Как спаять никель кадмиевые аккумуляторы

Работоспособность Ni─Cd аккумуляторов (как и любых других) со временем ухудшается и через некоторое время они могут прийти к состоянию разряда «в ноль». При этом зарядка ни это состояние никак повлиять не может. Они просто отказываются принимать заряд. При этом аккумуляторы имеют ещё достаточно ресурсов для дальнейшей эксплуатации. Поэтому со временем появились некоторые способы их восстановления. Покупать новый никель-кадмиевый аккумулятор или восстанавливать старый, решать вам. Мы лишь постарались обобщить данные, которые удалось найти в интернете о восстановлении и ремонте Ni─Cd аккумуляторов.

 

В чём проблема при эксплуатации Ni─Cd аккумуляторов?

При эксплуатации Ni─Cd постепенно происходит снижение напряжения и разрядной ёмкости. Ниже приводятся основные факторы, обуславливающие эти процессы:

• уменьшение рабочей поверхности положительных и отрицательных электродов;
• потеря активной массы, а также её перераспределение по электродам;
• возникновение утечек тока из-за образования дендритов металлического Cd;
• процессы, в результате которых происходит необратимое потребление воды и кислорода;
• изменение состава и объёма электролита.

Подобные процессы происходят, когда эксплуатируются Ni-MH аккумуляторы. Разница только в используемых материалах электродов.

В процессе эксплуатации Ni─Cd аккумуляторов из-за перераспределения активной массы по электродам происходит изменение механической прочности и объёма оксидно-никелевого (положительного) электрода. В результате ухудшается контакт м/у активной массой и электродом. Все это вызывает снижение проводимости и падению ёмкости. В запущенном варианте просто разрывается контакт между положительным и отрицательным электродами. В результате аккумулятор перестаёт подавать признаки жизни.

Все эти изменения оксидно─никелевого электрода вызываются постоянными перезарядами, при которых в пространстве положительного электрода идёт процесс выделения кислорода. Чем больше аккумуляторов проходит циклов заряд-разряд, тем больше наблюдается укрупнение кристаллов активной массы положительного электрода. Поэтому уменьшается рабочая поверхность, а, значит, и ёмкость батареи.

На кадмиевом электроде процесс деградации определяется в основном миграцией активной массы. В результате происходит некоторая её потеря. Кроме того, активная масса забивает поры в поверхностном слое отрицательного электрода. Из-за этого затрудняется доступ электролита в глубинные слои. Результатом миграции активной массы становится рост дендритных мостиков сквозь сепаратор до положительного электрода. Эти приводит к многочисленным коротким микрозамыканиям и увеличивает саморазряд. На кадмиевом электроде при эксплуатации также происходит рост кристаллов и увеличение объёма активной массы.

Кроме вышеописанных процессов, в Ni─Cd аккумуляторах протекают процессы окисления различных добавок, которые присутствуют в аккумуляторе. Металлокерамика положительного электрода постепенно окисляется с потреблением воды. И ещё один неприятный процесс, который приводит к потере работоспособности Ni─Cd аккумулятора, это отбор электролита из сепаратора. Это происходит из-за изменения пористой структуры электродов и приводит к росту внутреннего сопротивления никель-кадмиевого аккумулятора.
Состав электролита также меняется при эксплуатации. В частности, растёт объем карбонатов. Уменьшается электропроводность электролита и падают все параметры Ni─Cd аккумулятора при разряде. Картина становится особенно заметной при низких температурах. Что же делать в таких случаях?

Вернуться к содержанию
 

Распространённый метод восстановления Ni─Cd аккумуляторов?

На тему восстановления Ni─Cd аккумуляторов есть достаточно много статей и видеороликов в интернете. Большинство из них касается восстановления аккумуляторов от шуруповёртов и другого портативного инструмента. Это неудивительно, поскольку такие батареи стоят достаточно дорого и зачастую их ещё нужно поискать. В основном при восстановлении никель─кадмиевых аккумуляторов используется одна методика, которую мы сейчас опишем.

На изображении ниже представлен аккумулятор от шуруповёрта в сборе и его начинка.

А на следующем фото представлена одна батарейка этой сборки.

Если сказать коротко, то метод восстановления заключается Ni─Cd аккумулятора высоким током короткими импульсами в течение нескольких секунд. При этом ток должен быть гораздо больше ёмкости батареи (в десятки раз).

