Anledningen till den här artikeln var utseendet på två batterier för Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah skruvmejsel. Dessa batterier ersattes med nya på grund av att de vägrade att arbeta efter två eller tre års inaktivitet. Lagring av batterier ägde rum i ett hölje, i rumsförhållanden, med full laddning på det "ursprungliga" minnet, efter sällsynt bruk. Vid nästa borttagning från fallet för brådskande arbete gav skruvmejselens batteri all sin styrka på 5-7 minuter. Efter samma laddningstid rapporterade laddaren att laddningen var full. Och så i en cirkel, under hela arbetet. Det andra reservbatteriet uppträdde på liknande sätt. Efter en naturlig ersättning kom de till mig.
Ett trådlöst skruvmejselbatteri med nickelmetallhydrid med en driftspänning på 14,4 volt är sammansatt från 12 separata element med en typisk spänning på 1,2 volt kopplad i serie. Men olika element i produktionen får ett visst antal egenskaper. Vissa har mer kapacitet, medan andra har mindre. Som ett resultat av konstant laddning i ett paket laddas konstant element med lägre kapacitet. På grund av detta är de snabbt nedbrytande. Batterier med mindre kapacitet försämras också vid urladdning. De släpps ut tidigare än andra element, och ytterligare urladdning leder till deras djupa urladdning. Därför, i händelse av att NiMH-batteriet fungerar för skruvmejseln, kommer en eller flera battericeller vanligtvis att misslyckas, och andra kommer att följa. Därför är huvuduppgiften vid reparation av batteriet på en skruvmejsel att identifiera misslyckade element. Och i framtiden kan återställningen av batteriet hos en skruvmejsel utföras av en enkel uppsättning servicebara element från huvud- och reservbatterierna eller genom att försöka återställa vissa element för att slutföra batteriet.
Åsikter uttrycks ofta på Internet, ofta kontroversiellt, om hur man återställer sådana batterier. Många anser att detta helt enkelt är kompromisslöst eller ineffektivt på grund av den korta livslängden efter restaurering. Men eftersom de ovanstående batterierna hade ett litet antal laddningsladdningscykler, de faktiskt arbetade under belastning bara under en kort tid, bestämde jag mig för att testa möjligheten till deras element-för-element-analys och om möjligt återhämtning. Du kanske kan samla in ett extrabatteri för en skruvmejsel eller använda de "överlevande" elementen i andra hemgjorda produktersom kräver utmatning av hög urladdningsström på kort tid.
För att identifiera opålitliga battericeller:
1. Demonterade batterihöljet på en skruvmejsel (4 skruvar) och tog bort ett block av seriekopplade burkar (12 delar) av NiMH-battericeller.
2. Efter att ha tagit bort de övre och undre isolerande packningarna släppte han plattorna som ansluter elementens poler för kontakt.
3. Kontroll av battericellerna avslöjade inga externa fel (bucklor, svullnad, fläckar, korrosion) som kan påverka batteriets funktion.
4. För att NiMH-batterier ska fungera korrekt rekommenderas att spänningen på cellerna hålls inom 1,2–1,4 volt, en reduktion till 0,9 -1,0 volt är tillåten. Han mätte spänningen på varje batteri med en multimeter. Spänningen som spridits över alla batterielement var inom 1,01 ... 1,24 volt (dvs inom normalområdet för ett urladdat batteri), men batteriet i skruvmejseln fungerar praktiskt taget inte.
5. Upprepa stycken 1 - 4 på det andra batteriet för skruvmejseln. Resultatet är liknande.
6. För att identifiera problemet genomförde jag jämförande mätningar av strömmen som givits av varje element på det interna motståndet hos multimeter shunt. Kortsiktiga mätningar visade att 4 av 24 element kan ge en ström på mer än 1 ampere, och resten - mindre än 0,2 ampere. Med andra ord, endast fyra av alla element hade viss kapacitet och under en kort tid stödde arbetet med en skruvmejsel.
7. För arbete med att försöka återställa celler med låg kapacitet och ladda de fungerande, tog jag ifrån NiMH-batteriblocken. För att göra detta klippte jag hopparna som ansluter elementen med vanlig sax. Om det är möjligt i framtiden kommer det inte att vara problem att ansluta elementen med lödning av jumperrester.
8. Fyra utvalda element med en viss kapacitet är markerade och redo för experiment.
9. För att återställa eller avvisa enskilda element, är det nödvändigt att ladda elementet med en ström på 0,5 ... 1,0C (snabbladdning) till den nominella kapaciteten, vilket begränsar laddningen enligt den uppskattade tiden. Men för att beräkna tiden måste du veta kapaciteten och initialladdningen för battericellen. För att utesluta den okända initialladdningen i beräkningarna är det därför nödvändigt att först ladda ur det återställda batteriet.
