Den energi, der anvendes til opladning af genopladelige batterier, kommer normalt fra en batterioplader, der bruger vekselstrøm fra elnettet, selv om nogle er udstyret til at bruge en 12-volts jævnstrømsudtag i et køretøj. Spændingen i kilden skal være højere end batteriets for at tvinge strømmen til at strømme ind i det, men ikke for meget højere, da batteriet ellers kan blive beskadiget.
Ladere tager fra et par minutter til flere timer at oplade et batteri. Langsomme “dumme” opladere uden spændings- eller temperaturfølerfunktioner oplader med lav hastighed og tager typisk 14 timer eller mere for at nå en fuld opladning. Hurtige opladere kan typisk oplade cellerne på to til fem timer, afhængigt af modellen, og de hurtigste opladere tager kun 15 minutter. Hurtige opladere skal have flere måder at registrere, når en celle når fuld opladning (ændring i terminalspænding, temperatur osv.) for at stoppe opladningen, før der opstår skadelig overopladning eller overophedning. De hurtigste opladere er ofte udstyret med køleblæsere for at forhindre, at cellerne overopheder. Batteripakker beregnet til hurtig opladning kan indeholde en temperatursensor, som opladeren bruger til at beskytte pakken; sensoren vil have en eller flere ekstra elektriske kontakter.
Differente batterikemikalier kræver forskellige opladningsordninger. Nogle batterityper kan f.eks. oplades sikkert fra en kilde med konstant spænding. Andre typer skal oplades med en reguleret strømkilde, der aftager i takt med, at batteriet når fuldt opladet spænding. Hvis et batteri oplades forkert, kan det beskadige det; i ekstreme tilfælde kan batterier overophede, bryde i brand eller eksplosivt udlufte deres indhold.
AfladningshastighedRediger
Batteriopladnings- og afladningshastigheder diskuteres ofte ved at henvise til en “C”-strømhastighed. C-raten er den, som teoretisk set ville oplade eller aflade batteriet fuldt ud på en time. F.eks. kan en dråbeladning udføres ved C/20 (eller en “20-timers” hastighed), mens en typisk opladning og afladning kan ske ved C/2 (to timer for fuld kapacitet). Den tilgængelige kapacitet i elektrokemiske celler varierer afhængigt af afladningshastigheden. En del energi går tabt på grund af den interne modstand i cellekomponenterne (plader, elektrolyt, forbindelser), og afladningshastigheden er begrænset af den hastighed, hvormed kemikalierne i cellen kan bevæge sig. For bly-syreceller beskrives forholdet mellem tid og afladningshastighed ved Peukert’s lov; en bly-syrecelle, som ikke længere kan opretholde en brugbar terminalspænding ved en høj strømstyrke, kan stadig have en brugbar kapacitet, hvis den aflades med en meget lavere hastighed. Datablade for genopladelige celler angiver ofte afladningskapaciteten på 8 timers eller 20 timers eller anden angivet tid; celler til systemer til uafbrydelig strømforsyning kan være normeret til 15 minutters afladning.
Batteriets polspænding er ikke konstant under opladning og afladning. Nogle typer har en relativt konstant spænding under afladning over en stor del af deres kapacitet. Ikke-opladelige alkaline- og zink-kulstofceller yder 1,5 V, når de er nye, men denne spænding falder ved brug. De fleste NiMH AA- og AAA-celler har en nominel spænding på 1,2 V, men har en fladere afladekurve end alkaliner og kan normalt bruges i udstyr, der er beregnet til alkalinebatterier.
Batterifabrikanternes tekniske noter henviser ofte til spænding pr. celle (VPC) for de enkelte celler, der udgør batteriet. For eksempel kræver det en spænding på 13,8 V over batteriets poler at oplade et 12 V-blybatteri (med 6 celler på hver 2 V) med 2,3 VPC.
Skader ved celleomvendingRediger
Såfremt en afladet celle udsættes for en strøm i den retning, der har en tendens til at aflade den yderligere til det punkt, hvor de positive og negative poler skifter polaritet, opstår en tilstand, der kaldes celleomvending. Generelt medfører en sådan strømafgivelse gennem en afladet celle uønskede og irreversible kemiske reaktioner, hvilket resulterer i permanent skade på cellen.Celleomvendelse kan forekomme under en række omstændigheder, hvoraf de to mest almindelige er:
- Når et batteri eller en celle tilsluttes et opladningskredsløb på den forkerte måde.
- Når et batteri, der består af flere celler, som er serieforbundet, er dybt afladet.
I sidstnævnte tilfælde opstår problemet som følge af, at de forskellige celler i et batteri har lidt forskellige kapaciteter. Når en celle når afladningsniveauet før resten, vil de resterende celler tvinge strømmen gennem den afladede celle.
Mange batteridrevne enheder har en lavspændingsafbryder, der forhindrer, at der opstår dybe afladninger, som kan forårsage celleomvending. Et smart batteri har et indbygget kredsløb til spændingsovervågning.
Celleomvending kan ske for en svagt opladet celle, selv før den er helt afladet. Hvis batteriets afløbstrøm er høj nok, kan cellens indre modstand skabe et resistivt spændingsfald, der er større end cellens fremadrettede emf. Dette resulterer i en omvendt polaritet i cellen, mens strømmen løber. Jo højere den krævede afladningshastighed for et batteri er, jo bedre bør cellerne være afstemt, både hvad angår celletype og opladningstilstand, for at mindske risikoen for celleomvending.
