro de níquel-metal con un voltaje de operación de 14.4 voltios se ensambla a partir de 12 elementos separados con un voltaje típico de 1.2 voltios conectados en serie. Pero diferentes elementos en la producción reciben una cierta gama de características. Algunos tienen más capacidad, mientras que otros tienen menos. Como resultado de la carga constante en un paquete, los elementos con menor capacidad se recargan constantemente. Debido a esto, se están degradando rápidamente. Las baterías con menor capacidad también se degradarán durante la descarga. Se descargan antes que otros elementos, y una descarga adicional conduce a su descarga profunda. Debido a esto, en el caso de un mal funcionamiento de la batería NiMH para el destornillador, una o más celdas de la batería generalmente fallarán, y otras seguirán. Por lo tanto, la tarea principal al reparar la batería de un destornillador es identificar los elementos fallidos. Y en el futuro, es posible restaurar la batería de un destornillador con un conjunto simple de elementos reparables de las baterías principales y de repuesto o con un intento de restaurar algunos elementos para completar la batería.
Las opiniones a menudo se expresan en Internet, a menudo controvertidas, sobre cómo restaurar tales baterías. Muchos consideran esto simplemente poco prometedor o ineficaz debido a la corta vida después de la restauración. Pero dado que las baterías anteriores tenían una pequeña cantidad de ciclos de carga y descarga, en realidad funcionaron bajo carga solo por un corto tiempo, decidí probar la posibilidad de su análisis elemento por elemento y, si es posible, recuperación. Es posible que pueda recoger una batería de repuesto para un destornillador o usar los elementos "supervivientes" en otros hecho en casaque requiere la descarga de alta corriente de descarga en poco tiempo.
Para identificar celdas de batería poco confiables:
1. Desmontó la caja de la batería de un destornillador (4 tornillos) y retiró un bloque de latas conectadas en serie (12 piezas) de celdas de batería NiMH.
2. Después de quitar las juntas aislantes superior e inferior, liberó las placas que conectan los polos de los elementos para el contacto.
3. La inspección de las celdas de la batería no reveló ningún defecto externo (abolladuras, hinchazón, manchas, corrosión) que pudieran afectar el funcionamiento de la batería.
4. Para el funcionamiento correcto de las baterías de NiMH, se recomienda mantener el voltaje de funcionamiento en las celdas dentro de 1.2–1.4 voltios, se permite una reducción a 0.9 -1.0 voltios. Midió el voltaje en cada elemento de la batería con un multímetro. El voltaje extendido a través de todas las celdas de la batería estaba dentro de 1.01 ... 1.24 voltios (es decir, dentro del rango normal para una batería descargada), pero la batería en el destornillador prácticamente no funciona.
5. Repita los párrafos 1 - 4 en la segunda batería para el destornillador. El resultado es similar.
6. Para identificar el problema, realicé mediciones comparativas de la corriente dada por cada elemento en la resistencia interna de la derivación del multímetro. Las mediciones a corto plazo mostraron que 4 elementos de 24 pueden dar una corriente de más de 1 amperio, y el resto, menos de 0.2 amperios. En otras palabras, solo 4 elementos de todos tenían algo de capacidad y durante un corto tiempo apoyaron el trabajo de un destornillador.
7. Para trabajar en el intento de restaurar las celdas de baja capacidad y cargar a los trabajadores, desarme los paquetes de baterías NiMH. Para hacer esto, corté los puentes que conectan los elementos con tijeras comunes. Si es posible en el futuro, conectar los elementos soldando residuos de puentes no será un problema.
8. Cuatro elementos seleccionados con cierta capacidad están marcados y listos para la experimentación.
9. Para restaurar o rechazar elementos individuales, es necesario cargar el elemento con una corriente de 0.5 ... 1.0C (carga rápida) a la capacidad nominal, limitando la carga de acuerdo con el tiempo estimado. Pero para calcular el tiempo, debe conocer la capacidad y la carga inicial de la celda de la batería. Por lo tanto, para excluir la carga inicial desconocida en los cálculos, es necesario descargar primero la batería restaurada.
La verificación de la capacidad de un elemento cargado también se puede verificar mediante su descarga, controlando la corriente y el tiempo de descarga.
