Как оживить ni cd аккумулятор: Как восстановить никель-кадмиевый аккумулятор шуруповёрта?

Возвращаем к жизни никель-кадмиевые аккумуляторы – как восстановить батарею шуруповерта

Ваши никель-кадмиевые аккумуляторы больше не держат заряд или вовсе не хотят заряжаться? Можно ли восстановить аккумулятор шуруповерта?

Что вы делаете с аккумуляторами, когда они умирают? Просто выбрасываете в мусорное ведро (что наносит вред окружающей среде), или сдаете их в переработку?

Лучшим решением будет вернуть разряженные батарейки к жизни, что спасет вас от лишних трат, а окружающую среду от загрязнения.

Один из способов восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов – с помощью сварочного аппарата. Но не у всех есть такой аппарат… Поэтому, нам нужно выбрать другой способ как отремонтировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях.

ВНИМАНИЕ!
Вам придется вскрывать устройство, имеющее опасное напряжение 300 вольт. Поэтому вы должны быть очень осторожны и соблюдать меры безопасности во время ремонта АКБ шуруповерта своими руками.

Шаг 1: Итак, почему же выходят из строя никель-кадмиевые аккумуляторы?

Почему «умирают» Ni-Cd аккумуляторы, как перебрать их и раскачать?

Проблема заключается в образовании дендритов (кристаллов) металлического кадмия и других факторов, вызванных:

1. перезарядкой аккумулятора;
2. хранением аккумулятора долгое время в разряженном состоянии;
3. эффектом памяти;
4. воздействием высокой температуры.

Дендриты начинают расти внутри аккумулятора и, в конечном итоге, касаются обоих электродов, что приводит к внутреннему замыканию элемента.

Эти кристаллы могут быть легко разрушены путем пропуска через аккумулятор высокого импульсного тока. После этого батарея снова будет как новая!

Шаг 2: Что потребуется для восстановления батареи

Для восстановления рекомендуется использовать конденсаторы, так как они дают мощный импульсный разряд. Другие источники питания, такие как автомобильные аккумуляторы или сварочные аппараты, являются не очень хорошим вариантом, так как они выдают ток постоянно, что может привести к перегреву элемента и даже его взрыву. Конечно, вы можете использовать и автомобильный аккумулятор или сварочный аппарат, но в этом случае вам придется соблюдать осторожность.

Нужный нам конденсатор должен иметь емкость около 100000 мкФ и рассчитан на напряжение 60 В. К сожалению, деталь с такими характеристиками стоит очень дорого.

Чтобы не тратиться на высокоемкостной конденсатор, используем вместо него конденсатор от фотовспышки. Такой конденсатор отлично подойдет для импульсной разрядки. Но он опаснее…

Итак, что вам потребуется:

• Старый фотоаппарат со встроенной вспышкой (или одноразовая флэш-камера).
• «Убитые» никель-кадмиевые аккумуляторы.
• Провода.
• Одинарный батарейный отсек для элемента питания типа AA, AAA, C или D, в зависимости от того, аккумулятор какого типоразмера вы будете восстанавливать.
• Маленький ползунковый (или другого типа) переключатель.
• Кнопочный выключатель, рассчитанный на высокое напряжение.

Из инструмента вам понадобятся:

• Паяльник (если вы будете скручивать провода между собой, то паяльник не потребуется).
• Кусачки.
• Инструмент для зачистки проводов.
• Плоская отвертка.
• Плоскогубцы.

Итак, приступаем к работе!

Шаг 3: Ломаем камеру

Этот шаг является довольно опасной частью проекта. Нужно быть очень осторожным, чтобы не получить удар током от заряженного конденсатора.

(Конденсатор, установленный в камере – это большой черный цилиндр; он используется для работы вспышки).

Вскройте корпус камеры с помощью отвертки. Будьте осторожны, чтобы не получить удар током.

После того, как корпус будет разобран, разрядите конденсатор, прикоснувшись одновременно к двум его контактам отверткой с изолированной ручкой. Вы увидите (и услышите) мощную искру, и конденсатор разрядится (от такого разряда на отвертке может остаться отметина, поэтому используйте инструмент, которого вам не жалко).

