Como carregar a bateria corretamente

No mercado moderno de fontes químicas de corrente contínua reutilizáveis, as mais comuns são as baterias dos seis tipos a seguir:

• Baterias de chumbo-ácido;

• Baterias de níquel-cádmio;

• Baterias de níquel-hidreto metálico;

• Baterias de níquel-zinco;

• Baterias de iões de lítio;

• Baterias de polímero de lítio;

Muitas pessoas costumam ter uma pergunta muito razoável, como carregar adequadamente esta ou aquela bateria para não estragá-la antes do tempo, prolongar sua vida útil o máximo possível e ao mesmo tempo obter alta qualidade de nosso trabalho? Este artigo ajudará você a obter uma resposta para essa pergunta em relação aos diferentes tipos de baterias das mais comuns atualmente.

O método tradicional mais seguro de carregar baterias de chumbo-ácido é o carregamento em CC, quando seu valor em amperes não excede 10% (0,1C) do valor da capacidade da bateria em amperes-hora.

Apesar dessa tradição, alguns fabricantes indicam o valor exato da corrente de carga máxima permitida para uma determinada bateria, e esse valor em amperes geralmente atinge 20-30% (0,2C-0,3C) da capacidade da bateria por amperes-hora.Portanto, se a bateria tiver uma capacidade de 55 amperes-hora, uma corrente de carga inicial de 5,5 amperes é a solução mais segura.

Deve-se lembrar que a tensão de uma célula de uma bateria de chumbo-ácido não deve exceder 2,3 volts, portanto, ao carregar com corrente contínua, você deve monitorar a tensão, por exemplo, uma bateria de 12 volts consiste em 6 células de bateria, o que significa que a tensão total no final do processo de carregamento da bateria não deve exceder 13,8 volts.

Por exemplo, se uma bateria de chumbo-ácido com capacidade de 100 amperes-hora foi carregada com uma corrente constante de 20 amperes, depois de 6 a 7 horas desse carregamento, 90% de sua capacidade já estará carregada, então a constante deve ser ajustado para a tensão e após 17 horas o carregamento estará totalmente concluído.

Por que tão demorado? Como a corrente cairá e a tensão diminuirá lentamente, aproxime-se exponencialmente do valor alvo de 13,8 volts. Uma bateria carregada dessa maneira é confiável para operação de buffer e ciclo.

Existe outra maneira de carregar baterias de chumbo-ácido que é adequada para operação cíclica. Este método permite que você carregue a bateria por 6 horas.

A corrente de carga é ajustada para 20% da capacidade da bateria em amperes-hora, e a voltagem é ajustada para 14,5 volts (para uma bateria com voltagem nominal de 12 volts), e assim a bateria é carregada por 5-6 horas, aí o carregador desliga...

Para ser honesto, deve-se notar que os modernos carregadores especializados de alta qualidade simplesmente não permitem situações críticas durante o processo de carregamento.

As baterias de níquel-cádmio devem ser carregadas com cuidado, temendo sobrecarga no final, porque no processo de carregamento do eletrodo positivo de óxido-níquel, a evolução do oxigênio aumenta gradualmente e a taxa de utilização da corrente diminui gradualmente. Portanto, o processo de carregamento de uma bateria de níquel-cádmio é acompanhado por um aumento de sua pressão interna.

É melhor carregar baterias de níquel-cádmio em temperaturas de +10 a +30 graus, pois o oxigênio é absorvido pelo eletrodo negativo de cádmio a uma taxa ideal.

Para baterias de rolos cilíndricos, o carregamento em alta velocidade é permitido porque os eletrodos estão bem montados lá, mas sua eficiência de carregamento na faixa de correntes de carga de 0,1C a 1C é quase inalterada. No modo de carregamento padrão para baterias de níquel-cádmio, em 16 horas a célula é totalmente carregada de 1 volt a 1,35 volts a uma corrente de 0,1 C e, em alguns casos, 14 horas são suficientes.

Para acelerar o carregamento de algumas baterias modernas de níquel-cádmio, pode ser aplicada uma corrente contínua aumentada, mas neste caso é necessário um sistema de controle especial que não permita a recarga.

Em geral, as baterias de níquel-cádmio podem ser carregadas com segurança com uma corrente constante de 0,2C-0,3C por um período de 6 a 3 horas, é importante apenas monitorar o tempo de carregamento. Aqui, até permitimos recarregar até 120-140%, então a capacidade de descarga será próxima à classificação da bateria.

Para baterias de níquel-cádmio, o efeito memória é inerente, portanto, apenas uma bateria totalmente descarregada deve ser carregada, caso contrário, devido à subdescarga resultante, uma camada elétrica dupla adicional, a bateria não será capaz de descarregar totalmente a carga completamente. Armazene as baterias de níquel-cádmio totalmente descarregadas. Para carregar baterias de níquel-cádmio, bem como para outros tipos, são produzidos carregadores especiais.

