El motiu d’aquest article va ser l’aparició de dues bateries per al tornavís Bosch NiMH 14.4V, 2.6Ah. Aquestes bateries van ser substituïdes per unes de noves per la seva negativa a funcionar després de dos o tres anys d’inactivitat. L’emmagatzematge de les bateries es va produir en un estoig, a les condicions de l’habitació, amb una càrrega completa a la memòria “autòctona”, després d’un ús rar. A la propera retirada del maletí per a treballs urgents, la bateria del cargol va donar tota la seva força en 5-7 minuts. Passat el mateix temps de càrrega, el carregador va informar que la càrrega estava completa. I així en cercle, durant tot el temps de treball. La segona bateria de còpia de seguretat es va comportar de manera semblant. Després d’un reemplaçament natural, em van venir.
Una bateria de tornavís sense fils d’hidrur de níquel-metall amb una tensió de funcionament de 14,4 volts s’assembla a partir de 12 elements separats amb un voltatge típic d’1,2 volts connectats en sèrie. Però diferents elements de la producció reben un cert ventall de característiques. Alguns tenen més capacitat, mentre que d’altres en tenen menys. Com a resultat de la càrrega constant en un paquet, es recarreguen constantment elements amb una capacitat inferior. Per això, es degraden ràpidament. Les bateries amb una capacitat menor també es deterioraran durant l’alta. Es descarreguen abans que altres elements i, per tant, es produeix una descàrrega més profunda. A causa d'això, en cas de mal funcionament de la bateria NiMH per al destornillador, se solen fallar una o més cel·les de bateries i se'n succeiran d'altres. Per tant, la tasca principal a l’hora de reparar la bateria d’un tornavís és identificar elements fallits. I, en el futur, la restauració de la bateria d’un tornavís es pot realitzar mitjançant un senzill conjunt d’elements que es poden utilitzar de les bateries principals i de recanvi o intentant restaurar alguns elements per completar-la.
Sovint s’opinen opinions a Internet, sovint controvertides, sobre com restaurar aquestes bateries. Molts consideren que això és simplement poc prometedor o ineficaç a causa de la curta vida després de la restauració. Però, atès que les bateries anteriors tenien un nombre reduït de cicles de descàrrega de càrrega, en realitat funcionaven sota càrrega només durant un temps curt, he decidit provar la possibilitat d’analitzar element per element i, si era possible, recuperar-lo. És possible que pugueu recollir una bateria de recanvi per a un tornavís o utilitzar els elements "que sobrevisquin" en d'altres casolansrequerint l’abocament d’un corrent d’alta descàrrega en poc temps.
Per identificar cèl·lules de bateria poc fiables:
1. Desmuntem la caixa de la bateria d’un tornavís (4 cargols) i traiem d’ella un bloc de llaunes connectades en sèrie (12 peces) de cèl·lules de bateria NiMH.
2. Després d'haver tret les juntes aïllants superiors i inferiors, va deixar anar les plaques que connecten els pols dels elements per al contacte.
3. La inspecció de les cèl·lules de la bateria no va revelar cap defecte extern (dipòsits, inflor, manques, corrosió) que puguin afectar el funcionament de la pila.
4. Per al funcionament adequat de les bateries NiMH, es recomana mantenir el voltatge de funcionament a les cèl·lules dins d’1,2-1,4 volts, es permet una reducció a 0,9-1,0 volts. Va mesurar amb un multímetre la tensió de cada element de la bateria. La tensió repartida per tots els elements de la bateria es trobava entre 1,01 i 1,24 volts (és a dir, dins del rang normal per a una pila descarregada), però la bateria del tornavís pràcticament no funciona.
5. Repetiu els paràgrafs 1 - 4 a la segona bateria del tornavís. El resultat és similar.
6. Per identificar el problema, he realitzat mesuraments comparatius del corrent donat per cada element sobre la resistència interna del shunt multímetre. Les mesures a curt termini van demostrar que 4 de cada 24 elements poden donar un corrent superior a 1 ampere i la resta, inferior a 0,2 amperes. Dit d’una altra manera, només 4 de tots els elements tenien certa capacitat i durant un temps curt van recolzar el treball d’un tornavís.
7. Per treballar per intentar restaurar les cèl·lules de baixa capacitat i cobrar treballadors, vaig desarmar les bateries NiMH. Per fer-ho, he tallat els jumpers connectant els elements amb unes tisores corrents. Si és possible en el futur, la connexió dels elements mitjançant la soldadura de residus de pont no serà un problema.
8. Es marquen quatre elements seleccionats amb una certa capacitat i estan preparats per a l’experimentació.
9. Per restaurar o rebutjar elements individuals, cal carregar l'element amb una corrent de 0,5 ... 1,0C (càrrega ràpida) a la capacitat nominal, limitant la càrrega segons el temps estimat. Però per calcular el temps, heu de conèixer la capacitat i la càrrega inicial de la bateria. Per tant, per excloure la càrrega inicial desconeguda en els càlculs, primer cal descarregar la bateria restaurada.