Опасный шаг пройден (некоторые считают, что это самая забавная часть проекта, так как они лицезрят мощную громкую искру при разряде конденсатора).

Шаг 4: Удаляем и добавляем переключатель

Выньте плату из фотоаппарата. Теперь нужно убрать встроенный в плату выключатель заряда, и припаять внешний выключатель. Он сделает управление работой устройства более удобным и обезопасит вас от случайного прикосновения к токоведущим частям.

Оторвите верхнюю часть встроенного переключателя. Его будет не слишком сложно удалить.

Затем припаяйте два провода к обоим его контактам. К другим концам проводов припаяйте новый переключатель.

Шаг 5: Припаиваем батарейный отсек и кнопку

1. Далее припаяйте батарейный отсек через кнопку высокого напряжения к выводам конденсатора.
2. Черный провод от батарейного отсека припаивается к минусовому выводу конденсатора.
3. Красный провод батарейного отсека, через кнопку, припаивается к плюсовому выводу конденсатора.
4. В этот батарейный отсек будет устанавливаться неисправный никель-кадмиевый аккумулятор для восстановления.

Шаг 6: Изолируем высокое напряжение

Почти закончили! Все, что вам осталось сделать, это изолировать все части устройства с высоким напряжением.

Можете установить плату в красивую коробку, а можете просто заклеить все металлические детали и дорожки платы липкой лентой.

Все готово!

Шаг 7: Разряд!

Чтобы вернуть к жизни нерабочий Ni-Cd аккумулятор, поместите его в батарейный отсек, а рабочий щелочной элемент питания – в отсек на плате камеры.

Включите выключатель зарядки и подождите, пока лампочка не загорится. Как только она загорится, нажмите кнопку, и вы услышите громкий звук «ПОП». Это нормально, так и должно быть. Это означает, что аккумулятор был «мертв», и теперь вы «оживили» его! Для большей уверенности, что дендриты разрушены и АКБ удалось реанимировать пропустите разряд через батарею еще раз.

После восстановления, зарядите полностью аккумулятор в предназначенном для этого зарядном устройстве.

Вот и все. Пользуйтесь!

Как восстановить Ni-Cd аккумулятор: способы восстановления и описание

Работоспособность любых аккумуляторных батарей со временем начинает ухудшаться, и они приходят к полному состоянию разряда. Причем подзарядка на это состояние не влияет никаким образом. Они просто не могут принять заряд. При этом у батареи еще хватает ресурсов для последующей эксплуатации. Потому были разработаны способы восстановления Ni-Cd аккумуляторов.

Содержание

1. Особенности эксплуатации
2. Причины полной разрядки
3. Основные способы восстановления
4. Использование повышенного тока
5. Улучшенный вариант
6. Реанимация с помощью замораживания

Особенности эксплуатации

Во время постоянной эксплуатации Ni-Cd батарей постепенно снижается разрядная емкость и напряжение.

• снижение активной массы и ее последующее распределение по электролитам;
• истончение основной поверхности отрицательных и положительных электролитов;
• изменение размера и консистенции электролита;
• процессы, вследствие которых начинает происходить потеря кислорода и воды;
• появление утечек напряжения по причине появления дендритов в Cd.

Также эти процессы отмечаются, если эксплуатируются Ni-MH аккумуляторы. Отличие заключается лишь в применяемом материале электролита.

Во время эксплуатации батарей по причине распределения активной массы по электролитам начинается изменение размера положительного никелевого электролита и механической прочности. Вследствие этого снижается контакт с активной массой.

Все эти процессы снижают емкость и ухудшают проводимость. В некоторых случаях происходит разрыв контакта отрицательного и положительного электролита.

Причины полной разрядки

Все описанные процессы в Ni-Cd электроде происходят из-за регулярных перезарядок, во время которых на поверхности электролита образуется кислород. Чем чаще происходит процедура разряда-заряда, тем больше отмечается уплотнение кристаллов массы электролита. Потому снижается рабочая поверхность, а, соответственно, и емкость аккумулятора.

