Escolhendo e usando níquel-metal-hidreto (NiMH) Baterias recarregáveis

O número de aparelhos portáteis que usamos tem crescido substancialmente nas últimas décadas. Muitos deles, como controles remotos de TV, algumas câmeras digitais, unidades portáteis de GPS, e lanternas, são projetadas para operar em ambos descartáveis ??pilhas alcalinas ou recarregáveis, e, portanto, reutilizáveis, níquel-metal-hidreto (NiMH).

Ao mesmo tempo, como a nossa utilização de um dispositivo movido a bateria aumentou, a tecnologia das baterias recarregáveis ??tem melhorado dramaticamente.Infelizmente, a informação sobre o cuidado e uso adequado das baterias pode ser difícil de encontrar. Este artigo tenta fornecer informações e responder às perguntas sempre me perguntam.

Uma Breve História

As baterias recarregáveis ??de consumo mais antigas eram de Níquel-Cádmio (NiCd), baseado na tecnologia aperfeiçoada na década de 1950. Estes tipicamente tinha apenas cerca de 10% a 20% da capacidade de alkalines descartáveis ??do mesmo tamanho. Os dispositivos que utilizam essas baterias iria apenas 1/10th de 1/5th contanto que faria em alcalinos. Felizmente, quando as baterias se esgotar, eles poderiam ser recarregada. Adequadamente tratados, até mesmo estas baterias recarregáveis ??primeiros duraria várias centenas de recargas.

A preocupação com baterias de NiCd é que o cádmio é um metal muito tóxico, fazendo o descarte da bateria problemática. Muitas baterias de NiCd fizeram seu caminho para aterros, contaminando o meio ambiente. Agora, a reciclagem de baterias de NiCd é obrigatória por lei na maioria dos países ocidentais.

Meados dos anos 1990 viu a introdução de níquel-metal-hidreto (NiMH). Estes tinham propriedades muito semelhantes às de NiCd, mas com maior capacidade, e, mais importante, não há componentes super-tóxicos. O único inconveniente de NiMH comparado ao NiCd (na época) foi menor corrente máxima . Alta corrente aplicações como ferramentas eléctricas sem fios e aeronaves modelo elétrico alimentado e carroscontinuaram a usar baterias de NiCd por algum tempo. A partir de 2008, algumas ferramentas de poder continuar a utilizar as baterias de NiCd, embora aeronaves modelo passaram quase inteiramente para NiMH e lítio-polímero baterias.

Características das baterias NiMH

Existem quatro características importantes de qualquer bateria: tensão, corrente máxima, capacidade e taxa de auto-descarga.

Comparação da tensão de descarga de uma pilha alcalina (vermelho) e uma bateria de NiMH (azul). A linha verde é a tensão em que a bateria está consideradas mortas.

Tensão

A tensão é medida em volts (V). Unicelulares descartáveis ??baterias alcalinas tais como o AAA comum, AA, C e D têm tamanhos uma tensão nominal de 1,5 V. Os mesmos tamanhos de NiCd e NiMH fornecem apenas 1.2V. Esta tensão mais baixa pode parecer ser um problema, mas na maioria dos casos não é.

Apesar de uma bateria nova descartável fornece cerca de 1,5 V, a tensão cai gradualmente enquanto a bateria se esgotar. A maioria dos dispositivos eletrônicos vai continuar a funcionar mesmo quando a bateria atinge 1.1V.

Uma bateria NiMH começa em cerca de 1,2 V, mas como ela descarrega, a tensão permanece relativamente constante, caindo apenas para cerca de 1.1V pouco antes de a bateria está completamente esgotada. Apesar a partir de uma tensão mais baixa, a bateria NiMH ainda fornece uma tensão utilizável durante a sua descarga inteiro.

Corrente máxima

Tensão não é o único atributo importante de uma bateria. Uma bateria produz uma tensão, mas o equipamento está a alimentar requer que a tensão a ser entregue em alguma corrente, medida em ampères (A). Se você pensar em tensão, como a pressão da água, a corrente é a taxa de fluxo. Toda a pressão do mundo você não vai fazer qualquer bom se a torneira está fechada. As baterias têm um limite quanto à quantidade de corrente podem produzir, muito parecido com o seu toque não pode fornecer tanta água quanto a boca de incêndio na esquina, mesmo que a pressão pode ser a mesma.

