În timpul încărcării, materialul activ pozitiv este oxidat, producând electroni, iar materialul negativ este redus, consumând electroni. Acești electroni constituie fluxul de curent în circuitul extern. Electrolitul poate servi ca un simplu tampon pentru fluxul intern de ioni între electrozi, ca în cazul pilelor litiu-ion și nichel-cadmiu, sau poate fi un participant activ în reacția electrochimică, ca în cazul pilelor plumb-acid.
Energia utilizată pentru încărcarea bateriilor reîncărcabile provine de obicei de la un încărcător de baterii care utilizează curent alternativ, deși unele sunt echipate pentru a utiliza priza de curent continuu de 12 volți a unui vehicul. Tensiunea sursei trebuie să fie mai mare decât cea a bateriei pentru a forța curentul să circule în ea, dar nu mult mai mare, altfel bateria poate fi deteriorată.
Încărcătoarele durează de la câteva minute la câteva ore pentru a încărca o baterie. Încărcătoarele lente „proaste”, fără capacități de detectare a tensiunii sau a temperaturii, se vor încărca la o rată scăzută, necesitând de obicei 14 ore sau mai mult pentru a ajunge la o încărcare completă. Încărcătoarele rapide pot încărca de obicei celulele în două până la cinci ore, în funcție de model, cele mai rapide putând dura doar cincisprezece minute. Încărcătoarele rapide trebuie să dispună de mai multe modalități de detectare a momentului în care o celulă ajunge la încărcarea completă (modificarea tensiunii terminale, a temperaturii etc.) pentru a opri încărcarea înainte de a se produce o supraîncărcare sau o supraîncălzire dăunătoare. Cele mai rapide încărcătoare includ adesea ventilatoare de răcire pentru a împiedica supraîncălzirea celulelor. Pachetele de baterii destinate încărcării rapide pot include un senzor de temperatură pe care încărcătorul îl folosește pentru a proteja pachetul; senzorul va avea unul sau mai multe contacte electrice suplimentare.
Diferitele chimii ale bateriilor necesită scheme de încărcare diferite. De exemplu, unele tipuri de baterii pot fi reîncărcate în siguranță de la o sursă de tensiune constantă. Alte tipuri trebuie să fie încărcate cu o sursă de curent reglat care se micșorează pe măsură ce bateria atinge tensiunea de încărcare completă. Încărcarea incorectă a unei baterii poate deteriora o baterie; în cazuri extreme, bateriile se pot supraîncălzi, pot lua foc sau își pot evacua conținutul în mod exploziv.
Rata de descărcareEdit
Ratele de încărcare și descărcare a bateriilor sunt adesea discutate făcând referire la o rată „C” a curentului. Rata C este cea care, teoretic, ar încărca sau descărca complet bateria într-o oră. De exemplu, încărcarea prin picurare ar putea fi efectuată la C/20 (sau o rată de „20 de ore”), în timp ce încărcarea și descărcarea tipică ar putea avea loc la C/2 (două ore pentru capacitate maximă). Capacitatea disponibilă a celulelor electrochimice variază în funcție de rata de descărcare. O parte din energie se pierde în rezistența internă a componentelor celulei (plăci, electrolit, interconexiuni), iar rata de descărcare este limitată de viteza cu care se pot deplasa substanțele chimice din celulă. Pentru celulele plumb-acid, relația dintre timp și rata de descărcare este descrisă de legea lui Peukert; o celulă plumb-acid care nu mai poate susține o tensiune la borne utilizabilă la un curent ridicat poate avea încă o capacitate utilizabilă, dacă este descărcată la o rată mult mai mică. Fișele tehnice pentru celulele reîncărcabile enumeră adesea capacitatea de descărcare pe 8 ore sau 20 de ore sau pe un alt timp declarat; celulele pentru sistemele de alimentare neîntreruptibilă pot fi evaluate la o descărcare de 15 minute.