На кадмиевом электролите процедура деформации происходит, как правило, по причине перераспределения активной массы. Вследствие этого начинается ее определенная потеря. Помимо этого, масса засоряет пористую поверхность отрицательного электролита. По причине этого осложняется доступ электролита в глубокие слои. Следствием миграции активной массы является увеличение в объеме дендритных мостиков через сепаратор к электролиту, это приводит к множественным замыканиям и повышает время разряда. На кадмиевом электролите во время эксплуатации также происходит повышение активной массы и уплотнение кристаллов.

Помимо описанных выше процессов, в батареях проходит окисление разных примесей, которые находятся внутри. Металлокерамика положительного электролита со временем окисляется по причине потребления воды.

Еще один негативный момент, приводящий к снижению работоспособности аккумуляторной батареи — отбор из сепаратора электрода. Это начинает происходить по причине изменения поверхности электролита и приводит к увеличению сопротивления.

Состав электрода также изменяется через определенное время. В том числе увеличивается объем кристаллов. Снижается электропроводность и ухудшаются все показатели батареи во время разрядки. Этот процесс особенно заметен при пониженных температурах.

Основные способы восстановления

На тему восстановления емкости Ni-Cd аккумуляторов существует довольно большое количество видеороликов. В основном все из них относятся к ремонту аккумулятора от шуруповерта и иного строительного инструмента. Это вполне логично, так как эти батареи довольно дорогостоящие, и часто их еще сложно найти в продаже. Как правило, в проблеме, как восстановить Ni-Cd аккумулятор, применяется несколько основных способов.

Использование повышенного тока

Этот метод восстановления состоит в подаче на батарею повышенного тока с короткими частотами на протяжении 2−3 секунд. Причем ток обязан быть намного выше емкости аккумулятора (более, чем в 10 раз).

Этот вариант восстановления подходит лишь для никель-кадмиевых батарей, и он не применяется для никель-металлогидридных. Изначально он был разработан для рулонных моделей, но, по большому счету, подойдет для батарей любого возраста, и даже тех, которые «потекли». Естественно, чем восстанавливаемый источник питания старше, тем шансы на ремонт значительно снижаются.

Для проведения процесса восстановления будут необходимы:

• кусочки провода, крокодилы.
  Кусочки провода обязаны быть длиной приблизительно 15 см и иметь сечение не меньше 3 мм;
• другой рабочий аккумулятор с высоким током. Это возможен аккумулятор от автомобиля, батарея от источника постоянного питания и т. д. ;
• индивидуальные средства защиты;
• мультиметр для определения напряжения.

Важно: не стоит пренебрегать индивидуальными средствами защиты. Непременно используйте перчатки и защитные очки, чтобы избежать травм рук или глаз.

Лучше всего производить этот процесс на каждой батарее (1,5 В) отдельно, а не полностью на всей сборке одновременно. В таком случае процесс реанимации аккумулятора происходит гораздо эффективней, и вторую аккумуляторную батарею можно выбрать меньшей мощности (достаточно стандартного аккумулятора от автомобиля или от ИБП).

1. Вначале необходимо у восстанавливаемого аккумулятора найти — и +.
2. После при помощи крокодилов и провода нужно соединить минусы двух аккумуляторных батарей.
3. Затем к одному из плюсов закрепляется второй кусочек провода.
4. После чего необходимо свободным концом прикасаться к свободному плюсовому выходу. В этом случае надо прикасаться быстро и короткое время (несколько прикосновений в секунду). Этот процесс длится около 5 секунд. Самое главное — не допустить приваривания провода на участке касания.

По большому счету советуют проводом прикасаться не к непосредственно выводу аккумулятора, а вначале закрепить к нему пластину либо крокодил. И уже затем прикасаться к ним.

После выполнения цикла этих прикасаний нужно произвести замер напряжения на аккумуляторе, который восстанавливается. Если эти манипуляции не принесли результата, то нужно выполнить повторный цикл. Затем, когда на батарее возникло напряжение, то ее нужно установить на подзарядку до максимального набора емкости. Вероятней всего, напряжение будет ниже номинального значения. Лучше всего еще выполнить 2−3 цикла разряд-заряд для тренировки батареи.

Судя по отзывам об этом способе реанимации, он улучшает состояние только на короткое время. Батарея на самом деле начинает работать, набирать емкость, однако впадает на определенное время «в кому». Это случается из-за того, что не был устранен непосредственно источник проблемы. Вследствие прожига устраняются лишь дендриты, которые вызывали замыкание, и аккумулятор начинает работать. Но так как размер и состав электрода уже нарушен, то батарея через время возвращается в изначальное состояние.

Улучшенный вариант

Если разобрать несколько банок батареи, то в некоторых случаях можно увидеть разрыв отрицательного корпуса с положительным электродом. Это состояние вызывается деградацией электролита.

Как было уже указано, во время эксплуатации процесс окисления происходит из-за потребления воды. Вследствие снижения ее количества в составе электрода изменяются и эксплуатационные свойства.

Способ восстановления:

• прежде чем производить какие-то манипуляции с подачей высокого напряжения и подзарядкой батареи, необходимо убрать из сборки элементы, где находится нулевое напряжение;
• в их корпусе шуруповертом с помощью тонкого сверла необходимо проделать отверстие;
• затем в это отверстие нужно добавить кубический сантиметр воды;
• после чего необходимо элементам дать постоять определенное время и замерить их напряжение;
• затем нужно произвести подзарядку батарей;
• после нужно оставить их на 2−3 дня и заново померить напряжение;
• если элементы восстановились, то отверстия можно запаять или заделать герметиком. Аккумулятор собирается и полностью подзаряжается;
• если напряжение все же так и осталось нулевым, то можно добавить еще «кубик» воды, и процедура выполняется заново до успешного завершения.

Этот вариант ремонта Ni-Cd аккумуляторов более долгосрочный и эффективный.

Реанимация с помощью замораживания

Смысл этого способа заключается в замораживании элементов в морозильной камере на протяжении 2−3 часов. Затем их нужно быстро достать и тут же начать коротко и резко бить с определенной силой. Стучать необходимо по корпусу банки, при этом непосредственно банку нужно нежестко удерживать.

Идея состоит в том, что во время заморозки дендриты становятся хрупкими, и во время резких ударов крошатся и разрушаются, как лед.

Бить необходимо таким образом, чтобы за максимально короткое время передавалась вся энергия удара. То есть быстро и отрывисто жестким, при этом нетяжелым предметом, к примеру, маленьким молотком, карболитовой ручкой отвертки, и т. д. Бить необходимо, пока дендриты не оттают. Повторять процедуру можно до 10 раз.

Пока никель-кадмиевые батареи новые, со склада, их изначально лучше «беречь смолоду», желательно заряжать долго и малым током. Если к ним относится с уважением, то они и прослужат долго. Но все же, скорей всего, у любого человека дома находятся старые аккумуляторы. Попробуйте один из предложенных способов, и они непременно заработают.

Восстановление NiCAD-аккумулятора | Наука

Обновлено 29 августа 2019 г.

Автор: Chris Deziel

Никель-кадмиевые или никель-кадмиевые батареи по-прежнему распространены, хотя их быстро заменяют литий-ионными. Тем не менее, скорее всего, у вас есть прибор или инструмент с батарейным питанием, в котором используются никель-кадмиевые батареи, а некоторые перезаряжаемые батареи AA и AAA в ваших солнечных фонарях или фонариках могут быть никель-кадмиевыми.

Самая большая проблема с никотиновыми батареями, особенно старыми, заключается в том, что они подвержены эффекту памяти, при котором батарея «запоминает» необычно короткий цикл зарядки и больше не заряжается до полной емкости.

