čtvrtek 18. října 2018

nabíjení NiMH dogma 0.1 C 15 h, proč už neplatí

guchar: Někde tu byl empirický(z praxe) poznatek od jyrry, že bezhlavé nabíjení 0.1 C, 15 h (nebo trvale) u NiMH článků působí (za 100% nabití) nevhodně velké zahřívání. (Nedaří se mi najít.)
Přesto se pomalé (přes noc) nabíjení v řadě návodů, v podobě 0.1 C, 15 h (nebo trvale), uvádí bez rozlišení NiMH či NiCd článků.
Tato velikost proudu bývá taky nastavována jako udržovací (trickle) nabíjení po skončení
"rychlého-fast"nabíjení proudy 0.3 až 1.0 C. Konec fast nabíjení detekován vhodnou metodou.

jyrry: To není úplně takhle.
Psal jsem 0,1C ale max. nějakých 150mA. Protože u větších kapacit by to 0,1C bylo moc vysoké.

Jen doplním, že to platí pro AA. Eneloopy 2000mAh nabíjím stále 200mA, ale se sondou na 28°C. I se setrvačností se nad 33°C nedostanou a až vychladnou, PF nabíjí dál. Pro jiné rozměry platí jiné proudy a jiné poměry.

Celeron: 10S2P složených z 9,5Ah NiMH Saft při nabíjení 0,1C (1,8A) jsou než zabere delta tak rozžhavený, že na nich neudržíš ruku. Deltu mám nastavenou na minimum, 5mV. Radši je nabíjím s teplotní sondou nastavenou na 40 st.C a na deltu prdím. Ty baterky mám dvě sady už 10 let a při testu vloni měly stále kolem 18Ah.
Pokud nemám nabíječku se sondou, tak jim dávám jen 0,05C a stejně mají před deltou kolem 40 st.C.

Ano, to je v pořádku. Tedy není to v pořádku, ale chová se to přesně jak má. Naprosto předvídatelně.

Pokud budeme vycházet z porovnání s akumulátory AA, tak dojdeme k zajímavým výsledkům.
Začnu zeširoka. NiCd AA o kapacitě kdysi 600mAh musel vyzářit teplo z proudu 60mA při přebíjení 0,1C. Ještě u kapacit 800, 1200mAh (vše NiCd, které se navíc chovají spořádaněji, než NiMh) to bylo teplotně v naprostém pořádku. NiCd AA 1200mAh s proudem 120mA neměl žádný problém a s teplotou také ne. A pak začal ten nesmyslný hon za kapacitou (neználci říkali, že mají silnější baterku, protože vyšší číslo bere :-) )

Jak píše jyrry, 150mA pro AA baterku je hranice pro přebíjení za přijatelné teploty. S lepším vybavením řekněme 200mA. To zatím nebudeme řešit. Takové nabíječky nejsou běžné.
Vnější plocha AA akumulátoru je X,

A koukneme na Tvoje baterky D. Vnější plocha akumulátoru (tedy ta část, která má možnost se chladit okolním vzduchem) je 2,6X Skutečnost je mnohem horší, protože z vnitřku ven je delší vzdálenost, chladí se (i přes větší plochu) větší masa materiálu. Ale pro základní přirovnání to zanedbáme. A taky zanedbáme sadu zasmrštěnou, či jinak spakovanou. To je pak ještě horší. Beru jeden samotný článek.

Bezpečný přebíjecí proud, s ohledem na teplotu článku, je pro AA 150mA. Pro D (poměrově k chladící ploše) je to 150*2,6= 390mA. Ale ty nabíjíš 0,1C, tedy ve spojení 2P 1,8A, pro 1P bude platit 900mA. Teoreticky proud, který je schopen článek vyzářit vnější plochou překračuješ 2,3x!
Ve skutečnosti víc, protože od středu článku ke kraji je delší cesta, než u AA a taky podstatně větší hmota v poměru k vnější ploše.

Toto je daň za nesmyslnou honbou za nesmyslnou kapacitou některých typů a velikostí NiCd a NiMh akumulátorů. Některé z nich ani nejdou nabít běžně dostupnou komerční nabíječkou bez toho, aby se sami ničily.

"D"éčkový NiMh znám, mám je tady a věř, že nějaké nastavení DP je úplně jedno, Ty baterky topí při 0,1C o několik hodin dřív, než se nějaký DP vůbec přiblíží. PF při nabíjení s ohledem na vysokou teplotu (nastavuji kolem 33°C) vypnou před dosažením DP zhruba 5x. Po ochlazení se nabíjení spustí a nabíjí se, dokud není dodaná kapacita, nebo dosažen DP, případně se znovu přeruší kuli teplotě.

Pokud to přirovnám k akumulátorům v nářadí, tak vše ve velikosti SC, co má kapacitu nad 1700mAh se chová podobně. Čím vyšší kapacita, tím větší problémy s teplem. Ale na zimu zase nemusíš mít (třeba při 3000mAh SC ve vrtačce) rukavice.