En relación con lo anterior, el primer paso para determinar las características de la batería será descargar la celda a una carga constante, con un control sobre el voltaje residual mínimo de 0.9 ... 1.0 voltios, para excluir una descarga profunda. Todo es simple con la corriente: cuanto menor es la corriente de descarga, más completa es la descarga y más eficiente es el proceso, pero el tiempo de carga aumentará. Las baterías de hidruro de níquel-metal pueden dar mucha corriente, pero no se recomienda establecer valores superiores a 0.5C durante la descarga. Esto conduce a una reducción en el número de ciclos de carga-descarga y una disminución en la vida útil. Como resultado, tomamos una corriente de descarga de 100 mA.
10. Para descargar las celdas de la batería, armamos un circuito simple que le permite controlar el proceso de descarga mediante el LED.
Para garantizar el encendido del LED, instalamos dos elementos conectados en serie al mismo tiempo. Cada uno de ellos se descarga en su propia cadena de resistencia (que determina la corriente de descarga) y diodos (que determinan el voltaje mínimo en la celda de la batería dentro de 0.9 ... 1.0 voltios). Este voltaje mínimo en el elemento se obtiene automáticamente. El final del ciclo de descarga cuando el LED está apagado.
11. Seleccionamos las piezas de acuerdo con el esquema y lo ensamblamos en una pieza de PCB cortada de una placa de circuito universal.
12. Conectamos dos elementos en serie, de acuerdo con la polaridad, no olvides conectar el punto medio (cable blanco) y observar el brillo del LED. Por la duración de la descarga, es posible navegar sobre la capacidad de la celda de la batería.
13. La capacidad de la celda se puede medir descargando una batería completamente cargada. Para hacer esto, debe detectar el tiempo de descarga y multiplicarlo por la corriente de descarga. Esta será la capacidad que debe compararse con la nominal. Algunos dispositivos, como el iMAX-B6, toman medidas automáticamente. Actuaremos de una manera más económica. Dado que para evaluar la posibilidad de usar los elementos de la batería, solo necesitamos valores aproximados de la capacitancia, realizaremos mediciones periódicas en dos elementos con características extremas.
14. Al medir periódicamente la corriente en el proceso de control de una descarga en un dispositivo dado, una celda de batería previamente descargada y completamente cargada (párrafos 9 ... 12), es posible ver la diferencia entre las celdas, que se refleja en el gráfico
El gráfico 1 (línea roja) refleja el proceso de descarga de elementos seleccionados por mediciones (ítem 8), que inicialmente tienen cierta capacidad. De acuerdo con las mediciones y cálculos, la capacidad de esta celda de batería es de aproximadamente 95 horas, que es el 44% de la capacidad nominal. Debido a la inestabilidad de la corriente de descarga, el cálculo se realizó sumando las capacidades de los componentes durante períodos cortos de tiempo de descarga (10-15 min), uno tras otro. La corriente de descarga se tomó como promedio, entre el comienzo y el final de cada uno de los períodos.
El gráfico 2 (línea verde) muestra el proceso de descarga de un elemento con una capacidad inicial mínima. Las mediciones y los cálculos se realizan de manera similar. La capacidad de este elemento es de aproximadamente 50 horas (23%). La naturaleza de la caída en la corriente de descarga difiere considerablemente de la anterior e indica una pequeña capacidad del elemento.
Los gráficos muestran que la capacidad potencial de la celda de la batería, para fines de rechazo, se puede determinar durante los primeros 20-30 minutos de la descarga de control por la magnitud de la caída de la corriente de descarga. Y también, a pesar de un ciclo completo de descarga y carga calculada de una celda de batería vieja, sin medidas de recuperación adicionales, su capacidad prácticamente no se restablece.
La razón de una caída significativa en la capacidad de los elementos de hidruro de níquel metal puede ser el efecto memoria. Se manifiesta en ciclos de descarga incompleta y carga posterior. Como resultado de dicha operación, la batería "recuerda" el límite inferior cada vez más bajo de la descarga, lo que disminuye la capacidad. Parte de la masa activa de la batería se cae del proceso.
Para eliminar este efecto, se recomienda restaurar o entrenar regularmente las baterías. Para hacer esto, de acuerdo con el diagrama anterior, se realiza la descarga y luego el proceso de carga completo. Se recomienda hacer varios de estos ciclos.
Otra forma de restaurar las baterías de NiMH es pasar corriente a través de ellas en pulsos cortos. La corriente debe ser diez veces mayor que el valor de la capacitancia del elemento. Al mismo tiempo, las dendritas se destruyen y la batería se "actualiza". Además, su entrenamiento se lleva a cabo en forma de varios ciclos de carga y descarga.