Nesta área, as baterias NiMH têm uma grande vantagem sobre alkalines, sendo capaz de proporcionar muito mais atual. Isso os torna adequados para alta corrente dispositivos como câmeras digitais. Como mencionado acima, as baterias NiMH primeiros não poderia fornecer tanto atuais como as baterias de NiCd, mas isso não é mais o caso, com NiMH NiCd tendo ultrapassado nesta área.

Capacidade

Se a tensão é a pressão da água e corrente é a taxa de fluxo, a capacidade é a quantidade total de água disponível. Uma bateria de maior capacidade tem mais de uma bateria de menor capacidade. No uma dada corrente (taxa de fluxo), a bateria de maior capacidade irá fornecer a sua tensão (pressão) para um tempo mais longo.

Típicos iniciais AA de tamanho de baterias de NiCd tinha uma capacidade de cerca de 0,25 ampére-hora (Ah). Isto significa que ela poderia fornecer 0.25A de corrente durante uma hora. Isso também significava que ele poderia fornecer 0.125A por duas horas, 0,5 por meia hora, ou qualquer combinação de ampères e horas que se multiplicaram fora para 0,25.

A partir de 2008, um bom AA NiMH bateria tem uma capacidade de cerca de 2.5Ah.Em teoria, é capaz de fornecer 2,5 durante uma hora, embora 2.5A é mais do que a corrente algumas baterias dos máxima. No entanto, tal bateria pode, por exemplo, entregar 0.5A durante 5 horas (desde 0,5 × 5 = 2,5). Esta capacidade é aproximadamente a mesma que a de uma boa bateria descartável moderna alcalina, embora a pilha alcalina terá geralmente uma corrente máxima muito menor do que a bateria NiMH.

Note-se que a maioria das baterias têm suas capacidades anunciados em miliamperes-hora (mAh). Um Ah é igual a 1000mAh. Assim, por exemplo, uma bateria de 2500mAh é o mesmo como uma bateria 2.5Ah.

Quatro baixa auto-descarga Sanyo Eneloop baterias AA em seu pacote de armazenamento reutilizáveis.

Auto-descarga taxa

Comparado com baterias alcalinas descartáveis, as baterias NiMH tradtional tem uma séria desvantagem: a auto-descarga. Uma bateria alcalina qualidade terá uma vida útil de cerca de três a cinco anos. Você pode deixá-lo em uma gaveta até que você precisar, abra o pacote, e esperar que ela ainda tem praticamente toda a capacidade que sempre teve.

Até recentemente, a maioria das baterias NiMH teve uma alta taxa de auto-descarga.Eles perderiam a capacidade mesmo quando não estiver em uso. Uma bateria NiMH boa tinha uma taxa de descarga de auto de cerca de 1% por dia. Depois de cada dia de ocioso, teria apenas 99% da capacidade que tinha no dia anterior. Após cerca de uma semana, seria de 93%, depois de um mês, 73%, após três meses, 40%.

As recentes melhorias na tecnologia NiMH produziram baixa auto-descarga de baterias que possam reter até 85% de sua carga após ocioso durante um ano inteiro.Para uma comparação de baixa auto-descarga baterias, por favor, veja meu artigo,Pré-Carregado (baixa auto-descarga) Roundup bateria recarregável .

Escolhendo uma bateria de NiMH

Há vários fatores a considerar ao escolher uma bateria NiMH. De mais importante para o menos, estes são: tamanho, uso desejado, capacidade, marca e / preço.

Tamanho – AAA, AA, C ou D?

Obviamente que você precisa para comprar a bateria tamanho certo para o dispositivo que você planeja usá-los dentro Felizmente, as baterias NiMH vêm nos tamanhos mesmas pilhas descartáveis, então basta comprar o mesmo tamanho de NiMH. De longe, o tamanho mais comum é AA. AAA também é comum, cores e tamanhos C e D estão disponíveis em algumas marcas.