I nogle situationer, f.eks. ved korrektion af NiCd-batterier, der tidligere har været overopladet, kan det være ønskeligt at aflade et batteri helt. For at undgå skader som følge af cellevendingseffekten er det nødvendigt at få adgang til hver enkelt celle separat: hver enkelt celle aflades individuelt ved at tilslutte en belastningsklemme over hver enkelt celles poler, hvorved cellevending undgås.
Skader under opbevaring i fuldt afladet tilstandRediger
Dette afsnits faktuelle nøjagtighed er anfægtet. Relevant diskussion kan findes på Talk:Genopladeligt batteri. Hjælp venligst med at sikre, at omstridte udsagn har en pålidelig kilde. (Januar 2019) (Lær hvordan og hvornår du kan fjerne denne skabelonbesked)
Hvis et flercellebatteri er fuldt afladet, vil det ofte blive beskadiget på grund af den ovenfor nævnte celleomvendte effekt.Det er dog muligt at aflade et batteri helt uden at forårsage cellevending – enten ved at aflade hver enkelt celle separat eller ved at lade hver enkelt celles interne lækage aflede sin ladning over tid.
Selv om en celle bringes til en helt afladet tilstand uden omvending, kan der dog opstå skader over tid, blot fordi den forbliver i den afladede tilstand. Et eksempel på dette er den sulfatering, der opstår i bly-syre-batterier, der står på en hylde i lange perioder.Derfor anbefales det ofte at oplade et batteri, der er beregnet til at blive opbevaret, og at opretholde dets opladningsniveau ved at genoplade det med jævne mellemrum.Da der også kan opstå skader, hvis batteriet overlades, er det optimale opladningsniveau under opbevaring typisk omkring 30-70 %.
AfladningsdybdeRediger
Hovedartikel: Afladningsdybde
Afladningsdybde (DOD) angives normalt som en procentdel af den nominelle amperetime-kapacitet; 0% DOD betyder ingen afladning. Da et batterisystems brugbare kapacitet afhænger af afladningshastigheden og den tilladte spænding ved slutningen af afladningen, skal afladningsdybden kvalificeres for at vise den måde, den skal måles på. På grund af variationer under fremstilling og ældning kan DOD for fuldstændig afladning ændre sig over tid eller antallet af opladningscyklusser. Generelt vil et genopladeligt batterisystem tåle flere opladnings-/afladningscyklusser, hvis DOD’en er lavere ved hver cyklus. Litiumbatterier kan aflade til ca. 80-90 % af deres nominelle kapacitet. Blysyrebatterier kan aflade til ca. 50-60 %. Flow-batterier kan aflade 100 %.
Levetid og cyklusstabilitetRediger
Hvis batterier anvendes gentagne gange, selv uden mishandling, mister de kapacitet, efterhånden som antallet af opladningscyklusser stiger, indtil de til sidst anses for at have nået slutningen af deres levetid. Forskellige batterisystemer har forskellige mekanismer for nedslidning. I bly-syre-batterier er det f.eks. ikke alt det aktive materiale, der gendannes til pladerne ved hver opladnings-/afladningscyklus; til sidst går der nok materiale tabt til, at batterikapaciteten reduceres. I lithium-ion-typer kan der, især ved dybdeafladning, dannes noget reaktivt lithiummetal ved opladning, som ikke længere er tilgængeligt til at deltage i den næste afladningscyklus. Forseglede batterier kan miste fugt fra deres flydende elektrolyt, især hvis de er overopladet eller drives ved høj temperatur. Dette reducerer cyklens levetid.
GenopladningstidRediger
Find kilder: “Genopladeligt batteri” – nyheder – aviser – bøger – scholar – JSTOR (september 2017) (Lær hvordan og hvornår du kan fjerne denne skabelonbesked)
Opladningstiden er en vigtig parameter for brugeren af et produkt, der drives af genopladelige batterier. Selv om opladningsstrømforsyningen giver nok strøm til at betjene enheden samt genoplade batteriet, er enheden tilsluttet en ekstern strømforsyning i opladningstiden. For elbiler, der anvendes industrielt, kan det være acceptabelt at oplade dem i perioder uden for arbejdstiden. For elbiler, der kører på motorvej, er hurtig opladning nødvendig for at kunne oplade på en rimelig tid.
Et genopladeligt batteri kan ikke oplades med en vilkårligt høj hastighed. Batteriets indre modstand vil producere varme, og en for stor temperaturstigning vil beskadige eller ødelægge et batteri. For nogle typer vil den maksimale opladningshastighed være begrænset af den hastighed, hvormed aktivt materiale kan diffundere gennem en flydende elektrolyt. Ved høje opladningshastigheder kan der opstå overskudsgas i et batteri, eller der kan opstå skadelige bivirkninger, som permanent nedsætter batteriets kapacitet. Meget groft sagt, og med mange undtagelser og forbehold, betragtes det som hurtig opladning at genoprette et batteris fulde kapacitet på en time eller mindre som hurtig opladning. Et batteriopladersystem vil omfatte mere komplekse kontrolkreds- og opladningsstrategier til hurtig opladning end til en oplader, der er beregnet til langsommere opladning.