วิธีการชาร์จแบตเตอรี่อย่างถูกต้อง

ในตลาดสมัยใหม่สำหรับแหล่งเคมีของกระแสตรงที่ใช้ซ้ำได้ แบตเตอรี่ที่พบมากที่สุดคือหกประเภทต่อไปนี้:

• แบตเตอรี่กรดตะกั่ว

• แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม

• แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์

• แบตเตอรี่นิกเกิล-สังกะสี

• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

• แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

หลายคนมักมีคำถามที่สมเหตุสมผล วิธีชาร์จแบตเตอรี่ก้อนนี้หรือแบตเตอรี่ก้อนนั้นอย่างถูกต้องเพื่อไม่ให้แบตเตอรี่เสียก่อนเวลาอันควร ยืดอายุการใช้งานให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และในขณะเดียวกันก็ได้รับผลงานคุณภาพสูง บทความนี้จะช่วยให้คุณได้รับคำตอบสำหรับคำถามนี้เกี่ยวกับแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ จากที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน

วิธีดั้งเดิมที่ปลอดภัยที่สุดในการชาร์จแบตเตอรี่กรดตะกั่วคือการชาร์จแบบ DC เมื่อค่าเป็นแอมแปร์ไม่เกิน 10% (0.1C) ของค่าความจุของแบตเตอรี่ในหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมง

แม้จะมีประเพณีนี้ ผู้ผลิตบางรายระบุค่าที่แน่นอนของกระแสไฟชาร์จสูงสุดที่อนุญาตสำหรับแบตเตอรี่หนึ่งๆ และตัวเลขนี้เป็นแอมแปร์มักจะสูงถึง 20-30% (0.2C-0.3C) ของความจุแบตเตอรี่สำหรับแอมแปร์-ชั่วโมงดังนั้น หากแบตเตอรี่มีความจุ 55 แอมป์ชั่วโมง กระแสไฟเริ่มต้นที่ 5.5 แอมป์จึงเป็นทางออกที่ปลอดภัยที่สุด

ควรจำไว้ว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดหนึ่งเซลล์ไม่ควรเกิน 2.3 โวลต์ ดังนั้นเมื่อทำการชาร์จด้วยไฟฟ้ากระแสตรง คุณควรตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 12 โวลต์ประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ 6 เซลล์ ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้ารวมเมื่อสิ้นสุดกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ไม่ควรเกิน 13.8 โวลต์

ตัวอย่างเช่น หากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่มีความจุ 100 แอมแปร์-ชั่วโมง ถูกชาร์จด้วยกระแสคงที่ 20 แอมแปร์ หลังจาก 6-7 ชั่วโมงของการชาร์จดังกล่าว 90% ของความจุจะถูกชาร์จแล้ว ค่าคงที่ควร ตั้งค่าเป็นแรงดันไฟฟ้าและหลังจาก 17 ชั่วโมงการชาร์จจะเสร็จสมบูรณ์

ทำไมนานจัง? เนื่องจากกระแสจะลดลงและแรงดันไฟฟ้าจะค่อยๆ เข้าใกล้ค่าเป้าหมายที่ 13.8 โวลต์แบบทวีคูณ แบตเตอรี่ที่ชาร์จด้วยวิธีนี้เชื่อถือได้สำหรับทั้งการทำงานของบัฟเฟอร์และวงจร

มีอีกวิธีหนึ่งในการชาร์จแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เหมาะกับการทำงานแบบวนรอบ วิธีนี้ช่วยให้คุณชาร์จแบตเตอรี่ได้นาน 6 ชั่วโมง

กระแสไฟชาร์จตั้งไว้ที่ 20% ของความจุแบตเตอรี่ในหน่วยแอมป์ชั่วโมง และแรงดันไฟฟ้าตั้งไว้ที่ 14.5 โวลต์ (สำหรับแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าปกติ 12 โวลต์) ดังนั้นแบตเตอรี่จึงถูกชาร์จเป็นเวลา 5-6 ชั่วโมง แล้วเครื่องชาร์จก็ดับ...

