Stațiile de emisie-recepție folosesc adesea baterii reîncărcabile pentru a le face portabile și ușor de înlocuit. În această postare, am compilat câteva informații și sfaturi importante despre bateriile stațiilor și despre cum să le încărcați.
În prezent, există 3 tipuri de baterii utilizate în stațiile standard: Ni-MH, Li-ion și Li-polimer.
Baterii Ni-MH
Abrevierea "Ni-MH" reprezintă un tip special de baterie reîncărcabilă, adică bateria "Nickel-Metal Hydride". Aceste baterii sunt mai ecologice și oferă performanțe mai bune decât generația anterioară de baterii cu nichel-cadmiu (NiCd).
Bateriile Ni-MH sunt utilizate pe scară largă într-o varietate de dispozitive, cum ar fi telecomenzile, aparatele foto și jucăriile. Principalul lor avantaj este că sunt mai puțin predispuse la un fenomen cunoscut sub numele de "efect de memorie", care poate duce la o reducere a performanței bateriei dacă aceasta nu este descărcată și reîncărcată complet. Acest lucru face ca bateriile Ni-MH să fie o sursă de energie eficientă și ecologică pentru o gamă largă de dispozitive de uz zilnic. Cu toate acestea, densitatea lor energetică este mai mică, ceea ce înseamnă că stochează mai puțină energie în aceeași masă de baterie. Bateriile Ni-MH utilizate în mod obișnuit au o capacitate cuprinsă între 1000 și 3000 mAh.
Baterii Li-ion
Bateriile litiu-ion (Li-ion) sunt cele mai utilizate baterii reîncărcabile. Acestea au o densitate energetică mai mare decât bateriile Ni-MH și o capacitate cuprinsă între 1000 și 3000 mAh. Aceste baterii reîncărcabile moderne utilizează ioni de litiu în reacțiile chimice.
Acestea sunt utilizate în multe dispozitive electronice, cum ar fi smartphone-urile, laptopurile și vehiculele electrice. Printre avantajele remarcabile ale bateriilor litiu-ion se numără stocarea unei cantități mari de energie, autodescărcare redusă, lipsa "efectului de memorie", capacitatea de încărcare rapidă. Cu toate acestea, este important de știut că aceste baterii comportă și riscuri, cum ar fi sensibilitatea la căldură excesivă și supraîncărcare, și se recomandă respectarea specificațiilor și precauțiilor recomandate de producători pentru o utilizare în siguranță.
Baterii Li-polimer
Abrevierea "Li-polimer" se referă la bateriile "litiu-polimer". Acestea sunt baterii reîncărcabile în care ionii de litiu sunt dispersați într-un gel de polimer sau într-un polimer solid, spre deosebire de bateriile litiu-ion cu electrolit lichid convenționale. Aceste baterii au mai multe avantaje.
Bateriile litiu-polimer (Li-Po) sunt similare cu bateriile Li-ion, dar bateriile Li-Po sunt mai plate și mai ușoare decât bateriile Li-ion. Eficiența lor are un preț, deoarece sunt mai scumpe decât bateriile Li-ion. Designul lor mai flexibil le permite să fie utilizate în dispozitive de forme speciale și de dimensiuni mici. De asemenea, acestea pot fi mai ușoare și mai subțiri, asigurând o stocare mai mare de energie și o mai bună toleranță la temperatură. Prin urmare, acestea sunt utilizate pe scară largă într-o gamă largă de dispozitive electronice portabile, de la smartphone-uri la drone. Densitatea lor energetică este mai mare decât cea a bateriilor Ni-MH, iar capacitatea lor variază între 1000 și 3000 mAh.
Ce baterii sunt utilizate în diferite tipuri de emițătoare-receptoare?
Bateriile Ni-MH pot fi găsite în emițătoarele-receptoare de hobby. Aceste dispozitive funcționează cu o rată de încărcare mai lentă, dar în schimb puteți schimba cu ușurință celulele bateriei, chiar și cu baterii alcaline. De asemenea, au fost introduse baterii Li-ion în modelele mai noi, reducând dimensiunea și greutatea radioului.