Обычно это происходит, когда вы кладете аккумулятор на зарядное устройство до того, как он полностью разрядится, или оставляете его на зарядном устройстве дольше, чем необходимо. Это вызывает накопление кристаллических отложений на отрицательной клемме.

Можно восстановить аккумулятор и решить эту проблему, поразив аккумулятор импульсами от 12-вольтовой батареи. Технически вы можете сделать это с помощью автомобильного аккумулятора, но вместо этого безопаснее использовать конденсатор или зарядное устройство на 12 В.

Что происходит внутри никель-кадмиевой батареи?

Положительные пластины внутри никель-кадмиевой батареи изготовлены из пористого налета, на который нанесено тонкое покрытие из гидроксида никеля, а отрицательные пластины изготовлены из гидроксида кадмия. Пластины разделены полоской из пористого пластика и запаяны в ячейку, заполненную 30%-ным раствором гидроксида калия, играющего роль электролита.

При подаче заряда отрицательные пластины теряют кислород и начинают образовывать металлический кадмий, а положительные пластины окисляются. Зарядка завершена, когда весь материал на отрицательных клеммах превратился в кадмий.

Во время разряда происходит обратный процесс, и химическая энергия преобразуется в электрическую энергию, поскольку положительная пластина отдает кислород, который течет обратно к отрицательной пластине.

В процессе зарядки загрязняющие вещества оседают на контактных пластинах и приводят к сплавлению крошечных кристаллов на пластинах в более крупные кристаллы с меньшей площадью поверхности для поглощения или выделения кислорода. Выброс загрязняющих веществ происходит ближе к концу процесса зарядки и продолжается, если полностью заряженный аккумулятор остается в зарядном устройстве.

Восстановление никель-кадмиевой батареи

Процедура восстановления включает в себя подачу высокого напряжения на клеммы батареи. Удар разрушает расплавленные кристаллы на терминальных пластинах и восстанавливает их способность переносить кислород. Вам понадобится автомобильное зарядное устройство, два гвоздя и вольтметр.

Эта процедура потенциально опасна и связана с возможностью взрыва. В целях безопасности наденьте очки и перчатки.

Проверьте напряжение аккумулятора, затем зажмите гвоздь в каждом из зажимов типа «крокодил» зарядного устройства, вставьте его в розетку и установите ток зарядки на 10 ампер. Прикоснитесь одним ногтем к одной из клемм аккумулятора, затем на мгновение постучите другим ногтем по другой клемме и немедленно удалите его. Вы увидите искры из терминала.

Повторите эту процедуру пять-десять раз, затем проверьте напряжение батареи. Если он увеличился, все готово. Повторите процедуру, если не заметите никаких изменений.

Поддержание аккумуляторов Nicad в отличном состоянии

После восстановления аккумулятора вставьте его в инструмент или прибор и полностью разрядите. После того, как вы разрядите его, поместите его в зарядное устройство, оставьте там, пока он полностью не зарядится, а затем удалите его. Чтобы батарея работала на полную мощность, ставьте ее на зарядное устройство только тогда, когда она полностью разряжена.

Если у вас нет интеллектуального зарядного устройства, которое автоматически отключается при зарядке аккумулятора, обязательно извлеките аккумулятор, как только светодиод на зарядном устройстве станет зеленым, указывая на то, что оно полностью заряжено.

Как реанимировать севшие никель-кадмиевые аккумуляторы

Если сдох никель-кадмиевый аккумулятор (симптомы следующие: на аккумуляторе нулевое напряжение и он не заряжается), еще есть шанс его оживить. Конечно, нет никакой гарантии, что это сработает, но хотя бы попробовать стоит. Вот несколько способов оживить разряженный никель-кадмиевый аккумулятор:

1. Размыкание

Этот метод разрушает закороченные дендриты кристалла. Требуется несколько импульсов сильного тока, подаваемого на аккумулятор, сила их должна быть не менее нескольких Ампер – ток должен быть в 20. .40 раз больше емкости аккумулятора. Импульсы высокого тока можно получить с помощью конденсатора (см. рис. 1), который разряжается через батарею. Лучше использовать конденсатор с низким эквивалентным последовательным сопротивлением.

