Při nabíjení dochází k oxidaci kladného aktivního materiálu, při níž vznikají elektrony, a k redukci záporného materiálu, při níž se elektrony spotřebovávají. Tyto elektrony tvoří proudový tok ve vnějším obvodu. Elektrolyt může sloužit jako prostý nárazník pro vnitřní tok iontů mezi elektrodami, jako je tomu u lithium-iontových a nikl-kadmiových článků, nebo může být aktivním účastníkem elektrochemické reakce, jako je tomu u olověných článků.
Energie používaná k nabíjení akumulátorových baterií obvykle pochází z nabíječky baterií využívající střídavý proud ze sítě, ačkoli některé jsou vybaveny tak, aby využívaly 12voltovou stejnosměrnou zásuvku vozidla. Napětí zdroje musí být vyšší než napětí akumulátoru, aby do něj musel téct proud, ale ne o moc vyšší, jinak by mohlo dojít k poškození akumulátoru.
Nabíječky nabíjejí akumulátor od několika minut do několika hodin. Pomalé „hloupé“ nabíječky bez možnosti snímání napětí nebo teploty nabíjejí nízkou rychlostí a obvykle trvá 14 hodin nebo déle, než dosáhnou plného nabití. Rychlonabíječky mohou obvykle nabít články za dvě až pět hodin, v závislosti na modelu, přičemž nejrychlejším to trvá pouhých patnáct minut. Rychlonabíječky musí mít více způsobů, jak zjistit, kdy článek dosáhne plného nabití (změna svorkového napětí, teplota atd.), aby zastavily nabíjení dříve, než dojde ke škodlivému přebíjení nebo přehřátí. Nejrychlejší nabíječky jsou často vybaveny chladicími ventilátory, které zabraňují přehřátí článků. Akumulátory určené pro rychlé nabíjení mohou obsahovat teplotní čidlo, které nabíječka používá k ochraně akumulátoru; čidlo bude mít jeden nebo více dalších elektrických kontaktů.
Různé chemické složení akumulátorů vyžaduje různá schémata nabíjení. Například některé typy baterií lze bezpečně dobíjet ze zdroje konstantního napětí. Jiné typy je třeba nabíjet pomocí regulovaného zdroje proudu, který se zužuje, jakmile baterie dosáhne plně nabitého napětí. Nesprávné nabíjení může baterii poškodit; v extrémních případech se baterie mohou přehřát, vznítit nebo explozivně vypustit svůj obsah.
- Rychlost vybíjeníUpravit
- Poškození v důsledku přepólování článkůUpravit
- Poškození při skladování v plně vybitém stavuUpravit
- Z tohoto důvodu se často doporučuje akumulátor, který má zůstat skladován, nabíjet a udržovat jeho úroveň nabití pravidelným dobíjením. Protože k poškození může dojít i při přebíjení akumulátoru, optimální úroveň nabití během skladování se obvykle pohybuje kolem 30 % až 70 %. Hloubka vybitíUpravit
- Životnost a stabilita cyklůUpravit
- Doba nabíjeníUpravit
Rychlost vybíjeníUpravit
Svorkové napětí baterie není během nabíjení a vybíjení konstantní. Některé typy mají během vybíjení relativně konstantní napětí po většinu své kapacity. Nenabíjecí alkalické a zinko-uhlíkové články mají na výstupu 1,5 V, když jsou nové, ale toto napětí s používáním klesá. Většina článků NiMH AA a AAA má napětí 1,2 V, ale mají plošší vybíjecí křivku než alkalické baterie a lze je obvykle používat v zařízeních určených pro alkalické baterie.
Technické poznámky výrobců baterií často uvádějí napětí na článek (VPC) pro jednotlivé články tvořící baterii. Například k nabití olověného akumulátoru s napětím 12 V (obsahujícího 6 článků po 2 V) při napětí 2,3 VPC je zapotřebí napětí 13,8 V na svorkách akumulátoru.
Poškození v důsledku přepólování článkůUpravit
Vystavení vybitého článku proudu ve směru, který má tendenci jej dále vybíjet, až do bodu, kdy si kladné a záporné póly prohodí polaritu, způsobuje stav nazývaný přepólování článků. Obecně platí, že protlačování proudu vybitým článkem tímto způsobem způsobuje nežádoucí a nevratné chemické reakce, které vedou k trvalému poškození článku. k obrácení článku může dojít za řady okolností, z nichž dvě nejčastější jsou:
- Když je baterie nebo článek připojen k nabíjecímu obvodu opačně.
- Když je baterie složená z několika článků zapojených do série hluboce vybitá.
V posledním případě problém vzniká v důsledku toho, že různé články v baterii mají mírně odlišnou kapacitu. Když jeden článek dosáhne úrovně vybití dříve než ostatní, zbývající články vytlačí proud přes vybitý článek.
Mnoho zařízení napájených z baterie má vypínač nízkého napětí, který zabraňuje hlubokému vybití, jež by mohlo způsobit obrácení článku. Inteligentní baterie má v sobě zabudované obvody pro sledování napětí.