Методика восстановления пригодна для никель─кадмиевых аккумуляторов. Не путать с никель─металлогидридными. Опробована она была на моделях рулонного типа. В принципе подходит для батареек любого возраста и даже потёкших. Конечно, чем старше будет аккумулятор, тем меньше шансов будет его восстановить.
Что понадобиться при проведении процедуры восстановления:

• другая рабочая аккумуляторная батарея с сильным током. Это может быть аккумулятор от источника бесперебойного питания, автомобильный аккумулятор и т. п.;
• крокодилы, куски провода. Куски провода должны иметь длину около 10 сантиметров и сечение не менее 1,5 мм²;
• мультиметр для контроля напряжения;
• средства защиты (перчатки, очки).

Внимание! Не пренебрегайте средствами защиты. Обязательно надевайте защитные очки и перчатки, чтобы защитить глаза и руки.

В идеале следует проводить процедуру на каждой батарейке (1,2 вольта) по отдельности, а не на все сборке сразу. В этом случае процедура восстановления будет проходить эффективнее и вторую батарею можно будет использовать меньшей мощности (вполне хватит стандартной автомобильной АКБ или аккумулятора из источника бесперебойного питания).

Итак, по порядку, что нужно делать:

• Находите у восстанавливаемой батарейки (или у всего блока шуруповёрта, если восстанавливаете целиком) плюс и минус;
• Затем при помощи куска провода и крокодилов соединяете минусы;
• Потом к одному из плюсовых контактов крепится второй кусок провода;
• После этого нужно свободным концом провода быстро касаться оставшегося свободным плюсового контакта. Здесь важно делать касания быстро и кратковременно (2─3 касания в секунду). Эта процедура продолжается 3─4 секунды. Важно не допускать приварки провода в месте касания.

Вообще, рекомендуется касаться проводом не самого вывода батареи, а сначала прикрепить к нему крокодил или пластину. И уже касаться их.

После проведения одного цикла таких касаний делается замер напряжения на восстанавливаемой батарее. Если не появилось, то делаете ещё один цикл. После того, как на батарейке появится напряжение, она ставится на зарядку до набора своей ёмкости. Скорее всего, она будет меньше номинала. Рекомендуется ещё сделать несколько циклов заряд-разряд для тренировки аккумулятора. Подробно о том, как заряжать Ni-Cd аккумуляторы читайте по указанной ссылке.

Почитав отзывы об этом методе восстановления, стало ясно, что он дает лишь кратковременное улучшение состояния батареи. Аккумулятор действительно начинал работать, заряжаться, разряжаться, набирать ёмкость, но впадал некоторое время, «что в кому». Я так понимаю, что это происходит по причине того, что не устранялся источник проблемы. В результате прожига устранялись дендриты, вызывавшие микрозамыкания, и батарейка оживала. Но поскольку состав и объём электролита нарушены, всё возвращалось в исходное состояние.

После поисков в интернете был найден ещё один, более совершенный метод восстановления Ni─Cd аккумуляторных батарей. Советуем также прочитать материал про то, как восстановить Ni─MH аккумуляторы.
Вернуться к содержанию
 

Источник: akbinfo.ru

Но так ли хороша эта замена?

На этом вопросе стоит заострить внимание. Для пользователя шуруповерта установка литий – ионных аккумуляторов открывает некоторые, ранее недоступные, «фишки»:

• 1 – можно дозаряжать аккумуляторы после непродолжительной работы, это не уменьшит их емкость;
• 2 – аккумуляторы отработают большее число циклов заряда-разряда. При исчерпании ресурса, их можно будет легко заменить.
• 3 — Зарядка будет проходить в разы быстрее (примерно 1-3 часа, против 13- 15 для никель — кадмиевых).

Но будут и минусы:

• 1 — Литий – ионные аккумуляторы стоят дороже. Вам придется выложить 250- 500 рублей за одну штуку.
• 2 — Следующим минусом является их прихотливость к зарядке – они не терпят ни перезаряда, ни переразряда и, честно говоря, их лучше заряжать «умным» зарядным устройством, которое при достижении определенного вольтажа снижает ток, подаваемый на аккумуляторы.

А какие аккумуляторы купить?

Для того чтобы не переплатить и взять именно то, что нужно посмотрите характеристики вашего шуруповерта. Там должны быть указаны потребляемая мощность и напряжение. Первое нужно поделить на второе – вы получите максимальное значение потребляемого шуруповертом тока. При выборе аккумулятора нужно ориентироваться в первую очередь на его токоотдачу (посмотреть можно в его спецификации), так как если с аккумулятора будет сниматься слишком большой ток – может произойти возгорание, нагрев или высвобождение опасных для здоровья газов.
Среди аккумуляторов с высокой токоотдачей популярны следующие модели: Samsung 25R, LG HE2, LG HE4, Sony VTC5.

А сколько аккумуляторов купить?

Заряженный 18650 аккумулятор выдает 4,2 вольта. Поделите напряжение, от которого работает шуруповерт на 4,2 и округлите в большую сторону (для 12-ти вольтового шуруповерта — 3 аккумулятора).

Разборка.

Открутите саморезы, находящиеся в нижней части батарейного отсека.

После этого аккуратно откройте батарейный отсек. В нем будет находиться батарея, собранная из никель-кадмиевых аккумуляторов.

Верхние аккумуляторы методом точечной сварки прикреплены к контактной группе батарейного отсека шуруповерта. Отсоединить аккумуляторы от клемм можно ножом, если этого сделать не выходит – перекусите контактную площадку, идущую от клеммы к аккумулятору, выше места сварки. Извлеченную батарею утилизируйте в предназначенном для этого пункте.

Сборка.

Проект подразумевает быстрый съем аккумуляторов (чтобы по окончании работы, можно было без труда поставить их заряжаться на стационарное зарядное устройство, например, NITECORE I4 (На сайте https://sdelaysam-svoimirukami.ru также есть статьи о том, как собрать бюджетное зарядное устройство для данных аккумуляторов)), поэтому были использованы холдеры 2 х 18650.

Чтобы достичь желаемого вольтажа – необходимо соединить аккумуляторы последовательно (При таком соединении плюс аккумулятора соединяется с минусом последующего). Так как мною были использованы 2 холдера, их необходимо соединить между собой для токообмена
Исходные провода холдеров были слишком тонкими, из-за чего в них могли быть потери на нагрев, во избежание этого они были перепаяны на провода большего диаметра, с учетом нового расположения аккумуляторов.

Для примерной индикации уровня заряда аккумуляторов использовался светодиод на 12в, соединенный последовательно с токоограничивающим резистором на 1 кОм.

Не забывайте про изоляцию.

Питание светодиода необходимо вывести параллельно питанию шуруповерта. Для этого к толстым проводам плюса и минуса батарейного блока припаиваются провода меньшего сечения.

Провода большего сечения необходимо припаять к клеммам батарейного блока шуруповерта, в моем случае они вынесены на отдельную пластинку, а после, пластинку возвращаем в штатное положение, по желанию, фиксируя клеем.

Для наблюдения светодиода в корпусе батарейного отсека необходимо проделать отверстие (для этого хорошо подойдет разогретый гвоздь).

Так как светодиод выполняет функцию индикатора, а не осветительного прибора, можно закрепить его в отверстии, нанеся на него термоклей (благодаря этому свечение станет более мягким). Фото шуруповерта после переработки.

Видеоролик с демонстрацией способностей шуруповерта на новых аккумуляторах прилагается.

Обратите внимание, что для корректной работы аккумуляторов в последовательном соединении, они должны быть «женатыми», другими словами, должны быть взяты из одной партии, одной емкости и модели. При соблюдении этого правила они будут разряжаться одновременно. Чтобы проверить заряд аккумуляторов и не допустить их переразряда – используйте светодиод (чем меньше заряд – тем более тусклый свет он излучает. Без должной тренировки сделать это не так просто, поэтому обязательно проверяйте напряжение на аккумуляторах вольтметром).

Источник: SdelaySam-SvoimiRukami.ru

В чем проблема при эксплуатации Ni-Cd-аккумуляторов

Батареи никель-кадмиевого типа предназначены для установки в оборудовании, характеризующемся повышенными токами разрядки. По мере эксплуатации наблюдается перенос активной массы между электродными пластинами, что приводит к падению прочности и объема положительного электрода. Элемент представляет собой пасту, состоящую из гидроксида никеля и электропроводящего материала, которая нанесена на стальное сетчатое основание.

Деградация происходит из-за перезаряда аккумулятора, вызывающего формирование кристаллов из активной массы на положительном полюсе. На отрицательном электроде происходит образование древовидных игл из кадмия, которые проходят через слой загущенного электролита до отрицательных пластин. Рост кристаллов происходит при длительном хранении заряженных элементов или при постоянной подзарядке аккумуляторов.

Дополнительным недостатком батарей является расход дистиллированной воды, которая впитывается и разлагается химическими веществами, входящими в состав положительного электрода. В составе электролита появляются посторонние примеси, ухудшающие характеристики раствора.

Распространенный метод восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов

Для восстановления элементов практикуется методика подачи импульсов тока, превышающего емкость батареи в 20-40 раз. Импульсы подаются на протяжении 5-7 секунд, способ пригоден только для устройств никель-кадмиевого типа.

Допускается восстановление устройств с потекшим электролитом (с небольшой долей вероятности) и для элементов после разряда в ноль. Рекомендуется подключать к цепи питания каждую секцию аккумуляторной банки, что позволяет снизить необходимую мощность источника питания.

