Излишний заряд аккумуляторных батарей ведет к снижению срока службы, поэтому у пользователей перезаряжаемых источников питания появляется естественное желание ограничить время подзаряда. Вместе с тем, уменьшенный период подключения к зарядному устройству приведет к тому, что запас энергии окажется неполным. Стоит разобраться в вопросе, от чего зависит время полной зарядки аккумуляторных батареек.
Можно ли зарядить обычные пальчиковые батарейки
Многие одноразовые гальванические элементы внешне похожи на перезаряжаемые аккумуляторы. Поэтому у пользователей часто возникает соблазн перезарядить отработавшие ресурс солевые, щелочные или серебряно-цинковые батарейки. Особенно это касается элементов питания типоразмеров АА и ААА (в быту их называют «пальчиковыми» и «мизинчиковыми» соответственно).
Делать этого не надо. Электрохимические процессы в обычных гальванических элементах могут течь лишь в одну сторону, и подачей тока через выводы батарейки повернуть их вспять невозможно.
Более того, при попытке «подзаряда», не предусмотренного устройством источника питания, батарейка будет разогреваться. Это может привести к вспучиванию корпуса, вытеканию горячего содержимого, к ожогам кожи и т.п.
Чтобы не перепутать тип элементов и не получить неприятные последствия в процессе возобновления запаса энергии, надо обратить внимание на маркировку на корпусе. На аккумуляторы наносят надпись Rechargable, а на одноразовых элементах эта надпись отсутствует. А может быть и прямое указание Do not recharge (не заряжать). Если надписи нет, надо поискать название типа электрохимии. У аккумуляторов может быть обозначение Ni-Cd, Ni-MH, Li-ion. А если на корпусе написано Alkaline, Lithium и т.п., то это одноразовый элемент.
Если на корпусе нет обозначения или есть сомнения в его значении, надо считать, что этот источник перезаряжать нельзя.
Если пользователь имеет дело с солевым элементом, то его работоспособность можно несколько продлить подачей на выводы тока специальной формы. Перезаряда при этом не происходит, но частично растворяется слой реагентов, осевших на отрицательном электроде, роль которого выполняет корпус. После этого реакция оживляется, и батарейка послужит еще некоторое время. Схемы формирователей зарядного тока для самостоятельного изготовления можно поискать в интернете.
Рекомендуем ознакомится: Чем отличается простая батарейка от аккумулятора
От чего зависит время зарядки аккумуляторных батареек
Один из возможных режимов зарядки аккумуляторов – подзаряд стабильным током. При этом напряжение на выводах заряжаемого элемента растет по закону, который приблизительно можно считать линейным. Как только выходной уровень сравняется с напряжением источника (на практике – разница между напряжениями достигнет установленного порога), процесс считается завершенным.
Время зарядки при этом определяется, в основном:
- Фактической емкостью аккумулятора (она неуклонно снижается во время эксплуатации).
- Степенью разряженности батареи (разницей между фактическим запасом энергии и максимально возможным).
- Зарядным током.
Кроме этого, существуют и другие факторы, влияющие на время заряда:
- температура элемента;
- его внутреннее сопротивление;
- наличие нагрузки, если подзаряд идет в процессе эксплуатации;
- другие неочевидные условия.
Существует и другой режим подзаряда – постоянным напряжением. В этом случае точно так же, как и при первом способе, напряжение на выводах элемента возрастает, а ток падает. Ток при этом изменяется по нелинейному закону, поэтому вычислить время исходя из начальных условий еще сложнее.
Это относится ко всем типам аккумуляторов, но для литий-ионных аккумуляторов, существует особенность. Для них рекомендуется двухступенчатая зарядка. На первом этапе производится подзаряд стабильным током, на втором – стабильным напряжением. Время в этом случае определяется особенно сложной зависимостью.