Рисунок 1.

R1 – 1к..10к;
С1 – 200 мкФ х 50 В;
SW1 – Кнопка;
V1 – 12…50 В

Напряжение источника питания V1 может находиться в диапазоне 12…50 Вольт. Меньшее напряжение питания требует конденсатора большей емкости. Резистор R1 предохраняет блок питания V1 от перегрузок, номинал этого резистора может изменяться в широких пределах. При параметрах компонентов, указанных на рисунке 1, конденсатор С1 заряжается менее чем за 1 секунду.

Как пользоваться этим методом. Подсоедините разряженную батарею (одну ячейку) к клеммам устройства, нажмите кнопку SW1. Для фиксации аккумулятора может потребоваться несколько нажатий. Если это не удается, попробуйте увеличить значение емкости C1 и/или напряжение питания, затем повторите процедуру.

2. Заморозка

Если метод zapping не помогает, попробуйте этот – заморозку. Поместите разряженную батарею в морозильную камеру холодильника на один или два часа. Возьмите батарею, несколько раз постучите по ней ручкой молотка. Замораживание делает дендриты хрупкими, поэтому оно должно их разрушить.

3. Зарядка-разрядка асимметричным током

В этом методе батарея заряжается импульсами тока, а между импульсами батарея разряжается меньшим током. Ток заряда составляет 10% от номинальной емкости аккумулятора, ток разряда в 10 раз меньше тока зарядки. Для создания зарядного устройства требуется трансформатор переменного тока, диод и два резистора (см. рис. 2).

Рисунок 2.

Давайте посмотрим, как рассчитать R1 и R2. Как было сказано ранее, ток разряда (Ампер) равен

I _d = 2*C/100,      (1)

, где C – емкость аккумулятора, А*ч. Поскольку схема представляет собой двухполупериодный выпрямитель, поэтому используется только половина импульсов, поэтому импульсный ток должен быть в два раза выше, чтобы обеспечить необходимую энергию, поэтому ток здесь удваивается.

Если номинальное напряжение батареи равно В, то по закону Ома значение R2 равно

R2 = V / I _d ,      (2)

Объединяя формулы (1) и (2), получаем значение R2 (Ом):

R2 = В / (2*C/100) = 50*V / C,      (3)

Далее найдем номинал резистора R1. Для зарядного тока следует также учитывать ток разрядки:

I _c = 2*C/10 + I _d = 2*C/10 + 2*C/100 = 22*C/100,      (4 )

Импульсы зарядного тока также должны быть вдвое выше по амплитуде, поэтому первый член формулы удваивается.

R1 = (2 ^1/2 *V _t – V – V _d1 )/(22*C/100) = 100*(2 ^1/2 *V _t – V – V _d1 )/(22*C),      (5)

, где V _t — напряжение переменного тока на вторичной обмотке трансформатора. Обратите внимание, амплитуда 1,41* В _t ;
В _d1 – прямое напряжение диода D1, оно около 0,8 Вольта.

Отметим также, что в схеме используется однополупериодный выпрямитель, поэтому амплитуда импульсов тока через резистор R1 в два раза выше зарядного тока, т.к. мы используем только половину волны, поэтому аналоговый вольтметр покажет половину напряжения на резисторе R1. Также следует учитывать выходное сопротивление трансформатора, но в большинстве случаев оно довольно низкое, поэтому им можно пренебречь. Падением напряжения на диоде D1 также можно пренебречь.

Рассмотрим пример: никель-кадмиевый элемент 800 мА, V = 1,25 В. Используя формулу (3),

R2 = 100*1,25/(2*0,8) = 78 Ом. Нет необходимости использовать точное значение, здесь можно использовать резистор на 80 Ом.

Теперь найдем значение R1. По формуле (5) для В _t = 10В,
R1 = 100*(1,41*10-1,25-0,8)/(22*0,8) = 69 Ом

Это значение также может варьироваться в некоторых диапазона (±10%), можно выбрать R1 = 70 Ом.