Что нужно знать про никель-кадмиевые аккумуляторы

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

Аккумулятор от шуруповёрта

Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора

Если сказать коротко, то метод восстановления заключается Ni─Cd аккумулятора высоким током короткими импульсами в течение нескольких секунд. При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз).

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить.
Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм2;
мультиметр для контроля напряжения;
средства защиты (перчатки, очки).

В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).

Итак, по порядку, что нужно делать:

Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус;
Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы;
Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода;
После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта

Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды

Важно не допускать приварки провода в месте касания.

Перезапуск аккумулятора

Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.

После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.

Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.

После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.

Распространенный способ восстановления ni cd аккумуляторов

Установка новой батареи в шуроповерт обычно происходит только, если попытки восстановить ее работоспособность не дали положительного результата. Популярным методом восстановления кадмиевых батарей для шуруповерта считается подача высокого тока небольшими импульсами. Это происходит очень быстро, ориентировочно 1–3 секунды. Причем величина тока должна быть выше емкости изделия в 10–20 раз.

Такая восстанавливающая технология, была испытана на аппаратах рулонного типа. Эта технология восстановления cd аккумулятора шуруповерта может применяться для батареек любого типа, даже потекших. Безусловно, чем батарея старше, тем сложнее выполнить ее восстановление. Для работы требуется заранее подготовить:

Рабочий аккумулятор с большим током. Подойдет автомобильная батарея.
Провод, сечением 1,5 кв. мм.
Крокодилы.
Прибор, контролирующий напряжение (мультиметр).
Защитные средства (очки, перчатки).

Технологический процесс ремонта кадмиевых батарей проходит в конкретной последовательности:

Определяются полюса у восстанавливаемого изделия (плюсовой и минусовой контакт).
Отрезком кабеля соединяются минусы. Для усиления контакта в места соединения устанавливают крокодилы.
К положительному контакту присоединяют второй отрезок провода.
Когда все кабели надежно зафиксированы, свободным концом нужно быстро дотронуться до плюсового контакта

Очень важно чтобы касание проходило быстро и не занимало много времени (1–3 секунды).
Операция продолжается примерно 3–4 секунды. Причем нельзя допустить, чтобы произошло приваривание провода в точке касания.
Когда один цикл касаний закончен, проверяется напряжение

В случае его отсутствия, цикл повторяется. После появления напряжения, никелевую батарею ставят на полную зарядку, для получения максимального значения емкости.

Как правильно разряжать батарею

Независимо от того, используется ли медленная или быстрая зарядка, необходимо следить за тем, чтобы ни один из элементов NiCd не перезаряжался. Поэтому необходимо уметь определять конец заряда. Есть несколько методов достижения этого.

Базовое зарядное устройство: некоторые базовые зарядные устройства NiCd, которые можно купить, просто заряжают около C / 10. Они не включают в себя таймер и предполагают, что пользователь снимает зарядку, когда заряжается элемент. Этот режим не совсем удовлетворителен, так как ячейки будут перегружены, если пользователь забудет и в результате получит повреждение. Также нет возможности узнать точное состояние зарядки перед началом зарядки.
Истекшее время / таймер: некоторые из самых основных зарядных устройств предполагают, что элементам потребуется полная зарядка, и, зная их емкость, им можно дать заряд в течение заданного времени. Это простой способ зарядки никель-кадмиевых элементов и аккумуляторов. Одним из основных недостатков этой формы прекращения зарядки является то, что предполагается, что все батареи полностью разряжены до того, как их зарядить. Чтобы обеспечить разрядку аккумуляторов, зарядное устройство может поместить элемент в цикл разрядки.Это не особенно точный метод перезарядки батарей и элементов, потому что количество заряда, которое они могут удерживать, изменяется в течение их полезного срока службы. Однако это лучше, чем отсутствие какой-либо формы прекращения заряда.
Подпись напряжения: Подпись напряжения Зарядные устройства NiCd используют подпись напряжения никель-кадмиевого элемента, чтобы определить, где он находится в пределах своего цикла зарядки.Обнаружено, что, когда никель-кадмиевая батарея полностью заряжена, наблюдается небольшое падение напряжения на клеммах. Микропроцессорные зарядные устройства способны контролировать напряжение и определять точку полной зарядки, когда они прекращают процесс зарядки.Эту форму прекращения заряда NiCd часто называют отрицательным дельта-напряжением, NDV. Он обеспечивает наилучшую производительность при быстрой зарядке, поскольку отрицательная точка дельта-напряжения более очевидна при использовании быстрой зарядки.
Повышение температуры. Метод определения времени окончания быстрой зарядки – это метод измерения температуры. Проблема в том, что это неточно, потому что ядро ячейки будет иметь гораздо более высокую температуру, чем периферия. Для нормальных скоростей зарядки скорость повышения температуры может быть недостаточной для точного определения.