A fim de reduzir os custos de fabricação, alguns fabricantes de ‘D pilhas de tamanho têm a mesma capacidade que a sua dimensão C, uma vez que eles simplesmente colocar as entranhas de uma bateria C em uma concha tamanho D. Outros fabricantes foram ainda mais longe, produzindo tamanhos apenas AAA e AA e venda separadas C porte e D-sized conchas em que você pode inserir uma pilha AA.

Padrões de uso

Se você estará usando as suas baterias imediatamente em um dispositivo de drenagem de alta, como uma câmera digital em uma sessão de fotos de um dia inteiro, recém-carregadas as baterias convencionais de NiMH são adequados. Se por outro lado você vai colocá-los em um dispositivo com drenagem muito baixa e / ou um que é esperado para ser executado por um longo tempo, como um controle remoto da TV ou um relógio de parede, de baixa auto-descarga baterias são uma escolha melhor. Na verdade, até mesmo um dispositivo de fuga de alta que é utilizado de forma intermitente, como uma câmera point-and-shoot digital que você tenha em seu bolso ou bolsa, é melhor com baixa auto-descarga tecnologia NiMH.

Eu pessoalmente pararam de comprar NiMH tradicional inteiramente, usando baixa auto-descarga baterias em todos os lugares. A desvantagem de sua capacidade um pouco menor recém-carregada desaparece depois de uma semana ou duas de braços cruzados. É bom saber que minha câmera digital será capaz de tirar 200 fotos hoje, ou no próximo mês. Se eu utilizar baterias de maior capacidade tradicionais NiMH, pode ser capaz de tirar 250 fotos hoje, mas apenas um punhado se eu deixe descansar por algumas semanas.

Capacidade

A capacidade das baterias recarregáveis ??tem vindo a aumentar ao longo dos anos, embora pareça ter estabilizado em torno de 2700mAh para os AA de alta capacidade.Baterias de baixa auto-descarga AA têm sobre a capacidade de 2000mAh embora isso possa melhorar no futuro. Muitas vezes, as baterias vendidas como parte de um pacote com um carregador terá menor capacidade do que o state-of-the-art. Estas baterias de menor capacidade são efetivamente obsoleto, o que significa que o fabricante do carregador provavelmente pagou quase nada para eles, e pode dar ao luxo de usá-los para seduzi-lo para comprar o seu carregador.

Um par de Eveready Energizer 2500mAh (2.5Ah) pilhas AA recarregáveis.

Preço e Brand

Uma coisa que eu encontrei com baterias NiMH é que você começa geralmente o que você paga. Compre baterias baratas e provavelmente você vai se decepcionar. Uma bateria barato pode ter a mesma capacidade anunciado como uma melhor marca e pode mesmo ter a mesma capacidade real em primeiro lugar. No entanto, descobri que as baterias mais baratas deteriorar-se rapidamente, e depois de algumas recargas poucos, não vai mais segurar carga tanto como quando eram novos.

Qual é a melhor marca? Meu favorito pessoal é Sanyo. Antes da mudança de NiMH de Lithium-Polímero no passatempo elétrica modelo de avião, Sanyo era rei. Suas baterias levou o abuso que dished (carga em menos de 20 minutos e depois correr em tais correntes elevadas que eles esgotados em 5 ou 6 minutos) e continuou a trabalhar há anos. Minha experiência com o consumidor Sanyo AA baterias tem sido a mesma, eles sustentam após anos de uso e centenas de recargas.

Outra boa marca (comum na Europa) é Varta. Eu tenho um 11 anos de idade bateria Varta que, quando recém-carregada, ainda tem 80% da capacidade que ele fez quando era novo.

Brands para ficar longe de são aqueles que você nunca ouviu falar. Eu, pessoalmente, também não tive muita sorte com baterias recarregáveis ??das duas grandes marcas de pilhas descartáveis. Pense nisso: se a sua principal fonte de renda era a venda repetida de baterias descartáveis ??de alta qualidade, seria você colocar em risco o negócio com a venda de uma bateria recarregável que só precisa ser substituído a cada cinco ou dez anos?