ตามจริงแล้วควรสังเกตว่าเครื่องชาร์จเฉพาะคุณภาพสูงที่ทันสมัยนั้นไม่อนุญาตให้เกิดสถานการณ์วิกฤตในระหว่างกระบวนการชาร์จ

ควรชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมด้วยความระมัดระวัง อย่ากลัวการชาร์จมากเกินไปในตอนท้าย เนื่องจากในกระบวนการชาร์จอิเล็กโทรดออกไซด์-นิกเกิลที่เป็นบวก วิวัฒนาการของออกซิเจนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น และอัตราการใช้กระแสไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลง ดังนั้นกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมจึงมาพร้อมกับแรงดันภายในที่เพิ่มขึ้น

เป็นการดีที่สุดที่จะชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมที่อุณหภูมิตั้งแต่ +10 ถึง +30 องศา เนื่องจากออกซิเจนจะถูกดูดซับโดยอิเล็กโทรดแคดเมียมเชิงลบในอัตราที่เหมาะสม

สำหรับแบตเตอรี่ลูกกลิ้งทรงกระบอก การชาร์จความเร็วสูงสามารถทำได้เนื่องจากอิเล็กโทรดถูกประกอบเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา แต่ประสิทธิภาพการชาร์จในช่วงของกระแสการชาร์จตั้งแต่ 0.1C ถึง 1C แทบไม่เปลี่ยนแปลง ในโหมดการชาร์จมาตรฐานสำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม ใน 16 ชั่วโมง เซลล์จะถูกชาร์จจนเต็มตั้งแต่ 1 โวลต์ถึง 1.35 โวลต์ที่กระแส 0.1 C และในบางกรณี 14 ชั่วโมงก็เพียงพอแล้ว

เพื่อเร่งการชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมสมัยใหม่บางรุ่น สามารถใช้กระแสไฟตรงที่เพิ่มขึ้นได้ แต่ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีระบบควบคุมพิเศษที่ไม่อนุญาตให้ทำการชาร์จใหม่

โดยทั่วไป แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมสามารถชาร์จได้อย่างปลอดภัยด้วยกระแสคงที่ 0.2C-0.3C เป็นระยะเวลา 6 ถึง 3 ชั่วโมง การตรวจสอบเวลาในการชาร์จจึงเป็นสิ่งสำคัญเท่านั้น ที่นี่เราอนุญาตให้ชาร์จซ้ำได้สูงสุด 120-140% จากนั้นความสามารถในการคายประจุจะใกล้เคียงกับระดับแบตเตอรี่

สำหรับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม เอฟเฟกต์ของหน่วยความจำมีอยู่ในตัว ดังนั้น ควรชาร์จเฉพาะแบตเตอรี่ที่คายประจุจนหมดเท่านั้น มิฉะนั้น เนื่องจากการคายประจุน้อยเกินไป จะเกิดชั้นไฟฟ้าสองชั้นเพิ่มเติม แบตเตอรี่จะไม่สามารถคายประจุประจุได้เต็มที่ อย่างสมบูรณ์. จัดเก็บแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมในสถานะที่คายประจุจนหมด สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมรวมถึงประเภทอื่น ๆ มีการผลิตเครื่องชาร์จพิเศษ

แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ได้รับการพัฒนาเพื่อทดแทนแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม ด้วยขนาดที่เท่ากัน จึงมีความจุเพิ่มขึ้น 20% และไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำ จึงสามารถชาร์จได้ทุกสถานะ อย่างไรก็ตาม หากแบตเตอรี่ NiMH ถูกเก็บไว้โดยไม่ได้ใช้งานบางส่วนเป็นเวลานานกว่า 30 วัน จะต้องทำการคายประจุแบตเตอรี่จนหมดก่อนใช้งาน แล้วจึงชาร์จให้เต็มอีกครั้ง

จำเป็นต้องจัดเก็บแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ในสถานะที่มีประจุไฟฟ้าบางส่วน ประมาณ 40% ของความจุปกติ ก่อนชาร์จแบตเตอรี่ใหม่เพื่อใช้งาน การฝึกแบตเตอรี่ให้เต็มและชาร์จ 4-5 ครั้งจะเป็นประโยชน์ ความสามารถในการทำงานของแบตเตอรี่จะมากกว่าที่ไม่มีการฝึกอบรมดังกล่าว

เงื่อนไขการชาร์จคล้ายกับนิกเกิลแคดเมียม - ที่กระแส 0.1C การชาร์จจะใช้เวลา 15 ถึง 16 ชั่วโมง คำแนะนำเหล่านี้เป็นมาตรฐานสำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ทุกราย เช่นเดียวกับแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์จะไวต่อความร้อนสูงเกินไป และไม่ควรปล่อยให้ร้อนเกิน 50 องศา

แบตเตอรี่ประเภทนี้ถูกชาร์จด้วยไฟฟ้ากระแสตรงที่แรงดันไฟฟ้า 1.4 ถึง 1.6 โวลต์ต่อเซลล์แบตเตอรี่ และแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 0.9 โวลต์ถือว่าคายประจุจนหมดแล้ว การคายประจุต่อไปจะเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่