Особенности использования

Эффективность кулонометрической зарядки никель-кадмия составляет около 83% для быстрой зарядки (от C / 1 до C / 0,24) и 63% для зарядки C / 5. Это означает, что в C / 1 вы должны использовать 120 ампер-часов на каждые 100 ампер-часов, которые вы получаете. Чем медленнее вы заряжаете, тем хуже становится. В С / 10 это 55%, в С / 20 он может получить менее 50%. (Эти цифры только для того, чтобы дать вам представление, производители батарей отличаются).

Когда заряд завершен, кислород начинает генерироваться на никелевом электроде. Этот кислород диффундирует через сепаратор и реагирует с кадмиевым электродом с образованием гидроксида кадмия. Это вызывает снижение напряжения элемента, которое можно использовать для определения конца заряда. Этот так называемый минус дельта V / дельта t удар, который указывает на конец заряда, гораздо менее выражен в NiMH, чем NiCad, и очень сильно зависит от температуры. Многие из перечисленных здесь зарядных устройств используют сложный алгоритм, который использует -deltaV для точной зарядки пакетов NiMH и NiCad.

Новый аккумулятор в старом корпусе.

Если вам не удалось восстановить старую батарею, то можно на дому изготовить аккумулятор для шуруповерта. Для этой цели вам придется подобрать новую батарею (или комплект элементов), есть вариант классом повыше не зарядное устройство к ней. Только для никель-кадмиевых (nicd) аккумуляторов! С полгода как аккумуляторы в моем шуруповёрте отказали: сколько бы не стояли на зарядке. Главное – уложиться в габариты корпуса АКБ.

Если общий номинал батареи не нового зарядного устройства совпадает – достаточно изготовить переходник с помощью старого зарядника, тем более что он вам безразлично не понадобится.

Если у вас будет зарядное устройство для отдельных элементов – придется кто раз для заряда извлекать их из корпуса. Существуют не более экстремальные способы – крапива, прикрепить к шуруповерту батарею, не подходящую по форм-фактору.

Увы это скорее временное решение, лучше все-таки использовать старый корпус не подобрать новые батареи подходящего размера.

Некоторые используют «гаражный вариант» — использование старого стартерного аккумулятора от автомобиля. Этот расхожий слух способ вполне применим, увы имеются некоторые ограничения. Некоторые шуруповерты имеют рабочее напряжение электродвигателя восемнадцать вольт. Как же устроен аккумулятор для шуруповерта? Можно ли спаять аккумуляторы обычным. Это соответствует пятнадцать баночной аккумуляторной батарее.

Полностью заряженная автомобильная батарея выдает двенадцать вольт, шуруповерт работать не будет. Если ваш электроприбор имеет напряжение 14,5 вольт – то есть АКБ состоит из двенадцать элементов, двигатель заработает. Здесь это ваше решение проблемы.

Как теперь мы понимаем, поломка АКБ шуруповерта – еще не повод покупать новую батарею. Всё для переделки аккумуляторов шуруповерта на литий в уфе, оригинальные высокотоковые аккумуляторы 18650, bms платы защиты, pcm, pcb платы защиты, платы балансировки, платы контроля с. При наличии терпения не элементарных навыков в электротехнике, производят ремонт аккумулятора на дому. Иначе говоря поручить эту процедуру сервисному центру. Получится несколько затратнее – увы и дальше дешевле покупки новой АКБ.

Пропуская разговоры о пользе шуруповертов можно перейти прямо к теме. Батарея или аккумулятор у владельцев шуруповертов — самый большой предмет для беспокойства. Лучше обращаться с ними строго по инструкции. В случае поломки решение одно – покупать новую батарею. Но временно можно попытаться использовать проблемную батарею, для чего здесь предлагается ряд советов. Подчеркнем – ремонт аккумулятора это временное решение, но сначала нужно точно расследовать причины неисправности.

Особенности эксплуатации

Во время постоянной эксплуатации Ni-Cd батарей постепенно снижается разрядная емкость и напряжение. Существуют основные причины, которые объясняют эти процессы:

снижение активной массы и ее последующее распределение по электролитам;
истончение основной поверхности отрицательных и положительных электролитов;
изменение размера и консистенции электролита;
процессы, вследствие которых начинает происходить потеря кислорода и воды;
появление утечек напряжения по причине появления дендритов в Cd.