També es pot comprovar la capacitat d’un element carregat mitjançant la seva descàrrega, controlant el temps actual i de descàrrega.
En relació amb l’anterior, el primer pas per determinar les característiques de la bateria serà descarregar la cèl·lula a una càrrega constant, amb un control sobre la tensió residual mínima de 0,9 ... 1,0 volts, per excloure una descàrrega profunda. Tot és senzill amb el corrent: com més petit sigui el corrent de descàrrega, més completa sigui la descàrrega i més eficient sigui el procés, però el temps de càrrega augmentarà. Les bateries d’hidrur de níquel-metall poden aportar molta corrent, però no es recomana establir valors superiors a 0,5C durant la descàrrega. Això comporta una reducció del nombre de cicles de descàrrega i una disminució de la vida útil. Com a resultat, agafem un corrent de descàrrega de 100 mA.
10. Per descarregar les bateries de les bateries, muntem un circuit senzill que permet controlar el procés de descàrrega mitjançant la brillantor del LED.
Per garantir l’encesa del LED, instal·lem dos elements connectats en sèrie alhora. Cadascun d'ells es descarrega a la seva pròpia cadena de resistència (que determina el corrent de descàrrega) i díodes (que determinen la tensió mínima de la pila de bateria dins de 0,9 ... 1,0 volts). Aquesta tensió mínima sobre l’element s’obté automàticament. El final del cicle de descàrrega quan el LED està apagat.
11. Seleccionem les parts segons l’esquema i les muntem en un tros de PCB tallat d’una placa de circuit universal.
12. Connectem dos elements en sèrie, d’acord amb la polaritat, sense oblidar connectar el punt mitjà (fil blanc) i observar la brillantor del LED. Segons la durada de la descàrrega, podeu navegar sobre la capacitat de la bateria.
13. Es pot mesurar la capacitat de la cèl·lula descarregant una bateria totalment carregada. Per fer-ho, heu de detectar el temps de descàrrega i multiplicar-lo pel corrent de descàrrega. Aquesta serà la capacitat que cal comparar amb la nominal. Alguns dispositius, com l'iMAX-B6, fan mesures de forma automàtica. Actuarem d’una manera més econòmica. Ja que per valorar la possibilitat d’utilitzar els elements de la bateria, només necessitem valors aproximats de la capacitança, realitzarem mesures periòdiques sobre dos elements amb característiques extremes.
14. Quan es mesura periòdicament el corrent en el procés de control d’una descàrrega en un determinat dispositiu, una bateria prèviament descarregada i totalment carregada (paràgrafs 9 ... 12), és possible veure la diferència entre les cel·les, que es reflecteix en el gràfic.
El gràfic 1 (línia vermella) reflecteix el procés de descàrrega dels elements seleccionats per mesures (tema 8), que inicialment tenen certa capacitat. Segons les mesures i càlculs, la capacitat d’aquesta pila de bateries és d’unes 95 hores, el que és el 44% de la capacitat nominal. A causa de la inestabilitat del corrent de descàrrega, el càlcul es va realitzar sumant les capacitats dels components en períodes curts de temps de descàrrega (10-15 min) uns després dels altres. El corrent de descàrrega es va prendre com a mitjana, entre el començament i el final de cadascun dels períodes.
El gràfic 2 (línia verda) mostra el procés de descàrrega d'un element amb una capacitat inicial mínima. Les mesures i els càlculs es realitzen de manera similar. La capacitat d’aquest element és d’unes 50 hores (23%). La naturalesa de la caiguda del corrent de descàrrega difereix notablement de l’anterior i indica una petita capacitat de l’element.
Els gràfics mostren que la capacitat potencial de la pila de la bateria, amb el propòsit de rebuig, es pot determinar durant els primers 20-30 minuts de la descàrrega de control per la magnitud de la caiguda de corrent de descàrrega. I també, malgrat un cicle complet de descàrrega i la càrrega estimada d’una bateria antiga, sense mesures de recuperació addicionals, pràcticament no es restableix la seva capacitat.
El motiu d’una caiguda significativa de la capacitat d’elements d’hidrur de níquel metàl·lic pot ser l’efecte de memòria. Es manifesta en cicles d’alta incompleta i càrrega posterior. Com a resultat d'aquesta operació, la bateria "recorda" el límit inferior baix de la descàrrega, cosa que disminueix la capacitat. Una part de la massa activa de la pila queda fora del procés.
Per eliminar aquest efecte, es recomana restaurar o entrenar regularment les bateries. Per fer-ho, segons el diagrama anterior, es realitza l’alta i, a continuació, el procés complet de recàrrega. Es recomana fer diversos cicles d’aquest tipus.
Una altra forma de restaurar les bateries NiMH és fer passar les corrents a través d’impulsos curts. El corrent ha de ser deu vegades superior al valor de la capacitança de l’element. Al mateix temps, les dendrites es destrueixen i la bateria s’actualitza ”. A més, la seva formació es desenvolupa en la forma de diversos cicles de descàrrega.