As baterias de níquel-hidreto metálico foram desenvolvidas para substituir as baterias de níquel-cádmio. Com as mesmas dimensões, possuem 20% a mais de capacidade e são livres do efeito memória, podendo ser carregadas em qualquer estado. No entanto, se a bateria NiMH foi armazenada parcialmente descarregada por mais de 30 dias, ela deve ser totalmente descarregada antes do uso e, em seguida, totalmente carregada novamente.

É necessário armazenar as baterias de hidreto metálico de níquel em estado parcialmente carregado, aproximadamente 40% de sua capacidade nominal. Antes de carregar novas baterias para uso, é útil treiná-las descarregando-as totalmente e carregando-as 4 a 5 vezes, então a capacidade de trabalho das baterias será maior do que sem esse treinamento.

As condições de carregamento são semelhantes às de níquel-cádmio - a uma corrente de 0,1C, o carregamento dura de 15 a 16 horas, essas recomendações são padrão para todos os fabricantes de baterias de níquel-hidreto metálico; assim como as baterias de níquel-cádmio, as baterias de níquel-hidreto metálico são sensíveis ao superaquecimento e não devem aquecer acima de 50 graus.

As baterias deste tipo são carregadas com corrente contínua a uma tensão de 1,4 a 1,6 volts por célula da bateria, e uma bateria com uma tensão de 0,9 volts é considerada totalmente descarregada; uma descarga adicional será prejudicial à bateria.

Quando uma bateria de níquel-hidreto metálico está quase totalmente carregada, ela começa a aquecer mais porque a energia da fonte não vai mais suportar a reação química da carga e, se a corrente de carga for alta o suficiente, a temperatura da bateria começa para aumentar acentuadamente após a conclusão do processo de inicialização. Portanto, ao instalar um sensor de temperatura, você pode monitorar o status do carregamento enquanto a temperatura máxima permitida não ultrapassa +60 graus. Carregadores especiais estão disponíveis para carregar baterias de níquel-hidreto metálico.

Uma bateria de níquel-zinco tem tensão nominal de 1,6 volts, ou seja, para carregar é necessário aplicar 1,9 volts nela, com corrente de 0,25C. Pode ser totalmente carregada em 12 horas com um carregador especial e de qualquer país. Não tem efeito de memória, mas para prolongar a vida útil, aumentar o número de ciclos de trabalho de uma bateria de níquel-zinco, ela só precisa ser carregada para 90% de sua capacidade.

Caso contrário, é semelhante a uma bateria de níquel-hidreto metálico, mas a tensão de descarga aqui é de 1,2 volts e o número de ciclos de trabalho é três vezes menor. A temperatura máxima permitida é de +40 graus.

As baterias de íons de lítio geralmente são carregadas primeiro a uma corrente constante de 0,2C a 1C a uma voltagem de 4 a 4,2 volts por 40 minutos e, em seguida, a uma voltagem constante de 4,2 volts por célula. Se o carregamento for feito com uma corrente de 1C, o tempo para carregar totalmente a bateria de íons de lítio será de apenas 2 a 3 horas.

Se a tensão de carga exceder 4,2 volts, a vida útil da bateria de íons de lítio será reduzida. Além disso, baterias de íon-lítio são altamente desencorajadas a serem recarregadas. isso leva ao fato de que o lítio metálico é depositado no eletrodo negativo e o oxigênio é liberado ativamente no ânodo, resultando em vazamento térmico, aumento da pressão dentro da caixa da bateria e isso pode levar a uma diminuição na pressão.

Portanto, é seguro e adequado carregar a bateria de íon-lítio de forma que a tensão não exceda o valor recomendado pelo fabricante da bateria.

Algumas baterias de íon-lítio contêm circuitos de proteção que protegem a célula de íon-lítio contra sobrecarga, a proteção é acionada quando a temperatura da bateria atinge +90 graus. Algumas baterias possuem um interruptor mecânico embutido que responde à sobrepressão no estojo da bateria.

Freqüentemente, um sistema de monitoramento embutido em uma bateria de íon-lítio monitora o valor da tensão de carregamento de entrada e, quando o valor cai dentro da faixa permitida, o processo de carregamento é iniciado; se a tensão limite for excedida ou abaixo do valor inferior permitido, o carregamento simplesmente não será iniciado.

No entanto, você deve ter cuidado com o processo de carregamento de baterias de íon-lítio, monitorar a tensão e a corrente. Basicamente, qualquer dispositivo que use uma bateria de íon-lítio geralmente possui um carregador embutido ou vem com um carregador externo.

As baterias de polímero de lítio não diferem na maneira de carregar das baterias de íon-lítio.A única diferença é que uma bateria de polímero de lítio contém um eletrólito semelhante a gel, não um líquido, e mesmo quando sobrecarregada ou superaquecida, ela não explode como sua contraparte de íons de lítio, apenas incha. Isso explica a tendência de deslocamento do mercado de baterias de íon-lítio-lítio-polímero.

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