Tensiunea terminală a bateriei nu este constantă în timpul încărcării și descărcării. Unele tipuri au o tensiune relativ constantă în timpul descărcării pe o mare parte din capacitatea lor. Celulele alcaline și zinc-carbon nereîncărcabile au o tensiune de ieșire de 1,5 V când sunt noi, dar această tensiune scade odată cu utilizarea. Majoritatea bateriilor NiMH AA și AAA au o tensiune nominală de 1,2 V, dar au o curbă de descărcare mai lină decât cele alcaline și pot fi utilizate, de obicei, în echipamente concepute pentru a utiliza baterii alcaline.
Notele tehnice ale producătorilor de baterii se referă adesea la tensiunea pe celulă (VPC) pentru celulele individuale care alcătuiesc bateria. De exemplu, pentru a încărca o baterie plumb-acid de 12 V (care conține 6 celule de 2 V fiecare) la 2,3 VPC este necesară o tensiune de 13,8 V la bornele bateriei.
Dăunele provocate de inversarea celuleiEdit
Supunerea unei celule descărcate la un curent în direcția care tinde să o descarce și mai mult, până în punctul în care bornele pozitive și negative își schimbă polaritatea, provoacă o stare numită inversarea celulei. În general, împingerea curentului printr-o celulă descărcată în acest mod determină apariția unor reacții chimice nedorite și ireversibile, ceea ce duce la deteriorarea permanentă a celulei.Inversarea celulei poate apărea în mai multe circumstanțe, cele mai frecvente două fiind:
- Când o baterie sau o celulă este conectată la un circuit de încărcare în sens invers.
- Când o baterie formată din mai multe celule conectate în serie este descărcată profund.
În acest din urmă caz, problema apare din cauza faptului că diferitele celule dintr-o baterie au capacități ușor diferite. Atunci când o celulă atinge nivelul de descărcare înaintea celorlalte, celulele rămase vor forța trecerea curentului prin celula descărcată.
Multe dispozitive care funcționează cu baterii au un întrerupător de joasă tensiune care împiedică apariția descărcărilor profunde care ar putea cauza inversarea celulelor. O baterie inteligentă are încorporat în interior un circuit de monitorizare a tensiunii.
Inversia celulei poate apărea la o celulă slab încărcată chiar înainte ca aceasta să fie complet descărcată. Dacă curentul de golire a bateriei este suficient de mare, rezistența internă a celulei poate crea o cădere de tensiune rezistivă care este mai mare decât emf directă a celulei. Acest lucru duce la inversarea polarității celulei în timp ce curge curentul. Cu cât rata de descărcare necesară a unei baterii este mai mare, cu atât mai bine adaptate trebuie să fie celulele, atât în ceea ce privește tipul de celulă, cât și starea de încărcare, pentru a reduce șansele de inversare a celulei.
În unele situații, cum ar fi atunci când se corectează bateriile NiCd care au fost supraîncărcate anterior, poate fi de dorit să se descarce complet o baterie. Pentru a evita deteriorarea din cauza efectului de inversare a celulelor, este necesar să se acceseze fiecare celulă separat: fiecare celulă este descărcată individual prin conectarea unei cleme de sarcină între bornele fiecărei celule, evitându-se astfel inversarea celulelor.
Deteriorări în timpul depozitării în stare complet descărcatăEdit
Acuratețea faptică a acestei secțiuni este contestată. Discuția relevantă poate fi găsită pe Talk:Baterie reîncărcabilă. Vă rugăm să ajutați să vă asigurați că afirmațiile disputate sunt de proveniență fiabilă. (ianuarie 2019) (Aflați cum și când să eliminați acest mesaj șablon)
Dacă o baterie cu mai multe celule este complet descărcată, aceasta va fi adesea deteriorată din cauza efectului de inversare a celulelor menționat mai sus.Cu toate acestea, este posibil să se descarce complet o baterie fără a provoca inversarea celulelor – fie prin descărcarea separată a fiecărei celule, fie permițând ca scurgerile interne ale fiecărei celule să disipeze sarcina în timp.
Inclusiv dacă o celulă este adusă la o stare complet descărcată fără inversare, totuși, pot apărea deteriorări în timp, pur și simplu din cauza rămânerii în stare descărcată. Un exemplu în acest sens este sulfatarea care apare în bateriile cu plumb-acid care sunt lăsate pe un raft pentru perioade lungi de timp.Din acest motiv, se recomandă adesea să se încarce o baterie care este destinată să rămână în depozit și să se mențină nivelul de încărcare prin reîncărcare periodică.Deoarece pot apărea daune și dacă bateria este supraîncărcată, nivelul optim de încărcare în timpul depozitării este de obicei în jur de 30% până la 70%.