K obrácení článku může dojít u slabě nabitého článku ještě před jeho úplným vybitím. Pokud je vybíjecí proud baterie dostatečně vysoký, může vnitřní odpor článku vytvořit odporový úbytek napětí, který je větší než dopředný emf článku. To má za následek přepólování článku při průtoku proudu. Čím vyšší je požadovaná rychlost vybíjení baterie, tím lépe by měly být články sladěny, a to jak typem článku, tak i stavem nabití, aby se snížila pravděpodobnost přepólování článku.
V některých situacích, například při opravě NiCd baterií, které byly dříve přebíjeny, může být žádoucí baterii zcela vybít. Aby nedošlo k poškození vlivem reverzace článků, je nutné přistupovat ke každému článku zvlášť: každý článek se vybíjí samostatně připojením zátěžové svorky přes svorky každého článku, čímž se zabrání reverzaci článků.
Poškození při skladování v plně vybitém stavuUpravit
Pokud je vícečlánková baterie zcela vybitá, často se poškodí v důsledku výše zmíněného efektu obrácení článků.Je však možné baterii zcela vybít, aniž by došlo k reverzaci článků – buď vybíjením každého článku zvlášť, nebo tím, že se časem nechá náboj rozptýlit vnitřním únikem každého článku.
I když je však článek uveden do zcela vybitého stavu bez reverzace, může časem dojít k jeho poškození jednoduše v důsledku setrvání ve vybitém stavu. Příkladem je sulfatace, ke které dochází u olověných akumulátorů, které jsou ponechány dlouhou dobu na poličce.
Z tohoto důvodu se často doporučuje akumulátor, který má zůstat skladován, nabíjet a udržovat jeho úroveň nabití pravidelným dobíjením.
Protože k poškození může dojít i při přebíjení akumulátoru, optimální úroveň nabití během skladování se obvykle pohybuje kolem 30 % až 70 %.
Hloubka vybitíUpravit
Hlavní článek: Hloubka vybití
Hloubka vybitíUpravit
Hloubka vybití (DOD) se obvykle udává v procentech jmenovité ampérhodinové kapacity; 0 % DOD znamená žádné vybití. Vzhledem k tomu, že využitelná kapacita bateriového systému závisí na rychlosti vybíjení a přípustném napětí na konci vybíjení, musí být hloubka vybití kvalifikována tak, aby byl uveden způsob jejího měření. Vzhledem k odchylkám při výrobě a stárnutí se DOD pro úplné vybití může v průběhu času nebo počtu nabíjecích cyklů měnit. Obecně platí, že akumulátorový systém snese více nabíjecích/vybíjecích cyklů, pokud je DOD při každém cyklu nižší. Lithiové baterie se mohou vybít přibližně na 80 až 90 % své jmenovité kapacity. Olověné akumulátory se mohou vybít přibližně na 50-60 %. Zatímco průtokové baterie se mohou vybít na 100 %.
Životnost a stabilita cyklůUpravit
Používají-li se baterie opakovaně i bez špatného zacházení, ztrácejí kapacitu s rostoucím počtem nabíjecích cyklů, až se nakonec považuje jejich životnost za ukončenou. Různé systémy baterií mají různé mechanismy opotřebení. Například u olověných akumulátorů se při každém nabíjecím/vybíjecím cyklu neobnoví veškerý aktivní materiál na deskách; nakonec se ztratí tolik materiálu, že se kapacita akumulátoru sníží. U lithium-iontových typů se zejména při hlubokém vybití může při nabíjení vytvořit část reaktivního kovového lithia, které již není k dispozici pro účast v dalším vybíjecím cyklu. Uzavřené baterie mohou ztrácet vlhkost z kapalného elektrolytu, zejména pokud jsou přebíjeny nebo provozovány při vysoké teplotě. Tím se zkracuje cyklická životnost.
Doba nabíjeníUpravit
Najděte zdroje: „(září 2017) (Learn how and when to remove this template message)
Doba dobíjení je pro uživatele výrobku poháněného dobíjecími bateriemi důležitým parametrem. I když nabíjecí zdroj poskytuje dostatek energie pro provoz zařízení i dobíjení baterií, je zařízení po dobu nabíjení připojeno k externímu zdroji napájení. U elektrických vozidel používaných v průmyslu může být nabíjení v době mimo směnu přijatelné. U elektrických vozidel pro jízdu po dálnici je pro nabití v přiměřené době nezbytné rychlé nabíjení.
Nabíjecí baterii nelze dobíjet libovolně vysokou rychlostí. Vnitřní odpor baterie produkuje teplo a nadměrné zvýšení teploty baterii poškodí nebo zničí. U některých typů bude maximální rychlost nabíjení omezena rychlostí, jakou může aktivní materiál difundovat kapalným elektrolytem. Při vysokých rychlostech nabíjení může v baterii vzniknout přebytek plynu nebo může dojít ke škodlivým vedlejším reakcím, které trvale sníží kapacitu baterie. Velmi zhruba a s mnoha výjimkami a výhradami se za rychlé nabíjení považuje obnovení plné kapacity baterie za jednu hodinu nebo méně. Systém nabíječky akumulátorů bude obsahovat složitější řídicí obvody a strategie nabíjení pro rychlé nabíjení než pro nabíječku určenou pro pomalejší dobíjení.