Como carregar baterias NiMH

A melhor bateria recarregável NiMH você pode comprar não vai durar muito se você não cuidar bem dela. Isso significa principalmente carregá-la corretamente. Existem duas classes principais de carregadores, “burro” e “inteligente”.

Overnight “burro” Carregadores (14 a 16 horas)

Um carregador “burro” carrega a bateria de forma muito lenta, geralmente levando de 14 a 16 horas para carregar completamente uma bateria descarregada. Quando a bateria está cheia, o carregador mantém a carregá-la de qualquer maneira. O excesso de carga é transformada em uma pequena quantidade de calor, que não irá prejudicar a bateria, desde que ele não continuar por muito tempo. O processo é um pouco como encher uma banheira com um fluxo muito lento de água, contando com o excesso de água evaporar mais rápido do que se acumula no chão após o estouro de banheira.

Carregadores mudos eram a norma nos dias de NiCd, e uma bateria de muitos NiCd foi arruinada por deixá-lo ligado ao carregador o tempo todo. Um exemplo disto é o aspirador de mão recarregável populares, a maioria dos quais não durar mais de um ano ou mais antes que a bateria se recusa a ficar carregada.

As baterias NiMH são mais propensas do que NiCd a danos causados ??por ficar ligada a um carregador mudo, carregadores para tais estão começando a desaparecer a partir de uso comum.

Se você usar um carregador de burro você deve remover as pilhas do carregador quando a bateria está carregada. O problema é saber quando isso aconteceu. A maioria dos carregadores mudos são projetados para carregar a uma taxa que leva de 14 a 16 horas para uma carga completa. No entanto, este é apenas o caso se as baterias foram totalmente esgotados antes do início da carga. Baterias parcialmente esgotadas vai atingir a carga completa mais cedo. Além disso, se você usar o carregador de baterias de maior capacidade que ele foi projetado para uma carga completa levará mais tempo do que 14 a 16 horas. Em suma, devidamente carga com um carregador de burro é um jogo de adivinhação.

Rápidas “Smart” Carregadores (2 a 5 horas)

A razão carregadores mudos eram tão populares é que eles são baratos de fazer. Ele não precisa de cérebro para determinar quando parar. Embora o uso excessivo de tal um carregador danifica a bateria, este dano aparece como uma redução gradual da capacidade, em vez de uma falha catastrófica.

Com menor tolerância NiMH “para dar continuidade ao sobreaquecimento, os chamados” smart “carregadores se tornaram mais comuns. Além de não sobrecarregar, estes carregadores carregar muito mais rápido, tipicamente em uma a cinco horas, dependendo do carregador. A razão pela qual não há carregadores mudo rápido é que a sobrecarga destas taxas mais elevadas pode resultar em um sobreaquecimento da bateria, estalando os seus selos, e possivelmente um incêndio.

Um carregador de boa rápido utiliza um de dois métodos para determinar se a carga está completa:-AV ou DT (negativo delta-tensão, ou delta de temperatura). O primeiro deles detecta a queda de tensão que uma bateria NiMH exibe se você tentar continuar cobrando-lo quando ele não aguentar mais. O segundo método detecta o aumento da temperatura, uma vez o excesso de corrente de carregamento começa a ficar transformada em calor. Alguns carregadores utilizar ambos os métodos, com-AVs como o método primário e AT como uma cópia de segurança.

Um carregador rápido bom é muito melhor para a bateria que cegamente retardar carregá-la. No entanto, um carregador rápido ruim (aquele que não se desligar logo após o carregamento estiver concluído) pode danificar as baterias também.

Se você viaja muito, agora existem vários USB-powered AA NiMH inteligente carregadores no mercado, incluindo um por Sanyo (revisado aqui ), e um por Eveready . Eu também publicou um carregador do-it-yourself USB-powered design.