Также эти процессы отмечаются, если эксплуатируются Ni-MH аккумуляторы. Отличие заключается лишь в применяемом материале электролита.

Все эти процессы снижают емкость и ухудшают проводимость. В некоторых случаях происходит разрыв контакта отрицательного и положительного электролита. Вследствие этого батарея больше просто не подает никаких признаков жизни.

Параметры

Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг
Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг
Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³
Удельная мощность: 150…500 Вт/кг
ЭДС = 1,37 В
Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В
Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость
Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда.
Саморазряд: 10% в месяц
Рабочая температура: −50…+40 °C

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно — в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за пять минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки.
Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжёлых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается с 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100% ёмкости и 1% оставшейся ёмкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0,1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование ёмкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае контроллер побуждает пользователя выполнять всё новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Бытовой никель-кадмиевый аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость, и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd-аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде — тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию.
Для полной разрядки батареи и выравнивания напряжений на каждом разряжаемом элементе можно подключить цепочку из двух кремниевых диодов и резистора на каждый элемент, тем самым ограничив напряжение на уровне 1-1.1 В на элемент. При этом падение напряжения на каждом кремниевом диоде составляет 0,5–0,7 В, поэтому выбирать диоды для цепочки необходимо вручную, используя, например, мультиметр.
После длительного хранения батареи необходимо провести два-три цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной ёмкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

3 Меняем элементы – самый надежный способ

Понадобятся либо банки из старого аккумулятора, в котором остались исправные элементы, либо придется купить новые, стоят они недорого

При покупке обращаем внимание на размеры и емкость – они должны совпадать с имеющимися элементами. Негодные банки выбрасываем, на их место впаиваем новые

Соединять желательно, используя родные пластины или медные, подходящие по размерам. Соблюдение сечения важно – при зарядке через контакты проходит большой ток

Если площадь недостаточна, они греются, срабатывает защита

Соединять желательно, используя родные пластины или медные, подходящие по размерам. Соблюдение сечения важно – при зарядке через контакты проходит большой ток. Если площадь недостаточна, они греются, срабатывает защита. Замена питательных элементов аккумулятора

Замена питательных элементов аккумулятора

На собранной батарее выравниваем потенциалы, так как они разные. Ставим на зарядку на целую ночь, сутки аккумулятор пусть отдохнет, затем измеряем величину напряжения. В идеале на всех элементах должен быть одинаковый показатель. Переходим к разряду аккумулятора до его полного истощения. Процедуру повторяем еще дважды. Следует сказать, что такая тренировка необходима не только при ремонте, ее следует проводить каждые три месяца, чтобы продлить срок службы аккумулятора.

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

Аккумулятор от шуруповёрта

Одна Ni-Cd батарейка из аккумулятора

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить. Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм 2 ;
мультиметр для контроля напряжения;
средства защиты (перчатки, очки).

Итак, по порядку, что нужно делать:

Важно не допускать приварки провода в месте касания.

Виды АКБ для шуруповертов и их особенности

В современных аккумуляторных шуруповертах и дрелях используются три типа батарей:

Никель-кадмиевые (NiCd, Ni-Cd).
Никель-металлогидридные (Ni-MH или NiMH).
Литий-ионные (Li-ion).

Рассмотрим особенности каждого из типов аккумуляторов подробно.

Никель-кадмиевые

Этот тип источников энергии, пожалуй, самый старый. Появились кадмиевые аккумуляторы в 70-х годах, и это был настоящий прорыв. По сравнению с кислотно-свинцовыми и щелочными батареями никелевые оказались намного компактнее при той же электрической емкости и имели умеренную цену.

Как и свинцово-кислотные, Ni-Cd элементы могут отдавать довольно большой ток в нагрузку и выдерживать до 1 000 циклов заряд/разряд. Причем такое количество циклов – всего лишь гарантия производителя. Фактически батарея продолжает служить и по достижении этой цифры.

Время зарядки Ni-Cd батареи в среднем составляет 6-8 часов, что, к сожалению, многовато, но все же меньше, чем у его кислотных и щелочных собратьев. Отличаются никелевые АКБ и своей «морозоустойчивостью» — они отлично работают при температурах до -20 градусов Цельсия. Дополнительно кадмиевая технология допускает глубокую разрядку, а срок службы батареи зависит в основном от количества циклов заряд/разряд. Храниться же такая батарейка может долго – до 7-8 лет.