Profunditatea descărcăriiEdit
Adâncimea de descărcare (DOD) este în mod normal indicată ca procent din capacitatea nominală în amperi-oră; 0% DOD înseamnă că nu există descărcare. Deoarece capacitatea utilizabilă a unui sistem de baterii depinde de rata de descărcare și de tensiunea admisibilă la sfârșitul descărcării, adâncimea de descărcare trebuie să fie calificată pentru a arăta modul în care trebuie măsurată. Din cauza variațiilor din timpul fabricării și îmbătrânirii, DOD pentru descărcarea completă se poate modifica în timp sau în funcție de numărul de cicluri de încărcare. În general, un sistem de baterii reîncărcabile va tolera mai multe cicluri de încărcare/descărcare dacă DOD este mai mică la fiecare ciclu. Bateriile cu litiu se pot descărca până la aproximativ 80 până la 90% din capacitatea lor nominală. Bateriile plumb-acid se pot descărca până la aproximativ 50-60%. În timp ce bateriile de flux se pot descărca 100%.
Durata de viață și stabilitatea ciclurilorEdit
Dacă bateriile sunt utilizate în mod repetat, chiar și fără maltratare, ele își pierd din capacitate pe măsură ce crește numărul de cicluri de încărcare, până când se consideră în cele din urmă că au ajuns la sfârșitul duratei lor de viață utilă. Diferite sisteme de baterii au mecanisme diferite de uzură. De exemplu, în cazul bateriilor plumb-acid, nu tot materialul activ este readus pe plăci la fiecare ciclu de încărcare/descărcare; în cele din urmă, se pierde suficient material încât capacitatea bateriei să fie redusă. În cazul bateriilor de tip litiu-ion, în special în cazul descărcărilor profunde, la încărcare se poate forma o anumită cantitate de litiu metal reactiv, care nu mai este disponibilă pentru a participa la următorul ciclu de descărcare. Bateriile sigilate pot pierde umezeala din electrolitul lor lichid, în special dacă sunt supraîncărcate sau dacă funcționează la temperaturi ridicate. Acest lucru reduce durata de viață a ciclurilor.
Timpul de reîncărcareEdit
Căutați surse: „Rechargeable battery” – știri – ziare – cărți – savant – JSTOR (septembrie 2017) (Aflați cum și când să eliminați acest mesaj șablon)
Timp de reîncărcare este un parametru important pentru utilizatorul unui produs alimentat cu baterii reîncărcabile. Chiar dacă sursa de alimentare pentru încărcare oferă suficientă energie pentru a face să funcționeze dispozitivul, precum și pentru a reîncărca bateria, dispozitivul este conectat la o sursă de alimentare externă în timpul perioadei de încărcare. Pentru vehiculele electrice utilizate la nivel industrial, încărcarea în timpul turelor libere poate fi acceptabilă. Pentru vehiculele electrice de autostradă, încărcarea rapidă este necesară pentru a se încărca într-un timp rezonabil.
O baterie reîncărcabilă nu poate fi reîncărcată la o rată arbitrar de mare. Rezistența internă a bateriei va produce căldură, iar creșterea excesivă a temperaturii va deteriora sau distruge o baterie. Pentru unele tipuri, rata maximă de încărcare va fi limitată de viteza cu care materialul activ se poate difuza printr-un electrolit lichid. Vitezele mari de încărcare pot produce un exces de gaz în baterie sau pot duce la reacții secundare dăunătoare care reduc permanent capacitatea bateriei. În linii mari, și cu multe excepții și avertismente, restabilirea capacității complete a unei baterii într-o oră sau mai puțin este considerată încărcare rapidă. Un sistem de încărcare a bateriei va include un circuit de control și strategii de încărcare mai complexe pentru încărcarea rapidă, decât pentru un încărcător conceput pentru o reîncărcare mai lentă.
.