Ještě udělám jedno teoretické porovnání. Vyloženě amatérské, něco ve stylu "kolik fábií se vejde do lodi" nebo "kamiony stály na ploše 12 fotbalových hřišť"

Čísla u jednotlivých baterek budou znamenat, kolik mA z 1cm2 dané baterky bude muset při proudu 0,1C vyzářit (vychladit). Prostě stav, kdy je baterka nabitá a veškerý průchozí proud se mění v teplo. A kolik plochy je na vzniklé teplo k dispozici pro ochlazení. A ještě není zmíněná konstanta, že čím větší baterie, tím více "teplé hmoty" baterie připadá na povrch, kde má možnost se ochladit.

AA NiCd 600mAh 2,4mA / cm2
AA NiCd 1200mAh 4,8mA/ cm2
AA NiMh 2000mAh 8,0mA/ cm2
AA NiMh 2600mAh 10,4mA/ cm2
SC NiCd 1700mAh 4,6mA/ cm2
SC NiMh 3 000mAh 8,1mA/ cm2
D NiMh 9 000mAh 13,8mA/ cm2

guchar: PF jsem nerozluštil

PF = ProForm http://www.tichytomas.info/clanek.php?id=23

tomashr: Ono to chce trochu počítat... To pravidlo "při 0,1C lze nabíjet v podstatě neomezeně dlouho bez rizika" vzniklo v době NiCd s typickou kapacitou 500mAh a tedy nabíjením 50mA.
To dělá ztrátový výkon asi 0,07W, což při velikosti AA článku je zanedbatelný ohřev.
Jenže při aplikaci na NiMH 2500mAh jsou poměry horší - 0,1C je 5x vyšší, ale ještě k tomu je obvykle vyšší Ri i koncové napětí článku, výkonová ztráta se reálně bude blížit 0,5W, tedy skoro o řád víc a při dlouhém nabíjení už se článek zahřeje velmi slušně.

V podstatě sedí to, co naznačoval v tom "srovnání plochy" novfra, akorát že skutečnost bude u NiMH proti NiCd při stejném proudu ještě o něco horší kvůli tomu lehce odlišnému chování při nabíjení (o 10% určitě, dost možná až k 20%).

Co se týče delta peaku, tak reálně ho mnoho NiMH prakticky nemá, opravdu dobrá nabíječka by měla u NiMH vypínat v momentu, kdy se růst napětí po delší dobu zastaví, počítat s poklesem je potíž.
Musím říct, že tohle je jeden z řady důvodů, proč fakt nemám rád NiMH a pokládám je až snad za omyl vývoje vyvolaný jen a pouze ekologickým tlakem na omezení kadmia. LiION/LiPOL jsou něco jiného, ty sice nejsou ideální úplně vždy, nicméně situací, kdy pokrokem jsou opravdu a ne jen v reklamě se najde spousta. S NiMH to ale je horší :-(
 
Celeron: (pro novfra) Tak mi vysvětli, když je ničím nabíjecím proudem 1,8A, tak jak to, že maj po 10 letech cca 90% kapacity, nikde nekvetou a vnitřní odpor maj stále malej, běžně tou 12V/18Ah napájím na letišti dvoukanálovou nabíječku, kdy každej kanál valí do 4S1P 2,6Ah proud 5A. Jednou jsem měřil odběr klešťákem a bere si kolem 13A.
Ono prostě není baterka jako baterka, tohle je Saft.
 
Ale já nikde nepsal, že je ničíš proudem 1,8A. Píšu jen o teplotě a určitě se shodneme, že teplota "než zabere delta tak rozžhavený, že na nich neudržíš ruku" baterkám neprospívá a nezvyšuje jim životnost. A protože je nabíjecí proud důsledkem zvýšené teploty a nemáš nabíjení s řízením proudu podle teploty, tak jsem se ve svém příspěvku věnoval takovému nabíjecímu proudu, kdy efekt vysoké teploty bude potlačený nastavením nižšího proudu.
Pokud budeš používat nabíjení s řízením proudu s ohledem na teplotu, v určitých fázích nabíjení můžeš použít i vyšší nabíjecí proud.
Další možnost je, že máš sérii baterek pro vyšší teploty a tam je to (částečně) od výrobce pořešené, ale to nevím, typ si neuvedl.

Saft nedělá dobré baterky a nikdy nedělal. Je to firma, která (možná i největší mírou) přispěla k současné špatné pověsti NiCd a NiMh akumulátorů. Že máš doma sadu baterek SAFT a fungují Ti 10 let na mém názoru nic nezmění. Na to už mi rukama těch baterek prošlo dost....
Vím co a za jak dlouho vyndávám z různých zařízení. :-(
Výkonné neumí vůbec, vysokokapacitní s problémy, pro zvýšenou teplotu max. dva roky a to se nesmí s teplotou až k povolenému maximu, pro stálé dobíjení taky dva roky nepřežijí.