Nota: Tenha cuidado ao comprar um USB-powered carregador de NiMH. O termo “USB Battery Charger” assumiu dois significados distintos: um USB-powered carregador de NiMH como estamos discutindo aqui, ou um dispositivo destinado a ligar outros dispositivos alimentados por USB (como leitores de MP3). Fornecedores, até mesmo em lojas tradicionais, muitas vezes não sabem a diferença.

Super-rápido Carregadores (15 minutos a 1 hora)

Carregar baterias recarregáveis ??em menos de uma hora não é nova. Estamos fazendo isso há anos no passatempo do avião elétrico e modelo de carro, principalmente com baterias de NiCd. Recentemente, vários carregadores de 15 minutos ter aparecido para pilhas AA NiMH de consumo. À primeira vista isto pode parecer uma ótima idéia, mas não é.

Devido à resistência interna de uma pilha, o processo de carregamento produz calor.A quantidade de calor produzido é proporcional ao quadrado da taxa de carregamento. Em outras palavras, se você cobrar quatro vezes mais rápido (por exemplo, 15 minutos em vez de 1 hora), você irá produzir dezesseis vezes mais calor!

A razão por que fugiu com ela para as baterias do modelo é dupla:

• Devido às altas correntes elétricas utilizadas em modelos movidos (tipicamente entre 10 e 40A), usamos baterias de NiCd com baixíssima resistência interna (os mesmos usados ??em ferramentas de poder). Isso se traduz em produção de calor proporcionalmente menor durante o carregamento.
• A reacção química envolvida na tarifação NiCd é endotérmica , o que significa que faz com que as pilhas para arrefecer. Até certo ponto, este arrefecimento é mais que suficiente para absorver o calor produzido pela resistência interna. A NiMH reação cobrança não tem esta propriedade útil.

A boa qualidade do consumidor AA NiMH tem uma resistência muito maior do que os internos maiores Sub-C tamanho baterias utilizadas em modelos elétricos. Ao mesmo tempo, tem menos área de superfície com a qual a dissipar o calor. Carregá-la nas correntes muito elevados necessários para uma carga de 15 minutos irá produzir imensas quantidades de calor, que, depois de um pequeno número de recargas, isso fará com que a bateria se deteriorar.

A principal vantagem do super-rápido carregamento é que você pode rapidamente ter um conjunto de baterias prontas para uso.Com a introdução de baixa auto-descarga baterias, este não é realmente necessário mais uma vez que você pode armazenar as baterias em seu estado totalmente carregado, pronto para ir.

Carga lenta?

Além de usar baixa auto-descarga de baterias, uma maneira de garantir que tem sempre um conjunto de baterias NiMH pronto para uso é anexá-los a um carregador trickle apropriado. Um carregador do trickle é similar a um carregador lento mudo, exceto que é ainda mais lento. Tipicamente, a taxa de carga é apenas ligeiramente mais do que a taxa de auto-descarga da bateria. O carregador trickle só produz corrente suficiente para manter a bateria de auto-descarga. Pense em encher uma banheira com um conta-gotas, rápido o suficiente para compensar a água que está evaporando.

Alguns especialistas da bateria sentir que a carga gotejamento é prejudicial para a saúde de longo prazo da bateria, muito parecido com o sobreaquecimento contínua sobre um carregador mudo é. Uma abordagem alternativa é a utilização de um carregador de burro ligada a um conjunto de temporizador para fornecer energia para o carregador para apenas meia hora uma por dia.

Eu, pessoalmente, usou essa técnica com as baterias NiMH 1.6Ah em meu transmissor de rádio-controle e até agora a bateria ainda está indo forte após cerca de cinco anos deste tratamento. Uma vez que estas baterias começam a se deteriorar, vou substituí-los com baixa auto-descarga mais e apenas recarregá-las depois que eu usei-los.

Sofisticados gestores de bateria

Se você deseja monitorar a saúde de suas baterias, um bom investimento é um gerenciador de bateria. Como um carregador, um gerenciador de bateria pode recarregar suas baterias NiMH, mas pode fazer mais:

• Medir a sua capacidade de descarregá-los em uma corrente conhecida, mantendo o controle do tempo do processo.
• Rejuvenesça baterias que sofreram dedepressão de tensão .
• Detectar as baterias que estão tendo dificuldade em aceitar a carga.
• Medir a resistência interna para ajudar a detectar as baterias que estão indo mal.