Но есть у этого типа аккумуляторов и недостатки, причем существенные. Один из них – большой саморазряд, который может достигать 10% в месяц. Таким образом, если шуруповерт пролежал без дела, скажем, полгода, то перед использованием его придется зарядить.

Еще один недостаток – так называемый «эффект памяти». Если батарею постоянно подзаряжать, не разряжая в ноль, то она «запомнит», до какого уровня ее разряжали и по достижении этого порога просто откажется работать, «сказав», что разряжена. Именно поэтому аккумуляторы данного типа нужно периодически «гонять» — полностью разряжать и тут же заряжать до 100%.

Никель-металлогидридные

Этот тип аккумуляторов появился чуть позже – в начале 90-х годов прошлого века. Ni-MH элементы обладают сходными с кадмиевыми характеристиками, но эффект памяти проявляется у них намного слабее (но все же проявляется) и, главное, в таких аккумуляторах отсутствует кадмий.

Ni-MH батарея аккумуляторов для шуруповерта

Никель-металлогидридная батарея способна отдавать приличный ток, хорошо работает на морозе, а ее саморазряд составляет те же 7-10% в месяц. Что касается стоимости, аккумуляторы этого типа несколько дороже кадмиевых, количество же циклов заряд/разряд, от которого зависит срок службы, составляет всего 300-500 раз, что является существенным минусом. Срок хранения таких элементов – 6-7 лет. Соотношение габариты/емкость, как и время заряда — до 8 часов, сходны с кадмиевыми. Металлогидридные элементы, как и кадмиевые, хорошо переносят глубокий разряд.

Литий-ионные

Li-Ion технология на сегодняшний день является передовой. Литиевые элементы намного компактнее и легче предыдущих при той же электрической емкости и, что очень удобно, могут заряжаться повышенным током. При этом время полной зарядки литий-ионных АКБ может быть сокращено до 1-2 часов.

Li-Ion батарея аккумуляторов для шуруповерта

Большим преимуществом батареек этого типа является и практически полное отсутствие эффекта памяти – инструмент можно подзаряжать когда угодно и до любого уровня. Саморазряд Li-Ion батарейки относительно невелик и составляет примерно 2-3% емкости в месяц.

Что касается недостатков, то до относительно недавнего времени это были высокие степени пожаро- и взрывоопасности. При неправильной эксплуатации батарея могла загореться, а то и взорваться. Причем горящий элемент практически невозможно потушить водой – это только усиливает горение.

Еще один серьезный недостаток элементов этого типа – они не терпят глубокого разряда и перезаряда. В первом случае АКБ тут же выходит из строя, во втором — может загореться. Но эту проблему тоже легко решили все тем же контроллером, который отключает элемент питания от нагрузки при критическом разряде и от зарядного устройства, если АКБ зарядилась.

Обычный ресурс Li-Ion батареек составляет 600 циклов заряд/разряд, но он также сильно зависит и от «возраста». Храниться литий-ионная АКБ может не более 2-3 лет независимо от того, работает она или просто лежит в столе.

Выбирая инструмент с такими элементами питания, следует учитывать, что они будут плохо вести себя на морозе (сильное снижение емкости, которая, впрочем, восстановится в тепле). В дополнение они не смогут отдать большой ток при любой температуре, а значит, не обеспечат большой крутящий момент, необходимый для работы с плотными материалами. И стоимость Li-Ion элементов намного выше, чем у никелевых собратьев.

Завершение стерилизации

По истечении необходимого времени плавно снизьте давление, постепенно уменьшая нагрев до полного выключения источника тепла. Дайте установке остыть до температуры не больше 30°С , после чего ниппелем медленно сбросьте давление. Не допускайте резких нагревов и охлаждений, резкого сброса и возрастания давления – банки могут вскрыться.

Перед открытием крышки проверните контрольный раз клапан сброса давления, чтобы удостовериться, что давление в автоклаве и снаружи выровнялось. Если ничего не произошло, можете смело открывать крышку.

Откройте крышку и извлеките банки. Одна закладка и доведение консервов до приготовления занимает 3-3,5 часа. Как правило, опытные люди делают это во второй половине дня и к вечеру уже отключают автоклав и затем оставляют его остывать в таком положении до самого утра.

С восходом солнца можно вынимать готовые баночки, которые потом будут прекрасным деликатесом к вашему столу!

После того, как вы изучили инструкцию по применению автоклава, можно приступать к приготовлению блюд, среди которых: рыбные и мясные тушенки, овощные заготовки, домашние соленья, джемы и варенья.