Режим заряда НМГ аккумуляторов

НМГ аккумуляторы более чувствительны к перезаряду, чем НК, т. к. в конце заряда температура быстро увеличивается. Перезаряд может привести к тепловому разгону (1.5, с. 45) и поломке аккумулятора.

В большинстве случаев заряд НМГ аккумуляторов осуществляется с помощью зарядных устройств. Зарядные устройства НМГ аккумуляторов или батарей снабжены датчиками отключения, например по достижению порогового значения температуры Т_max = 60°С (метод температурной отсечки) или скорости нарастания температуры ΔТ/Δτ (метод ΔТ-заряда), критическое значение которой равно 1–2°С/мин. Метод ΔТ-заряда используется только в зарядных устройствах скоростного заряда. Зарядные устройства могут отключаться и по сигналу таймера τ_max (обычно при получении 120% номинальной емкости), по величине напряжения (1,6–1,8 В [1] или 1,95 [5]) или по его резкому снижению – на 5–15 mВ на аккумулятор (метод ΔU-заряда). Если зарядное устройство содержит несколько датчиков, то отключение аккумулятора в процессе зарядки происходит по первому сигналу от любого из них.

Некоторые зарядные устройства используются для заряда как НМГ, так и НК аккумуляторов. В призматических НМГ аккумуляторах большой емкости применяется метод отключения по максимальному давлению Р_max (0,05–0,8 МПа).

Медленный или нормальный заряд, как правило, производится током I_з = 0,1С в течение 15 часов. Компенсационный подзаряд производят током I_з = 0,01−0,03С на протяжении 30 часов и более.

Ускоренный (за 4−5 часов) и быстрый (за 1–2 часа током 0,5–1С) заряды возможны для НМГ аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ΔТ, напряжения ΔU и другим параметрам. Быстрый заряд применяется, например, для НМГ аккумуляторов, питающих ноутбуки, сотовые телефоны, электрические инструменты.

Для полностью разряженного аккумулятора перед скоростным зарядом рекомендуется проводить струйный заряд током 0,2–0,3С в течение 10 мин. После достижения на элементе напряжения 0,8 В можно начинать заряд током 0,5–1,0С. Обычно это предусмотрено в зарядных устройствах [5].

Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап − быстрый заряд током1С и выше, второй − заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5−1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05−0,02С в качестве компенсационного (или струйного) подзаряда.

Информация о способах заряда НМГ аккумуляторов обычно содержится в инструкциях фирмы-производителя, а рекомендуемый ток заряда указан на корпусе аккумулятора.

Зарядное напряжение U_з при I_з = 0,3−1С лежит в интервале 1,4−1,5 В. По причине выделения кислорода на положительном электроде, количество электричества преданного при заряде (Q_з) всегда больше разрядной емкости (С_р). При этом отдача по емкости (100∙С_р/Q_з) составляет 75−80% для дисковых и 85−90% для цилиндрических НМГ аккумуляторов.

Зарядные характеристики НМГ аккумулятора при температуре 20°С и разных нормированных токах заряда представлены на рис. 4. В конце заряда происходит резкое незначительное снижение напряжения источника тока. Его называют отрицательным ΔU и фиксируют в зарядных устройствах.

1 − 0,1С; 2 −0,5С; 3 − 1С

Рисунок 4 − Зарядные характеристики НМГ аккумулятора при температуре 20°С и разных нормированных токах заряда

В последние годы ряд фирм начал выпуск мощных НМГ аккумуляторов цилиндрической и призматической формы емкостью 3,6–14 А·ч для гибридных автомобилей. Эти аккумуляторы способны разряжаться нормированными токами более 20С. Батареи из таких аккумуляторов (до 240 аккумуляторов в батарее) имеют удельную мощность 0,9–1,1 кВт/кг.

Утилизация НМГ аккумуляторов

Никель-металлогидридные аккумуляторы относятся к экологически чистым источникам тока, т. к. в них в них отсутствуют токсичные и вредные элементы. Но НМГ аккумуляторы содержат цветные и редкие металлы.

Обычно НМГ и НК аккумуляторы подвергаются совместной утилизации в целях извлечения, прежде всего, кобальта и никеля, содержание которых достигает 2–4% и 30–40% соответственно. Иногда извлекают и редкоземельные металлы (La, Ce, Nd, Pr), содержание которых в аккумуляторах около 6–10%.

В настоящее время ведутся работы по получению Со, Ni и редкоземельных металлов из НМГ аккумуляторов с помощью процесса электрохимической экстракции.

Варианты заданий к лабораторной работе

Вариант 1. Определите электрические характеристики (НРЦ, U, R_внутр) НМГ аккумулятора. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора путем снятия вольтамперной кривой и методом подачи импульса постоянного тока.

Снимите зарядную характеристику аккумулятора. Если аккумулятор полностью разряжен, проводите струйный заряд током 0,2–0,3С в течение 10 мин. После достижения на элементе напряжения 0,8 В можно начинать заряд током 0,5–1,0С. После снятия зарядной характеристики в течение 1 час поместите аккумуляторы в зарядное устройство на длительный нормальный заряд.

Вариант 2. Изучите влияние токовой нагрузки на разрядные кривые Ni-MH аккумулятора. Разряд осуществляют током 0,2C; 0,5C; 1С до конечного напряжения 1,0–0,9 В. Зарядите НМГ аккумулятор по способу, описанному в варианте 1.

Вариант 3.Изучите трехступенчатый способ заряда НМГ аккумулятора. На каждой ступени заряда снимайте зарядную характеристику аккумулятора.

Лабораторная работа №7

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: