Despre acumulatori p4

„Efectul de memorie” este folosit in ziua de azi ca si denumire generica pt orice cauza ce are drept efect scaderea capacitatii acumulatorilor in exploatare. Dupa cum am vazut in partea a 3-a, „efectul de memorie” apare intr-un cumul de conditii foarte speciale, cu care un acumulator nu se intilneste in viata reala, aici, „pe pamint”.

In schimb, exista un alt fenomen ce are o manifestare similara, cunoscut de specialistii in domeniu sub numele de „cadere a voltajului” (voltage depression). Acesta se datoreaza cristalizarii unei parti din substantele metalice ce exista in interiorul acumulatorilor si apare la aproape toti acumulatorii pe baza de nichel. In cele ce urmeaza vom vedea ca fenomenul de „cadere a voltajului” se datoreaza aproape exclusiv aplicarii unui proces de incarcare incorect. Incercind sa aplice o metoda „magica” de incarcare care sa previna scaderea voltajului, utilizatorii genereaza in mod involuntar un alt fenomen ce conduce la electe similare, dar care este insa ireversibil.

ascunde de cele mai multe ori un alt fenomen ce are o manifestare similara, cunoscut de specialistii in domeniu sub numele de „cadere a voltajului” ( sau voltage depression pre al sau nume englezesc). Dar inainte de a explica fenomenul de cadere a voltajului, este necesar sa discutam in citeva cuvinte non-tehnice despre

Cum functioneaza un acumulator

In regimul de descarcare au loc niste reactii chimice in urma caruia apare un proces de generare de sarcini electrice (ioni pozitivi si negativi). Aceste sarcini sint colectate la cei doi electrozi ai bateriei si se constituie intr-o sursa de curent ce va alimenta echipamentul nostru.

In regimul de incarcare, sub actiunea tensiunii electrice ce provine de la incarcator, apare o circulatie de curent electric inversa decit in cazul descarcarii, ce are ca efect inversarea reactiei chimice in interiorul bateriei. Este vorba in esenta despre o transformare reversibila a energiei electrice in energie chimica si este general valabila pt orice tip de acumulator.

Diferenta intre diversele tipuri constructive e data de elementele chimice folosite pt electrozi si pt electrolit.

Revenind acum la efectul de cadere a voltajului, acesta a fost constatat mai intii la acumulatorii nicad, dar el apare la fel de bine si la cei nimh.

Acumulatorul nicad este format din doua elemente chimice: unul este nichelul, iar celalalt este cadmiul, ambele fiind combinate cu molecule de hidrogen si oxigen, adica sub forma unui hidroxid. Pe post de electrolit se foloseste hidroxidul de Potasiu (KOH).

Pe masura ce acumulatorul nicad imbatrineste, cadmiul cristalizeaza partial, transformindu-se intr-o structura ce ofera o mobilitate mai mica a purtatorilor de sarcina. Acest fenomen sta la baza reducerii capacitatii bateriei, din moment ce o parte din volumul bateriei se modifica intr-o structura in care reactiile de transformare vor decurge mai lent decit in structura initiala.

In timp ce bateria genereaza energie electrica, alimentind echipamentul, curentul electric este generat mai intii in substanta necristalizata, unde mobilitatea ionilor este mai mare, deci pe aici va „curge” curentul. In momentul in care aceasta isi epuizeaza energia chimica, tensiunea la borne - care initial este de 1,2V - incepe sa scada. Cind aceasta ajunge la valoarea de 1V, echipamentul „crede” ca bateria s-a „consumat” si initiaza inchiderea aparatului.

Daca se va pune la incarcat elementul „epuizat”, ce are „efect de memorie / cadere a voltajului”, curentul de incarcare va circula doar prin electolitul ce interactioneaza cu substanta necristalizata, deoarece in aceste locuri exista o rezistenta electrica mai mica. Astfel, transformarea energiei electrice in energie chimica va avea loc doar in portiunea din element avind volumul necristalizat. Tensiunea la borne va creste pina la valoarea de 1,2V, iar bateria se va considera incarcata.

Se poate usor intelege acum de ce energia pe care va putea sa o furnizeze acumulatorul cu efect de memorie va fi mai mica, si va fi data de fapt de volumul de substanta necristalizata.

Daca se va forta, cumva, in continuare, circulatia curentului prin acumulator, substanta cristalizata va incepe sa se dizolve, transformindu-se incet-incet in substanta necristalizata. Daca procesul continua, substanta cristalizata se va dizolva pina la capat.

Insa nu toata substanta cristalizata se va dizolva integral in mod obligatoriu. In timp, structura cristalizata va fi din ce in ce mai multa si din ce in ce mai „tare”. Astfel, procesul de dizolvare va recupera volume din ce in ce mai mici, iar capacitatea de inmagazinare a acumulatorului va scadea treptat. Cu timpul se poate crea o „punte” de substanta cristalizata intre cei doi electrozi (denumita uneori in literatura de specialitate si dendrita) si astfel acumulatorul se va „scurtcircuita”. In acest ultim caz, circulatia curentului prin electrolit va deveni imposibila, pecetluind astfel soarta elementului.

Dar sa privim partea buna ! Faptul ca fenomenul de cristalizare este reversibil, face posibila recuperarea acumulatorilor ce au dezvoltat efect de memorie (el suferind de fapt de caderea voltajului).

Remediul pt eliminarea scaderii voltajului consta in reformatarea acumulatorului bolnav prin descarcarea lui completa, urmata de o incarcare completa, evitind insa SUPRAINCARCAREA acestuia.

Tentativa de continuare a incarcarii dincolo de nivelul de incarcare completa a bateriei are drept consecinta disocierea hidroxidului in componentele sale: hidrogen, ce va fi colectat la electrodul negativ (la catod) si oxigen la electrodul pozitiv (la anod). Pt a impiedica explozia elementului din cauza cresterii presiunii in cazul unei supraincarcari de lunga durata, pe acumulator exista o supapa de siguranta care va permite evacuarea hidrogenului acumulat. Prin eliberarea hidrogenului, insa, electrolitul va deveni „mai slab”, avind ca efect scaderea capacitatii de acumulare a energiei chimice. Din aceasta cauza, trebuie evitata tinerea prelungita a acumulatorului in regim de incarcare dincolo de pragul la care energia chimica s-a refacut complet.

Concret, aplicarea unui regim complet de descarcare/incarcare se poate face in doua moduri:

Uzual acumulatorii ni-cd se incarca la un curent de circa 10-20 % din capacitatea nominala. Asta se traduce prin faptul ca are nevoie de 5-10 ore pt a se incarca complet (100% : 20% = 5h)

folosim un incarcator „inteligent”. Acesta este un dispozitiv ce are locasuri diferite, cite unul pt fiecare element, in care se vor introduc acumulatorii separat, fiecare in locasul sau. Unele au locasuri de marimi diferite, putind incarca mai multe tipuri de acumulatori(R3, R6, R14, R20, etc….).Fiecarui element i se aplica mai intii un proces de descarcare (de obicei prin conectarea acestora pe o sarcina fixa, pt un timp predeterminat), urmat de un proces de incarcare, monitorizind curentul de incarcare si avind grija sa nu se nedepaseasca un timp maxim de incarcare.

Acum, ca aveti toate informatiile necesare, a sosit momentul sa cititi intr-o forma compacta modul in care puteti folosi corect acumulatorii pe baza de nichel, in ambele variante: nicad si nimh. Asadar, sa trecem la ultima parte (a 5-a).