Таблица времени зарядки пальчиковых аккумуляторов
В интернете можно найти таблицы, в которых дается расчетное время заряда аккумуляторов в зависимости от зарядного тока и емкости. Пример такой таблицы для полностью разряженных никель-кадмиевых и никель-металлогидридных элементов форм-фактора АА («пальчиковых») приведен ниже.
| Типоразмер | Ёмкость, мА*ч | Зарядный ток, мА | Время зарядки |
|---|---|---|---|
| АА | 600 | 120 | 7 ч |
| 180 | 4 ч 40 мин | ||
| 300 | 2ч 50 мин | ||
| 450 | 1 ч 50 мин | ||
| 1000 | 200 | 7 ч | |
| 300 | 4 ч 40 мин | ||
| 500 | 2ч 50 мин | ||
| 750 | 1 ч 50 мин | ||
| 1800 | 350 | 7 ч 10 мин | |
| 550 | 4 ч 35 мин | ||
| 900 | 2 ч 45 мин | ||
| 1500 | 1 ч 45 мин | ||
| 2000 | 400 | 7 ч | |
| 600 | 4 ч 40 мин | ||
| 1000 | 2ч 50 мин | ||
| 1500 | 1 ч 50 мин | ||
| 2200 | 450 | 6 ч 55 мин | |
| 650 | 4 ч 45 мин | ||
| 1100 | 2 ч 50 мин | ||
| 1700 | 1 ч 40 мин | ||
| 2300 | 450 | 7 ч 10 мин | |
| 700 | 4 ч 40 мин | ||
| 1200 | 2 ч 45 мин | ||
| 1800 | 1 ч 45 мин | ||
| 2700 | 550 | 6 ч 55 мин | |
| 800 | 4 ч 35 мин | ||
| 1400 | 2 ч 45 мин | ||
| 2000 | 1 ч 55 мин |
Фактической пользы от таких таблиц немного. Ведь время пополнения энергии, как уже сказано, зависит от многих факторов, которые заочно учесть сложно или невозможно. Относительно точное время они дают лишь для новых аккумуляторов, не бывших в эксплуатации.
Пример расчета времени зарядки для AA 2700 mAh
В теории время заряда вычисляется по формуле t= (С/ Iзар)*Q*1,4, где:
- Iзар – ток заряда (в миллиамперах или амперах);
- С – фактическая ёмкость аккумулятора (в миллиампер*часах или ампер*часах соответственно);
- Q – степень разряженности (для полностью заряженного элемента равна 0, для полностью разряженного равна 1, для частично разряженного принимает значение между этими величинами);
- 1,4 – коэффициент, приблизительно учитывающий КПД процесса.
Пусть имеется полностью разряженный никель-кадмиевый аккумулятор типоразмера АА и точно известной емкостью в 2700 мА*ч. Для подобных источников оптимальный режим зарядки – стабилизированный ток величиной 0,2С..0,3С (в данном случае 540..810 мА).
Полностью разряженным аккумулятор считается, если запас энергии в нем находится на уровне, принятом за 0%. Если уровень заряда ниже установленного порога, элемент считается глубоко разряженным, и в этом случае надо принимать меры по его восстановлению (без гарантии успеха).
Пусть имеется зарядное устройство, обеспечивающее зарядный ток 600 мА. Значит, для данной ситуации:
- Iзар=600 мА;
- С=2700 мА*ч;
- Q=1.
Подставляя эти величины в формулу, можно получить t=(2700/600)*1*1,4=6,3 часа. Очевидно, что при подзарядке в более мощном зарядном устройстве (способном, например, выдавать ток до 800 мА) время уменьшится до 4,725часа (примерно 4 часа 45 минут). Если аккумулятор разряжен не полностью (например, до половины, и Q=0,5), то и время пополнения энергии уменьшится: t=(2700/600)*0,5*1,4=3,15 часа. А если фактическая емкость уменьшилась на 30% (до уровня 1890 мА*ч), то и время подзаряда полностью разряженного источника составит t=(1890/600)*1*1,4=4,41 часа (чуть более 4,5 часов).
На практике расчет даст большое отклонение от указанного результата, главным образом за счет того, что в большинстве случаев неизвестно точное значение фактической емкости, да и КПД зависит от общего состояния элемента.
Очевидно, что время заряда аккумуляторных батареек зависит от большого количества факторов. Многие из них учесть сложно (например, ёмкость), влияние некоторых точно вычислить практически невозможно (например, температуру), поэтому рассчитать потребное для пополнения энергии время с приемлемой точностью вряд ли получится. По этой причине контроль окончания подзаряда по времени не рекомендуется применять на практике. Лучше использовать другие способы – например, по достижению номинального напряжения или по падению тока зарядки.