Необходимые материалы и оборудование:

• источник питания, позволяющий подавать импульсы электрического тока с повышенными параметрами;
• соединительные провода с зажимами (рекомендуется применять медные жилы с сечением 1,5-2 мм²);
• контрольный прибор для измерения напряжения;
• средства индивидуальной защиты (из-за риска взрыва корпуса аккумулятора).

Последовательность действий при восстановлении никель-кадмиевого аккумулятора:

1. Разобрать аккумуляторную банку шуруповерта или иного инструмента, отсоединить секции от общей цепи, а затем определить расположение отрицательного и положительного полюсов. Дополнительно проводится замер напряжения на полюсах каждой секции.
2. Подключить отрицательную клемму к источнику питания. Для подачи импульсов тока используется свинцово-кислотный аккумулятор от автомобиля или источника бесперебойного питания, имеющий рабочее напряжение 12 В. Если планируется восстановление собранной банки напряжением более 9,6 В, то применяется 2 аккумулятора, соединенных в последовательную цепь (напряжение 24 В).
3. Прикрепить второй кабель к положительному выводу секции батареи.
4. Выполнить кратковременные подключения к плюсовому выходу источника питания (с частотой до 2-3 раз в секунду). Манипуляции проводятся в течение 4-5 секунд, важно не допустить приварки кабеля к поверхности клеммы источника питания. Для снижения вероятности оплавления материалов рекомендуется предварительно смонтировать на выходе блока питания контактную пластину.
5. Провести контрольный замер напряжения секций аккумуляторной банки. Если параметры не увеличились, то выполняется повторный цикл подачи тока. После появления напряжения на клеммах выполняется зарядка элементов.
6. Для восстановления емкости аккумуляторной банки выполняется несколько циклов зарядки и разрядки.

Метод обеспечивает кратковременное восстановление рабочих характеристик аккумулятора, но через несколько десятков циклов разрядки и зарядки происходит снижение емкости и падение напряжения на клеммах.

При подаче повышенного тока идет процесс разрушения кадмиевых нитей, вызывающих короткие замыкания и саморазряд, но не восстанавливается требуемый химический состав электролита. Также необходимо довести уровень рабочей жидкости до заводского значения (касается секций с вытекшим электролитом).

Улучшенный метод восстановления

Существует дополнительный способ отремонтировать аккумулятор шуруповерта:

1. Разобрать банку, а затем провести замеры параметров элементов. Для восстановления отбираются секции, имеющие нулевое напряжение.
2. Проделать отверстие в металлическом кожухе элементов при помощи сверла диаметром 1,5-2 мм. Канал сверлится на боковой части кожуха, инструмент проходит только через металлическую оболочку, затрагивать внутренние полости АКБ запрещено.
3. Залить во внутренние полости дистиллированную воду. Заправка производится медицинским шприцем с обрезанной иглой. В зависимости от состояния электролита и размеров батареи в корпус заливается 0,5-1,0 см³ жидкости.
4. Выдержать элементы при комнатной температуре 4-6 часов. Провести замер напряжения на клеммах, оно должно отличаться от нулевого. Если напряжение не поднялось, то секция подлежит утилизации.
5. Подключить оставшиеся элементы к зарядному устройству, подающему импульсы постоянного тока.
6. Затем производится заряд элементов до полной емкости (при помощи устройства Imax B6 или аналога), не рекомендуется подключать элементы поодиночке к внешнему блоку питания.
7. Выдержать элементы в помещении на протяжении 2-3 суток, а затем проверить напряжение. Если в связке секций имеются аккумуляторы с пониженными параметрами, то производится доливка дистиллированной воды.
8. Процедура повторяется до момента получения равномерного напряжения на всех элементах банки, которое не падает из-за саморазряда в течение 2-3 суток.
9. Заклеить отверстия силиконовым герметиком, установить аккумуляторные секции в пластиковый кожух, а затем закрыть банку штатной крышкой. Протестировать работу электрического инструмента.

Методика восстановления Ni-Cd-аккумуляторов с помощью доливки дистиллированной воды занимает 2-3 недели. Способ не требует от владельца знаний электроники и относится к наиболее щадящим для конструкции батареи. Отверстие в кожухе элемента позволяет выполнять периодическую заправку водой, что дополнительно увеличивает срок службы никель-кадмиевых источников постоянного тока.

Дополнительной методикой восстановления банок является замена вышедших из строя элементов. После снятия крышки источника тока производится замер напряжения каждой секции, затем осуществляется разряд аккумулятора. Повторный замер позволяет выделить элементы с повышенной деградацией (напряжение меньше на 0,5-0,7 В), подобные изделия выпаиваются и утилизируются.

Источник: 3batareiki.ru