Sạc pin ni cd : phức tạp hơn để sạc hơn so với Li-ion và axit chì. Các hệ thống sử dụng pin và pin lithium được sạc bằng dòng điện điều chỉnh để đưa điện áp đến một giới hạn đã định mà sau đó pin sẽ bão hòa cho đến khi được sạc đầy. Phương pháp này được gọi là điện áp không đổi dòng điện không đổi (CCCV).
Pin làm từ niken cũng sạc với dòng điện không đổi nhưng điện áp được phép tăng tự do. Phát hiện sạc đầy xảy ra bằng cách quan sát sự sụt giảm điện áp nhẹ sau khi tăng ổn định.
Các nhà sản xuất pin khuyến cáo rằng pin mới nên sạc chậm trong 16–24 giờ trước khi sử dụng. Sạc chậm đưa tất cả các cell trong bộ pin về mức sạc bằng nhau. Điều này rất quan trọng vì mỗi cell trong pin niken-cadmium có thể tự xả với tốc độ riêng của nó.
Hơn nữa, trong quá trình bảo quản lâu, chất điện phân có xu hướng bị hút xuống đáy của cell và sạc chậm ban đầu giúp chúng phân phối lại.
Đọc thêm : Mạch cân bằng Pin khi sạc
Các cell đạt được hiệu suất tối ưu sau một số chu kỳ sạc / xả. Đây là một phần của việc sử dụng bình thường; nó cũng có thể được thực hiện bằng máy phân tích pin. Các cell chất lượng sẽ hoạt động với các thông số kỹ thuật đầy đủ chỉ sau 5–7 chu kỳ sạc xả; những loại khác có thể mất 50–100 chu kỳ. Công suất đỉnh xảy ra trong khoảng 100–300 chu kỳ, sau đó hiệu suất bắt đầu giảm dần .
Hầu hết các cell có thể sạc lại đều bao gồm một lỗ thông hơi an toàn giúp giải phóng áp suất dư thừa nếu sạc không đúng cách. Lỗ thông hơi trên cell Ni Cd mở ở 1.000–1.400kPa (150–200psi).
Áp suất thoát ra qua một lỗ thông hơi có thể bịt kín lại không gây ra thiệt hại; tuy nhiên, với mỗi sự kiện thông hơi, một số chất điện phân thoát ra ngoài và có thể bắt đầu bị rò rỉ. Sự hình thành một lớp bột màu trắng ở lỗ thông hơi có thể nhìn thấy được. Nhiều lỗ thông hơi cuối cùng dẫn đến tình trạng khô kiệt.
Phát hiện Sạc pin ni cd đầy theo nhiệt độ
Việc phát hiện sạc đầy pin làm từ niken kín phức tạp hơn so với pin chì và lithium-ion. Bộ sạc giá rẻ thường sử dụng cảm biến nhiệt độ để kết thúc quá trình sạc nhanh, nhưng điều này có thể không chính xác. Lõi của cell pin ấm hơn vài độ và sự chậm trễ này gây ra hiện tượng sạc quá mức.
Các nhà sản xuất bộ sạc sử dụng 50 ° C (122 ° F) làm ngưỡng nhiệt độ. Mặc dù bất kỳ nhiệt độ kéo dài nào trên 45 ° C (113 ° F) đều có hại cho pin, nhưng có thể chấp nhận được một khoảng thời gian quá ngắn miễn là nhiệt độ pin giảm nhanh.
Bộ sạc tiên tiến không còn dựa vào ngưỡng nhiệt độ cố định mà cảm nhận tốc độ tăng nhiệt độ theo thời gian, còn được gọi là nhiệt độ bằng theo thời gian, hoặc dT / dt. Thay vì đợi nhiệt độ tuyệt đối xảy ra, dT / dt sử dụng sự tăng nhiệt độ nhanh chóng về cuối lần sạc để báo pin đầy.
