Aanleiding voor dit artikel was het verschijnen van twee accu's voor de Bosch NiMH 14,4V, 2,6Ah schroevendraaier. Deze batterijen werden vervangen door nieuwe omdat ze niet werkten na twee of drie jaar inactiviteit. Opslag van batterijen vond plaats in een koffer, in kameromstandigheden, met een volledige lading op het "eigen" geheugen, na zeldzaam gebruik. Bij de volgende verwijdering uit de koffer voor dringend werk, gaf de batterij van de schroevendraaier al zijn kracht binnen 5-7 minuten. Na dezelfde oplaadtijd meldde de oplader dat de lading vol was. En dus in een cirkel, voor de hele werktijd. De tweede back-upbatterij gedroeg zich op dezelfde manier. Na een natuurlijke vervanging kwamen ze bij mij.
Een nikkel-metaalhydride accuschroevendraaierbatterij met een bedrijfsspanning van 14,4 volt is samengesteld uit 12 afzonderlijke elementen met een typische spanning van 1,2 volt in serie geschakeld. Maar verschillende elementen in de productie krijgen een bepaald aantal kenmerken. Sommige hebben meer capaciteit, terwijl andere minder hebben. Door constant laden in een bundel worden elementen met een lagere capaciteit constant opgeladen. Hierdoor gaan ze snel achteruit. Batterijen met een kleinere capaciteit zullen ook tijdens het ontladen verslechteren. Ze worden eerder gelost dan andere elementen en verdere ontlading leidt tot hun diepe ontlading. Daarom, in het geval van een NiMH-batterijstoring voor een schroevendraaier, mislukken meestal een of meer batterijcellen en volgen er andere. Daarom is de belangrijkste taak bij het repareren van de batterij van een schroevendraaier het identificeren van defecte elementen. En in de toekomst kan het herstel van de batterij van een schroevendraaier worden uitgevoerd door een eenvoudige set van bruikbare elementen van de hoofd- en reservebatterijen of door te proberen sommige elementen te herstellen om de batterij te voltooien.
Op internet worden vaak meningen geuit, vaak controversieel, over het herstellen van dergelijke batterijen. Velen beschouwen dit eenvoudigweg niet veelbelovend of niet effectief vanwege de korte levensduur na restauratie. Maar aangezien de bovenstaande batterijen een klein aantal laad-ontlaadcycli hadden, werkten ze eigenlijk maar korte tijd onder belasting, besloot ik de mogelijkheid van hun element-voor-element analyse en, indien mogelijk, herstel uit te proberen. Mogelijk kunt u een reservebatterij voor een schroevendraaier verzamelen of de "overgebleven" elementen in andere gebruiken zelfgemaakthet ontladen van hoge ontladingsstroom in korte tijd.
Om onbetrouwbare batterijcellen te identificeren:
1. Demonteerde de batterijhouder van een schroevendraaier (4 schroeven) en verwijderde er een blok in serie verbonden blikken (12 stuks) NiMH-batterijcellen uit.
2. Nadat hij de bovenste en onderste isolerende pakkingen had verwijderd, liet hij de platen los die de polen van de elementen met elkaar in contact brachten.
3. Inspectie van de batterijcellen leverde geen externe defecten (deuken, zwelling, vlekken, corrosie) op die de werking van de batterij kunnen beïnvloeden.
4. Voor een goede werking van NiMH-batterijen wordt aanbevolen om de bedrijfsspanning op de cellen binnen 1,2 - 1,4 volt te houden, een verlaging tot 0,9 - 1,0 volt is toegestaan. Hij mat de spanning op elk element van de batterij met een multimeter. De spanning verspreid over alle batterijelementen lag binnen 1,01 ... 1,24 volt (d.w.z. binnen het normale bereik voor een lege batterij), maar de batterij in de schroevendraaier werkt praktisch niet.
5. Herhaal alinea's 1 - 4 op de tweede batterij voor de schroevendraaier. Het resultaat is vergelijkbaar.
6. Om het probleem te identificeren, heb ik vergelijkende metingen uitgevoerd van de stroom die door elk element wordt gegeven op de interne weerstand van de multimeter shunt. Kortetermijnmetingen toonden aan dat 4 van de 24 elementen een stroom van meer dan 1 ampère kunnen geven, en de rest - minder dan 0,2 ampère. Met andere woorden, slechts 4 van alle elementen hadden enige capaciteit en ondersteunden korte tijd het werk van een schroevendraaier.
7. Om te proberen cellen met een lage capaciteit te herstellen en werknemers op te laden, heb ik de NiMH-batterijpakketten gedemonteerd. Om dit te doen, knip ik de jumpers die de elementen verbinden met een gewone schaar. Indien mogelijk in de toekomst zal het verbinden van de elementen door het overbruggen van jumperresten geen probleem zijn.
8. Vier geselecteerde elementen met een bepaalde capaciteit zijn gemarkeerd en klaar om te experimenteren.
9. Om individuele elementen te herstellen of af te wijzen, moet het element worden opgeladen met een stroom van 0,5 ... 1,0C (snelladen) tot de nominale capaciteit, waardoor de lading wordt beperkt op basis van de geschatte tijd. Maar om de tijd te berekenen, moet u de capaciteit en de initiële lading van de batterijcel kennen. Om de onbekende initiële lading in de berekeningen uit te sluiten, moet daarom eerst de herstelde batterij worden ontladen.