เมื่อแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ถูกชาร์จจนเกือบเต็ม แบตเตอรี่จะเริ่มร้อนขึ้นเนื่องจากแหล่งพลังงานจะไม่สนับสนุนปฏิกิริยาเคมีของประจุอีกต่อไป และหากกระแสไฟชาร์จสูงพอ อุณหภูมิของแบตเตอรี่จะเริ่มทำงาน จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากกระบวนการบู๊ตเสร็จสิ้น ดังนั้น เมื่อติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิ คุณสามารถตรวจสอบสถานะการชาร์จได้ในขณะที่อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตคือไม่เกิน +60 องศา มีเครื่องชาร์จพิเศษสำหรับชาร์จแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์

แบตเตอรี่นิกเกิลสังกะสีมีแรงดันไฟฟ้า 1.6 โวลต์นั่นคือสำหรับการชาร์จคุณต้องใช้ 1.9 โวลต์กับกระแส 0.25C สามารถชาร์จจนเต็มได้ภายใน 12 ชั่วโมงด้วยเครื่องชาร์จแบบพิเศษและจากทุกประเทศ ไม่มี memory effect แต่เพื่อยืดอายุการใช้งาน, เพิ่มจำนวนรอบการทำงานของแบตเตอรี่นิกเกิล-ซิงค์, จะต้องชาร์จที่ 90% ของความจุ

มิฉะนั้น จะคล้ายกับแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ แต่แรงดันดิสชาร์จที่นี่คือ 1.2 โวลต์ และจำนวนรอบการทำงานน้อยกว่าสามเท่า อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตคือ +40 องศา

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะถูกชาร์จครั้งแรกที่กระแสคงที่ 0.2C ถึง 1C ที่แรงดัน 4 ถึง 4.2 โวลต์เป็นเวลา 40 นาที จากนั้นที่แรงดันคงที่ 4.2 โวลต์ต่อเซลล์ หากทำการชาร์จด้วยกระแส 1C เวลาในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจนเต็มจะใช้เวลาเพียง 2-3 ชั่วโมงเท่านั้น

หากแรงดันการชาร์จเกิน 4.2 โวลต์ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ Li-ion จะลดลง นอกจากนี้ เราไม่แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างมาก สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าโลหะลิเธียมสะสมอยู่บนขั้วลบและออกซิเจนจะถูกปล่อยออกมาอย่างแข็งขันบนขั้วบวก ซึ่งเป็นผลมาจากการรั่วไหลของความร้อนที่อาจเกิดขึ้น ความดันที่เพิ่มขึ้นภายในกล่องแบตเตอรี่ และสิ่งนี้สามารถนำไปสู่การลดลงของ ความดัน.

ดังนั้นจึงปลอดภัยและเหมาะสมที่จะชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าไม่เกินค่าที่แนะนำโดยผู้ผลิตแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางรุ่นมีวงจรป้องกันที่ป้องกันเซลล์ลิเธียมไอออนจากการชาร์จไฟเกิน การป้องกันจะทำงานเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่ถึง +90 องศา แบตเตอรี่บางรุ่นมีสวิตช์เชิงกลในตัวซึ่งตอบสนองต่อแรงดันเกินในกล่องใส่แบตเตอรี่

บ่อยครั้ง ระบบตรวจสอบที่ติดตั้งในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะตรวจสอบค่าของแรงดันไฟชาร์จเข้า และเมื่อค่าดังกล่าวอยู่ในช่วงที่อนุญาต กระบวนการชาร์จจะเริ่มขึ้น หากแรงดันไฟฟ้าเกินขีดจำกัดหรือต่ำกว่าค่าที่อนุญาตต่ำกว่า การชาร์จจะไม่เริ่มทำงาน

อย่างไรก็ตาม คุณควรระมัดระวังในขั้นตอนการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตรวจสอบแรงดันและกระแสไฟ โดยทั่วไป อุปกรณ์ใดๆ ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักจะมีที่ชาร์จในตัวหรือมาพร้อมกับที่ชาร์จภายนอก

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ไม่แตกต่างกันในวิธีการชาร์จจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีอิเล็กโทรไลต์คล้ายเจล ไม่ใช่ของเหลว และแม้ในขณะที่ชาร์จมากเกินไปหรือร้อนเกินไป ก็จะไม่ระเบิดเหมือนลิเธียมไอออน แต่จะพองตัวเท่านั้น สิ่งนี้อธิบายถึงแนวโน้มของการแทนที่จากตลาดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ลิเธียมโพลิเมอร์

อ่านหัวข้อนี้ด้วย: แบตเตอรี่ทำงานและทำงานอย่างไร?