Phương pháp nhiệt độ bằng giữ cho pin mát hơn so với giới hạn nhiệt độ cố định, nhưng các cell cần sạc nhanh hợp lý để kích hoạt sự tăng nhiệt độ. Việc chấm dứt sạc xảy ra khi nhiệt độ tăng 1 ° C (1,8 ° F) mỗi phút. Nếu pin không thể đạt được mức tăng nhiệt độ cần thiết, việc cắt nhiệt độ tuyệt đối được đặt thành 60 ° C (140 ° F) sẽ chấm dứt việc sạc .
Bộ sạc dựa vào nhiệt độ : gây ra hiện tượng sạc quá mức có hại khi pin đã sạc đầy được tháo ra lắp lại nhiều lần. Đây là trường hợp của các bộ sạc trên xe , nơi có bộ đàm hai chiều được tách rời mỗi lần sử dụng. Kết nối lại bắt đầu một chu kỳ sạc mới yêu cầu làm nóng lại pin .
Pin ion Li có lợi thế hơn ở chỗ điện áp điều chỉnh trạng thái tích điện. Lắp lại pin Li-ion đã được sạc đầy ngay lập tức đẩy điện áp đến ngưỡng sạc đầy, dòng điện giảm xuống và bộ sạc sẽ tắt ngay mà không cần tạo dấu hiệu nhiệt độ.
Phát hiện sạc đầy bằng điện áp
Bộ sạc nâng cao chấm dứt sạc khi xảy ra dấu hiệu điện áp xác định. Điều này cung cấp khả năng phát hiện sạc đầy pin chính xác hơn so với các phương pháp dựa trên nhiệt độ. Bộ sạc tìm kiếm sự sụt giảm điện áp xảy ra khi pin đã sạc đầy. Phương pháp này được gọi là delta âm V (NDV ).
NDV là phương pháp phát hiện mức sạc đầy được khuyến nghị cho các bộ sạc áp dụng mức sạc từ 0,3 độ C trở lên. Nó cung cấp thời gian phản hồi nhanh chóng và hoạt động tốt với pin được sạc một phần hoặc đầy đủ.
Khi lắp pin đã sạc đầy, điện áp pin tăng nhanh và sau đó giảm mạnh để kích hoạt trạng thái sẵn sàng. Điện tích chỉ kéo dài vài phút và các cell vẫn mát. Bộ sạc NiCd có phát hiện NDV thường phản ứng với mức giảm điện áp 5mV trên mỗi cell .
Để đạt được điện áp xác định đáng tin cậy, tốc độ sạc phải từ 0,5C trở lên. Sạc chậm hơn tạo ra sự sụt giảm điện áp ít xác định hơn, đặc biệt nếu các cell không khớp trong trường hợp đó mỗi cell đạt mức sạc đầy ở một thời điểm khác nhau.
Để đảm bảo khả năng phát hiện mức sạc đầy đáng tin cậy, hầu hết các bộ sạc NDV cũng sử dụng bộ phát hiện mức ổn định điện áp để kết thúc quá trình sạc khi điện áp vẫn ở trạng thái ổn định trong một thời gian nhất định. Các bộ sạc này cũng bao gồm nhiệt độ delta, nhiệt độ tuyệt đối và bộ hẹn giờ để kết thúc sạc.
Sạc nhanh cải thiện hiệu quả sạc. Ở tốc độ sạc 1C, hiệu suất của NiCd tiêu chuẩn là 91 phần trăm và thời gian sạc là khoảng một giờ (66 phút với 91 phần trăm). Trên bộ sạc chậm, hiệu suất giảm xuống 71 phần trăm, kéo dài thời gian sạc lên khoảng 14 giờ ở 0,1C .
Trong 70% lần sạc đầu tiên, hiệu suất của NiCd là gần 100%. Pin hấp thụ gần như tất cả năng lượng và cell vẫn mát. Pin NiCd được thiết kế để sạc nhanh có thể được sạc với dòng điện gấp vài lần mức C mà không bị tích nhiệt nhiều.