Bateriile Li-ion și Li-Po sunt, de asemenea, utilizate în stațiile comerciale și industriale. Aici, sunt importante puterea mare de gestionare și duratele lungi de funcționare. Aceste baterii pot fi încărcate cu un încărcător de dock. De asemenea, pentru unele dispozitive sunt disponibile bateriile "inteligente" Impress, care monitorizează diferitele proprietăți ale bateriei, oferind o durată de viață mult mai lungă, dar necesită un încărcător special pentru a fi încărcate.
Încărcătorii
Există două tipuri diferite de încărcătoare: încărcătoare comerciale (produse în masă) și încărcătoare industriale.
Încărcătorul comercial este oferit într-un ambalaj atractiv pentru a se potrivi cu produse precum telefoane mobile, laptopuri și camere video. Aceste încărcătoare sunt relativ ieftine și funcționează bine atunci când sunt utilizate cu dispozitivele cu care sunt livrate. Prin urmare, încărcătorul comercial este recomandat doar pentru o utilizare simplă.
Pe de altă parte, încărcătorul industrial este conceput pentru utilizare continuă și poate încărca și un grup de baterii. Puteți alege între configurații cu un singur slot sau cu mai multe sloturi. Încărcătoarele industriale includ adesea caracteristici speciale, cum ar fi încărcarea cu impulsuri negative, funcția de descărcare pentru a condiționa bateriile, indicatorii de stare de încărcare (SoC) și de stare a bateriei (SoH).
Lipsa de protecție împotriva supraîncărcării este cea mai frecventă problemă, în special atunci când se utilizează baterii pe bază de nichel. Încărcarea și așteptarea la temperaturi ridicate vor distruge bateriile. Un semn de supraîncărcare este dacă bateria rămâne fierbinte chiar și după ce încărcarea este completă. Cu toate acestea, o anumită creștere a temperaturii nu poate fi evitată la încărcarea bateriilor pe bază de nichel.
Temperatura va atinge cea mai mare valoare atunci când bateria este complet încărcată și apoi ar trebui să scadă în timp ce becul de încărcare a bateriei este aprins și încărcătorul trece la modul de încărcare continuă. În cele din urmă, bateria se va răci până la temperatura camerei. Dacă temperatura nu scade, ci rămâne peste temperatura camerei, încărcătorul nu funcționează corect. Dacă lumina de încărcare este aprinsă, scoateți bateriile din încărcător cât mai curând posibil. Orice altă încărcare prin picurare poate deteriora bateriile.
Acest avertisment este valabil în special pentru bateriile Ni-MH, deoarece acest tip de celule nu este foarte tolerant la supraîncărcare. De fapt, o celulă Ni-MH va rămâne rece când este atinsă chiar și în cazul unei încărcări de curent mare, în timp ce va suferi daune în cazul supraîncărcării. Acest lucru determină, de asemenea, scurtarea duratei de viață a bateriei. O celulă litiu-ion nu trebuie să fie niciodată fierbinte în încărcător. Dacă este, celula este fie defectă, fie încărcătorul dumneavoastră nu funcționează corect. Astfel de baterii sau încărcătoare nu mai pot fi folosite. Cel mai bine este să depozitați bateriile pe raft și să le încărcați complet înainte de a le folosi, decât să le țineți în încărcător zile întregi.
Chiar și în cazul unei încărcări aparent corecte, există un anumit grad de cristalizare, care mai târziu duce la un efect de memorie dacă uitați bateria în încărcător. De asemenea, din cauza autodescărcării semnificative a celulelor pe bază de nichel, este recomandabil să se încarce complet înainte de utilizare. Încărcătoarele Li-ion vă permit să lăsați bateria în priză pentru perioade mai lungi de timp, deoarece componentele electronice încorporate în baterie asigură reglarea corectă a curentului de încărcare.
Încărcător lent
Cunoscut și sub numele de încărcător normal sau încărcător de noapte, încărcătorul lent funcționează cu un curent de încărcare fix de o zecime (0,1C) din capacitatea bateriei. Încărcarea este continuă atâta timp cât bateriile sunt conectate la încărcător.
Timpul de încărcare este de 14-16 ore. În cele mai multe cazuri, nu există o detectare a supraîncărcării, care ar comuta încărcătorul în modul de alimentare prin picurare cu curent redus la sfârșitul încărcării. Avantajul încărcătorului lent este costul său redus, dar poate fi utilizat numai cu baterii Ni-Cd. Dacă doriți să utilizați atât baterii Ni-Mh, cât și Ni-Cd, va trebui să înlocuiți dispozitivul cu o unitate mai avansată. Bateria va fi călduță în încărcător după ce a atins încărcarea completă. În acest caz nu este necesar să scoateți imediat bateria, dar nu o păstrați în încărcător mai mult de o zi! Cea mai bună soluție este să scoateți celulele după ce au fost încărcate complet, adică după 14 ore sau când sunt încălzite manual.