Kontroll av kapaciteten hos ett laddat element kan också kontrolleras genom dess urladdning, kontroll av strömmen och urladdningstiden.
I samband med ovanstående kommer det första steget för att bestämma batteriets egenskaper att urladda cellen vid en konstant belastning, med en kontroll över den minsta återstående spänningen på 0,9 ... 1,0 volt, för att utesluta en djup urladdning. Allt är enkelt med strömmen - desto mindre urladdningsström, desto mer fullständig urladdning och desto effektivare processen, men laddningstiden kommer att öka. Nickelmetallhydridbatterier kan ge mycket ström, men det rekommenderas inte att ställa in värden högre än 0,5 ° C under urladdning. Detta leder till en minskning av antalet laddningsladdningscykler och en minskning av livslängden. Som ett resultat tar vi en urladdningsström på 100 mA.
10. För att ladda ur battericellerna monterar vi en enkel krets som låter dig styra urladdningsprocessen genom lysdioden.
För att säkerställa tändning av lysdioden installerar vi två element anslutna i serie samtidigt. Var och en av dem släpps ut i sin egen motståndskedja (som bestämmer urladdningsströmmen) och dioder (som bestämmer minimispänningen på battericellen inom 0,9 ... 1,0 volt). Denna minsta spänning på elementet erhålls automatiskt. Slutet på urladdningscykeln när lysdioden stängs av.
11. Vi väljer delarna enligt schemat och monterar dem på en PCB-skärning från ett universellt kretskort.
12. Vi ansluter två element i serie, i enlighet med polariteten, och glömmer inte att ansluta mittpunkten (vit tråd) och observera lysdiodens glöd. Efter urladdningstiden är det möjligt att navigera om battericellens kapacitet.
13. Cellens kapacitet kan mätas genom att ladda ur ett fulladdat batteri. För att göra detta måste du upptäcka urladdningstiden och multiplicera den med urladdningsströmmen. Detta är den kapacitet som måste jämföras med den nominella. Vissa enheter, till exempel iMAX-B6, mäter automatiskt. Vi kommer att agera på ett mer ekonomiskt sätt. För att bedöma möjligheten att använda batterielementen behöver vi endast ungefärliga värden på kapacitansen, vi kommer att utföra periodiska mätningar på två element med extrema egenskaper.
14. När man regelbundet mäter strömmen i kontrollprocessen för en urladdning på en given anordning, en tidigare urladdad och fulladdad battericell (punkterna 9 ... 12), är det möjligt att se skillnaden mellan cellerna, vilket återspeglas i diagrammet
Diagram 1 (röd linje) återspeglar urladdningsprocessen för element valda genom mätningar (punkt 8), som initialt har viss kapacitet. Enligt mätningar och beräkningar är denna battericells kapacitet cirka 95 timmar, vilket är 44% av den nominella kapaciteten. På grund av instabiliteten hos urladdningsströmmen utfördes beräkningen genom att summera komponentkapacitanserna under korta perioder av urladdningstid (10-15 min) efter varandra. Urladdningsströmmen togs som medelvärdet mellan början och slutet av varje period.
Diagram 2 (grön linje) visar processen för urladdning av ett element med en minimal initial kapacitet. Mätningar och beräkningar utförs på liknande sätt. Kapaciteten för detta element är cirka 50 timmar (23%). Arten av droppen i urladdningsströmmen skiljer sig kraftigt från den föregående och indikerar en liten kapacitet hos elementet.
Graferna visar att battericellens potentiella kapacitet, i syfte att avvisa, kan bestämmas under de första 20-30 minuterna av kontrollurladdningen med storleken på urladdningsströmfallet. Och trots en fullständig urladdningscykel och uppskattad laddning av en gammal battericell, utan ytterligare återställningsåtgärder, är dess kapacitet praktiskt taget inte återställd.
Anledningen till en betydande minskning av kapaciteten för nickelmetallhydridelement kan vara minneseffekten. Det manifesterar sig i cykler med ofullständig urladdning och efterföljande laddning. Som ett resultat av sådan operation "kommer" batteriet att "komma ihåg" den allt nedre nedre gränsen för urladdningen, vilket minskar kapaciteten. En del av batteriets aktiva massa faller ur processen.
För att eliminera denna effekt rekommenderas att regelbundet återställa eller träna batterierna. För att göra detta, enligt diagrammet ovan, utförs urladdningen och sedan hela laddningsprocessen. Det rekommenderas att göra flera sådana cykler.
Ett annat sätt att återställa NiMH-batterier är att leda ström genom dem i korta pulser. Strömmen bör vara tio gånger högre än värdet på elementets kapacitans. Samtidigt förstörs dendriter och batteriet "uppdateras". Vidare utförs hans träning i form av flera laddningsladdningscykler.