Existem vários gestores de bateria comercialmente disponíveis, tais como atecnologia Crosse La BC-900 . Se você está inclinado eletronicamente, você também pode construir o seu próprio .

Armazenamento

Baterias NiMH tradicionais, se armazenado por um longo período de tempo, deve ser armazenado em local fresco e seco. Eles também devem ser recarregadas a cada poucos meses. Transformando-os ao longo periodicamente também parece ajudar, uma vez que o electrólito tende a piscina em um lado da bateria.

As mais recentes de baixa auto-descarga baterias como Eneloop da Sanyo são projetados para manter seu cargo no armazenamento. Sanyo recomenda armazená-los em baixas temperaturas, de modo que o frigorífico pode ser um bom lugar. É, provavelmente, também vale a pena recarregá-las uma vez por ano ou assim.

Eu mantenho meus Eneloops de reposição em uma gaveta na casa, e tentar usar o mínimo recentemente os recarregadas em primeiro lugar. Quando alguém se torna empobrecido, pego o próximo na linha. I recarregar a um empobrecido e colocá-lo no final da fila.

O “efeito memória” Mito

Como NiCd e NiMH idade, os usuários muitas vezes observamos que elas duram cada vez menos tempo entre recargas. Este é geralmente atribuída a um fenômeno chamado “efeito memória”, causado por várias vezes usando apenas parte da capacidade da bateria antes de recarregá-la. A bateria aparece como se “lembra” que apenas uma parte de sua capacidade foi utilizada antes de ser recarregada, e, portanto, se recusa a entregar mais do que isso.

Efeito memória verdadeira só ocorre nos casos em que os ciclos de carga e descarga são exatamente a mesma de cada vez. Um dos poucos lugares onde isto ocorre é na Terra-oribiting satélites que carregar suas baterias utilizando a energia solar durante um certo período de tempo, e depois operar a partir de suas baterias, enquanto o satélite está a passar em todo o lado noturno da Terra. Estes ciclos são exatamente o mesmo comprimento de cada vez. Depois de um tempo, as baterias NiCd vão sofrer de efeito memória. É extremamente improvável que este efeito é visto em pilhas de consumo.

Apuramento de um saudável NiMH (azul) e uma tensão que sofrem de depressão (vermelho). Note-se que a curva inferior atravessa o nível de corte (verde) mais cedo, o que resulta numa redução aparente da capacidade.

Depressão de tensão

Há um outro fenómeno conhecido como depressão de tensão, que é causada por excessiva sobre o carregamento sobre um carregador mudo durante a noite, e possivelmente por gotejamento excessivo de carregamento. Este fenómeno manifesta-se como uma tensão inferior à normal, sem uma redução da capacidade. A razão que estaparece como efeito de memória é que a tensão mais baixa faz com que o equipamento em que a bateria está sendo usada “pensar” que a bateria está quase esgotado antes que ela realmente é.

As baterias NiMH são frequentemente anunciados como sendo imune a efeito de memória. Isto é provavelmente verdade, mas enganosas, porque são ainda propensos à depressão de tensão. Na verdade, eles são mais facilmente danificados por sobrecarga do que as baterias NiCd.

A solução para este problema é a não sobrecarregar as pilhas. Se estiver usando um carregador de burro, retire as pilhas do carregador depois de 14 a 16 horas, ou antes, se eles não foram ainda completamente descarregada. Melhor ainda, use um carregador inteligente que pára automaticamente quando a carga estiver completa.

Felizmente, a depressão de tensão pode ser curada. Totalmente descarga e, em seguida, recarregar uma bateria de duas ou três vezes traz geralmente a tensão de volta para onde deveria estar. Um gerenciador de bateria é ideal para isso.

Fonte: Tradução do Site http://www.stefanv.com/electronics/using_nimh.html