Problema apare atunci când încărcați o baterie de capacitate mai mică (mAh redus) cu un încărcător proiectat pentru celule mai mari. Deși încărcătorul se va comporta corect în faza inițială de încărcare, bateria va începe să se încălzească la o încărcare de 70%. Deoarece nu este posibilă încărcarea cu curenți de încărcare mici sau întreruperea încărcării, supraîncălzirea datorată supraîncărcării în timpul celei de-a doua faze de încărcare va provoca defectarea celulelor. În cazul în care nu este disponibil un încărcător adecvat, utilizatorul trebuie să monitorizeze permanent temperatura bateriei care se încarcă și să deconecteze bateria atunci când aceasta s-a încălzit. De asemenea, se poate întâmpla contrariul atunci când se încarcă o baterie mai mare cu un încărcător conceput pentru celule mai mici. În acest caz, nu veți obține niciodată o încărcare completă. Bateria rămâne rece în timpul încărcării și are performanțe inferioare celor așteptate. Prin urmare, în cazul bateriilor pe bază de nichel, încărcarea insuficientă continuă duce la efectul de memorie, care duce la o reducere semnificativă a capacității.
Încărcător rapid
Așa-numitul încărcător rapid "încărcător rapid sau încărcător rapid" este una dintre cele mai populare variante de încărcător. Acest dispozitiv este poziționat între încărcătorul lent și cel rapid, atât în ceea ce privește timpul de încărcare, cât și prețul.
Încărcarea se finalizează în 3-6 ore, cu un curent de încărcare de aproximativ 0,3C. Sistemul electronic de control al încărcării este integrat pentru a opri încărcarea atunci când bateria este complet încărcată. Un încărcător rapid bine conceput va da rezultate mult mai bune decât un încărcător lent. Bateriile noastre vor avea o viață lungă dacă le încărcăm la un curent mai mare, dacă le protejăm de supraîncălzire și dacă nu le supraîncărcăm. Încărcătoarele rapide pot fi utilizate atât pentru celulele pe bază de nichel, cât și pentru cele pe bază de litiu. În mod normal, aceste două tipuri de celule nu ar trebui să fie încărcate în același încărcător.
Încărcător super rapid
Încărcătorul rapid are multe avantaje față de alte tipuri. Principalul său avantaj este timpul de încărcare mai scurt, deși necesită o sursă de alimentare mai mare și circuite de control mai scumpe și mai complexe. Prețul unui încărcător rapid este mai mare, dar investiția se amortizează prin fiabilitatea și durata de viață lungă a bateriilor. Timpul de încărcare depinde de mărimea curentului de încărcare, care este determinată de capacitatea celulei și de proprietățile chimice ale electrolitului. La un curent de încărcare de 1C (care are aceeași valoare ca și capacitatea celulei), timpul de încărcare a unei celule Ni-Cd epuizate nu depășește cu mult 1 oră. Atunci când bateria este complet încărcată, unele încărcătoare trec la așa-numitul mod de încărcare "topping", pornind un cronometru până când ciclul de încărcare este finalizat la un curent de încărcare redus. Când se întâmplă acest lucru, încărcătorul trece la modul de alimentare prin picurare. Această încărcare de "întreținere" compensează autodescărcarea celulelor. Încărcătoare rapide avansate, potrivite atât pentru bateriile Ni-Cd, cât și pentru cele Ni-Mh. Deoarece încărcătoarele rapide lucrează cu curenți relativ mari și trebuie să supravegheați celulele în timpul încărcării, este foarte important să încărcați în dispozitiv numai tipul de baterii specificat de producător! Unii producători de baterii codifică electronic bateriile pentru a identifica caracteristicile chimice și rata de încărcare a acestora. Încărcătorul poate apoi seta cu precizie curentul de încărcare și algoritmul optim de încărcare. Bateriile gel-acid și Li-ion necesită algoritmi diferiți și nu sunt compatibile cu metodele utilizate pentru celulele pe bază de nichel. Încărcarea rapidă este cea mai bună pentru bateriile pe bază de nichel. Încărcarea lentă poate duce la o stare de cristalinitate ridicată în celulele pe bază de nichel, ceea ce duce la o performanță slabă a bateriei și la o durată de viață redusă. Temperatura celulelor rămâne moderată în timpul încărcării, iar vârful de temperatură este mai scurt decât este necesar. Nu este recomandabil să țineți bateria în încărcător timp de mai multe zile, chiar și atunci când se utilizează un curent de încărcare continuă corect. Este posibil să fie totuși necesar să păstrați bateria în încărcător pentru o perioadă de așteptare continuă, caz în care este recomandabil să efectuați un ciclu de condiționare (încărcare-descărcare-încărcare) la fiecare lună.