Trên thực tế, NiCd là loại pin duy nhất có thể sạc cực nhanh với mức độ căng thẳng tối thiểu. Các cell được tạo ra để sạc cực nhanh có thể được sạc đến 70 phần trăm trong vài phút .
Hình 1 cho thấy mối quan hệ của điện áp, áp suất và nhiệt độ khi Sạc pin ni cd. Mọi thứ diễn ra tốt với mức sạc khoảng 70 phần trăm, khi hiệu suất sạc giảm xuống. Các cell bắt đầu tạo ra khí, áp suất tăng và nhiệt độ tăng nhanh. Để giảm căng thẳng cho pin, một số bộ sạc giảm tốc độ sạc quá mốc 70 phần trăm.
Hình 1: Đặc tính điện tích của một cell NiCd.
Hiệu suất sạc cao lên đến 70% SoC * và sau đó mức chấp nhận phí sẽ giảm xuống. NiMH tương tự như NiCd. Phí hiệu quả đo lường khả năng của pin để chấp nhận chịu trách nhiệm và có điểm tương đồng với coulombic hiệu quả .
* SoC đề cập đến trạng thái sạc tương đối (RSoC) phản ánh năng lượng thực tế mà pin có thể lưu trữ. Sạc đầy sẽ hiển thị 100% ngay cả khi dung lượng đã giảm.
Pin NiCd dung lượng siêu cao có xu hướng nóng hơn so với pin NiCd tiêu chuẩn khi sạc ở nhiệt độ 1C trở lên và điều này một phần là do điện trở bên trong tăng lên. Áp dụng dòng điện cao ở lần sạc ban đầu và sau đó giảm dần xuống mức thấp hơn khi mức chấp nhận điện tích giảm là phương pháp sạc nhanh được khuyến nghị cho những loại pin mỏng hơn.
Xen kẽ các xung phóng điện giữa các xung điện tích được biết là sẽ cải thiện khả năng chấp nhận điện tích của pin làm từ niken.
Sạc phản xạ hoặc Sạc xung âm Được sử dụng kết hợp với sạc xung, nó áp dụng một xung phóng điện rất ngắn, thường là 2 đến 3 lần dòng điện sạc trong 5 mili giây, trong thời gian nghỉ sạc để khử cực cell pin.
Phương pháp này hỗ trợ việc tái hợp các khí sinh ra trong quá trình sạc. Kết quả là sạc mát hơn và hiệu quả hơn so với bộ sạc DC thông thường. Phương pháp này cũng được cho là làm giảm hiệu ứng “nhớ” do pin đang được vận hành bằng các xung.
Mặc dù sạc xung có thể có giá trị đối với pin NiCd và NiMH, nhưng phương pháp này không áp dụng cho các hệ thống sử dụng chì và lithium. Những loại pin này hoạt động tốt nhất với điện áp một chiều.
Sau khi sạc đầy, pin NiCd nhận được một lượng điện tích nhỏ từ 0,05–0,1C để bù cho quá trình tự phóng điện. Để giảm khả năng sạc quá mức, các nhà thiết kế bộ sạc hướng đến dòng sạc nhỏ nhất có thể. Mặc dù vậy, tốt nhất là không nên để pin làm từ niken trong bộ sạc quá vài ngày.
Sạc pin Nickel-cadmium ướt
Pin NiCd ướt được sạc với dòng điện không đổi khoảng 1,55V / cell. Sau đó dòng điện giảm xuống 0,1C và tiếp tục tích điện cho đến khi đạt lại 1,55V / cell. Tại thời điểm này, có thể áp dụng quá trình sạc nhỏ giọt.
Điện áp sạc cao hơn là có thể nhưng điều này tạo ra khí dư thừa và làm cạn kiệt nước nhanh chóng. NDV không được áp dụng vì NiCd ướt không hấp thụ khí vì nó không chịu áp suất .
