Учим как ...восстановить аккумулятор

Павел Сухочев

Xakep Железо, номер #006, стр. 006-082-2

Перезарядка

Перезарядка аккумуляторов возможна за счет обратимости химических процессов при пропускании электрического тока. При этом происходит процесс восстановления материала электродов и насыщение электролита (возврат осевших на электродах ионов в раствор). Так как химические процессы окисления-восстановления являются достаточно медленными и сопровождаются выделением тепла (аккумуляторы при зарядке и быстрой разрядке греются, кислотные могут закипеть, а литиевые - даже взорваться), то зарядка является достаточно длительным процессом (8-16 часов). Естественно, и отдать энергию сразу аккумуляторы не способны. В этом их отличие от конденсаторов, которые не являются гальваническими элементами - они только накапливают заряд на поверхности обкладок, намного меньший, чем может хранить электролит в том же объеме, но зато могут и отдать весь заряд практически мгновенно.

Виды аккумуляторов

Наиболее распространенными аккумуляторами являются кислотные (например, автомобильные) и «сухие» (для портативных компьютеров, сотовых телефонов и т.п.), где электролит либо загерметизирован или связан твердым материалом, либо находится в гелеобразном состоянии. Среди бытовых аккумуляторных элементов сегодня наиболее распространены три вида: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металлгидридные (Ni-MH) и литий-ионные (Li-Ion).

Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют никелевый анод и кадмиевый катод, рабочее напряжение 1.2 В. Несмотря на невысокую емкость Ni-Cd элементов (порядка 0.5-1 Ач для элементов формата АА – «пальчиковые батарейки»), они имеют свои преимущества. Они обладают низким внутренним сопротивлением, потому способны подавать на выход достаточно сильный ток без падения напряжения до полной разрядки, обеспечивают большое число циклов зарядки/разрядки (500-1000). Но применение кадмия в процессе электролиза вызывает выделение водорода, который может привести к взрыву. Для предотвращения разрушения корпуса аккумулятора в нем делают вентиляционные отверстия, через которые выходят излишки водорода. По этой причине нельзя герметично закрывать эти элементы, а корпуса батарей необходимо делать с отверстиями. Кроме того, кадмий является токсичным веществом, и должен быть переработан после утилизации. Никель-кадмиевые аккумуляторы характеризуются саморазрядом в пределах 10% в первые сутки после зарядки и примерно по 10% каждый месяц. Саморазряд является следствием химической реакции, протекающей в аккумуляторе даже при отсутствии нагрузки.

Эффект «памяти» аккумуляторов

Основная проблема Ni-Cd аккумуляторов - это эффект «памяти» уровня заряда: если такой элемент разрядить не полностью, то на аноде образуются кристаллы кадмия, уменьшающие полезную емкость батареи. При достижении того же «неполного» уровня при следующей разрядке напряжение упадет точно так же, как если бы аккумулятор был полностью разряжен. Для восстановления первоначальной емкости необходимо проводить «раскачивание», циклы «полная зарядка - полная разрядка». Причем, так как электронные приборы при падении напряжения просто отключаются, то для «глубокой» разрядки необходимо наличие электрического потребителя, не отключающегося при падении напряжения (например, электрическая лампочка или реостат).