Încărcarea bateriilor Ni-MH
Încărcătoarele de baterii Ni-MH sunt foarte asemănătoare cu încărcătoarele de sisteme Ni-Cd, dar au de obicei un sistem electronic mai complex. Celulele Ni-MH au o cădere de tensiune foarte mică în apropierea stării de încărcare, astfel încât metoda NDV nu poate fi utilizată la curenți de încărcare sub 0,5C și la temperaturi mai ridicate. Celulele vechi sau care nu sunt complet uniforme fac detecția și mai dificilă. Variația stării diferitelor celule din cadrul pachetului de baterii devine și mai intensă pe măsură ce celulele îmbătrânesc și numărul de cicluri avansează, ceea ce face ca metoda NDV să fie dificil de utilizat.
Un încărcător Ni-MH care funcționează pe principiul NDV ar trebui să răspundă la variații de tensiune de 16mV/celulă sau mai puțin. Cu toate acestea, sensibilitatea excesivă a încărcătorului poate face cu ușurință ca acesta să oprească încărcarea rapidă pentru orice schimbare mică de tensiune, chiar și la jumătatea ciclului.
Fluctuațiile de tensiune și zgomotul electric indus de baterie și de încărcător pot păcăli cu ușurință un circuit setat prea sensibil. Popularitatea bateriilor Ni-MH a dus la o serie de metode de încărcare nou dezvoltate. Multe dispozitive utilizate în prezent utilizează o combinație de circuite de tip NDV, constantă de tensiune, variație a temperaturii în timp (dT/dt), prag de temperatură și cronometru de încărcare. Acest tip de încărcător va opri încărcarea rapidă atunci când oricare dintre circuitele menționate mai sus este înclinat.
Celulele care sunt încărcate folosind principiul NDV sau principiul de detectare a vârfurilor de temperatură ating o valoare mai mare a capacității decât cele încărcate folosind o metodă mai puțin agresivă. Câștigul pentru o celulă bună este de aproximativ 6%. Această creștere a capacității se datorează unei ușoare supraîncărcări în timpul ciclului, dar are ca efect negativ o durată de viață mai scurtă a celulei. În loc de cele 350-400 de cicluri de încărcare așteptate, bateria poate ceda după doar 300 de cicluri.
La fel ca în cazul proceselor de încărcare Ni-Cd, multe încărcătoare rapide Ni-MH funcționează pe baza ratei de creștere a temperaturii (dT/dt). O variație a temperaturii de 1°C/min duce întotdeauna la finalizarea încărcării. Temperatura de întrerupere absolută este de 60°C. O încărcare de vârf de 0,1C timp de 30 de minute face ca ciclul de încărcare să fie eficient, urmată de o încărcare continuă prin picurare pentru a menține bateria complet încărcată. Un curent de încărcare de 1C este cel mai potrivit în timpul fazei inițiale de încărcare. După ce se atinge un vârf de tensiune, urmează o perioadă de răcire de câteva minute, după care încărcarea continuă cu un curent mai mic.
La atingerea următorului prag de încărcare, curentul este din nou redus cu o treaptă. Acest proces serepetă până când bateria este complet încărcată. Această metodă de "încărcare diferențiată în trepte" funcționează atât pentru celulele Ni-Cd, cât și pentru cele Ni-MH. Cantitatea de curent de încărcare este determinată de capacitatea nominală a celulei, care este, de asemenea, curentul de încărcare inițial, iar apoi curentul este redus treptat până la încărcarea completă. Astfel, se evită derapajul termic care poate apărea la sfârșitul ciclului de încărcare din cauza capacității reduse de reținere a încărcăturii celulelor. În cazul celulelor Ni-MH, încărcarea rapidă este preferabilă încărcării lente. Cantitatea de încărcare aplicată este esențială pentru a menține starea de încărcare. Deoarece celulele Ni-MH nu tolerează bine supraîncărcarea, curentul de încărcare în scădere trebuie să fie mai mic decât cel utilizat pentru bateriile NiCd!
