Особенности зарядных устройств для пальчиковых батареек

Использование обыкновенных батареек невыгодно, так как их ресурс работы очень сильно ограничен. Поэтому практичнее воспользоваться аккумуляторами. Их достоинство в неоднократном применении при условии правильного обращения с ними. Прежде всего, это связано с условиями их подзарядки. Аккумуляторы, отдавая накопленную энергию устройствам, периодически сами нуждаются в зарядке. Для этого и служат зарядные устройства для батареек.

История возникновения зарядных приборов

Открытие гальванического электричества привело к созданию первого прототипа аккумуляторных батарей. В 1798 году итальянский физик Алессандро Вольта провёл эксперимент, заключающийся в помещении последовательно подключённых пластин из меди и цинка в кислотный раствор. Он обнаружил, что при пропускании тока по пластинам после его прерывания на них сохранялся остаточный заряд. В последующее время этими экспериментами заинтересовались Готеро, Марианини, Беккерель. Но только в 1859 году Планте создал по-настоящему первый аккумулятор.

В основе его опыта использовались полоски из свинца с проложенным между ними кусочком материи. Затем он скатывал полоски и погружал их подкисленную воду. Подавая и снимая ток, он получал на них разность потенциалов, то есть накопление элементом ёмкости. Дальнейшее развитие привело к тому, что при покрытии пластин окислами свинца улучшилось формирование активного слоя.

В 1896 году американская компания National Carbon Company (NCC) первая в мире начинает выпуск батарей. Сегодня она известна под именем Energizer. Вначале 1901 года учёный Томас Эдисон запатентовал никель-кадмиевый тип батарей. В то же время Вальдмар Юнгнер разрабатывает никель-железный тип, называемый щелочным аккумулятором. Щелочные батареи находят применение в транспорте и на электростанциях. Параллельно с развитием аккумуляторов развиваются и технологии восстановления заряда.

Типы аккумуляторов и их особенности

В зависимости от технологии изготовления аккумуляторных батарей (АКБ) применяются и различные методы заряда. В первую очередь это зависит от химических процессов, проходящих внутри элементов батареек. Используя одинаковый принцип работы, аккумуляторы разделяются по материалам изготовления и химическим процессам, проходящим в них.

При этом важно для многих типов не допускать перезаряда или доводить их до состояния глубокого разряда.

Какие батарейки можно заряжать в зарядном устройстве, определить несложно по маркировке. На предназначенных для перезарядов указывается их ёмкость в Ah и номинальное напряжение. Главное отличие заключается в химической реакции: для аккумуляторов она обратима, а для обычных батареек, таких как «таблетка», нет. Аккумуляторы разделяются по следующим типам:

1. Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Были разработаны в 1899 году. Их технология производства была далеко не идеальна, пока в 1947 году не создали элемент с возможностью аннигиляции газов, появляющихся в процессе подзаряда. Такие аккумуляторы не испытывают проблем при заряде в ускоренном режиме. Батарейки обладают высокой нагрузочной способностью, невысокой ценой, надёжностью и морозостойкостью. Хранить АКБ возможно при любой степени заряда. Из недостатков этого типа выделяют: наличие эффекта памяти, токсичность, низкую плотность энергии, скорость саморазряда. В настоящее время в бытовых целях практически не используются из-за своей токсичности.
2. Литий-ионный (Li-Ion). Первый такого типа аккумулятор был выпущен в начале 90-х годов корпорацией Sony. Характеризуются высокой энергетической ёмкостью, низким значением саморазряда. Количество циклов заряд-разряд превышает тысячу раз. Первого поколения аккумуляторы из-за применения в качестве анода металлического лития обладали способностью к воспламенению или взрыву в условиях перезаряда и не выдерживали многократные циклы подзаряда. Замена анода на графит полностью устранила проблему. Такие аккумуляторы не любят перегрева и глубокого разряда.
3. Никель-металл-гидридные (Ni-Mh). В 1984 году использование химического соединения La-Ni-Co позволило поглощать водород на протяжении более 100 циклов, что привело к возможности увеличения циклов заряд разряд до 1 тыс. раз. Устройство для восстановления энергии такого типа контролирует окончание заряда и обеспечивает плавность подзарядки.
4. Литий-полимерный (LiPol). Такого типа аккумулятор разрабатывался для замены Li-Ion первого поколения. В основе работы используется принцип перехода полимеров в полупроводниковое состояние при взаимодействии с ионами. Современные LiPol батареи выполняются произвольной формы с толщиной начиная от одного миллиметра. Эффект памяти отсутствует, поэтому не требуют предварительной разрядки перед зарядом. Для устранения перегрева при зарядке в состав элемента питания входит контроллер, контролирующий все процессы, происходящие при восстановлении ёмкости.
5. Гелиевые батареи. Имеющие малое количества циклов заряд-разряд, характеризуются низким саморазрядом. Выпускаются по технологии AMG и GEL с электролитом, находящимся в связанном виде. При восстановлении энергии требуют 10% от номинальной ёмкости АКБ. При заряде, как и для Li-Ion элементов, первостепенное значение имеет контроль нагрева. Для гелиевых батарей нагрев связан с переходом гелия в жидкое состояние и полная неработоспособность устройства, поэтому без контроля их заряжать нельзя.
6. Свинцово-кислотное устройство накопления энергии было разработано в 1859 году. Элемент энергии представляет собой решётчатую пластину из свинца, покрытую активным материалом и погруженной в электролит. Батарея практически не имеет саморазряда, но её характеристики сильно зависят от окружающей температуры. Обладает эффектом памяти, поэтому ЗУ должно перед зарядом разрядить элемент питания до минимально возможного уровня, а после зарядить. Сами батареи не любят глубокого разряда и при нём очень быстро деградируют.

Хотя на самом деле при ответе на вопрос можно ли заряжать алкалиновые батарейки, следует формально сказать, что да. Это связано с тем, что и в них тоже происходят химические процессы, пусть даже необратимые, но позволяющие накапливать ёмкость. Тут учитывается то, что заряд, накапливаясь, с большой скоростью приводит к быстрому нагреванию батарейки. Поэтому не следует их заряжать более 10−15 минут, при этом желательно контролировать поверхность на нагрев, а приложенное напряжение не должно превышать номинальное.

Таким образом, используемые зарядные устройства должны не допускать перезаряда батареек, контролировать температуру и иметь возможность бороться с так называемым эффектом памяти. Производители предлагают как универсальные приборы, подходящие для всех типов батарей, так и индивидуальные. Основное требование, предъявляемое к устройству — обеспечение безопасного и правильного процесса зарядки.

Методы зарядки

Перед тем как зарядить батарейку пальчиковую в домашних условиях, желательно знать, какой тип контроля зарядного прибора понадобится использовать. Применяют два метода контроля заряда:

• по току;
• по напряжению.

Первый способ применяется для NiCd и NiMh аккумуляторных батарей, а второй для свинцово-кислотных, LiIon и LiPol батарей. Автоматические ЗУ для аккумуляторов, использующие специализированные микроконтроллеры, позволяют правильно подзарядить любой тип элементов энергии, и контролируют этапы восстановления энергии.

ЗУ с контролем тока

Такие устройства называют гальваностатическими. Главным параметром ЗУ является значение тока батареи. Правильно перезарядить аккумулятор и не ухудшить его характеристики получится при подборе величины тока и скорости заряда. Для того чтоб определить значения тока, используется равенство I= 0,1C, где C- ёмкость батарейки. Почему не рекомендуется использовать большее значение, нетрудно понять, представляя химические процессы, проходящие в гальванических устройствах. Кроме этого, во-первых, это повышенный нагрев, а во-вторых, присутствующий эффект памяти.

Для избегания саморазряда обычно ЗУ в конце заряда переключаются на режим подзаряда малым током.