Het controleren van de capaciteit van een geladen element kan ook worden gecontroleerd door de ontlading, het regelen van de stroom en de ontladingstijd.
In verband met het bovenstaande is de eerste stap om de kenmerken van de batterij te bepalen het ontladen van de cel bij een constante belasting, met een controle over de minimale restspanning van 0,9 ... 1,0 volt, om een diepe ontlading uit te sluiten. Alles is eenvoudig met de stroom: hoe kleiner de ontlaadstroom, hoe vollediger de ontlading en hoe efficiënter het proces, maar de oplaadtijd zal toenemen. Nikkel-metaalhydridebatterijen kunnen veel stroom geven, maar het wordt niet aanbevolen om waarden tijdens het ontladen hoger dan 0,5 C in te stellen. Dit leidt tot een vermindering van het aantal laad-ontlaadcycli en een verkorting van de levensduur. Hierdoor nemen we een ontlaadstroom van 100 mA.
10. Om de batterijcellen te ontladen, stellen we een eenvoudig circuit samen waarmee u het ontladingsproces kunt regelen door de gloed van de LED.
Om de ontsteking van de LED te garanderen, installeren we twee elementen die in serie zijn geschakeld. Elk van hen wordt ontladen in zijn eigen weerstandsketen (die de ontlaadstroom bepaalt) en diodes (die de minimale spanning op de batterijcel binnen 0,9 ... 1,0 volt bepalen). Deze minimale spanning op het element wordt automatisch verkregen. Het einde van de ontladingscyclus wanneer de LED is uitgeschakeld.
11. We selecteren de onderdelen volgens het schema en monteren deze op een stuk PCB dat is gesneden uit een universele printplaat.
12. We verbinden twee elementen in serie, in overeenstemming met de polariteit, en niet te vergeten het middelpunt (witte draad) te verbinden en de gloed van de LED te observeren. Door de duur van de ontlading is het mogelijk om te navigeren over de capaciteit van de batterijcel.
13. De capaciteit van de cel kan worden gemeten door een volledig opgeladen batterij te ontladen. Om dit te doen, moet u de ontladingstijd detecteren en deze vermenigvuldigen met de ontlaadstroom. Dit is de capaciteit die moet worden vergeleken met de nominale. Sommige apparaten, zoals de iMAX-B6, nemen automatisch metingen op. We gaan zuiniger te werk. Omdat we de mogelijkheid van het gebruik van de batterijelementen moeten beoordelen, hebben we alleen geschatte waarden van de capaciteit nodig, we zullen periodieke metingen uitvoeren op twee elementen met extreme kenmerken.
14. Bij het periodiek meten van de stroom in het regelproces van een ontlading op een bepaald apparaat, een vooraf ontladen en volledig opgeladen batterijcel (alinea's 9 ... 12), is het mogelijk om het verschil tussen de cellen te zien, wat wordt weerspiegeld in de grafiek
Grafiek 1 (rode lijn) geeft het ontladingsproces weer van elementen geselecteerd door metingen (item 8), die aanvankelijk enige capaciteit hebben. Volgens metingen en berekeningen is de capaciteit van deze batterijcel ongeveer 95 uur, dat is 44% van de nominale capaciteit. Vanwege de instabiliteit van de ontlaadstroom werd de berekening uitgevoerd door de componentcapaciteiten op te tellen over korte ontladingstijden (10-15 minuten) na elkaar. De ontlaadstroom werd als gemiddelde genomen tussen het begin en het einde van elk van de periodes.
Grafiek 2 (groene lijn) toont het proces van het ontladen van een element met een minimale initiële capaciteit. Metingen en berekeningen worden op dezelfde manier uitgevoerd. De capaciteit van dit element is ongeveer 50 uur (23%). De aard van de daling van de ontlaadstroom verschilt sterk van de vorige en geeft een kleine capaciteit van het element aan.
Uit de grafieken blijkt dat de potentiële capaciteit van de batterijcel, met het oog op afstoting, gedurende de eerste 20-30 minuten van de stuurontlading kan worden bepaald aan de hand van de grootte van de ontlaadstroomval. En ook, ondanks één volledige ontlaadcyclus en de geschatte lading van een oude batterijcel, zonder aanvullende herstelmaatregelen, wordt de capaciteit praktisch niet hersteld.
De reden voor een aanzienlijke daling van de capaciteit van nikkel-metaalhydride-elementen kan het geheugeneffect zijn. Het manifesteert zich in cycli van onvolledige ontlading en daaropvolgende lading. Als resultaat van deze operatie "onthoudt" de batterij de steeds lagere ondergrens van de ontlading, waardoor de capaciteit afneemt. Een deel van de actieve massa van de batterij valt buiten het proces.
Om dit effect te elimineren, wordt aanbevolen om de batterijen regelmatig te herstellen of te trainen. Om dit te doen, wordt volgens het bovenstaande diagram de ontlading uitgevoerd en vervolgens het volledige laadproces. Het wordt aanbevolen om verschillende van dergelijke cycli uit te voeren.
Een andere manier om NiMH-batterijen te herstellen, is door er stroom doorheen te leiden in korte pulsen. De stroom moet tien keer hoger zijn dan de waarde van de capaciteit van het element. Tegelijkertijd worden dendrieten vernietigd en wordt de batterij "bijgewerkt". Verder wordt zijn training uitgevoerd in de vorm van verschillende laad-ontlaadcycli.