Curentul de încărcare prin picurare recomandat pentru celulele Ni-MH este de aproximativ 0,05C. Acesta este motivul pentru care un încărcător inerent NiCd nu poate fi utilizat pentru a încărca celule Ni-MH, cu excepția cazului în care acceptă ambele tipuri, însă pentru celulele NiCD se poate utiliza un curent de încărcare prin picurare mai mic. Este foarte dificil, dacă nu chiar imposibil, să încărcați lent bateriile Ni-MH. Între 0,1C și 0,3C curent de încărcare, profilurile de tensiune și temperatură nu prezintă caracteristici evaluabile pentru a măsura starea completă de încărcare, astfel încât încărcarea rapidă trebuie să depindă de un cronometru. Supraîncărcarea dăunătoare poate fi cauzată de plasarea unei baterii parțial sau complet încărcate într-un încărcător cu temporizator fix. Același lucru este valabil și în cazul în care celula are o capacitate redusă de reținere a încărcăturii sau este veche și poate reține doar 50% din încărcătură. Prin urmare, temporizatorul fix va aplica întotdeauna rata de încărcare presupusă de 100%, indiferent de starea bateriei, provocând o supraîncărcare. La bateriile Ni-MH se poate produce supraîncărcarea chiar dacă bateria este ținută la rece. Unele încărcătoare rapide mai ieftine nu sunt capabile să încarce complet bateriile. Aceste așa-numite încărcătoare economice își bazează detectarea încărcării complete direct pe apariția unui vârf de tensiune sau pe depășirea unui prag de temperatură. Încărcarea bateriilor Li-ion Încărcătoarele Li-ion sunt similare încărcătoarelor de baterii cu gel care funcționează pe principiul limitării tensiunii. Diferența constă în tensiunea mai mare a celulei, toleranța mai strânsă la tensiune și eliminarea încărcării prin cădere și a încărcării flotantului după încărcarea completă. În timp ce bateriile cu gel permit o anumită flexibilitate în ceea ce privește căderea de tensiune sub sarcină, producătorii de celule Li-ion sunt foarte stricți în ceea ce privește tensiunea exactă.
Când a fost produsă prima dată bateria Li-ion, sistemul de grafit specifica o tensiune de 4,1 V/celulă. Tensiunile mai mari asigură o densitate energetică mai mare, dar oxidarea celulelor a limitat grav durata de viață a celulelor Li-ion inițiale încărcate la peste 4,1 V/celulă. Acest efect a fost contracarat de aditivi chimici. Cele mai multe celule Li-ion disponibile în comerț au o tensiune de 4,2 V, iar toleranța este strict de 0,05 V în toate cazurile. Bateriile Li-ion industriale și militare sunt proiectate pentru o durată de viață maximă a ciclurilor și au o tensiune finală de încărcare de aproximativ 3,9 V/celulă. Aceste baterii sunt mai mici pe scara watt-oră/kilogram, dar promit o durată de viață lungă datorită densității energetice ridicate și dimensiunilor reduse.
Timpul de încărcare pentru toate bateriile Li-ion este de aproximativ 3 ore, încărcate cu un curent de încărcare inițial de 1 C. Celula rămâne rece în timpul încărcării. Încărcarea completă este indicată atunci când tensiunea rămâne la limita superioară, de menținere, în timp ce curentul de încărcare scade sub 3% din valoarea inițială. Creșterea curentului de încărcare nu scurtează prea mult timpul de încărcare în cazul încărcătoarelor Li-ion. Deși vârful de tensiune este atins mai repede, încărcarea finală ulterioară va fi mai lungă.
Dacă aveți în continuare întrebări despre baterii și încărcare după ce ați citit acest articol de pe blog, nu ezitați să contactați echipa noastră tehnică pe pagina de contact, care va fi bucuroasă să vă răspundă la toate întrebările pe care le aveți.