Но для щелочных аккумуляторов такой способ неприемлем, поэтому перезаряжать их в таком режиме нельзя. Для таких типов применяется способ прекращения заряда, когда ток не меняется в течение нескольких часов.

Способ контролирования напряжения

Вид работы основан на потенциостатическом режиме отключающий процесс заряда при достижении определённого напряжения. Для такого типа ЗУ используются различные скорости заряда. Для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных используют три скорости заряда: долгий (0,1С), быстрый (0,3С) и сверхбыстрый (1С). В процессе заряда сила тока уменьшается, а напряжение на выводах батарейки приближается к напряжению ЗУ. Считается, что таким методом невозможно полностью зарядить батарею.

Характеристики зарядных устройств

В магазинах встречаются разнообразные устройства, применяемые для заряда в различной ценовой категории. Они бывают простыми, настроенными на определённый ток заряда, или что предпочтительнее, интеллектуальными. К выбору ЗУ стоит отнестись серьёзно, так как от этого напрямую зависит срок эксплуатации аккумуляторов. Некачественные приборы заряда приводят к быстрому снижению ёмкости. При выборе зарядного устройства для пальчиковых батареек обращается внимание на следующие параметры:

1. Каналы заряда. Характеризуют возможность заряжать одновременно несколько батареек. При этом существуют устройства, позволяющие управлять процессом заряда каждой батарейки независимо.
2. Ток заряда. Хорошее зарядное позволяет регулировать ток заряда. Это может быть как в автоматическом, так и ручном режиме. При этом для уменьшения саморазряда по завершении этапов восстановления ёмкости, используется режим импульсного заряда. Такой режим ещё называется капельным.
3. Интеллектуальность устройства. Минимально, что должно выполнять ЗУ, это прекращать зарядку при достижении батарейкой своего номинального значения ёмкости. При этом для устранения эффекта памяти, присущий Ni-Cd аккумуляторам, прибор заряда должен иметь функцию разряда, перед началом цикла зарядки. Некоторые устройства, использующие сложные микропроцессоры, определяют автоматически параметры заряда и восстанавливают ёмкость путём последовательности циклов разряд/заряд.
4. Типоразмер. Приборы заряда могут быть предназначенные только для одного размера батареек, например, ААА или «Крона», или совмещать несколько размеров сразу.
5. Защита. При заряде важно контролировать весь процесс. Зарядное устройство снабжается защитой от короткого замыкания и всплесков напряжения на входе и выходе, а также датчиком контроля от перегрева аккумулятора.
6. Время заряда. В самых несложных зарядных устройствах применяются стандартные настройки, устанавливающие выключение заряда через десять часов. Но это в корне неправильно, так как время зарядки аккумуляторных батареек в первую очередь зависит от тока заряда. Например, для того чтоб рассчитать самостоятельно как долго понадобится заряжать батарейку с ёмкостью 1600 мА/ч, при токе заряда 400 мА, можно воспользоваться формулой C/Iзар. Для рассматриваемого случая время составит четыре часа.
7. Индикация. Наиболее удобными будут устройства, имеющие в своём составе графические индикаторы, отображающие наглядно все этапы работы. Но наряду с ними в устройствах используется и светодиодная индикация.

При выборе часто путается автоматическая зарядка с интеллектуальной. Разница заключается в том, что первого типа отключает процесс заряда после достижения на клеммах аккумулятора требуемого значения напряжения. А второго типа предназначена не только для непосредственного заряда, но и для восстановления ёмкости аккумуляторов. Такие устройства при включении измеряют ёмкость батарейки и пытаются, проводя циклы тренировки, привести их характеристики к начальным параметрам.

Наиболее популярные из них следующие

• Panasonic Eneloop BQ-CC17;
• Technoline BC 700;
• La-Crosse BC-1000;
• Opus BT C3100.

Эти устройства являются универсальными, позволяя заряжаться различным типам батареек, и имеют несколько независимых каналов. Весь процесс сводится к установке аккумулятора в зарядное приспособление и его включения.

Originally posted 2018-03-28 15:20:10.